JP2020123385A - Floor vibration analysis method, floor vibration analysis program, and floor vibration analysis device - Google Patents

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Abstract

To efficiently perform floor vibration analysis with consideration for variations of external force which causes vibration.SOLUTION: A vibration analysis device 10 analyzes vibration of a floor in a building. Physical data required for vibration analysis of the floor and an external force model created by using a probability variable of vibration external force are input in an input part 12. An analysis part 14 calculates a parameter showing reliability evaluation of the floor by a secondary moment method by using the physical data and the external force model. An output part 16 identifiably displays a parameter value in each point of the floor for each parameter calculated in an analysis step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、床に外力が加わった際の振動を解析する床振動解析方法、床振動解析プログラムおよび床振動解析装置に関する。 The present invention relates to a floor vibration analysis method, a floor vibration analysis program and a floor vibration analysis device for analyzing vibration when an external force is applied to a floor.

ビルや物流倉庫などの建物において良好な居住環境を確保する上で、床の振動障害に対する検討および対策が必要である。この検討あるいは対策が不十分な場合には、床上を人が歩行したとき、床上でモータあるいは発電機などを稼働させたとき、さらに重機が移動したときなどに、大きい振動が階下に伝わって、階下の居住環境が悪化してしまう。また、精密加工機械などが設置される場合には、許容限度を越える振動が機械に伝わり、必要な加工精度を保つことが困難となる。 In order to secure a favorable living environment in buildings and distribution warehouses, it is necessary to consider and take measures against floor vibration disturbances. If this examination or countermeasure is insufficient, a large vibration is transmitted downstairs when a person walks on the floor, when a motor or generator is operated on the floor, and when heavy machinery moves, The living environment downstairs deteriorates. Also, when a precision processing machine or the like is installed, vibration exceeding the allowable limit is transmitted to the machine, and it becomes difficult to maintain the required processing accuracy.

そのため、従来より建物の設計段階や建物が完成した段階で床振動のチェックが行われていた。
建物の設計段階でのチェックは、概ね次のような作業手順で行われる。
すなわち、まず床の固有振動数を計算し、さらに、予想される振動源（歩行する人間やモータなど）に対する床の応答として、床の変位および加速度のような振動応答を計算する。そして、得られた計算結果を、日本建築学会が作成した「居住性能評価基準」のグラフ上にプロットして評価し、振動障害の発生を予測する。その後、上記計算結果、グラフ、判定結果などを文書にまとめる。 Therefore, floor vibration has conventionally been checked at the stage of designing the building or when the building was completed.
Checks at the building design stage are generally performed according to the following work procedure.
That is, first, the natural frequency of the floor is calculated, and then the vibration response such as the displacement and acceleration of the floor is calculated as the response of the floor to the expected vibration source (human walking, motor, etc.). Then, the obtained calculation result is plotted and evaluated on the graph of "Residential Performance Evaluation Standard" created by the Japanese Institute of Architecture, and the occurrence of vibrational disturbance is predicted. After that, the above calculation results, graphs, judgment results, etc. are summarized in a document.

また、建物の完成後にチェックを行う場合の作業手順は概ね次のようなものである。
すなわち、まず完成した建物において実測により振動障害の現状を調査し、その調査結果にもとづいて振動障害を減ずるための対策を立案し、さらに予想される振動源に対し、床の変位および加速度応答のような振動応答を計算する。その後、得られた計算結果を、日本建築学会が作成した「居住性能評価基準」のグラフ上にプロットして評価し、振動障害の発生を予測する。その後、上記計算結果、グラフ、判定結果などを文書にまとめる。
いずれの場合にも、振動障害の発生が予測あるいは計測されたときは、設計変更や必要な対策を実施し、その後、再度上述の作業を行って振動障害の有無を確認することになる。 In addition, the work procedure for checking after the building is completed is generally as follows.
That is, first of all, the present condition of vibration disturbance is investigated by actual measurement in the completed building, and measures are taken to reduce the vibration disturbance based on the result of the investigation, and the floor displacement and acceleration response of the expected vibration source are further investigated. To calculate the vibration response. After that, the obtained calculation result is plotted and evaluated on the graph of "Residential Performance Evaluation Standard" created by the Japan Institute of Architecture, and the occurrence of vibration disturbance is predicted. After that, the above calculation results, graphs, judgment results, etc. are summarized in a document.
In any case, when the occurrence of vibrational disturbance is predicted or measured, design change and necessary countermeasures are implemented, and then the above-mentioned work is performed again to confirm the presence or absence of vibrational disturbance.

さらに、計算あるいは計測によって床の固有振動数や変位および加速度のような振動応答を得た後、計算結果を評価するために、上記固有振動数と変位の組および固有振動数と加速度の組を、紙に印刷あるいは複写された日本建築学会の「居住性能評価基準」のグラフ上の対応する位置に円印などを記載する作業が必要となる。
この作業は、設計の手直しや、振動対策を実施した場合、その都度発生するものであり、非常に手間と時間がかかる。
また、上述の「居住性能評価基準」の評価は、人が感知する振動を知覚確率として確率的に表現しているのに対し、建物の特性（部材の剛性およびその配置などの構成）と外力が決まれば一意的に振動応答状態を決定している。
この問題を合理的に解決した従来の技術として、例えば下記特許文献１、２などの技術が知られている。 Furthermore, after obtaining vibration responses such as the natural frequency and displacement and acceleration of the floor by calculation or measurement, in order to evaluate the calculation results, the above-mentioned natural frequency/displacement group and natural frequency/acceleration group are set. , It is necessary to write a circle or the like at the corresponding position on the graph of "Residential Performance Evaluation Standards" of the Japan Institute of Architecture printed or copied on paper.
This work occurs every time when the design is modified or vibration countermeasures are taken, and it takes a lot of time and effort.
In addition, in the evaluation of the "living performance evaluation standard" described above, the vibration perceived by a person is probabilistically expressed as a perception probability, while the characteristics of the building (rigidity of members and the configuration thereof, etc.) and external force If is determined, the vibration response state is uniquely determined.
As a conventional technique that reasonably solves this problem, for example, the following Patent Documents 1 and 2 are known.

特許第３８５２８７１号公報Japanese Patent No. 3852871 特許第３８５２８７４号公報Japanese Patent No. 3852874

しかしながら、建物の応答挙動は、部材自体や部材構成のバラツキだけでなく、特に振動挙動の場合、振動外力のバラツキを内在するのが普通である。よって、特に振動外力についてバラツキを考慮し、人の振動知覚のバラツキと組み合わせた居住性評価を信頼性設計で実施することが合理的である。
上記特許文献では、床振動評価に対する作業環境を改善しているものの、このような振動外力のバラツキを考慮できる機能を実装していない。
また、振動外力のバラツキを考慮するためには、モンテカルロ法を用いるのが一般的だが、数多くの試行計算が必要であり、得られた膨大なデータに対して統計処理を実施することになるため、確率の専門知識が必要となり、実務的な使用には耐えられないという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、振動の原因となる外力のバラツキを考慮しつつ、効率的に床振動解析を行うことにある。 However, in response behavior of a building, not only variations in members themselves and member configurations, but particularly in the case of vibration behavior, variations in external vibration forces are usually present. Therefore, it is rational to carry out the habitability evaluation in combination with the variation in human vibration perception in the reliability design, taking into consideration the variation in the external vibration force.
In the above-mentioned patent document, although the working environment for floor vibration evaluation is improved, a function capable of considering such variation in external vibration force is not mounted.
Moreover, in order to consider the variation of the external vibration force, it is common to use the Monte Carlo method, but a lot of trial calculations are required and statistical processing will be performed on the enormous amount of obtained data. However, there is a problem that professional knowledge of probability is required and it cannot be put to practical use.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to efficiently perform floor vibration analysis while considering variations in external force that causes vibration.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる床振動解析方法は、建物の床の振動をコンピュータを用いて解析する方法において、前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力ステップと、前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータ算出する解析ステップと、前記解析ステップで算出された前記パラメータを出力する出力ステップと、を含み、前記出力ステップでは、前記床上の各点における前記パラメータの値を識別可能に表示する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる床振動解析方法は、前記パラメータは、前記床の信頼性指標、前記振動を不快と感じる確率である不快確率、前記振動の応答加速度のＶ値、前記振動の知覚確率のいずれか１つを含む、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる床振動解析方法は、前記パラメータは、前記床の信頼性指標、前記振動を不快と感じる確率である不快確率、前記振動の前記応答加速度のＶ値、前記振動の知覚確率のうち２つ以上を含み、前記出力ステップでは、ディスプレイ上に前記床を示す区画表示を行い、前記区画表示内に前記パラメータの値をコンター図として表示するとともに、前記区画表示内に前記コンター図として表示する前記パラメータを切り替え可能な切替操作部を表示する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる床振動解析方法は、前記外力モデルは、人が前記床を歩行する際に加わる力を示すものであり、前記床を歩行する前記人の歩調の平均値および変動係数、前記床の減衰定数の平均値および変動係数、前記人の体重の平均値および変動係数、前記人の伸長の平均値および変動係数、前記体重と前記身長との相関関係、前記歩調と前記身長と歩幅との関係の少なくとも１つを用いて作成される、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる床振動解析方法は、前記入力ステップでは、前記振動外力の時系列データが入力され、前記解析ステップでは、簡易解析法を用いて前記床の固有値解析と動的応答解析とを行って、前記床の固有振動数と最大変位とを算出し、前記出力ステップでは、前記固有振動数と前記最大変位とを含む前記パラメータを出力する、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる床振動解析プログラムは、請求項１から５のいずれか１項記載の床振動解析方法を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
請求項７の発明にかかる床振動解析装置は、建物の床の振動を解析する床振動解析装置であって、前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力部と、前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータ算出する解析部と、前記解析部算出された前記パラメータを出力する出力部と、を備え、前記出力部は、前記床上の各点における前記パラメータの値を識別可能に表示する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a floor vibration analysis method according to the invention of claim 1 is a method for analyzing a vibration of a floor of a building using a computer, wherein the physical data necessary for the vibration analysis of the floor and the vibration An input step in which an external force model created using a random variable of an external force is input, and an analysis for calculating a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method using the physical data and the external force model It is characterized by including a step and an output step of outputting the parameter calculated in the analysis step, in which the value of the parameter at each point on the floor is displayed in a distinguishable manner.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 2, the parameter is a reliability index of the floor, a discomfort probability that is a probability that the vibration is uncomfortable, a V value of a response acceleration of the vibration, and a perception probability of the vibration. Any one of the above is included.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 3, the parameter is a reliability index of the floor, a discomfort probability that is a probability that the vibration is uncomfortable, a V value of the response acceleration of the vibration, and a perception of the vibration. At least two of the probabilities are included, and in the output step, a section display indicating the floor is performed on the display, the value of the parameter is displayed as a contour diagram in the section display, and the contour is displayed in the section display. A switching operation unit capable of switching the parameters displayed as a diagram is displayed.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 4, the external force model indicates a force applied when a person walks on the floor, and an average value and a coefficient of variation of a gait of the person walking on the floor. , The average value and coefficient of variation of the damping coefficient of the floor, the average value and coefficient of variation of the weight of the person, the average value and coefficient of variation of the extension of the person, the correlation between the weight and the height, the gait and the height It is created by using at least one of the relationship between the stride and the stride.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 5, time-series data of the vibration external force is input in the input step, and in the analysis step, an eigenvalue analysis and a dynamic response analysis of the floor are performed using a simple analysis method. Is performed to calculate the natural frequency and the maximum displacement of the floor, and in the output step, the parameter including the natural frequency and the maximum displacement is output.
A floor vibration analysis program according to a sixth aspect of the present invention causes the computer to execute the floor vibration analysis method according to any one of the first to fifth aspects.
A floor vibration analysis apparatus according to the invention of claim 7 is a floor vibration analysis apparatus for analyzing a vibration of a floor of a building, which uses physical data necessary for the vibration analysis of the floor and a random variable of a vibration external force. An input unit to which the created external force model is input, an analysis unit that calculates parameters indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method using the physical data and the external force model, and the analysis unit calculation And an output unit that outputs the stored parameter, the output unit displaying the value of the parameter at each point on the floor in a distinguishable manner.

