JP2001215167A

JP2001215167A - 建物の振動レベル予測方法及び建物の交通振動発生予測方法

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Publication number: JP2001215167A
Application number: JP2000026328A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Higashida; 豊彦東田; Muneo Kotani; 宗男小谷; Yukio Kojima; 由紀夫小島
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: JP3881819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】建物と外部振動の共振を考慮した振動レベル
予測及び、該予測に基づいた交通振動発生の予測を行
い、交通振動に対する積極的な振動抑制策を提供して、
交通振動の振動源近郊における住宅の立地や該住宅での
快適な居住性を実現する。【解決手段】建物内の振動レベル予測を、該建物と同
一構造システムの建物における、地盤振動と建物との共
振の有無により分類される二段階の平均的振動レベル増
幅量の何れか一方と、振動測定により測定される地盤の
振動レベルとを加算して行い、建物の振動レベル予測方
法より導かれる振動レベル予測値から制振装置による振
動レベル低減量を引いた振動レベル予測値と、５５ｄＢ
との比較で交通振動の発生を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建物の振動レベル予
測方法及び建物の交通振動発生予測方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より交通振動問題は存在しており、
特に三階建て住宅において顕著である。この理由とし
て、三階建て住宅の固有振動数は大型車両が発する振動
の振動数と近似しており、相互が共振しやすい固有振動
数領域に位置しているためである。ことに地盤の固有振
動数の主分布域がそれらの振動数を含む場合は、計測さ
れる地盤の振動レベルが小さくても、共振の効果が甚大
で予測のつかない交通振動を発生させることがあった。
しかしながら、個々の立地条件（付近に大型車両の通過
する道路が存在するなど）に合わせた設計は設計段階か
ら配慮されることは稀であった。竣工後振動が発生して
問題となった場合に限り、大掛かりな工事をして対処し
ているというのが一般的であった。特開平１１−１４０
９６７号の技術のように、設計前に交通振動等の微小振
動の影響を考慮にいれたものもある。該発明では、建物
の構造計算による数値解析によって建物の振動増幅率を
求め、事前に計測された地盤の振動レベルとを併せて、
竣工後の建物の振動レベルを予測するのである。さらに
はその予測結果に基づき、建物剛性の強化によって振動
低減を図ったり、対処不能の場合は施工中止などを決定
する方法を与えている。しかし該発明では、建物と外部
振動との共振の可能性については考慮されていないので
ある。また、建物剛性の強化によってのみ解決策が考慮
され、積極的な振動抑制策が取られる事はないのであ
る。三階建て住宅の場合においては、そもそも構造上大
型車両による振動に共振しやすいところがあり、共振の
可能性を考慮しないと交通振動発生の予測は困難であ
り、しかも建物剛性の強化のみでは根本的に対処するこ
とができないのである。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】前記従来技術の問
題点である振動レベル予測の不備や、積極的な振動抑制
策を含んだ交通振動に対する対処法を実現するため、建
物と外部振動の共振を考慮した振動レベル予測及び、交
通振動発生の予測の方法を提供することを、本発明の課
題としている。交通振動の発生を設計前に予測し、その
結果をもとに設計段階で配慮することで、施工時に交通
振動への対処を行い、従来と比べ施工を容易に、低コス
ト、かつ効率的な振動低減を図ることが可能となるので
ある。そして質量体に弾性部材と減衰器を内装する動吸
振器を制振装置として用いることで、積極的な振動抑制
策を実現しようとするのである。これらの対処によっ
て、交通振動を恐れることなく振動源近辺での建物建設
を可能としようとするのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。すなわち、請求項１においては、
建物内の振動レベル予測を、該建物と同一構造システム
の建物における、地盤振動と建物との共振の有無により
分類される二段階の平均的振動レベル増幅量の何れか一
方と、振動測定により測定される地盤の振動レベルとを
加算して行う。

【０００５】請求項２においては、複数箇所での同一構
造システムの建物における以下の振動測定、すなわち建
物の固有振動数測定と、該建物内の振動レベル測定と、
地盤振動の振動レベル測定と、地盤の振動数分布及び強
度測定とから導かれる相関関係より、該建物と同一構造
システムの建物内の振動レベルを予測する。

【０００６】請求項３においては、建物の振動レベル予
測方法より導かれる振動レベル予測値と５５ｄＢとの大
小比較より交通振動発生の有無を予測する。

【０００７】請求項４においては、建物の振動レベル予
測方法より導かれる振動レベル予測値から制振装置によ
る振動レベル低減量を引いた振動レベル予測値と、５５
ｄＢとの大小比較より交通振動発生の有無を予測する。

