JP2002294902A

JP2002294902A - 建物の振動対策法

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Publication number: JP2002294902A
Application number: JP2001099915A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Futagawa; 和貴二川
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】建物の設計時に、事前に振動に対する居住性
を考慮して設計することができる建物の振動対策法を提
供する。【解決手段】建物１を建築する建築地２の周辺の振動
源３を調査し、建築地２の周辺の地盤情報を調査して振
動源３と建築地２との伝播経路を調査し、建築地２の地
盤を調査し、建物１を仮設計して振動特性を算出し、振
動源３から発生して伝播経路４を通って建築地２に伝播
される入力振動の振動特性と、建物１の振動特性とを比
較し、その振動特性が近似する場合は入力振動の振動特
性と建物の振動特性との少なくとも一方の振動特性を変
化させ、両振動特性を隔離させる。建物１を補剛して建
物の振動特性を変化させるか、建築地２の地盤を改良し
て入力振動の振動特性を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の振動対策法
に係り、特に、建築地周辺の振動源から伝播される振動
に対して建物が影響を受けにくく、居住性を向上させる
ことができる建物の振動対策法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物を設計するとき、主に建物及
びその敷地について、構造安全性の観点から設計がさ
れ、周辺からの振動に対して考慮することなく設計して
いる。すなわち、建築地の近隣に鉄道や幹線道路等の環
境振動源がある場合でも、振動対策を講ずることなく、
建築地の地目や、用途地域指定等に沿って、建築基準法
に基づいた設計が行われているのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のように建物が設
計されるため、周辺の環境振動源に対して地盤と建物の
振動特性が近似した場合に、建物は構造的には十分な強
度を持っていても居住性の面で有害な振動を生じる可能
性があり、環境振動源に対して建物が共振して有害な振
動が生じたり、建物のびびり音やこもり音等が発生した
り、建具が不規則的に振動したりして居住性が悪化する
虞がある。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、建物を設計
する際に、建築地周辺の振動源を調査して、その振動と
建物の振動特性を比較して、事前に振動に対する居住性
を考慮して設計することができる建物の振動対策法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
請求項１に記載の発明による建物の振動対策法は、建物
を建築する建築地周辺の振動源を調査し、建築地周辺の
地盤情報を調査して振動源と建築地との間の伝播経路を
調査し、建築地の地盤を調査し、建物を仮設計して該建
物の振動特性を算出し、振動源から発生して伝播経路を
通って建築地に伝播される入力振動の振動特性と、建物
の振動特性とを比較し、その振動特性が近似する場合は
入力振動の振動特性と建物の振動特性との少なくとも一
方の振動特性を変化させ、両振動特性を隔離させること
を特徴とする。前記の建物の振動対策法において、建築
地周辺の地盤、及び建築地の地盤の調査は、実際に現地
に行って実地調査する場合と、各地のボーリング調査や
スウェーデン式サウンディング法等により調査された地
質、土質図等の地盤情報データベースから検索してコン
ピュータ上で調査する場合等が考えられる。

【０００６】この構成によれば、振動源から伝播される
入力振動の振動特性に対し、建物の振動特性を隔離させ
るため、建物が入力振動に対して共振して有害な振動を
生じることが無く、快適に居住することができる。ま
た、建物を建築する前に振動の対策を施すことができる
ので、効率良く有害な振動を回避することができ、建築
後に対策するのに対し低コストで達成できる。

【０００７】請求項２に記載の発明による建物の振動対
策法は、建物を建築する建築地において周辺の振動源か
ら伝播される入力振動を測定し、建物を仮設計して該建
物の振動特性を算出し、入力振動の振動特性と建物の振
動特性とを比較し、その振動特性が近似する場合は入力
振動の振動特性と建物の振動特性との少なくとも一方の
振動特性を変化させ、両振動特性を隔離させることを特
徴とする。

