JP2014218846A - 床の振動性能評価方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】建物の部屋の広さなどに基づいて床の振動性能評価をすることができる床の振動性能評価方法を提供する。
【解決手段】建物の部屋１の広さＡと、上記部屋１の床構造２に所定の鉛直荷重が生じる際の当該床構造２の上記累積たわみＴ（たわみ値）とを掛け合わせ、この掛け合わせた値に床構造２の固定荷重で決まる倍率（補正値）Ｇを掛けた値を床たわみ係数Ｄとする。上記倍率Ｇは、例えば、鋼製根太床の場合にはＧ＝１．０とし、ＡＬＣ（発泡軽量コンクリート）床の倍率Ｇを１．２となり、鋼製根太床を基準とした比率により決定している（１５００／１２５０＝１．２）。また、上記建物の部屋の広さＡは、例えば、５Ｐ×４Ｐ＝２０Ｐ２のように単位をＰ２として「２０」となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、建物の床の振動性能評価方法に関する。
特許文献１には、計画する建物と同一の躯体システムを有する建物における床を支持する床梁の鉛直方向のたわみ量と、環境振動量に対する床上の鉛直方向の振動の増幅量との関係を予め求めておき、計画する建物の床梁の鉛直方向のたわみ量を前記関係にあてはめることで環境振動量に対する床上の鉛直方向の振動の増幅量を求め、該増幅量に建物の基礎上または建物の近傍地盤上で測定された鉛直方向の環境振動量を加算することで床上の鉛直方向の振動の応答値を予測する鉛直振動予測方法が開示されている。
特許第５１５５０４７号
しかしながら、上記特許文献１には、振動予測方法が開示されているにすぎず、建物の部屋の広さ等に基づいて床の振動性能を評価するものではなかった。
この発明は、上記の事情に鑑み、建物の部屋の広さ等に基づいて床の振動性能評価をすることができる床の振動性能評価方法を提供することを課題とする。
この発明の床の振動性能評価方法は、上記の課題を解決するために、建物の部屋の広さと、上記部屋の床構造に所定の鉛直荷重が生じる際の当該床構造のたわみ値とを掛け合わせて得られる床たわみ係数を用いて建物の床の振動性能を評価することを特徴とする。
上記の構成であれば、建物の部屋の広さと上記部屋の床構造に所定の鉛直荷重が生じる際の当該床構造のたわみ値とを掛け合わせて得られる床たわみ係数によって床の振動性能を評価できる。
上記床たわみ係数を建物の床構造の固定荷重で決まる倍率で補正するようにしてもよい。これによれば、例えば、鋼製根太床の補正値を１．０（補正無し）とし、ＡＬＣ（発泡軽量コンクリート）床の補正値を１．２とした調整が行える。
上記床たわみ係数の所定の値を境に異なる振動性能評価をするようにしてもよい。これによれば、上記床たわみ係数の値そのものではなく、上記床たわみ係数の所定の値を境に、例えば「優」「良」といった表示で床の振動性能を分かりやすく示すことができる。
本発明であれば、建物の部屋の広さと床構造とに基づいた床の振動性能評価をすることができるという効果を奏する。
同図（Ａ）は床構造例を示した説明図であり、同図（Ｂ）はこの実施形態の床の振動性能評価方法で用いる累積たわみＴの説明図である。 床構造における卓越振動数（固有振動数）とδ０．３ｐとの関係で例えば３ランクで床の振動評価が行えることを示した説明図である。 模擬床などの床構造における卓越振動数（固有振動数）とδ０．３ｐとの関係を図２の３ランクに分類してプロットするとともに各ランクのプロットに基づいて回帰直線を示したグラフである。 この実施形態を示す図であって、模擬床などの床構造における床たわみ係数Ｄとδ０．３ｐとの関係をプロットしたグラフである。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は建物の部屋１の床構造２の一例を概略的に示しており、同図（Ｂ）は上記床構造２における累積たわみを表している。上記床構造２では２本の平行に配置された大梁３の間に小梁４が複数本固定されている。また、上記床構造２の中央に荷重が加えられると、上記大梁３および小梁４の両方が変形し、累積たわみＴ（ｃｍ）が生じる。
上記大梁３および小梁４のそれぞれのたわみは、剛性マトリクス法を用いたプログラム計算で求めるか或いは簡略的には単純梁の中心荷重の公式を用いて算出する等により求めることができる。上記大梁３および小梁４の端部条件は全てピン接合としている。また、上記小梁４の負担幅が２Ｐ（Ｐ＝９１０ｍｍ）の場合の所定の鉛直荷重が１００ｋＮであるとし、その他は負担幅により調整する。例えば、上記小梁４の負担幅が１Ｐである場合の荷重は５０ｋＮとする（図１参照）。上記単純梁の中心荷重の公式は、δ＝αＬ３／（４８ＥＩ）である。δはたわみ、Ｅは梁のヤング係数（単位はｋＮ，ｃｍ）、Ｉは梁の断面２次モーメント、αは荷重、Ｌは梁のスパンである。
そして、上記部屋１の広さが４Ｐ（大梁３の長さ）×５Ｐ（小梁４の長さ）、上記大梁３がＨ型鋼（Ｈ２５０×１００×４．５／９．０）、上記小梁４がＨ型鋼（Ｈ２００×１００×３．２／４．５）で負担幅が１Ｐであるとすると、小梁４のたわみδ１および大梁３のたわみδ２は上記単純梁の集中荷重の公式を用いて、下記の式１により求まる。
［式１］
δ１＝α×Ｌ３／（４８ＥＩ）