【０００８】請求項５においては、制振装置としては質
量体を弾性部材及び減衰器を介して住宅に接続する機構
を備える受動的動吸振器、または質量体を自動制御で振
動させる機構を備える能動的動吸振器を用いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。図１は三階建て住宅
の固有振動数予測手順を示す図、図２は建物剛性の特性
による振動レベル増幅量予測手順、図３は第一実施例の
振動レベル予測手順、図４は第一実施例の交通振動対策
手順、図５は第二実施例の振動レベル予測手順、図６は
相関関数作成手順、図７は第二実施例の交通振動対策手
順を示す図である。図８は交通振動発生の原因例を示す
概念図、図９は住宅の水平・鉛直振動を示す概念図、図
１０は地盤振動の分布領域を示す概念図、図１１は水平
振動用体感補正曲線を示す図、図１２は制振装置の機構
を示す図、図１３はＴＭＤによる振動低減効果を示す図
である。

【００１０】まず、交通振動について説明する。交通振
動とは、自動車や列車の運行によって周辺の地盤が振動
し、その上に建つ建物が揺すられることを意味する。特
にこの地盤振動が大きい場合や地盤振動と建物の共振が
発生する場合は、建物内の人間に振動が感じられること
がある。ここで交通振動の発生源として、トラック等大
型車両の通過する道路（特に高架高速道路）、及び列車
の通過する線路の二つを、対処すべき典型とする。

【００１１】図８に交通振動発生の原因例として、高架
高速道路が地盤振動の発生源となる場合の概念を示して
いる。図８（ａ）は、柱脚部の曲げにより発生する場合
である。図中の破線部分は車両３１によって高架高速道
路３０が微小に振動する状態を示しており、柱脚部３０
ａは微小に曲げと復元を繰り返す。柱脚部３０ａの曲げ
と復元により地盤に伝播する振動が発生し、それを弓形
の実線で示している。また図８（ｂ）は、路面のエキス
パンション部の段差３０ｂにより発生する場合を示して
おり、地盤に伝播する振動は同じく弓形の実線で示して
いる。

【００１２】トラック等の大型車両が道路の通過によっ
て発生させる振動数は、本発明の対象とする三階建て住
宅の固有振動数３〜５Ｈｚとほぼ一致している。したが
って、詳しくは後述するが、道路を振動源とする交通振
動の場合は、地盤振動と建物とが共振する場合を考慮す
る必要がある。前述で道路と線路の場合を別の扱いとし
ているのは、このためである。

【００１３】一般的に振動は水平方向と鉛直方向に分割
されるが、本発明が対象としているのは水平方向の振動
のみである。しかし、地震のような大きな振動は対象と
しておらず、交通振動による微小な振動のみを対象とし
ている。図９（ａ）には建物が水平方向に振動する様子
を示しているが、上階になるほど振動が増幅されてい
る。一方、図９（ｂ）には鉛直方向に振動する様子を示
しているが、この場合はどの階でも振動はほぼ同じ大き
さである。交通振動が問題となるのは、この三階建て住
宅の最上階である三階における増幅された水平振動であ
る。交通振動の発生源は建物の水平方向に位置するもの
であり、鉛直振動が上階における増幅された水平振動と
比べて大きい場合は考えにくい。したがって、この増幅
された水平振動の抑制ができるなら、他の場合の抑制も
同時に実現できているものとみなせるのである。

【００１４】図１０には地盤振動の分布のパターンを四
つ示しており、横軸は振動数、縦軸は振動の振幅の大き
さである。振幅の大きさの二乗値は振動のエネルギーに
比例するものである。図１０（ａ）〜（ｄ）は順にそれ
ぞれの主分布域が、低域（〜５Ｈｚ）、中域（５Ｈｚ〜
１０Ｈｚ）、高域（１０Ｈｚ〜）、全域にわたる場合を
示している。地盤振動は、様々な振動源からの揺れが重
なり合った結果として多くの振動数を含んでいる。ま
た、地盤そのものもある一定の広がりを持つ固有振動数
領域を有している。図１０中で主分布域に違いが現れる
のは、振動源が発生する振動数の違いにも因るが、地盤
の固有振動数の分布域の違いも大きい。地盤の固有振動
数の主分布域に属さない振動源の振動は地盤にほとんど
伝播せず、逆に主分布域に属する振動源の振動は地盤と
の間に共振を引き起こし、増幅された振動となるからで
ある。