【０００８】この構成によれば、振動源の現地調査や地
盤情報データベース調査を省略し、建築地に周辺の振動
源から伝播される入力振動を振動センサ等を用いて直接
測定し、入力振動の振動特性と建物の振動特性とを比較
して建物の振動特性を隔離させるため、建物が入力振動
に対して共振して有害な振動を生じることが無く、快適
に居住することができる。また、前記の振動対策法と比
較して、人手による調査を大幅に削減することができ、
手順を大幅に簡略化できるので短時間で対策でき、振動
対策の信頼性を高めることができる。

【０００９】また、請求項３に記載の発明による建物の
振動対策法は、前記の振動対策法において、建物を補剛
して建物の振動特性を変化させ、振動源から伝播された
入力振動の振動特性から隔離させることを特徴としてい
る。この構成によれば、建物の構造体に補剛材等を入れ
ることにより、建物を補剛して建物の振動特性を建築地
の地盤に伝播される入力振動から効率良く隔離すること
ができる。

【００１０】さらに、請求項４に記載の発明による建物
の振動対策法は、前記の振動対策法において、建築地の
地盤を改良して入力振動の振動特性を変化させ、建物の
振動特性から隔離させることを特徴としている。この構
成によれば、地盤凝固材や、基礎の変更、杭の打設等に
より、建築地の地盤を改良して建築地の地盤に伝播され
る入力振動を、効率良く建物の振動特性から隔離させる
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る建物の振動対
策法の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１
は、本実施形態に係る振動対策法を示す説明図、図２
は、振動対策法の手順を示すフローチャートである。図
１，２において、建物１を建築しようとする建築地２は
周辺に振動源３として鉄道が存在しており、振動源３と
建築地２とを結ぶ伝播経路４を介して振動源３から建築
地２に振動が伝播される。建物の設計者は、設計に先立
ち、建築地２周辺の振動源の状況を現地調査し（ステッ
プＳ１０）、振動源について特定をする。例えば、建築
地２から数１００ｍ離れて幹線道路が走っている場合
や、数ｋｍ先に鉄道が走っている場合等を調査し、その
振動源の振動特性を推定する。すなわち、振動源の種
類、能力、地盤等により、その大きさや周波数特性等を
把握する。振動源としては、他に近隣に工場やプラン
ト、工事現場等がある場合は調査する。そして、必要に
応じて振動データを実測し、振動源の振動特性を入力す
る（ステップＳ１１）。

【００１２】次に、建築地２周辺の地盤情報データベー
スの調査を行う（ステップＳ１２）。この調査は、例え
ば近隣の既往のボーリング調査データやスウェーデン式
サウンディング法による調査データを使用し、建築地２
周辺の地層構造やＮ値について実施する。ボーリング調
査データは建築地２を囲むように複数のデータがあるこ
とが好ましく、これにより建築地２の地層構造がある程
度正確に把握でき、振動源３から建築地２までの伝播経
路４の特性を正確に判断することができる。例えば伝播
経路４の途中に湿地等の軟弱地盤や強固な地盤が存在す
ると、振動源３から建築地２に伝播される振動は減衰さ
せる場合や、増幅される場合が考えられる。従って、途
中の伝播経路４の地盤の振動特性もコンピュータ内で地
層構造やＮ値等のデータから推定し、振動源３の振動特
性と照らし合わせ、どの程度増幅するか、或いは減衰す
るかを解析する。

【００１３】ここで、振動の伝播特性について考察す
る。地盤における振動の距離減衰は、地盤の種類によっ
て異なり、例えば振動源３が工場に設置された機械の場
合、振動の距離減衰量は、次式によって算出される。 ΔＬ（ｆ）＝Ａｌｏｇ₁₀（ｒ／ｒ₀）＋Ｂ（ｒ−ｒ₀）ここに、ΔＬ（ｆ）は周波数２．５〜８０Ｈｚの１／
３、又は１／１オクターブバンド中心周波数ｆにおける
振動加速度レベルのｒ₀〜ｒまでの距離減衰量、ｒ₀は基
準の距離（振動中心から５ｍとする）、ｒは機械中心か
ら予測地点までの距離ｍ、Ａは幾何減衰を表す係数（Ａ
＝−１５）、Ｂは土の内部減衰をあらわす係数であり、
例えば以下の表１の数値を用いる。このようにして求め
た振動の距離減衰量等の伝播経路の振動特性を、コンピ
ュータに入力する（ステップＳ１３）。なお、表１の埋
立、盛土地盤は、洪積粘性土を使用したものである。