請求項１、６、７の発明によれば、確率変数を用いて作成された外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータ算出するので、モンテカルロ法などを用いる場合と比較してコンピュータの演算負荷を軽減し、確率変数を用いた外力モデルによる振動解析を汎用コンピュータに実装させることができる。また、信頼性評価に関するパラメータの分布を床上の各点に対応して識別可能に表示するので、設計上または構造上問題となる箇所を容易に特定することができ、設計作業や改修作業等を効率的に実施する上で有利となる。
請求項２の発明によれば、床の信頼性指標、不快確率、応答加速度のＶ値、知覚確率等の各パラメータを算出することができ、床面の構造の評価を効率的に行う上で有利となる。
請求項３の発明によれば、各パラメータをコンター図として表示する際に、パラメータを切り替え可能とする切替操作部を表示するので、複数のパラメータの表示の切り替えを迅速に行うことができ、作業効率を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、人の歩行に関する各種の確率変数を用いて外力モデルを作成するので、実際に発生する外力に近い外力モデルを作成することができ、解析の精度を向上させる上で有利となる。
請求項５の発明によれば、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行うので、床の基本的な構造性能を評価することができ、より多面的な解析を行う上で有利となる。 According to the first, sixth, and seventh inventions, the parameter indicating the reliability evaluation of the floor is calculated by the second moment method by using the external force model created by using the random variables. Therefore, when the Monte Carlo method or the like is used It is possible to reduce the computational load on the computer as compared with, and to implement vibration analysis by an external force model using random variables on a general-purpose computer. In addition, since the distribution of parameters related to reliability evaluation is displayed in a distinguishable manner corresponding to each point on the floor, it is possible to easily identify locations that pose a design or structural problem, and to perform design work and repair work. This is advantageous for efficient implementation.
According to the invention of claim 2, each parameter such as the reliability index of the floor, the discomfort probability, the V value of the response acceleration, the perceptual probability, etc. can be calculated, and the structure of the floor can be efficiently evaluated. Be advantageous.
According to the third aspect of the invention, when each parameter is displayed as a contour diagram, the switching operation unit that can switch the parameter is displayed, so that the display of a plurality of parameters can be switched quickly, and the work can be performed. It is advantageous in improving efficiency.
According to the invention of claim 4, since the external force model is created using various random variables related to the walking of a person, it is possible to create the external force model close to the external force actually generated, and to improve the accuracy of analysis. Will be advantageous.
According to the invention of claim 5, since the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor are performed by using the simple analysis method, it is possible to evaluate the basic structural performance of the floor and perform more multifaceted analysis. It will be advantageous in above.

実施の形態にかかる床振動解析装置１０の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing an example of floor vibration analysis device 10 concerning an embodiment. 床振動解析装置１０を構成するパーソナルコンピュータを示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a personal computer that constitutes the floor vibration analysis device 10. 床振動解析装置１０の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the floor vibration analysis device 10. 信頼性評価部１４４における演算に関する数式である。9 is a mathematical expression regarding a calculation in the reliability evaluation unit 144. 表示パラメータ選択画面の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a display parameter selection screen. 時刻歴波形表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a time history waveform display. ３Ｄ表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of 3D display. 振動評価表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a vibration evaluation display. 信頼性指標βの分布表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of distribution display of the reliability index (beta). 不快確率の分布表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of distribution display of a discomfort probability. 応答加速度のＶ値の分布表示の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of distribution display of the V value of response acceleration. 床データ１２０５の入力画面の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the input screen of floor data 1205.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる床振動解析方法、床振動解析プログラムおよび床振動解析装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる床振動解析装置１０の一例を示す機能ブロック図、図２は、図１の床振動解析装置１０を構成するパーソナルコンピュータを示す構成図、図３は、図１の床振動解析装置１０の動作を示すフローチャートである。 Preferred embodiments of a floor vibration analysis method, a floor vibration analysis program, and a floor vibration analysis device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
1 is a functional block diagram showing an example of a floor vibration analysis apparatus 10 according to an embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram showing a personal computer that constitutes the floor vibration analysis apparatus 10 of FIG. 1, and FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the floor vibration analysis apparatus 10 of FIG.

床振動解析装置１０は、具体的には図２に示したパーソナルコンピュータ２０により構成され、このパーソナルコンピュータ２０は、ＣＰＵ２０４と、不図示のインターフェース回路などを通じてＣＰＵ２０４に接続されたメモリ２０６、ハードディスク装置２０８、ディスプレイ２１０、キーボード２１２、マウス２１４、ならびにプリンタ２１６などにより構成されている。
そして、床振動解析装置１０の主要な機能は、ハードディスク装置２０８に格納されている所定のプログラムデータを上記メモリ２０６にロードし、ＣＰＵ２０４をそのプログラムデータにもとづいて動作させることで実現される。
なお、本発明に係わる記憶装置は、上記メモリ２０６およびハードディスク装置２０８により構成されている。 The floor vibration analysis apparatus 10 is specifically configured by the personal computer 20 shown in FIG. 2. The personal computer 20 includes a CPU 204, a memory 206 connected to the CPU 204 through an interface circuit (not shown), and a hard disk device 208. , A display 210, a keyboard 212, a mouse 214, a printer 216, and the like.
Then, the main function of the floor vibration analysis apparatus 10 is realized by loading predetermined program data stored in the hard disk device 208 into the memory 206 and operating the CPU 204 based on the program data.
The storage device according to the present invention comprises the memory 206 and the hard disk device 208.

図１に示すように、床振動解析装置１０は、入力部１２、解析部１４、出力部１６を含んで構成されている。
図３に示すように、床振動解析装置１０は、まず入力部１２に対して、床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される（ステップＳ３０１：入力ステップ）。
つぎに、解析部１４において、ステップＳ３０１で入力された物理データおよび外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータ算出するとともに、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行って、床の固有振動数と最大変位とを算出する（ステップＳ３０２：解析ステップ）。
そして、出力部１６において、ステップＳ３０２で算出されたパラメータを出力する（ステップＳ３０３：出力ステップ）。
出力ステップでは、信頼性評価を示すパラメータ（床の信頼性指標、振動を不快と感じる確率である不快確率、振動の応答加速度のＶ値、振動の知覚確率）の値を、床上の各点に対応して識別可能に表示する。また、振動解析で得られた固有振動数と最大変位なども表示する。
以下、より詳細に各部の処理について説明する。 As shown in FIG. 1, the floor vibration analyzer 10 includes an input unit 12, an analysis unit 14, and an output unit 16.
As shown in FIG. 3, the floor vibration analysis apparatus 10 first inputs to the input unit 12 physical data necessary for floor vibration analysis and an external force model created using random variables of the external vibration force. It is input (step S301: input step).
Next, in the analysis unit 14, the parameters indicating the reliability evaluation of the floor are calculated by the second moment method using the physical data and the external force model input in step S301, and the eigenvalue analysis of the floor is performed by the simple analysis method. And dynamic response analysis are performed to calculate the natural frequency and the maximum displacement of the floor (step S302: analysis step).
Then, the output unit 16 outputs the parameters calculated in step S302 (step S303: output step).
In the output step, values of parameters indicating reliability evaluation (floor reliability index, discomfort probability that is a probability that vibration is uncomfortable, vibration response acceleration V value, vibration perceptual probability) are assigned to each point on the floor. Correspondingly distinguishably displayed. In addition, the natural frequency and maximum displacement obtained by vibration analysis are also displayed.
Hereinafter, the processing of each unit will be described in more detail.