【００１５】三階建て住宅の固有振動数は３〜５Ｈｚで
ある。地盤振動の分布域が図１０（ｂ）・（ｃ）に示す
場合のときは、建物の固有振動数と地盤の振動数とが一
致する領域が存在しない（正確には地盤振動の主分布域
では一致しない）ため、共振が発生しないのである。共
振が発生しないとしても、図９（ａ）に示すように、地
盤の振動が上階に行くにつれて増幅されるのである。つ
まり、建物は基本的に地盤と一緒に揺れるだけなのであ
るが、詳しくは後述するように、建物自体が剛体ではな
いため上階では振動が増幅され、地盤振動よりも大きな
振動を建物内の居住者が受けることになるのである。

【００１６】一方、地盤振動の分布域が図１０（ａ）・
（ｄ）に示す場合のときは、三階建て住宅の固有振動数
と地盤の振動数とが一致する領域が存在するために共振
が発生する。このとき三階建て住宅では、建物剛性の限
界による増幅のみならず、共振による増幅も発生するの
である。この場合、地盤振動は図１０（ｂ）・（ｃ）の
場合より大きな増幅を受けるのである。

【００１７】振動源より発生する振動の振動数が三階建
て住宅の固有振動数と一致する場合、前述する理由よ
り、該建物はその振動源からの地盤振動と共振するので
ある。そして地盤も共振する場合は、その増幅量は極め
て大きなものとなる。また、遠くまで揺れが伝播する。
逆に振動源の振動数領域が三階建て住宅の固有振動数を
含まない場合、該建物はその振動源からの地盤振動と共
振する可能性はないのである。したがって、トラック等
の大型車両が通過する道路を振動源とする地盤振動は建
物との共振の可能性があり、列車の通過する線路を振動
源とする地盤振動には共振の可能性はないのである。こ
れが前述で道路と線路を振動源として別扱いする理由で
ある。

【００１８】次いで、振動レベルを計測する振動レベル
計について説明する。デシベル量で与えられる振動レベ
ルが５５ｄＢを越えると、人間の体感閾に達して人は揺
れを感じるようになる。前述するように建物は上層にな
るほど揺れが大きくなるため、交通振動に対しては三階
床で５５ｄＢ以上とならないようにする必要がある。す
なわち振動レベル計とは、後述する体感補正を加えて得
られる振動レベルを計測する機器であり、本実施例では
三階建て住宅三階床、建物立地地点の地面等の振動レベ
ルの計測に用いられている。

【００１９】振動レベルＬｖ（ｄＢ）は次式で示され
る。

【００２０】

【数１】

【００２１】ここでＡは振動加速度実効値[m/s²]、Ａ０
は基準値１０^-5[m/s²]である。また、Ａは次式で示され
る。

【００２２】

【数２】

【００２３】ここでＡ_nは振動数ｎ（Ｈｚ）の成分の振
動加速度であり、Ｃ_nは振動数ｎ（Ｈｚ）における相対
レスポンス（ｄＢ）である。Ｃ_nは図１１に示すよう
に、入力振動数に対する出力振動数の比で表される。人
間は振動数の高い（速い）揺れは感じにくく、振動数が
低い（ゆっくりとした）揺れはよく感じやすい。図１１
の体感補正曲線の補正を入れることで、人間の振動に対
する体感を考慮した振動加速度実効値を与えるのであ
る。

【００２４】また、地盤に対する振動レベルの計測は、
地盤振動における振動数の主分布域を特定するものでは
ない。振動加速度実効値Ａは振動加速度Ａ_nの全振動数
領域に対する積分値として与えられ、振動数の分布域に
よって一義的に決定されるものではないからである。し
たがって、振動源の振動の振動数領域と建物の固有振動
数の重複による共振が発生するか否か正確に判定するに
は、振動レベルの計測のみでは無理で、地盤の振動数分
布及び強度の測定を行って、共振振動数がどの程度の強
度になるのかを測定することが必要となるのである。

【００２５】これより、本発明を利用する交通振動対策
の手順について説明する。これは、三階建て住宅の三階
床での振動レベル予測値に基づき、交通振動発生予測を
行い、その結果に基づいた交通振動対策を考慮した三階
建て住宅等の設計手順のことである。第一実施例におい
ては、地盤振動と建物との共振の影響は共振発生時の振
動レベル増幅量を概算値で与えて参考とし、交通振動発
生予測を、非共振時及び共振時の二段階の増幅値の何れ
かを加算して算出される振動レベル予測値と、前記５５
ｄＢとを比較して行っている。第二実施例においては、
地盤振動と建物との共振の影響を詳細に検討し、振動レ
ベル増幅量の予測精度を向上させて、算出される振動レ
ベル予測値と５５ｄＢとを比較して交通振動発生予測を
行っている。