【００１４】

【表１】

【００１５】この後、建築地２においてスウェーデン式
サウンディング法あるいは微動計測法等により地盤調査
を実施する（ステップＳ１４）。スウェーデン式サウン
ディング法は住宅用の地盤調査では最も一般的に行わ
れ、比較的表層部の地盤速度構造を推定して求めること
ができる。この方法は、スクリューポイントを貫入不能
となる深さまで貫入させて調査を行い、１ｋＮ（１００
ｋｇｆ）以下の荷重で貫入する場合の荷重である静的貫
入抵抗Ｗｓｗと、Ｗｓｗ＝１ｋＮ（１００ｋｇｆ）の荷
重で貫入が止まった後、回転により所定の目盛線まで貫
入させた時の半回転数から換算した貫入量１ｍ当たりの
半回転数からＮｓｗを得る。そして、Ｎｓｗに所定の係
数をかけてＮ値を得ることができる。さらに、Ｎ値より
所定の数式でＳ波速度を求め、地盤構造の断面図を得る
ことができるものである。

【００１６】微動計測法は、海洋の振動、風や地殻の変
動等の自然現象に起因する地球固有の振動の他、交通や
工場等の人間活動に起因する人工の振動である常時微動
（ｆ＝１〜３０Ｈｚ程度）を用いて、複数の振動センサ
により常時微動の表面波の鉛直成分を同時に検出して分
散特性を作成し、例えば地盤の深度、層厚及びＳ波速度
の関係からなる地盤の速度構造を逆解析法（インバージ
ョン法）により求めるものである。このようにして、得
られた建築地２の地盤構造の振動特性を入力する（ステ
ップＳ１５）。

【００１７】最後に、建物１の仮設計をする（ステップ
Ｓ１６）。建築地２の状況に合わせて建物の外形、間取
りのプラン等を設計する。また建物１の構造も、木造、
ユニット構造、コンクリート造等で、基本的な柱、梁か
ら構成される仮設計を実施し、柱、梁から構成される構
面の剛性等から建物１の振動解析を行い、固有周期等を
算出して建物の振動特性を推定して入力する（ステップ
Ｓ１７）。

【００１８】前記のようにして得られた、振動源３の振
動特性、伝播経路４の振動特性、建築地２の地盤の振動
特性から、コンピュータは建築地２に伝播される入力振
動を推定し、また建物１の振動特性から固有周期等の数
値を推定する。そして、それらの数値に基づき、コンピ
ュータは入力振動の振動特性と建物１の振動特性とを比
較して振動に対して居住性に問題があるか、無いかの判
断をする（ステップＳ１８）。

【００１９】すなわち、振動源３で発生した振動が伝播
経路４を伝わって建築地２に伝達され、建築地２でどの
ように振動して建物１に伝播するか、あるいは建築地２
に伝播された振動の特性と仮設計された建物１の振動特
性が近似しているか等について判断する。この判断は、
例えば入力振動の周期に対して、建物の固有周期が所定
の範囲にあるか、或いは入力振動の周波数特性と建物１
の振動特性が近似しているか等の判断を行う。この判断
の１つとして、両方の周期ごとの振動特性をもとに、有
害な振動が実際の建物でどの程度の振動レベル（ｄＢ）
まで増幅され、体感上問題となるかにより判断する方法
が考えられる。この方法では、例えば、殆どの人が睡眠
を妨げられない振動レベルとして、凡そ６０ｄＢ以下に
なることで判断する。このように、地盤の振動特性と建
物の振動特性をもとに、双方の周波数を比較し所定の範
囲内か、或いは振動解析して建物各階の振動レベルが一
定値以内か、により判断する。両方の振動特性が隔離し
て、振動面での居住性に問題が無ければ検討を終了す
る。