入力部１２には、床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される。
本実施の形態では、入力部１２は、操作者（通常は設計者）の操作に基づいて、対話形式で床振動の解析に必要な種々のデータを順次取り込む。取り込んだデータは、メモリ２０６に格納される。 The input unit 12 receives physical data required for floor vibration analysis and an external force model created using a random variable of an external force of vibration.
In the present embodiment, the input unit 12 sequentially captures various data necessary for analysis of floor vibration interactively based on an operation of an operator (usually a designer). The fetched data is stored in the memory 206.

入力部１２は、具体的には以下のデータ１２０１〜１２１９をそれぞれ取り込む。
建物概要データ１２０１は、解析対象となる建物の階数、階高および平面形状の形状寸法を含む情報である。
通りの定義１２０２は、建物内に配置される部材の配置に対して基準となる目印を入力する。
梁データ１２０３は、梁の位置、構造種別、断面寸法、ヤング係数、ポアソン比、単位体積重量、鉛直バネ剛性、回転バネ剛性、減衰定数を含む情報である。
壁データ１２０４では、壁の位置、縦および横の長さ、断面寸法、ヤング係数、ポアソン比、単位体積重量、減衰定数の各データを含む情報である。
床データ１２０５では、床の縦および横の長さ、厚さ、ヤング係数とポアソン比、曲げ剛性、単位体積重量、減衰定数を含む情報である。
柱データ１２０６では、柱の位置、構造種別、断面寸法、ヤング係数、ポアソン比、単位体積重量、鉛直バネ剛性、回転バネ剛性、減衰定数を含む情報である。
境界条件１２０７は、建物の支持条件である。
振動抑制装置データ１２０８では、振動を抑制するための補助装置の重量、バネ剛性、減衰定数を含む情報である。なお、振動抑制装置を設置しない場合には、このデータ入力の必要はない。 The input unit 12 specifically captures the following data 1201 to 1219, respectively.
The building outline data 1201 is information including the number of floors, the floor height, and the shape dimension of the planar shape of the building to be analyzed.
The street definition 1202 inputs a reference mark for the arrangement of members arranged in the building.
The beam data 1203 is information including the position of the beam, the structure type, the cross-sectional dimension, the Young's modulus, the Poisson's ratio, the unit volume weight, the vertical spring rigidity, the rotating spring rigidity, and the damping constant.
The wall data 1204 is information including the data of wall position, vertical and horizontal lengths, cross-sectional dimensions, Young's modulus, Poisson's ratio, unit volume weight, and damping constant.
The floor data 1205 is information including vertical and horizontal lengths and thicknesses of the floor, thickness, Young's modulus and Poisson's ratio, bending rigidity, unit volume weight, and damping constant.
The column data 1206 is information including the column position, structure type, cross-sectional dimension, Young's modulus, Poisson's ratio, unit volume weight, vertical spring rigidity, rotating spring rigidity, and damping constant.
The boundary condition 1207 is a support condition for the building.
The vibration suppression device data 1208 is information including the weight of the auxiliary device for suppressing the vibration, the spring rigidity, and the damping constant. If the vibration suppressing device is not installed, it is not necessary to input this data.

外力データ１２０９は、床に加わる外力の時系列データであり、本実施の形態では、人が床を歩行する際（歩行時）に加わる力であるものとする。
外力データ１２０９は、床上を様々な人が歩くことを想定して作成した時系列データである。したがって、時系列データは１つではなく、複数（無限に）存在する。この時系列データは、計測データに基づくモデルを用いて乱数を用いて作成される。
このように外力源が人の歩行である場合、床振動の解析に必要となる振動外力の確率的な性質を持つ物理量として、歩調の平均値および変動係数、減衰定数の平均値および変動係数、体重の変動係数、身長の平均値および変動係数、体重と身長の相関係数、そして歩幅と身長、歩調の関係などが考えられる。これらの確率変数を総合的に考慮して外力モデル（外力データ１２０９）を作成し、ハードディスク装置２０８等の記憶装置に格納しておく。
入力部１２では、記憶装置に格納された外力データファイルを選定する作業を行う。
なお、上記歩行の他、例えば人が床上を飛び跳ね、小走り、かかと衝撃動作ならびにエアロビクス屈伸運動などを行った場合に床に加わる力をそれぞれ外力としてもよい。この場合も、それぞれの動きに対応した確率変数を含む外力データ１２０９を作成しておき、記憶装置に格納しておく。 The external force data 1209 is time-series data of external force applied to the floor, and in the present embodiment, it is assumed that the external force data 1209 is the force applied when a person walks on the floor (during walking).
The external force data 1209 is time-series data created assuming that various people walk on the floor. Therefore, there is a plurality (infinitely) of time series data instead of one. This time series data is created using random numbers using a model based on measurement data.
In this way, when the external force source is a person's walking, as a physical quantity having the stochastic nature of the vibration external force necessary for the analysis of floor vibration, the average value and the coefficient of variation of the gait, the average value and the coefficient of variation of the damping constant, It is possible to consider the coefficient of variation of weight, the average value and coefficient of variation of height, the correlation coefficient of weight and height, and the relationship between step length and height, and gait. An external force model (external force data 1209) is created by comprehensively considering these random variables, and stored in a storage device such as the hard disk device 208.
The input unit 12 performs the work of selecting the external force data file stored in the storage device.
In addition to the above walking, for example, a force applied to the floor when a person jumps on the floor, runs a short distance, performs a heel impact motion, and performs an aerobic flexion and extension motion may be used as the external force. Also in this case, external force data 1209 including random variables corresponding to each movement is created and stored in the storage device.

入力部１２は、例えばディスプレイ２１０、キーボード２１２、マウス２１４によって構成される。操作者は、ディスプレイ２１０に表示された入力画面に対して、キーボード２１２やマウス２１４を使用して数値等を入力することにより、上記の各データが床振動解析装置１０に取り込まれる。
図１２は、床データ１２０５の入力画面の一例を示す説明図である。
ディスプレイ２１０には、データ入力用のウインドウ６００が表示されている。
ウインドウ６００内には、各データを入力するための７つの矩形の領域が表示され、各領域の近傍にはデータの名称など、データに係わる文字や記号を表示が表示される。
領域６３８、６４０はそれぞれＸおよびＹ方向の床の長さを入力するための領域である。領域６３８、６４０に近接して表示された矩形図形６４２は床を表し、矢印６４４、６４６はＸおよびＹの各方向を示している。Ｘ方向の床の長さを入力するための領域６３８は矩形図形６４２の上に配置され、領域６３８の右側には単位を表す“ｍ”の文字が近接して表示されている。一方、Ｙ方向の床の長さを入力するための領域６４０は矩形図形６４２の左側に配置され、領域６４０の右側には単位を表す“ｍ”の文字が近接して表示されている。 The input unit 12 includes, for example, a display 210, a keyboard 212, and a mouse 214. The operator inputs numerical values and the like into the input screen displayed on the display 210 by using the keyboard 212 and the mouse 214, so that the floor vibration analysis apparatus 10 captures each of the above data.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of an input screen for the floor data 1205.
A window 600 for data input is displayed on the display 210.
Seven rectangular areas for inputting each data are displayed in the window 600, and characters and symbols related to the data such as the name of the data are displayed near each area.
Areas 638 and 640 are areas for inputting floor lengths in the X and Y directions, respectively. Rectangular figures 642 displayed near the areas 638 and 640 represent floors, and arrows 644 and 646 represent X and Y directions. An area 638 for inputting the length of the floor in the X direction is arranged on the rectangular figure 642, and a character "m" representing a unit is displayed closely on the right side of the area 638. On the other hand, the area 640 for inputting the floor length in the Y direction is arranged on the left side of the rectangular figure 642, and the character "m" representing the unit is displayed closely on the right side of the area 640.

領域６４８は床（スラブ）の厚さを入力するための領域であり、領域６４８の左側にはこのデータの名称“スラブ厚”が近接して表示され、右には単位“ｃｍ”が近接して表示されている。
領域６５０、６５２はそれぞれＸおよびＹ方向のヤング係数または曲げ剛性を入力するための領域である。各領域の左側には方向を示す“Ｘ方向”および“Ｙ方向”が表示され、各領域の右側には単位を表す“ｔ／ｃｍ２”が表示されている。領域６５０、６５２は枠線６５４により囲まれており、枠線６５４内の上部にはヤング係数と曲げ剛性のいずれかを選択するための円形の小領域６５６、６５８が表示され、各小領域６５６、６５８の右側には“ヤング係数”および“曲げ剛性”がそれぞれ表示されている。
枠線６５４の下側にはそれぞれポアソン比と単位体積重量を入力するための領域６６０、６６２が表示され、各領域６６０、６６２の左側には“ポアソン比”および“単位体積重量”がそれぞれ表示されている。そして領域６６２の右側には単位を示す“ｔ／ｍ３”が表示されている。 The area 648 is an area for inputting the thickness of the floor (slab). On the left side of the area 648, the name “slab thickness” of this data is displayed closely, and on the right the unit “cm” is close. Is displayed.
Regions 650 and 652 are regions for inputting Young's modulus or bending rigidity in the X and Y directions, respectively. "X direction" and "Y direction" indicating the direction are displayed on the left side of each area, and "t/cm2" indicating the unit is displayed on the right side of each area. Areas 650 and 652 are surrounded by a frame line 654, and circular small areas 656 and 658 for selecting either Young's modulus or bending rigidity are displayed at the upper part of the frame line 654, and each small area 656. , 658, "Young's modulus" and "bending rigidity" are displayed respectively.
Areas 660 and 662 for inputting the Poisson's ratio and unit volume weight are displayed below the frame line 654, and "Poisson's ratio" and "unit volume weight" are displayed on the left side of each area 660, 662, respectively. Has been done. Then, on the right side of the area 662, "t/m3" indicating the unit is displayed.