【００２６】まず、第一実施例を利用する交通振動対策
について説明する。第一実施例での三階床での振動レベ
ル予測値は図３に示す三階床振動レベル予測手順により
与えられ、該振動レベル予測値に基づいて交通振動発生
予測を含む図４の交通振動対策手順を考慮して、交通振
動発生の判定、三階建て住宅の設計修正が行われる。

【００２７】まず建設予定地の地盤の振動レベルを測定
する（作業７）。次いで、地盤振動と三階建て住宅との
共振の発生の有無より、振動レベル増幅量予測値を決定
する。この振動レベル増幅量予測値が決定されれば、そ
の値を地盤の振動レベル測定値に付加することで、三階
床での振動レベル予測値が与えられるのである。なお、
振動レベル、振動レベル増幅量は共にデシベル量で与え
られるため、和・差の演算により増幅量の合成が行われ
るのである。

【００２８】三階建て住宅の選択（作業１）により、建
設予定となる三階建て住宅の固有振動数を、後述する振
動測定及び平面プランから予測する（作業５）。建物の
固有振動数は躯体や外壁、内壁によって複合的に決定さ
れるものである。同一構造システムの建物においては、
躯体、外壁、内壁の構成が同じなので、ある一定範囲内
の固有振動数を持つものである。ここで構造システムと
は、躯体の構成部材である柱や梁や、内外壁の剛性及
び、これらの構成部材の配置構造によって決定される建
物の特性のことである。そして、これらの構成部材の最
大長さや、それらを組み合わせて作り出される建物の規
模によって、同一構造システムの建物同士でも固有振動
数に違いが生じてくるのである。この建物の規模や、梁
や柱の長さ、外壁長、内壁長などの建物構成部材の最大
長さを、以下では規模パラメータとして与える。図１に
示す手順では、三階建て住宅の固有振動数予測の手順を
与えている。まず対象とする三階建て住宅を選択し（作
業１）、その三階建て住宅の属する構造システムを入力
する（作業２）。次いで、同一構造システムの三階建て
住宅の振動測定によって、その固有振動数の測定を行う
のである（作業３）。そして規模パラメータを与える
（作業４）ことで、同一構造システムかつ規模パラメー
タの異なる建物の固有振動数をほぼ正確に推測する（作
業５）ことができるのである。三階建て住宅の場合その
固有振動数は３〜５Ｈｚの範囲内であるが、この操作に
よって対象とする三階建て住宅の固有振動数の範囲を絞
り込むことができるのである。

【００２９】図３に戻り、振動源の特定を行う（作業１
０）。振動源が建物の固有振動数と近似する振動数を持
つ振動を発する場合は、前述するように、建物と振動源
より伝播してくる地盤振動との間に共振が発生する。ト
ラック等の大型車両の場合は、三階建て住宅の固有振動
数領域３〜５Ｈｚに重複する振動数の振動を発すること
が知られており、共振が発生するのである。これに対
し、列車等の発する振動はこの領域外である。したがっ
て、作業５・１０により導かれる振動数を比較すること
で、共振が発生するか否かが判定されるのである（作業
１１）。ただし地盤の振動数測定を行わぬ限り、共振に
よる増幅の影響の程度について知ることはできない。こ
れについては、後述する。

【００３０】また、建物剛性の特性による振動の増幅に
関しても考慮する必要がある。前述するように、建物が
高い階ほど揺れやすくなるのも、建物全体が一つの剛体
とみなせるほどの剛性を持っていないためである。つま
り、建物の剛性が低くなるに伴い建物の構成部材の外力
に対する抵抗力は低下し、各構成部材は揺れやすくなる
のである。この建物剛性は前述するように、躯体構造や
外壁及び内壁の取付強度により複合的に決定される。つ
まり、同一構造システムの建物であっても、梁や柱など
の躯体構成部材の接続強化や、外壁や内壁と躯体構造と
の接続に用いられる部材を増加するなどして外壁や内壁
の取付強度を向上させることで、建物剛性の向上を図る
ことができるのである。

【００３１】前記の建設後における建物振動測定におい
て、地盤の振動レベルに対する三階建て住宅三階床での
振動レベルの増幅量測定をも行う。共振が発生しない場
合は、建物剛性の特性による増幅のみを受けるわけであ
る。図２に示すように、まず三階建て住宅の選択（作業
１）より構造システムを入力（作業２）する。該三階建
て住宅三階床での振動レベル測定（作業６）と地盤の振
動レベル測定（作業７）を行い、その差を求めて振動レ
ベル増幅量を得るのである（作業９）。共振が発生しな
い場合、この手順から得られる振動レベル増幅量は、建
物剛性の特性による振動レベル増幅量である。また共振
が発生する場合、この手順から得られる振動レベル増幅
量には、建物剛性の特性による振動レベル増幅量に加え
て共振による増幅量が加わっている。