【００２０】問題がある場合は、次ステップで建物１と
建築地２の地盤のどちらに対策をするほうが有効かを判
断する（ステップＳ１９）。この判断に際し、コスト的
にどちらが有効かについても判断することが好ましい。
基本的には、建物側の構造である柱、梁、補剛等を調整
して補剛を検討し、次の３つのケースに合致する場合は
地盤側で対応する。（１）補剛個所の費用が一定以上で、明らかに地盤改良
等の工法が簡易で安価である場合。（２）補剛個所の費
用が一定以上で現実的な建物のプランニングができない
（例えば、補強が多く出入り口、開口部等の確保が難し
い）場合。（３）構造安全性の上で適切な補剛方法が無
い（補剛することで建物の安全性を損なう）場合。

【００２１】また、建物１で対策する場合と、建築地２
の地盤で対策する場合の両方の工法でコンピュータ内で
試設計と見積もりをし、振動レベル（ｄＢ）を低減でき
る効果と、工法にかかる費用について、ある基準の下で
点数付けし、有利な方に決定して対策する。

【００２２】地盤の改良は、例えば建築地２に地盤凝固
材を注入して地盤の振動特性を変化させることができ
る。また、基礎を布基礎からベタ基礎に変更することに
より、振動をある程度遮断して振動特性を変更すること
ができ、さらに地中に摩擦杭等を埋め込んで振動特性を
変更することができる。このようにして、建築地２に伝
播される入力振動と建物の振動特性を隔離させることが
できる。

【００２３】建物１の振動特性を変更する場合、大幅な
構造体の変更はコスト的にも不利となるため、簡易な補
剛で済むかを判断する。建物１の構造体に、例えば筋交
いや火打ち梁等の補剛材を入れて強度向上を図り、建物
１の固有周期や振動特性を変更することができる。また
所定の構造部材の強度向上を図ることにより、建物１の
固有周期を変更して振動特性を変化させることができ
る。

【００２４】このようにして、建物１の振動対策をする
上で建築地２の地盤改良が有効か、建物１の補剛が有効
かを判断して（ステップＳ１９）、地盤改良が有効の場
合、地盤改良工法の設計図書を作成して（ステップＳ２
０）終了する。また、建物１の補剛が有効の場合、建物
の補剛構造計算を行い（ステップＳ２１）、最終的に建
物の構造設計を行い終了する。なお、図示していない
が、建物の本設計は前記の補剛構造計算に基づき実施す
る。

【００２５】前記の如く構成された本実施形態の建物の
振動対策法によれば、建物１を設計する前に、振動源３
の現地調査を実施して振動源の振動特性を入力し、地盤
情報データベース調査を実施して伝播経路４の振動特性
を入力し、建築地１の地盤調査を実施して建築地盤の振
動特性を入力し、建物１を仮設計して建物の振動特性を
入力し、建築地２に伝達される入力振動の振動特性と、
建物１の振動特性とを比較し、その振動特性が近似する
場合は入力振動の振動特性と建物の振動特性との少なく
とも一方の振動特性を変化させ、両振動特性を隔離させ
るため、振動に対する居住性を考慮した上で建物の設計
をすることができ、建物の建築後に居住性の面で有害な
振動を生じる虞が無く、快適に居住することができる。
また、居住後に有害振動に対する対策を実施することと
比較して、有効でコスト的にも有利な対策を実施でき
る。

【００２６】次に本発明の他の実施形態について、図３
を参照して説明する。図３は、他の実施形態のフローチ
ャートである。なお、この実施形態において、前記した
実施形態と実質的に同等の構成については、同じ符号を
付して詳細な説明は省略する。図３において、建物１を
建築する建築地２において、周辺の振動源３から伝播さ
れる入力振動を、振動センサ等（図示せず）を用いて直
接測定する（ステップＳ２５）。この測定は、時間帯に
より複数の振動源から伝播される入力振動が異なること
が考えられるため、少なくとも一昼夜以上測定を行うこ
とが望ましい。このようにして測定した入力振動から、
振動数や周波数特性等の振動特性をコンピュータに入力
する（ステップＳ２６）。