このような表示に対して操作者は必要なデータを順次入力していく。例えばＸ方向の床の長さを入力するときは、領域６３８をまずマウス２１４によりクリックする。すなわち、ディスプレイ２１０の画面に表示された不図示のマウスカーソルを、マウス２１４を操作して領域６３８内に移動させ、例えばマウス２１４の左ボタンを１度押す。これにより領域６３８内に文字入力のためのカーソルが表示され、操作者はキーボード６１２を操作して、Ｘ方向の床の長さのデータを入力する。
入力部１２は、このデータの各数字や文字が入力されるごとに、それらを順次、領域６３８内に表示する。その結果、入力が完了した段階で、領域６３８には、例えば図１２に示したように“９．００Ｅ＋０”と表示される。次に、Ｙ方向の床の長さを入力する場合
には、操作者は領域６４０をマウス２１４によりクリックする。その結果、領域６４０内に文字入力のためのカーソルが表示され、操作者はキーボード６１２を操作して、例えば“６．００Ｅ＋０”と入力する。
操作者はこのような操作を他のデータ入力領域に関しても順次実行し、必要なデータを入力していく。なお、ヤング係数と曲げ剛性に関してはいずれかを選択するようになっており、操作者はヤング係数を入力する場合には小領域６５６をクリックした上で、一方、曲げ剛性を入力する場合には小領域６５８をクリックした上で領域６５０、６５２にそれぞれヤング係数または曲げ剛性のデータを入力する。 The operator sequentially inputs necessary data for such a display. For example, when inputting the floor length in the X direction, the area 638 is first clicked with the mouse 214. That is, a mouse cursor (not shown) displayed on the screen of the display 210 is moved into the area 638 by operating the mouse 214, and, for example, the left button of the mouse 214 is pressed once. As a result, a cursor for inputting characters is displayed in the area 638, and the operator operates the keyboard 612 to input data on the floor length in the X direction.
The input unit 12 sequentially displays each number or character of this data in the area 638 as it is input. As a result, when the input is completed, the area 638 displays “9.00E+0” as shown in FIG. 12, for example. Next, when inputting the length of the floor in the Y direction, the operator clicks the area 640 with the mouse 214. As a result, a cursor for inputting characters is displayed in the area 640, and the operator operates the keyboard 612 to input, for example, “6.0E+0”.
The operator sequentially executes such an operation for other data input areas and inputs necessary data. It should be noted that the Young's modulus or the bending rigidity is selected, and the operator clicks the small area 656 when inputting the Young's modulus, while the operator selects the bending rigidity when inputting the bending rigidity. After clicking the small area 658, Young's modulus or bending rigidity data is input to the areas 650 and 652, respectively.

図１２の例では、一例として、ＸおよびＹ方向の床の長さとしてはそれぞれ９ｍおよび６ｍが入力され、スラブ厚は１２ｃｍ、ヤング係数はＸおよびＹ方向共に２．１０＋２ｔ／ｃｍ２、ポアソン比は０．１７、単位体積重量は２．４ｔ／ｃｍ３が入力されている。 In the example of FIG. 12, as an example, the floor lengths in the X and Y directions are 9 m and 6 m, respectively, the slab thickness is 12 cm, the Young's modulus is 2.10+2 t/cm 2 in both the X and Y directions, and the Poisson's ratio is Is 0.17, and the unit volume weight is 2.4 t/cm 3 .

操作者は、このような床に関するデータの入力を完了すると、表示されたデータに間違いがなければ、設定ボタン６６４をクリックする。その結果、入力部１２はウインドウ６００の表示を解消し、入力された各データをメモリ２０６の所定領域に格納する。
このように、上述したデータ１２０１〜１２１８を順次操作者が入力していく。
なお、外力データ１２０９については、例えばハードディスク装置２０８等に記憶された複数の外力モデル（外力データ１２０９）の識別子（ファイル名など）をディスプレイ２１０に表示させ、今回の解析に用いる外力モデルの識別子をマウス２１４などにより操作者が選択することによって入力する。 When the operator completes the input of the data regarding the floor, if the displayed data is correct, the operator clicks the setting button 664. As a result, the input unit 12 cancels the display of the window 600 and stores each input data in a predetermined area of the memory 206.
In this way, the operator sequentially inputs the data 1201 to 1218 described above.
As for the external force data 1209, for example, the identifiers (file names and the like) of a plurality of external force models (external force data 1209) stored in the hard disk device 208 or the like are displayed on the display 210, and the identifiers of the external force models used for this analysis are set. The input is made by the operator selecting with the mouse 214 or the like.

解析部１４は、入力部１２に入力された物理データおよび外力モデルを用いて、振動解析を行う。本実施の形態では、解析部１４は、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行って、床の固有振動数と最大変位とを算出する振動解析部１４２と、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータ算出する信頼性評価部１４４とを含んでいる。 The analysis unit 14 uses the physical data and the external force model input to the input unit 12 to perform vibration analysis. In the present embodiment, the analysis unit 14 performs the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor using the simple analysis method, and calculates the natural frequency and the maximum displacement of the floor. The reliability evaluation unit 144 for calculating a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method is included.

振動解析部１４２は、簡易解析法としてレイリーリッツ法を用い、したがって、未定係数を含む床の形状関数により床の変形を定義し、エネルギ最小原理からその未定係数を決定する。
振動解析部１４２は、固有値解析において、床の１次固有振動数を算出し、さらに、床が１次振動モードで振動した場合の、床上の各位置における変位の大きさを算出する。一方、動的応答解析では、外力データ１２０９で示される外力が床に加わった場合の床の動的応答特性を算出する。この動的応答特性としては、床の変位と加速度の両方を算出し、さらに、最大変位と、最大加速度を求める。 The vibration analysis unit 142 uses the Rayleigh-Litz method as a simple analysis method. Therefore, the floor deformation is defined by the shape function of the floor including the undetermined coefficient, and the undetermined coefficient is determined from the energy minimum principle.
The vibration analysis unit 142 calculates the primary natural frequency of the floor in the eigenvalue analysis, and further calculates the magnitude of displacement at each position on the floor when the floor vibrates in the primary vibration mode. On the other hand, in the dynamic response analysis, the dynamic response characteristic of the floor when the external force indicated by the external force data 1209 is applied to the floor is calculated. As this dynamic response characteristic, both the floor displacement and the acceleration are calculated, and the maximum displacement and the maximum acceleration are obtained.

振動解析部１４２は、簡易解析としてレイリーリッツ法を用いて床振動に関わる解析を行うので、未定係数を含む床の形状関数により床の変形を定義し、エネルギ最小原理からその未定係数を決定することになる。その中で、柱、梁、壁を任意の位置に任意の数量を設定できるようにしているため、実際の床により近い解析モデルを設定して解析を行うことができる。
そのため、柱を考慮することができ、梁および壁も任意の位置に設定できる。また、梁の構造はＲＣ構造とＳＲＣ構造に加えてＳ構造にも対応でき、境界条件も単純支持および固定支持だけでなく、自由端およびこれらの中間の任意の固定度に設定することができる。さらに、受動的制振装置を考慮することも可能である。 Since the vibration analysis unit 142 performs an analysis related to floor vibration using the Rayleigh-Litz method as a simple analysis, the floor deformation is defined by a floor shape function including an undetermined coefficient, and the undetermined coefficient is determined from the energy minimum principle. It will be. Among them, the columns, beams, and walls can be set in arbitrary positions at arbitrary positions, so that an analysis model closer to the actual floor can be set for analysis.
Therefore, the columns can be considered, and the beams and walls can be set at arbitrary positions. Further, the structure of the beam can be applied to the S structure in addition to the RC structure and the SRC structure, and the boundary condition can be set not only to the simple support and the fixed support, but also to the free end and any fixed degree between them. .. It is also possible to consider passive damping devices.

なお、上記実施例では振動解析部１４２において、１次の固有振動数を算出するとしたが、より高次の固有値解析を行って高次の固有振動数をも算出する構成とすることも容易である。また、その場合には、モード図の表示において、高次の振動に関するモード図を
表示することが可能である。 Although the vibration analysis unit 142 calculates the first-order natural frequency in the above-described embodiment, it is also easy to adopt a configuration in which the higher-order natural frequency is calculated by performing a higher-order eigenvalue analysis. is there. In that case, in the display of the mode diagram, it is possible to display the mode diagram regarding the higher-order vibration.