【００３２】第一実施例においては、複数箇所における
振動測定を図２に示す手順によって行い、そこで得られ
る振動レベル増幅量を平均化して振動レベル増幅量の概
算値を決定している。共振のある場合と、ない場合とで
それぞれ分けて平均化が行われ、二つの概算値が決定さ
れる。共振が発生しない場合の概算値として与えられる
振動レベル増幅量は、構造システムによる違いもある
が、三階建て住宅の場合おおよそ２０ｄＢ程度のもので
ある。共振が発生する場合の概算値として与えられる振
動レベル増幅量は、同じく構造システムの違いをも含め
て、三階建て住宅の場合おおよそ２５〜３０ｄＢ程度の
ものである。つまり共振による増幅量Ｒ１は、５〜１０
ｄＢと推定されるのである。

【００３３】再び図３に戻るが、共振が発生する可能性
がない場合、建物剛性の特性による振動レベル増幅量の
みを増幅量として考慮すればよい（作業１２）。共振が
発生する可能性があるときは、建物剛性の特性による振
動レベル増幅量に加えて共振による増幅量Ｒ１をも含め
た増幅量を考慮する必要が生じる（作業１３）。作業１
２・１３で与えられる値の何れかと、作業７により得ら
れる地盤の振動レベルとを加えると、三階建て住宅三階
床での振動レベル予測値Ｌ１が得られるのである（作業
１４）。

【００３４】次いで、前記振動レベル増幅量に基づい
て、交通振動発生の判定を行う。第一実施例における三
階床振動レベル予測値Ｌ１は、共振の有無によって共振
による増幅量Ｒ１だけの差を予め設けて設定されてい
る。つまり共振の可能性があると判断された時点で、実
際には共振の影響が微小なものであるとしても、一律に
共振による増幅量Ｒ１だけ非共振時に比べて多めに見積
もっているのである。また、後述する制振装置（以下Ｔ
ＭＤ）の三階建て住宅への配設により、ＴＭＤによる低
減量Ｔだけ低減し得るものである。図４に示すように、
これから述べる判定基準と三階床での振動レベル予測値
Ｌ１とを比較して（作業１５）、交通振動発生の可否と
その対策の判定を行う。判定基準は振動レベル値によっ
て分類される。共振が予期される最大限の規模で発生し
ても５５デシベルに至らず、交通振動が発生しないとみ
なされるとき、判定Ａ１（１６）である。交通振動の発
生は起こりにくいと考えられるが、発生時にはＴＭＤの
三階建て住宅への配設で交通振動を抑制し得ると見なさ
れる場合、判定Ｂ１（１７）である。交通振動の発生は
間違いないと見なされるが、ＴＭＤの三階建て住宅への
配設で交通振動を抑制し得ると見なされる場合、判定Ｃ
１（１８）である。交通振動の発生は間違いないと見な
され、かつＴＭＤの三階建て住宅への配設では交通振動
を抑制し得ないと見なされる場合、判定Ｄ１（１９）で
ある。数値的には、Ｌ１＜５５（ｄＢ）−Ｒ１のとき判
定Ａ１（１６）であり、５５（ｄＢ）−Ｒ１≦Ｌ１＜５
５（ｄＢ）−Ｒ１＋Ｔのとき判定Ｂ１（１７）であり、
５５（ｄＢ）−Ｒ１＋Ｔ≦Ｌ１＜５５（ｄＢ）＋Ｔのと
き判定Ｃ１（１８）であり、Ｌ１≧５５（ｄＢ）＋Ｔの
とき判定Ｄ１（１９）である。

【００３５】判定Ａ１（１６）の場合、交通振動はまず
発生しないと推測され、特別な交通振動対策を施さない
標準設計の提案が住宅発注者に対し行われる（２０）。
判定Ｂ１（１７）の場合、交通振動発生の可能性が無視
できないので、ＴＭＤを配設可能な住宅設計及び、ＴＭ
Ｄの後付けを住宅発注者に提案する（２１）。また、交
通振動が発生する場合でも、ＴＭＤにより抑制が可能で
あるとみなされる状態である。なお後付けを提案するの
は、実際に住宅発注者が住宅に居住するようになってか
ら、体感振動の有無を確認して、ＴＭＤの配設が必要か
否かを判断してもらうためである。判定Ｃ１（１８）の
場合、交通振動の発生が予期されるのであるが、ＴＭＤ
の配設により対処可能な状態であり、ＴＭＤの先付けを
住宅発注者に提案する（２２）。判定Ｄ１（１９）は交
通振動の発生は間違いないものと推測され、しかもＴＭ
Ｄの配設のみにては対処不能な状態である。このときは
設計方針の根本的変更を含んだ個別検討（２３）が行わ
れる。なお、後述する能動的動吸振器（ＡＭＤ）の配設
によっては対処可能となる可能性がある。