【００２７】そして、前記の実施形態と同様に建物の仮
設計をして（ステップＳ１６）、建物の振動特性を入力
し（ステップＳ１７）、居住性に問題があるかを判断す
る（ステップＳ１８）。問題が無い場合は終了し、入力
振動の振動特性と建物の振動特性を比較し、問題がある
場合は建物と地盤のどちらが振動対策に有効かを判断す
る（ステップＳ１９）。地盤改良が効果的な場合は地盤
改良工法の設計図書を作成し（ステップＳ２０）、建物
の簡易な補剛で済む場合は建物の補剛構造計算を行い
（ステップＳ２１）、これに基づき本設計をする。

【００２８】この実施形態の場合は、周辺の多数の振動
源から建築地２に入力される振動を直接測定したり、地
盤情報データベースから検索してコンピュータ上で調査
し、測定された入力振動の振動解析を行って振動特性を
入力するため、前記した実施形態のように振動源の現地
調査や、地盤情報データベース調査という人手による調
査を省略することができ、手順を大幅に削減でき、対策
に要する時間を大幅に短縮することができる。また、建
築地に入力される入力振動の振動特性と建物の振動特性
を比較するだけで、振動源の振動特性や伝播経路の振動
特性の算出等は不要であり、対策の信頼性を向上でき
る。

【００２９】なお、ステップＳ１９で建物と地盤のどち
らが有効かを判断するとき、両方を併用することが居住
性を大幅に向上できて振動対策において好ましい場合
は、建築地２の地盤改良と建物１の補剛の両方を実施す
るようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、請求
項１に記載の発明による建物の振動対策法によれば、事
前に振動に対する居住性を考慮して建物を設計できるの
で、建物が不要に共振するなどして、有害な振動が生じ
ることを防止でき、居住性を向上させることができる。
また、建築後に振動に対して対策を施す場合と比較し
て、コストを低減でき、有効な振動対策を実施すること
ができる。

【００３１】請求項２に記載の発明による建物の振動対
策法によれば、請求項１による効果に加えて、人手によ
る調査を大幅に削減することができ、手順を大幅に簡略
化できるので短時間で振動対策することができ、振動対
策の信頼性を高めることができる。

【００３２】請求項３に記載の発明による建物の振動対
策法によれば、建物を補剛して建物の振動特性を建築地
の地盤に伝播される入力振動から効率良く隔離すること
ができる。また、請求項４に記載の発明による建物の振
動対策法によれば、建築地の地盤を改良して建築地の地
盤に伝播される入力振動を、効率良く建物の振動特性か
ら隔離させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建物の振動対策法を示す説明図。

【図２】本発明に係る建物の振動対策法のフローチャー
ト。

【図３】本発明に係る建物の振動対策法の他の実施形態
のフローチャート。

【符号の説明】

１建物、２建築地、３振動源、
４伝播経路、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物を建築する建築地周辺の振動源を調
査し、前記建築地周辺の地盤情報を調査して前記振動源
と前記建築地との間の伝播経路を調査し、前記建築地の
地盤を調査し、前記建物を仮設計して該建物の振動特性
を算出し、前記振動源から発生して前記伝播経路を通っ
て前記建築地に伝播される入力振動の振動特性と前記建
物の振動特性とを比較し、その振動特性が近似する場合
は前記入力振動の振動特性と建物の振動特性との少なく
とも一方の振動特性を変化させ、両振動特性を隔離させ
ることを特徴とする建物の振動対策法。
【請求項２】建物を建築する建築地において周辺の振
動源から伝播される入力振動を測定し、前記建物を仮設
計して該建物の振動特性を算出し、前記入力振動の振動
特性と前記建物の振動特性とを比較し、その振動特性が
近似する場合は前記入力振動の振動特性と建物の振動特
性との少なくとも一方の振動特性を変化させ、両振動特
性を隔離させることを特徴とする建物の振動対策法。
【請求項３】前記建物を補剛して建物の振動特性を変
化させ、前記入力振動の振動特性から隔離させることを
特徴とする請求項１又は２記載の建物の振動対策法。
【請求項４】前記建築地の地盤を改良して前記入力振
動の振動特性を変化させ、前記建物の振動特性から隔離
させることを特徴とする請求項１又は２記載の建物の振
動対策法。