鉄骨階段の不快な揺れや歩行感を改善！
超薄型制振装置フロアメイトは、階段のデザインを損なわず、振動低減を実現します。
スリムな部材でスタイリッシュなデザインを実現できる鉄骨階段。その反面、歩行時の振動が問題になることも。意匠はそのままで揺れにくい階段にしたい？そんな時はヤクモの薄型制振装置「フロアメイト」が最適です。
課題
鉄骨階段とは、構造部材に鋼材を用いた階段のことです。スリムな部材で構成しても強度を保つことが出来るため、自由度の高いスタイリッシュなデザインで、開放的な空間を演出することが出来ます。その反面、比較的振動が発生しやすく、揺れを不快に感じる、歩行時に違和感を覚える、といった課題が生じることがあります。
Y社様の新社屋の計画に於いては、屋内の吹き抜け部分に鉄骨階段の設置が計画されていました。建物の4Fから3Fの梁間約11mのスパンに、支柱等の無い階段を設けることで、開放感溢れる吹き抜け空間になっていました（図1）。設計サイドから、階段の構造解析を実施したところ昇降時にかなり大きな振動が出る懸念があるが、意匠はそのまま保ちたいという相談がありました。
図１．階段断面イメージ
対策
桁の変更や支柱の追加などせず、階段のデザインを損なわないことを優先して、踊り場の裏側に取付けが出来る、超薄型制振装置 フロアメイト（図２、表１）を導入することになりました。フロアメイトはTMD（Tuned Mass Damper）タイプの制振装置であり、厚さ44mmと非常に薄型で、階段の踏板や踊り場の裏、OAフロアの下に設置出来るのが特徴です。
図２．制振装置フロアメイト外観
表１．制振装置基本仕様
フロアメイトのようなTMDタイプの制振装置は、振動を抑制したい対象の揺れやすい周波数（固有振動数）とTMDマスの固有振動数を同調させる必要があります。そこでまず、階段の固有振動数を把握するため、人力加振（踵加振）して応答加速度を実測しました。結果は図3の通り、ピークの立つ6.5Hzが階段の固有振動数であると分かりました。
図３．踵加振時FFT分析結果
制振装置の周波数を階段の固有振動数と一致するよう調整した後、階段（踊り場）の裏に設置しました（図４）。
図４．制振装置設置状況（左：設置前、右：設置後）
図５．測定位置図およびフロアメイト設置位置図
結果
フロアメイト設置後は、非制振（TMD OFF）と制振（TMD ON）の状態で一人歩行による効果確認測定を行いました。結果を図6に示します。非制振時には、1/3オクターブバンドの6.3Hzバンドにて、22.2cm/s2であった振動が、制振後には10.6cm/s2となっており、約1/2に低減しました。図６には振動の評価曲線として、居住性能評価曲線※1と歩道橋指針※2が描かれていますが、今回のケースは、対象が階段であり居住空間ではないので、後者による振動評価をしています（表２）。これより、制振する事で歩行状態の人は『少し感じる』から『少し感じるを下回る』に、立ち止まった状態の人は『明らかに感じる』から『少し感じる』となっており、フロアメイトの効果で昇降時の揺れを改善出来ていることを確認しました。
※1「日本建築学会環境基準 AIJES-V0001-2004 建築物の振動に関する居住性能評価指針・同解説」
※2「これからの歩道橋－付・人にやさしい歩道橋計画設計指針」 日本鋼構造協会 編
図６．一人歩行による効果確認測定結果（居住性能評価曲線及び歩道橋設計指針）
表２．歩道橋設計指針による制振前・後の評価比較
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