つぎに、信頼性評価部１４４における信頼性評価手法について説明する。
対数正規分布を仮定した使用限界状態（耐力側）Ｐと、応答加速度（荷重効果側）Ａから得られる性能関数Ｒを、図４の式（１）のように定義する。
応答加速度Ａが使用限界状態Ｐを超える確率、すなわち振動を不快と感じる確率である不快確率Ｐｆは、図４の式（２）から計算される。
なお、信頼性指標βは、図４の式（３）で計算される。 Next, a reliability evaluation method in the reliability evaluation unit 144 will be described.
A performance function R obtained from a use limit state (proof side) P assuming a logarithmic normal distribution and a response acceleration (load effect side) A is defined as in Expression (1) of FIG.
The probability that the response acceleration A exceeds the use limit state P, that is, the discomfort probability P f that is the probability that the vibration is uncomfortable is calculated from the equation (2) in FIG. 4.
The reliability index β is calculated by the equation (3) in FIG.

したがって、使用限界状態Ｐ（振動を不快と感じる加速度）の平均値、振動を不快と感じる加速度の変動係数ＶＰ、応答加速度Ａの平均値、応答加速度の変動係数ＶＡが与えられれば信頼性指標βが求まり、よって不快確率Ｐｆを評価することができる。
これらの値は、例えば１自由度系振動に関して図４の式（４）〜（７）のように設定することができる。
式（４）に示す使用限界状態Ｐの平均値、および式（５）に示す振動を不快と感じる加速度の変動係数ＶＰは、日本建築学会の「居住性能評価指針２００４」での鉛直振動に関する性能評価曲線としての知覚確率を参考として設定されたものである。
また、式（６）に示す応答加速度Ａの平均値、および式（７）に示す応答加速度の変動係数ＶＡは、実際計測された歩行荷重およびモンテカルロ法によって得られた情報から設定されている（中山昌尚他：バラツキを考慮した歩行荷重による床スラブの振動評価、構造工学論文集、Ｖｏｌ．５７Ｂ、２０１１．３）。 Accordingly, the average value of the use limit state P (acceleration feel uncomfortable vibrations), coefficient of variation V P of the acceleration feel uncomfortable vibrations, the average value of the response acceleration A, reliability given the variation coefficient V A of response acceleration The index β is obtained, and thus the discomfort probability P f can be evaluated.
These values can be set, for example, as in the equations (4) to (7) of FIG.
The average value of the usage limit state P shown in Equation (4), and the coefficient of variation V P of acceleration feel uncomfortable vibration shown in Equation (5), on the vertical vibration of the "residence Performance Evaluation Guidelines 2004" of the Architectural Institute of Japan It is set with reference to the perception probability as a performance evaluation curve.
Further, the average value of the response acceleration A shown in the equation (6) and the variation coefficient V A of the response acceleration shown in the equation (7) are set from the actually measured walking load and the information obtained by the Monte Carlo method. (Masataka Nakayama et al.: Vibration evaluation of floor slab by walking load considering variation, Structural Engineering Papers, Vol. 57B, 2011.3.).

なお、多自由度の場合には、各次数の振動モードが独立であることから、評価点における各振動モードの不快確率の和が全不快確率であると仮定すると、図４の式（８）のようにして得られる。
また、応答加速度に関しては、ｉ次モードによるｊ点における平均値を図４の式（９）のようにおくことで求めることができる。
多自由度系振動の場合には、振動モードを有限要素法などの数値的な計算手段で求めることとなる。 In the case of multiple degrees of freedom, since the vibration modes of each order are independent, assuming that the sum of the discomfort probabilities of the vibration modes at the evaluation points is the total discomfort probability, the formula (8) in FIG. It is obtained as follows.
Further, the response acceleration can be obtained by setting the average value at the point j in the i-th mode as shown in the equation (9) of FIG.
In the case of multi-degree-of-freedom system vibration, the vibration mode is obtained by a numerical calculation means such as the finite element method.

出力部１６は、解析部１４で算出されたパラメータを出力する。
本実施の形態では、出力部１６はディスプレイ２１０に各種パラメータを表示出力するものとするが、例えば各種パラメータをプリンタ２１６から印刷出力したり、通信インターフェースを介して他の情報端末に送信するようにしてもよい。 The output unit 16 outputs the parameters calculated by the analysis unit 14.
In the present embodiment, the output unit 16 is supposed to display and output various parameters on the display 210. However, for example, various parameters may be printed out from the printer 216 or transmitted to another information terminal via a communication interface. May be.

図５は、表示パラメータ選択画面の一例を示す説明図である。
解析部１４による解析が終了すると、出力部１６は図５に示す表示パラメータ選択画面５００を表示する。
なお、解析部１４による解析結果は、操作者等が消去しなければ自動的にハードディスク装置２０８等に記録され、後から解析結果を表示することも可能である。よって、各解析計算にはプロジェクト名等を付加して識別可能としておく。
表示パラメータ選択画面５００には、今回表示する解析結果のプロジェクト名を選択するファイル選択部５０２と、時刻歴波形表示選択ボタン５０４、２Ｄ表示選択ボタン５０６と、３Ｄ表示選択ボタン５０８と、ボード線図表示選択ボタン５１０と、振動評価表示選択ボタン５１２と、信頼性設計選択ボタン５１４とが表示されている。
操作者は、ファイル選択部５０２で所望の解析結果のプロジェクト名を選択して、所望の選択ボタンを押下する。なお、表示を終了する場合には、キャンセルボタン５１６を押下する。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the display parameter selection screen.
When the analysis by the analysis unit 14 is completed, the output unit 16 displays the display parameter selection screen 500 shown in FIG.
The analysis result by the analysis unit 14 is automatically recorded in the hard disk device 208 or the like unless it is deleted by the operator or the like, and the analysis result can be displayed later. Therefore, each analysis calculation should be identifiable by adding the project name etc.
The display parameter selection screen 500 includes a file selection unit 502 for selecting the project name of the analysis result to be displayed this time, a time history waveform display selection button 504, a 2D display selection button 506, a 3D display selection button 508, and a Bode diagram. A display selection button 510, a vibration evaluation display selection button 512, and a reliability design selection button 514 are displayed.
The operator selects the project name of the desired analysis result with the file selection unit 502 and presses the desired selection button. When the display is ended, the cancel button 516 is pressed.

図６は、時刻歴波形表示の一例を示す説明図である。
時刻歴波形表示選択ボタン５０４を押下すると、図６に示す時刻歴波形表示７００が表示される。
時刻歴波形表示７００は、動的応答解析の結果のグラフであり、解析対象の床の任意の点における加速度、速度、変位の時間変化が示されている。
より詳細には、時刻歴波形表示７００は、３つのグラフ領域に分割されており、最上段のグラフ領域には加速度グラフ７０２が、中段のグラフ領域には速度グラフ７０４、最下段のグラフ領域には変位グラフ７０６が、それぞれ表示されている。
各グラフ７０２，７０４，７０６は、縦軸にそれぞれのグラフの値、横軸に時刻が取られ、同時刻における加速度、速度、変位が比較可能となっている。任意のパラメータ同士を比較しやすくするように、それぞれのグラフ領域に表示するパラメータを入れ替えられるようにしてもよい。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a time history waveform display.
When the time history waveform display selection button 504 is pressed, the time history waveform display 700 shown in FIG. 6 is displayed.
The time history waveform display 700 is a graph of the result of the dynamic response analysis, and shows changes with time of acceleration, velocity, and displacement at arbitrary points on the floor to be analyzed.
More specifically, the time history waveform display 700 is divided into three graph areas, an acceleration graph 702 in the uppermost graph area, a speed graph 704 in the middle graph area, and a lowermost graph area. A displacement graph 706 is displayed respectively.
In each of the graphs 702, 704 and 706, the value of each graph is plotted on the vertical axis and the time is plotted on the horizontal axis, and the acceleration, velocity and displacement at the same time can be compared. The parameters displayed in the respective graph areas may be exchanged so that the arbitrary parameters can be easily compared with each other.

また、時刻歴波形表示７００には、表示対象となる地点を選択する地点選択部７０８が表示されている。地点選択部７０８は、解析対象の床全面を示す床面表示７１０と、床面表示７１０上に配置された候補地点表示７１２とを含んでいる。
操作者が任意の候補地点表示７１２をクリックすると、その地点の加速度、速度、変位を示すグラフに表示が切り替わる。なお、操作者が選択した候補地点表示７１２は、他の候補地点表示７１２と表示形態が変更される。例えば図６では、床の中央に位置する候補地点表示７１２が選択されているが、他の候補地点表示７１２と比較して円形の表示の半径が大きくなっている。 Further, the time history waveform display 700 displays a spot selection unit 708 for selecting a spot to be displayed. The point selection unit 708 includes a floor surface display 710 showing the entire floor of the analysis target, and a candidate point display 712 arranged on the floor surface display 710.
When the operator clicks on an arbitrary candidate point display 712, the display is switched to a graph showing the acceleration, velocity and displacement at that point. The display form of the candidate point display 712 selected by the operator is changed from the other candidate point display 712. For example, in FIG. 6, the candidate point display 712 located in the center of the floor is selected, but the radius of the circular display is larger than the other candidate point displays 712.