【００３６】なお共振が発生しないと判断される場合
は、共振による増幅量Ｒ１が０となり、判定Ｂ１（１
７）と判定Ｃ１（１８）が重複してしまう。この場合
は、第二実施例に示す判定基準と同一の状態となるの
で、図７に示す手順にしたがうものとする。

【００３７】ＴＭＤについて説明する。前述のＴＭＤと
して、図１２に示すような、質量体４０に弾性部材たる
バネ４１及び減衰器４２を介して住宅に接続するＴＭＤ
（受動的動吸振器）４３を用いる。作動機構としては、
質量体４０は住宅の振動に応じて慣性力が働き、住宅と
逆の方向に動くため、結果として住宅の振動を打ち消す
のである。なお、質量体４０はバネ４１により住宅の固
有振動数に同調している。

【００３８】ＴＭＤはもっとも効果的に活用するため
に、住宅の最上部である屋上面に配設される。またＴＭ
Ｄは重量物たる質量体を内装する装置であるため、重心
ライン上に配設されて、躯体構造への過剰な負担となら
ないようにしている。一旦完成した住宅にＴＭＤを配設
する場合には、その住宅の構成上配設個所に制限があ
り、また躯体構造の強度を維持するために補強部材の配
設を要求される公算が高い。そうすると住宅居住者は、
外観や居住性に制限を受け、かつ高コストを強いられる
ことにもなるのである。したがって事前に交通振動の発
生が予期される場合には、ＴＭＤの配設を前提とする設
計を行うことで、事後的に配設する場合に生じる困難を
避けることができるのである。

【００３９】ＴＭＤは前述するように振動を打ち消す働
きをするので、住宅内での振動レベルを低減させる効果
があるのである。図１３には横軸に時間を、縦軸に住宅
内で観測される振動レベルをとった地盤振動による住宅
内での振動レベルの変化を示している。また、一点鎖線
は５５ｄＢ体感閾境界ラインである。ここで、振動源と
して様々な車両が通過し、一定ではない振動が発生する
道路の場合を記載している。列車の通過する線路が振動
源の場合は、車両のような変化がないため発生する振動
の大きさが一定となる。車両の場合はある地点のある車
両の通過による断続的な振動であるのに対し、列車の場
合は住宅近郊の通過中は継続した振動を与えるためであ
る。図１３には、ＴＭＤの配設によって一律に住宅内で
の振動レベルが低減される様子が示されている。これ
が、制振装置たるＴＭＤの配設に期待するところであ
る。また、ＴＭＤによる振動低減効果が完全でなく、振
動レベルのグラフの極大値をことごとく５５ｄＢ以下に
低減することができなくても、その頻度を減少させるこ
とはできるのである。一定時間内に１０回揺れを感じて
いたところが２回になるなどの効果が期待できるのであ
る。

【００４０】制振装置としては、前記ＴＭＤの他に、能
動的動吸振器（以下ＡＭＤ）を用いる場合もある。ＡＭ
Ｄは自動制御の質量体摺動機構を備えており、ＴＭＤよ
りも高い制振効果を発揮するものである。

【００４１】次に、第二実施例を利用する交通振動対策
について説明する。第二実施例での三階床での振動レベ
ル予測値は図５に示す三階床振動レベル予測値決定手順
により与えられ、該振動レベル予測値に基づいて交通振
動発生予測方法を含む図７の交通振動対策手順を考慮し
て、交通振動発生の判定、三階建て住宅の設計修正が行
われる。第一実施例との違いは、三階床での振動レベル
予測をより精密に行うため、地盤振動に関する詳細な振
動数測定を行う点である。

【００４２】まず図１に示す手順にしたがって、対象と
する三階建て住宅の固有振動数が予測される（作業
５）。次いで図５に示すように、地盤に関して、地盤の
振動レベル測定（作業７）、地盤の振動数分布及び振動
数ごとの強度の測定（作業２４）を行い、これより述べ
る相関関数に入力する。作業５・７・２４による入力に
より相関関数は振動レベル増幅量を出力する（作業２
５）。この相関関数による出力は、共振の有無による増
幅量を含むものである。

