建設技術者向けNEWS

　竹中工務店は、鉄骨階段に生じる振動を低減する「ＳＰＡＤＡ－ｓｔａｉｒｓ」を開発した。同社の床制振技術「ＳＰＡＤＡ－ｆｌｏｏｒ」を応用したもので、電圧で伸縮する膜型圧電セラミックスを使ったアクチュエーター（エネルギーを運動に変換する装置）が、センサーで検知した振動を打ち消すようにささら桁の動きを制御する。同社大阪本社の改修で鉄骨階段に初適用し、床振動を３割に抑えた。階段のささら桁も同等の振動性能のものと比べ３割低減した。

　車両通行や工事、歩行などで生じる建物への環境振動は居住性の低下につながるほか、工場では精密加工への影響も懸念される。対策として梁のＳＲＣ化や間柱の設置といった構造補強、ＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー）の設置などがあるが、広いスペースを要することや工期が長いこと、大型重量物を運搬・設置することなどが課題となり既存建物への適用は難しかった。また、デザイン上の制約もあった。

　ＳＰＡＤＡ－ｓｔａｉｒｓは階段の中央に振動センサーを設置し、鋼板の両面に圧電セラミックスを貼り付けたアクチュエーターを階段のささら桁の端部に取り付ける。アクチュエーターは小型で軽量のため省スペースで施工性に優れる。

　歩行によりセンサーが振動を検知すると制御コンピューターに信号を送り、アクチュエーターを制御する。階段が沈み込む際は圧電セラミックスが伸びてささら桁を上方向に曲げる力が作用し、階段が上方向に揺れた場合は圧電セラミックスが縮んで階段を下方向に曲げる力が作用して振動を低減する。

　大阪本社に適用した結果、装置による制御がない場合と比べ、振動を約３分の１に低減することを実証した。また、ささら桁成は２２０mmまで抑え、同等の振動性能の階段と比べて１００mm低減した。

　今後はホテルの天井や精密機械工場、デザイン性が求められる商業施設などへの適用拡大を図る。