図７は、３Ｄ表示の一例を示す説明図である。
３Ｄ表示選択ボタン５０８を押下すると、図７に示す３Ｄ表示８００，８０２が表示される。
各３Ｄ表示８００，８０２は、解析対象の床面を斜め上方から見た表示である。３Ｄ表示８００，８０２の視点位置は、視点指定部８１０への操作で変更することが可能である。
図７Ａに示す振動モード３Ｄ表示８００と、図７Ｂに示す変位応答アニメーション表示８０２とは、画面右上に表示された表示切替部８０４で切り替え可能である。すなわち、表示切替部８０４には、表示を振動モードおよび変位応答アニメーション表示のいずれかに選択するための円形の小領域８０６、８０８が表示され、各小領域８０６、８０６の右側には「振動モード」および「変位応答アニメーション」がそれぞれ表示されている。操作者がいずれかの小領域８０６、８０８をクリックすることで、これらの表示が切り替わる。
なお、図７Ｂに示す変位応答アニメーション表示８０２は、ディスプレイ２１０上ではアニメーションで表示されるが、図７Ｂには瞬間の変形状態を表している。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of 3D display.
When the 3D display selection button 508 is pressed, the 3D displays 800 and 802 shown in FIG. 7 are displayed.
Each of the 3D displays 800 and 802 is a display in which the floor surface to be analyzed is viewed obliquely from above. The viewpoint positions of the 3D displays 800 and 802 can be changed by operating the viewpoint designating unit 810.
The vibration mode 3D display 800 shown in FIG. 7A and the displacement response animation display 802 shown in FIG. 7B can be switched by the display switching unit 804 displayed at the upper right of the screen. That is, the display switching unit 804 displays circular small areas 806 and 808 for selecting the display between the vibration mode and the displacement response animation display, and the “vibration mode” is displayed on the right side of each small area 806 and 806. ] And “Displacement response animation” are displayed respectively. When the operator clicks on any of the small areas 806 and 808, these displays are switched.
The displacement response animation display 802 shown in FIG. 7B is displayed as an animation on the display 210, but FIG. 7B shows a momentary deformation state.

図８は、振動評価表示の一例を示す説明図である。
振動評価表示選択ボタン５１２を押下すると、図８に示す振動評価表示９００が表示される。
日本建築学会は、振動の種類や、建物の用途に応じて、床の変位および加速度に関して種々の評価基準を設定している。振動評価表示９００に表示した応答加速度グラフ９０２は、この評価基準にもとづいて、解析した床の振動を評価するためのものである。
応答加速度グラフ９０２の縦軸は加速度値、横軸は周波数であり、縦軸、横軸は共に対数目盛となっている。
応答加速度グラフ９０２上には、ハードディスク装置２０８に予め格納された応答加速度の評価基準データ、すなわち、日本建築学会が作成した「居住性能評価基準」に基づく評価基準曲線が描画されている。各曲線は、各評価基準Ｖ−１０、Ｖ−３０、Ｖ−５０、Ｖ−７０、Ｖ−９０に対応している。なお、各基準は、数値が小さいほど厳しく、許容される応答加速度は小さくなっている。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the vibration evaluation display.
When the vibration evaluation display selection button 512 is pressed, the vibration evaluation display 900 shown in FIG. 8 is displayed.
The Architectural Institute of Japan sets various evaluation criteria for floor displacement and acceleration according to the type of vibration and the purpose of the building. The response acceleration graph 902 displayed on the vibration evaluation display 900 is for evaluating the analyzed vibration of the floor based on this evaluation standard.
The vertical axis of the response acceleration graph 902 is the acceleration value, the horizontal axis is the frequency, and both the vertical axis and the horizontal axis are logarithmic scales.
On the response acceleration graph 902, the evaluation reference data of the response acceleration stored in advance in the hard disk device 208, that is, the evaluation reference curve based on the “living performance evaluation reference” created by the Architectural Institute of Japan is drawn. Each curve corresponds to each evaluation standard V-10, V-30, V-50, V-70, V-90. It should be noted that the smaller the numerical value of each criterion is, the stricter it is, and the allowable response acceleration is smaller.

さらに、応答加速度グラフ９０２上には、床面の１次固有振動数の位置を通る仮想垂直線と、最大加速度の位置を通る仮想水平線との交点の位置に、マークが表示される。なお、図８においては、知覚確率０．０％であるので、グラフ上にマークは表示されていない。
このマークが、解析対象の床がクリアすべき評価基準の曲線よりも下に表示されている場合には、当該基準を満たしていることがわかる。また、このマークが、解析対象の床がクリアすべき評価基準の曲線よりも上に表示されている場合には、当該基準を満たしておらず、何らかの対策が必要であることを示している。 Further, on the response acceleration graph 902, a mark is displayed at the intersection of a virtual vertical line passing through the position of the primary natural frequency of the floor surface and a virtual horizontal line passing through the position of maximum acceleration. In FIG. 8, since the perceptual probability is 0.0%, no mark is displayed on the graph.
When this mark is displayed below the curve of the evaluation standard to be cleared by the floor to be analyzed, it is understood that the standard is satisfied. Further, when this mark is displayed above the curve of the evaluation standard to be cleared by the analysis target floor, it means that the standard is not satisfied and some measure is required.

なお、振動評価表示９００にも、図７同様、表示対象となる地点を選択する地点選択部７０８が表示されており、任意の箇所の応答加速度グラフ９０２等を表示することが可能である。 Similar to FIG. 7, the vibration evaluation display 900 also displays a spot selection unit 708 that selects a spot to be displayed, and a response acceleration graph 902 or the like at an arbitrary spot can be displayed.

図９〜図１１は、信頼性評価表示画面の一例を示す説明図である。
上述した図５〜図１０は、振動解析部１４２により算出されたパラメータを表示するものであり、図９〜図１１は、信頼性評価部１４４により算出された信頼性評価に関するパラメータを表示するものである。信頼性評価に関するパラメータは、床の信頼性指標β、振動を不快と感じる確率である不快確率、振動の応答加速度のＶ値、振動の知覚確率等である。
出力部１６は、これら信頼性評価に関するパラメータの床上における分布をコンター図として出力する。なお、信頼性評価表示画面は、上記コンター図に限らず、例えば３Ｄグラフなど、床上の各点におけるパラメータの値を識別可能に表示できる表示形態であればよい。
本実施の形態では、信頼性評価に関するパラメータは、床の信頼性指標β、振動を不快と感じる確率である不快確率、振動の応答加速度のＶ値を含み、出力部１６は、ディスプレイ２１０上に床を示す区画表示を行い、区画表示内にコンター図を表示するとともに、区画表示内にコンター図として表示するパラメータを切り替え可能な切替操作部を表示する。 9 to 11 are explanatory diagrams showing an example of the reliability evaluation display screen.
5 to 10 described above display the parameters calculated by the vibration analysis unit 142, and FIGS. 9 to 11 display the parameters related to the reliability evaluation calculated by the reliability evaluation unit 144. Is. The parameters relating to the reliability evaluation are the reliability index β of the floor, the discomfort probability that is the probability that the vibration is uncomfortable, the V value of the vibration response acceleration, the vibration perception probability, and the like.
The output unit 16 outputs the distribution of the parameters related to the reliability evaluation on the floor as a contour diagram. The reliability evaluation display screen is not limited to the contour diagram described above, and may be any display form such as a 3D graph that can display the parameter value at each point on the floor in a distinguishable manner.
In the present embodiment, the parameters relating to the reliability evaluation include the floor reliability index β, the discomfort probability that is the probability that the vibration is uncomfortable, and the V value of the vibration response acceleration, and the output unit 16 displays on the display 210. A section display showing the floor is performed, a contour diagram is displayed in the section display, and a switching operation unit capable of switching the parameters displayed as the contour diagram is displayed in the section display.

図９は床面における信頼性指標βの分布を示すコンター図１００２を含む信頼性指標表示１００であり、図１０は床面における不快確率の分布を示すコンター図１１０２を含む不快確率表示１１００である。また、図１１は応答加速度の１／３オクターブバンド分析結果を３−８Ｈｚの等間隔加速度に変換した加速度値であるＶ値の分布を示すコンター図１２０２を含むＶ値表示１２００である。なお、本実施の形態におけるＶ値は、日本建築学会「建築物の振動に関する居住性能評価指針・同解説（１９９９年）」に定義されているＶ値に相当する。 9 is a reliability index display 100 including a contour diagram 1002 showing a distribution of the reliability index β on the floor surface, and FIG. 10 is a discomfort probability display 1100 including a contour diagram 1102 showing a distribution of the discomfort probability on the floor surface. .. Further, FIG. 11 is a V value display 1200 including a contour diagram 1202 showing a distribution of V values which are acceleration values obtained by converting the 1/3 octave band analysis result of the response acceleration into 3-8 Hz equidistant acceleration. The V value in the present embodiment corresponds to the V value defined in "Architectural Society of Japan", "Guideline for evaluation of living performance related to vibration of buildings/commentary (1999)".

図９〜図１１の右上には、図９〜図１１の各表示を切り替える表示切替部１００４が表示されている。表示切替部１００４には、信頼性指標表示１０００、不快確率表示１１００、Ｖ値表示１２００のいずれかを選択するための円形の小領域１０１０、１０１２、１０１４が表示され、各小領域１０１０、１０１２、１０１４の右側には「信頼性指標」、「不快確率」および「等価加速度（Ｖ値）」がそれぞれ表示されている。操作者がいずれかの小領域１０１０、１０１２、１０１４をクリックすることで、これらの表示が切り替わる。 A display switching unit 1004 for switching the respective displays of FIGS. 9 to 11 is displayed on the upper right of FIGS. 9 to 11. On the display switching unit 1004, circular small areas 1010, 1012, 1014 for selecting one of the reliability index display 1000, the discomfort probability display 1100, and the V value display 1200 are displayed, and each small area 1010, 1012, On the right side of 1014, "reliability index", "discomfort probability" and "equivalent acceleration (V value)" are displayed. When the operator clicks on any of the small areas 1010, 1012, 1014, these displays are switched.