【００４３】図６に示すこの相関関数の作成手順につい
て説明する。作成の開始（作業２７）をしたならば、既
に建設されている三階建て住宅の固有振動数の測定（作
業３）、同じく三階床の振動レベル測定（作業６）、地
盤の振動数分布・強度の測定（作業２４）、地盤の振動
レベル測定（作業７）を行う。作業３・２４によって共
振振動数の強度の測定（作業２８）が行われる。共振が
発生しない場合は、この強度は０となる。また、作業６
・７によって振動レベルの増幅量が測定される（作業２
９）。ここでは共振による増幅があるか否かは問わな
い。そして作業２８によって測定された共振振動数、及
び、作業２４によって測定された地盤の振動数分布・強
度と、作業２９によって測定された振動レベル増幅量と
を関連付けてデータ蓄積を行う（作業３２）。作業３２
を行うことで、共振振動数、共振振動数の強度、地盤の
振動レベルの三つと、振動レベル増幅量との相関関係を
明らかにするデータの蓄積が行われるのである。作業２
７から作業３２までの一連の作業を繰り返すことで、す
なわち建物振動測定を複数箇所で行うことで、これらの
相関関係をより正確に知ることができる。作業３３によ
りデータ蓄積の可否を決定する。最終的に作業３２によ
って蓄積されたデータより、共振振動数の強度、地盤の
振動レベルの三つの入力に対し、振動レベル増幅量を出
力する相関関数を作成することができる（作業３４）。

【００４４】再び図５に戻り、図６に示す手順によって
導かれた相関関数への入出力より、実物件ではなく建設
予定の三階建て住宅に関する振動レベル増幅量予測が行
われ（作業２５）、作業７によって測定された地盤の振
動レベルとを加えて、三階床での振動レベル予測が行わ
れる（作業２６）。この第二実施例における三階床振動
レベル予測値をＬ２とする。

【００４５】第二実施例における交通振動発生予測につ
いて説明する。第一実施例においては、予測されている
振動レベル予測値Ｌ１には共振による増幅量Ｒ１だけの
増減の可能性があり、そのために場合分けが必要となっ
ている。第二実施例においては、振動レベル予測値は共
振の有無による影響も取り込みより正確な値を提示して
いると見なすことができるのである。図７に示す手順に
したがって判定を行い、まず判定基準と振動レベル予測
値Ｌ２との比較を行う（作業３５）。第一実施例と同
様、判定基準は振動レベル値によって分類される。判定
基準は、交通振動が発生しないと見なされる場合の判定
Ａ２（３６）、交通振動の発生が予測されるがＴＭＤの
設置により抑制可能であると見なされる場合の判定Ｂ２
（３７）、ＴＭＤを設置しても交通振動の抑制は困難で
あると見なされる判定Ｃ２（３８）の三つに分類され
る。数値的には、Ｌ２＜５５（ｄＢ）のとき判定Ａ２
（３６）であり、５５（ｄＢ）≦Ｌ２＜５５（ｄＢ）＋
Ｔのとき判定Ｂ２（３７）であり、Ｌ２≧５５（ｄＢ）
＋Ｔのとき判定Ｃ２（３８）である。ＴはＴＭＤによる
低減量である。

【００４６】判定Ａ２（３６）の場合、交通振動はまず
発生しないと推測され、特別な交通振動対策を施さない
標準設計の提案が住宅発注者に対し行われる（２０）。
判定Ｂ２（３７）の場合、交通振動は発生すると推測さ
れるがＴＭＤの配設により抑制可能であり、ＴＭＤを配
設可能な住宅設計及びＴＭＤの設置を住宅発注者に提案
する（３９）。判定Ｃ２（３８）の場合、交通振動の発
生が予期され、しかもＴＭＤの配設のみでは対処不能な
状態であり、このときは設計方針の根本的変更を含んだ
個別検討（２３）が行われる。なお、前述する能動的動
吸振器（ＡＭＤ）の配設によっては対処可能となる可能
性がある。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の如く、建物内の振動レベ
ル予測を、該建物と同一構造システムの建物における、
地盤振動と建物との共振の有無により分類される二段階
の平均的振動レベル増幅量の何れか一方と、振動測定に
より測定される地盤の振動レベルとを加算して行うの
で、次のような効果がある。共振の有無により分類され
る二段階の平均的振動レベル増幅量を用いることで、建
物内の振動レベルの予測幅が限定され、比較的簡単な手
順で予測される振動レベルの程度を知ることができるの
である。