＝５０ｋＮ×４５５３／（４８×２．０５×１０４×１０５０）
＝４．５６ｃｍ
δ２＝（α／２）×Ｌ３／（４８ＥＩ）
＝２５ｋＮ×３６４３／（４８×２．０５×１０４×３０８０）
＝０．４０ｃｍ
※Ｈ２５０×１００×４．５／９．０→Ｉ＝３０９０ｃｍ４
※Ｈ２００×１００×３．２／４．５→Ｉ＝１０５０ｃｍ４
上記の場合、累積たわみＴは、４．５６＋０．４０＝４．９６ｃｍとなる。
この実施形態では、上記部屋１の広さＡと、上記部屋１の床構造２に所定の鉛直荷重が加えられたときの当該床構造２の上記累積たわみＴ（たわみ値）とを掛け合わせ、この掛け合わせた値に床構造２の固定荷重で決まる倍率（補正値）Ｇを掛けた値を床たわみ係数Ｄとする（式２参照）。上記倍率Ｇは、例えば、鋼製根太床の場合にはＧ＝１．０とし、ＡＬＣ（発泡軽量コンクリート）床の倍率Ｇを１．２となり、鋼製根太床を基準とした比率により決定している（１５００／１２５０＝１．２）。また、上記建物の部屋の広さＡは、５Ｐ×４Ｐ＝２０Ｐ２のように単位をＰ２として「２０」としている。もちろん、部屋の広さＡの単位はＰ２に限らないし、Ｐ＝９１０ｃｍに限らない。
［式２］
Ｄ＝Ｔ（ｃｍ）×Ｇ×Ａ（Ｐ２）
ＡＬＣ床の場合であって上記広さＡが２０Ｐ２で上記梁３、４のたわみの具体値を当てはめると、以下のようになる。
［式３］
Ｄ＝Ｔ（ｃｍ）×Ｇ×Ａ（Ｐ２）＝４．９６×１．２×２０＝１１９．０
次に、実際の建物における床構造を用いた振動性能評価試験について説明していく。この性能評価試験では、床衝撃力発生器を用い、計測対象となる部屋１における床構造２に４ｋｇの錘を２５ｃｍの高さから落下させ、上記床構造２の卓越振動数（Ｈｚ）、δ０．３ｐ（ｍｍ）および減衰定数を評価する。上記δ０．３ｐは、上記錘が落下してから０．３秒以降の両振幅の最大値である。
図２は、横軸に卓越振動数（固有振動数）を示し、縦軸にδ０．３ｐを示したグラフである。このグラフの中で、ランクＩの領域内に在る床構造は振動障害の発生頻度が非常に低いと判断でき、ランクＩＩの領域内に在る床構造は振動障害の発生頻度が低いと判断でき、ランクＩＩＩの領域内に在る床構造は振動障害の発生頻度が高いと判断できる。すなわち、上記卓越振動数とδ０．３ｐとにより、床構造２の振動性能評価を行うことができる。例えば、上記ランクＩとランクＩＩの床構造は合格とみなすことができる。
図３は、既存家屋で床振動調査の記録がされていたデータを、図２のランク分けに基づいてプロットした図である。また、各ランクについて回帰直線を求めている。この図３により、δ０．３ｐと卓越振動数との間に、相関関係があると推測できる。
図４は上記データを、横軸に上記床たわみ係数Ｄをとり、縦軸にδ０．３ｐをとって示している。図４からは、δ０．３ｐと上記床たわみ係数Ｄとの間に相関関係がみられ、上記床たわみ係数Ｄを制御すればδ０．３ｐを制御できる可能性があることがわかる。例えば、上記床たわみ係数Ｄの制限値（基準ライン）にある値を設定すれば、その値以下のものは床振動性能に問題がないと判断できる。或いは、上記床たわみ係数Ｄの制限値に第１の値と第２の値と第３の値を設定し（第１の値＜第２の値＜第３の値）、例えば、上記床たわみ係数Ｄが第２の値を越えて第３の値以下の範囲となる建物は床の振動性能が可であるとし、第１の値を越えて第２の値以下の範囲となる建物は床の振動性能が良であるとし、第１の値以下の建物は床の振動性能が優であるとするような評価をすることができる。ここで、上記第２の値を１００とし、第３の値を２００とすると、上記式３で得られた１１９．０については、振動性能が可であるとの評価がなされることになる。
このように、上述した評価方法であれば、建物の部屋の広さと上記部屋の床構造に所定の鉛直荷重が加えられるときの当該床構造のたわみ値とを掛け合わせて得られる床たわみ係数によって床の振動性能を評価できる。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
１ 部屋
２ 床構造
３ 大梁
４ 小梁

Claims (3)

  1. 建物の部屋の広さと、上記部屋の床構造に所定の鉛直荷重が生じる際の当該床構造のたわみ値とを掛け合わせて得られる床たわみ係数を用いて建物の床の振動性能を評価することを特徴とする床の振動性能評価方法。
  2. 請求項１に記載の床の振動性能評価方法において、上記床たわみ係数を建物の床構造の固定荷重で決まる倍率で補正することを特徴とする床の振動性能評価方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の床の振動性能評価方法において、上記床たわみ係数の所定の値を境に異なる振動性能評価をすることを特徴とする床の振動性能評価方法。
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Title
櫛田 裕: "統計的手法に基づく床振動評価に関する研究", 日本建築学会計画系論文報告集, vol. 第４０７号, JPN6018020679, January 1990 (1990-01-01), pages 57 - 67, ISSN: 0003811148 *

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