また、図９〜図１１には、各コンター図上の色と各パラメータの値とを対応づける凡例１００６、１１０６、１２０６が表示されている。
各コンター図１００２、１１０２、１２０２の外枠１００２Ａ、１１０２Ａ、１２０２Ａは、解析対象の床面全体を示す。外枠１００２Ａ、１１０２Ａ、１２０２Ａ内の各点は、床面上の対応点おけるパラメータ値に沿った色に表示される。 Further, in FIGS. 9 to 11, legends 1006, 1106, and 1206 that associate the color on each contour diagram with the value of each parameter are displayed.
Outer frames 1002A, 1102A, and 1202A of the contour diagrams 1002, 1102, and 1202 indicate the entire floor surface to be analyzed. Each point in the outer frames 1002A, 1102A, and 1202A is displayed in a color according to the parameter value at the corresponding point on the floor surface.

例えば図９の信頼性指標βのコンター図１００２では、Ｙ軸（縦軸）に沿った一部領域で信頼性指標βが高くなっており、その他の領域では概ね中程度の信頼性指標値となっている。一方、右端よりの領域１０２０では局部的に信頼性指標βが低くなっている。
なお、信頼性指標βは、その数値が大きいほど破壊確率が小さく、好ましい。 For example, in the contour diagram 1002 of the reliability index β in FIG. 9, the reliability index β is high in a part of the area along the Y axis (vertical axis), and in other areas, the reliability index value is approximately medium. Has become. On the other hand, in the area 1020 from the right end, the reliability index β is locally low.
Note that the reliability index β is preferably the larger, the smaller the probability of destruction.

また、例えば図１０の不快確率のコンター図１１０２では、Ｙ軸（縦軸）に沿った一部領域で不快確率が高くなっており、特に左下側の領域１１２０では不快確率が高い領域が他の箇所よりやや広くなっている。なお、その他の領域では概ね不快確率は低くなっている。
なお、不快確率は、その数値が小さいほど居住者が不快に感じる可能性が小さく、好ましい。 Further, for example, in the contour diagram 1102 of the discomfort probability in FIG. 10, the discomfort probability is high in a partial area along the Y axis (vertical axis), and particularly in the lower left area 1120, the area having the high discomfort probability is another area. It is slightly wider than the area. In other areas, the probability of discomfort is generally low.
The smaller the probability of discomfort, the smaller the possibility that the occupant will feel uncomfortable.

また、例えば図１１のＶ値のコンター図１２０２では、全領域で一定値であるものの、右端よりの領域１２２０で局部的にＶ値が大きくなっている。この箇所は図９において信頼性指標βが局所的に低くなっていた領域１０２０に対応する箇所である。
このため、この領域１２２０、１０２０に何らかの改善（設計変更等）を行うことにより、床面の評価値を向上できる可能性があることがわかる。 Further, for example, in the contour diagram 1202 of the V value in FIG. 11, the V value is locally large in the region 1220 from the right end although the value is constant in all regions. This portion is a portion corresponding to the region 1020 in which the reliability index β is locally low in FIG.
Therefore, it can be understood that there is a possibility that the floor evaluation value can be improved by making some improvement (design change or the like) in the regions 1220 and 1020.

実施の形態にかかる床振動解析装置１０は、床振動居住性能の評価において信頼性設計の概念を導入した上で、この解析結果を表示する点が従来技術と異なっている。
すなわち、建物使用者の振動知覚を確率的に考慮するだけでなく、評価用に入力される外力に関しても確率変数とし、扱い手順の煩雑さを回避するために応答スペクトルの概念を導入することで、合理的かつ効率に床振動性能評価を実施できるようになっている。
さらに、パーソナルコンピュータ２０に床振動解析装置１０を組み込むことで、データの入力、解析、結果の出力の煩わしさからも設計者を作業の煩雑さから解放することとなる。 The floor vibration analysis apparatus 10 according to the embodiment is different from the conventional art in that the analysis result is displayed after introducing the concept of reliability design in the evaluation of floor vibration occupancy performance.
That is, not only is the building user's vibration perception stochastically considered, but the external force input for evaluation is also set as a random variable, and the concept of the response spectrum is introduced to avoid the complexity of the handling procedure. The floor vibration performance can be evaluated reasonably and efficiently.
Furthermore, by incorporating the floor vibration analysis device 10 in the personal computer 20, the designer can be freed from the complexity of the data input, analysis, and output of the result.

以上説明したように、実施の形態にかかる床振動解析装置１０は、確率変数を用いて作成された外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータ算出するので、モンテカルロ法などを用いる場合と比較してパーソナルコンピュータ２０の演算負荷を軽減し、確率変数を用いた外力モデルによる振動解析を汎用コンピュータに実装させることができる。
また、床振動解析装置１０は、信頼性評価に関するパラメータの分布を、例えばコンター図を用いて床上の各点に対応して識別可能に表示するので、設計上または構造上問題となる箇所を容易に特定することができ、設計作業や改修作業等を効率的に実施する上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、床の信頼性指標、不快確率、応答加速度のＶ値、知覚確率等の各パラメータを算出することができ、床面の構造の評価を効率的に行う上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、コンター図として表示するパラメータを切り替え可能とする切替操作部（表示切替部９０４）を表示するので、複数のパラメータの表示の切り替えを迅速に行うことができ、作業効率を向上させる上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、人の歩行に関する各種の確率変数を用いて外力モデルを作成するので、実際に発生する外力に近い外力モデルを作成することができ、解析の精度を向上させる上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行うので、床の基本的な構造性能を評価することができ、より多面的な解析を行う上で有利となる。 As described above, the floor vibration analysis apparatus 10 according to the embodiment calculates the parameter indicating the floor reliability evaluation by the second moment method using the external force model created by using the random variables. The calculation load of the personal computer 20 can be reduced as compared with the case of using the method, and the vibration analysis by the external force model using the random variables can be mounted on the general-purpose computer.
Further, since the floor vibration analysis device 10 displays the distribution of the parameters relating to the reliability evaluation in a distinguishable manner corresponding to each point on the floor using, for example, a contour diagram, it is easy to identify a location that causes a design or structural problem. It is advantageous to efficiently carry out design work and repair work.
In addition, the floor vibration analysis device 10 can calculate each parameter such as the reliability index of the floor, the discomfort probability, the V value of the response acceleration, the perceptual probability, and the like in order to efficiently evaluate the structure of the floor surface. Be advantageous.
Further, since the floor vibration analysis device 10 displays a switching operation unit (display switching unit 904) that allows switching of parameters displayed as a contour diagram, it is possible to quickly switch the display of a plurality of parameters. It is advantageous in improving efficiency.
Further, since the floor vibration analysis device 10 creates an external force model using various random variables related to the walking of a person, it is possible to create an external force model close to the external force that is actually generated, which improves the accuracy of analysis. Will be advantageous.
Further, since the floor vibration analysis device 10 performs the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor using the simple analysis method, it is possible to evaluate the basic structural performance of the floor and perform more multifaceted analysis. It will be advantageous in above.

１０……床振動解析装置、１２……入力部、１４……解析部、１４２……振動解析部、１４４……信頼性評価部、１６……出力部、２０……パーソナルコンピュータ。 10... Floor vibration analysis device, 12... Input unit, 14... Analysis unit, 142... Vibration analysis unit, 144... Reliability evaluation unit, 16... Output unit, 20... Personal computer.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる床振動解析方法は、建物の床の振動をコンピュータを用いて解析する方法において、前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力ステップと、前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータを算出する解析ステップと、を含んだことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる床振動解析方法は、前記パラメータは、前記床の信頼性指標、前記振動を不快と感じる確率である不快確率、前記振動の応答加速度のＶ値、前記振動の知覚確率のいずれか１つを含む、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる床振動解析方法は、前記外力モデルは、人が前記床を歩行する際に加わる力を示すものであり、前記床を歩行する前記人の歩調の平均値および変動係数、前記床の減衰定数の平均値および変動係数、前記人の体重の平均値および変動係数、前記人の伸長の平均値および変動係数、前記体重と前記身長との相関関係、前記歩調と前記身長と歩幅との関係の少なくとも１つを用いて作成される、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる床振動解析方法は、前記入力ステップでは、前記振動外力の時系列データが入力され、前記解析ステップでは、簡易解析法を用いて前記床の固有値解析と動的応答解析とを行って、前記床の固有振動数と最大変位とを算出する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる床振動解析方法は、請求項１から４のいずれか１項記載の床振動解析方法を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
請求項６の発明にかかる床振動解析装置は、建物の床の振動を解析する床振動解析装置であって、前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力部と、前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータを算出する解析部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a floor vibration analysis method according to the invention of claim 1 is a method for analyzing a vibration of a floor of a building using a computer, wherein the physical data necessary for the vibration analysis of the floor and the vibration An input step in which an external force model created using a random variable of an external force is input, and a parameter indicating the reliability evaluation of the floor is calculated by the second moment method using the physical data and the external force model. characterized in that including analysis and step.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 2, the parameter is a reliability index of the floor, a discomfort probability that is a probability that the vibration is uncomfortable, a V value of a response acceleration of the vibration, and a perception probability of the vibration. Any one of the above is included.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 3, the external force model indicates a force applied when a person walks on the floor, and an average value and a coefficient of variation of a gait of the person walking on the floor. , The average value and coefficient of variation of the damping coefficient of the floor, the average value and coefficient of variation of the weight of the person, the average value and coefficient of variation of the extension of the person, the correlation between the weight and the height, the gait and the height It is created by using at least one of the relationship between the stride and the stride.
In the floor vibration analysis method according to the invention of claim 4, in the input step, time series data of the vibration external force is input, and in the analysis step, an eigenvalue analysis and a dynamic response analysis of the floor are performed using a simple analysis method. And the natural frequency and the maximum displacement of the floor are calculated.
A floor vibration analysis method according to a fifth aspect of the present invention is characterized by causing the computer to execute the floor vibration analysis method according to any one of the first to fourth aspects.
A floor vibration analyzing apparatus according to the invention of claim 6 is a floor vibration analyzing apparatus for analyzing a vibration of a floor of a building, which uses physical data necessary for the vibration analysis of the floor and a random variable of a vibration external force. An input unit to which the created external force model is input, and an analysis unit that calculates a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method using the physical data and the external force model. Is characterized by.