【００４８】請求項２記載の如く、複数箇所での同一構
造システムの建物における以下の振動測定、すなわち建
物の固有振動数測定と、該建物内の振動レベル測定と、
地盤振動の振動レベル測定と、地盤の振動数分布及び強
度測定とから導かれる相関関係より、該建物と同一構造
システムの建物内の振動レベルを予測するので、次のよ
うな効果がある。すなわち、地盤振動と建物との共振が
著しく地盤の振動レベルが建物内で激しく増大する場
合、あるいは共振がまるで発生せず地盤の振動レベル増
幅が最小の場合など、共振による振動レベル増幅量の大
きさに関して予測を得ることができ、正確な振動レベル
予測を行うことができるのである。

【００４９】請求項３記載の如く、建物の振動レベル予
測方法より導かれる振動レベル予測値と５５ｄＢとの大
小比較より交通振動発生の有無を予測するので、交通振
動の発生を事前に予期し、設計段階での対策を検討する
ことができるのである。

【００５０】請求項４記載の如く、建物の振動レベル予
測方法より導かれる振動レベル予測値から制振装置によ
る振動レベル減衰量を引いた振動レベル予測値と、５５
ｄＢとの大小比較より交通振動発生の有無を予測するの
で、交通振動の発生を事前に予期し、設計段階での対策
を検討することができる。このため制振装置の配設を行
う場合でも三階建て住宅の居住性を損なうことのない設
計を行うことができ、交通振動への対処を三階建て住宅
建設後に行う場合と比べて低コスト、かつ自由度の高い
設計を維持しながら行うことができるのである。

【００５１】請求項５記載の如く、制振装置としては質
量体を弾性部材及び減衰器を介して住宅に接続する機構
を備える受動的動吸振器、または質量体を自動制御で振
動させる機構を備える能動的動吸振器を用いるので、立
地条件や構造システムによる制約や、建物構成部材の接
続強化による対処限界を越えた交通振動が発生する場合
でも、振動低減効果を得ることができ、対処限界を引き
下げることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】三階建て住宅の固有振動数予測手順を示す図。

【図２】建物剛性の特性による振動レベル増幅量予測手
順を示す図。

【図３】第一実施例の振動レベル予測手順を示す図。

【図４】第一実施例の交通振動対策手順を示す図。

【図５】第二実施例の振動レベル予測手順を示す図。

【図６】相関関数作成手順を示す図。

【図７】第二実施例の交通振動対策手順を示す図。

【図８】交通振動発生の原因例を示す概念図。

【図９】住宅の水平・鉛直振動を示す概念図。

【図１０】地盤振動の分布領域を示す概念図。

【図１１】水平振動用体感補正曲線を示す図。

【図１２】制振装置の機構を示す図。

【図１３】ＴＭＤによる振動低減効果を示す図。

【符号の説明】

Ｌ１・Ｌ２振動レベル予測値Ｒ１共振による増幅量ＴＴＭＤによる低減量４３ＴＭＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｚ 15/04 Ｇ０１Ｍ 7/00 ＺＧ０６Ｆ 15/60 ６１２Ｇ６８０Ｂ (72)発明者小島由紀夫大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番88号積水ハウス株式会社内Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AB11 AD03 AD06 BC01 BF01 BF08 BG02 DA03 EA38 5B046 AA03 JA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物内の振動レベル予測を、該建物と同
一構造システムの建物における、地盤振動と建物との共
振の有無により分類される二段階の平均的振動レベル増
幅量の何れか一方と、振動測定により測定される地盤の
振動レベルとを加算して行うことを特徴とする建物の振
動レベル予測方法。
【請求項２】複数箇所での同一構造システムの建物に
おける以下の振動測定、すなわち建物の固有振動数測定
と、該建物内の振動レベル測定と、地盤振動の振動レベ
ル測定と、地盤の振動数分布及び強度測定とから導かれ
る相関関係より、該建物と同一構造システムの建物内の
振動レベルを予測することを特徴とする建物の振動レベ
ル予測方法。
【請求項３】建物の振動レベル予測方法より導かれる
振動レベル予測値と５５ｄＢとの大小比較より交通振動
発生の有無を予測することを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の建物の交通振動発生予測方法。
【請求項４】建物の振動レベル予測方法より導かれる
振動レベル予測値から制振装置による振動レベル低減量
を引いた振動レベル予測値と、５５ｄＢとの大小比較よ
り交通振動発生の有無を予測することを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の建物の交通振動発生予測方
法。
【請求項５】制振装置としては質量体を弾性部材及び
減衰器を介して住宅に接続する機構を備える受動的動吸
振器、または質量体を自動制御で振動させる機構を備え
る能動的動吸振器を用いることを特徴とする請求項４記
載の建物の交通振動発生予測方法。