請求項１、５、６の発明によれば、確率変数を用いて作成された外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータを算出するので、モンテカルロ法などを用いる場合と比較してコンピュータの演算負荷を軽減し、確率変数を用いた外力モデルによる振動解析を汎用コンピュータに実装させることができる。
請求項２の発明によれば、床の信頼性指標、不快確率、応答加速度のＶ値、知覚確率等の各パラメータを算出することができ、床面の構造の評価を効率的に行う上で有利となる。
請求項３の発明によれば、人の歩行に関する各種の確率変数を用いて外力モデルを作成するので、実際に発生する外力に近い外力モデルを作成することができ、解析の精度を向上させる上で有利となる。
請求項４の発明によれば、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行うので、床の基本的な構造性能を評価することができ、より多面的な解析を行う上で有利となる According to the first, fifth , and sixth inventions, the parameter indicating the reliability evaluation of the floor is calculated by the second moment method by using the external force model created by using the random variable, so the Monte Carlo method or the like is used. The calculation load of the computer can be reduced as compared with the case, and vibration analysis by an external force model using random variables can be implemented in a general-purpose computer .
According to the invention of claim 2, each parameter such as the reliability index of the floor, the discomfort probability, the V value of the response acceleration, the perceptual probability, etc. can be calculated, and the structure of the floor can be efficiently evaluated. Be advantageous.
According to the invention of claim 3 , since the external force model is created using various random variables related to the walking of a person, it is possible to create the external force model close to the external force actually generated, and to improve the accuracy of analysis. Will be advantageous.
According to the invention of claim 4 , since the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor are performed using the simple analysis method, it is possible to evaluate the basic structural performance of the floor and perform a more multifaceted analysis. Be advantageous on

図１に示すように、床振動解析装置１０は、入力部１２、解析部１４、出力部１６を含んで構成されている。
図３に示すように、床振動解析装置１０は、まず入力部１２に対して、床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される（ステップＳ３０１：入力ステップ）。
つぎに、解析部１４において、ステップＳ３０１で入力された物理データおよび外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータを算出するとともに、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行って、床の固有振動数と最大変位とを算出する（ステップＳ３０２：解析ステップ）。
そして、出力部１６において、ステップＳ３０２で算出されたパラメータを出力する（ステップＳ３０３：出力ステップ）。
出力ステップでは、信頼性評価を示すパラメータ（床の信頼性指標、振動を不快と感じる確率である不快確率、振動の応答加速度のＶ値、振動の知覚確率）の値を、床上の各点に対応して識別可能に表示する。また、振動解析で得られた固有振動数と最大変位なども表示する。
以下、より詳細に各部の処理について説明する。 As shown in FIG. 1, the floor vibration analyzer 10 includes an input unit 12, an analysis unit 14, and an output unit 16.
As shown in FIG. 3, the floor vibration analysis apparatus 10 first inputs to the input unit 12 physical data necessary for floor vibration analysis and an external force model created using random variables of the external vibration force. It is input (step S301: input step).
Next, in the analysis unit 14, the parameters showing the reliability evaluation of the floor are calculated by the second moment method using the physical data and the external force model input in step S301, and the eigenvalue of the floor is calculated by the simple analysis method. Analysis and dynamic response analysis are performed to calculate the natural frequency and maximum displacement of the floor (step S302: analysis step).
Then, the output unit 16 outputs the parameters calculated in step S302 (step S303: output step).
In the output step, values of parameters indicating reliability evaluation (floor reliability index, discomfort probability that is a probability of feeling vibration uncomfortable, V value of vibration response acceleration, vibration perception probability) Correspondingly distinguishably displayed. In addition, the natural frequency and maximum displacement obtained by vibration analysis are also displayed.
Hereinafter, the processing of each unit will be described in more detail.

解析部１４は、入力部１２に入力された物理データおよび外力モデルを用いて、振動解析を行う。本実施の形態では、解析部１４は、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行って、床の固有振動数と最大変位とを算出する振動解析部１４２と、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータを算出する信頼性評価部１４４とを含んでいる。 The analysis unit 14 uses the physical data and the external force model input to the input unit 12 to perform vibration analysis. In the present embodiment, the analysis unit 14 performs the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor using the simple analysis method, and calculates the natural frequency and the maximum displacement of the floor. And a reliability evaluation unit 144 that calculates a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method.

以上説明したように、実施の形態にかかる床振動解析装置１０は、確率変数を用いて作成された外力モデルを用いて、２次モーメント法により床の信頼性評価を示すパラメータを算出するので、モンテカルロ法などを用いる場合と比較してパーソナルコンピュータ２０の演算負荷を軽減し、確率変数を用いた外力モデルによる振動解析を汎用コンピュータに実装させることができる。
また、床振動解析装置１０は、信頼性評価に関するパラメータの分布を、例えばコンター図を用いて床上の各点に対応して識別可能に表示するので、設計上または構造上問題となる箇所を容易に特定することができ、設計作業や改修作業等を効率的に実施する上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、床の信頼性指標、不快確率、応答加速度のＶ値、知覚確率等の各パラメータを算出することができ、床面の構造の評価を効率的に行う上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、コンター図として表示するパラメータを切り替え可能とする切替操作部（表示切替部９０４）を表示するので、複数のパラメータの表示の切り替えを迅速に行うことができ、作業効率を向上させる上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、人の歩行に関する各種の確率変数を用いて外力モデルを作成するので、実際に発生する外力に近い外力モデルを作成することができ、解析の精度を向上させる上で有利となる。
また、床振動解析装置１０は、簡易解析法を用いて床の固有値解析と動的応答解析とを行うので、床の基本的な構造性能を評価することができ、より多面的な解析を行う上で有利となる。 As described above, the floor vibration analyzer 10 according to the embodiment, by using an external force model created using a random variable, since the calculated parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the secondary moment method, The calculation load of the personal computer 20 can be reduced as compared with the case where the Monte Carlo method or the like is used, and the vibration analysis by the external force model using the random variables can be mounted on the general-purpose computer.
Further, since the floor vibration analysis device 10 displays the distribution of the parameters relating to the reliability evaluation in a distinguishable manner corresponding to each point on the floor using, for example, a contour diagram, it is easy to identify a location that causes a design or structural problem. It is advantageous to efficiently carry out design work and repair work.
In addition, the floor vibration analysis device 10 can calculate each parameter such as the reliability index of the floor, the discomfort probability, the V value of the response acceleration, the perceptual probability, and the like in order to efficiently evaluate the structure of the floor surface. Be advantageous.
Further, since the floor vibration analysis device 10 displays a switching operation unit (display switching unit 904) that allows switching of parameters displayed as a contour diagram, it is possible to quickly switch the display of a plurality of parameters. It is advantageous in improving efficiency.
Further, since the floor vibration analysis device 10 creates an external force model using various random variables related to the walking of a person, it is possible to create an external force model close to the external force that is actually generated, which improves the accuracy of analysis. Will be advantageous.
Further, since the floor vibration analysis device 10 performs the eigenvalue analysis and the dynamic response analysis of the floor using the simple analysis method, it is possible to evaluate the basic structural performance of the floor and perform more multifaceted analysis. It will be advantageous in above.

Claims (7)

建物の床の振動をコンピュータを用いて解析する方法において、 前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力ステップと、
前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータ算出する解析ステップと、
前記解析ステップで算出された前記パラメータを出力する出力ステップと、を含み、
前記出力ステップでは、前記床上の各点における前記パラメータの値を識別可能に表示する、
ことを特徴とする床振動解析方法。 In the method of analyzing the vibration of the floor of the building using a computer, the physical data necessary for the vibration analysis of the floor, and an external force model created using a random variable of the external vibration force, an input step of inputting ,
An analysis step of calculating a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method using the physical data and the external force model;
An output step of outputting the parameter calculated in the analysis step,
In the output step, the value of the parameter at each point on the floor is displayed in a distinguishable manner,
A floor vibration analysis method characterized by the above. 前記パラメータは、前記床の信頼性指標、前記振動を不快と感じる確率である不快確率、前記振動の応答加速度のＶ値、前記振動の知覚確率のいずれか１つを含む、
ことを特徴とする請求項１記載の床振動解析方法。 The parameter includes any one of a reliability index of the floor, a discomfort probability that is a probability of feeling the vibration uncomfortable, a V value of a response acceleration of the vibration, and a perception probability of the vibration.
The floor vibration analysis method according to claim 1, wherein 前記パラメータは、前記床の信頼性指標、前記振動を不快と感じる確率である不快確率、前記振動の前記応答加速度のＶ値、前記振動の知覚確率のうち２つ以上を含み、
前記出力ステップでは、ディスプレイ上に前記床を示す区画表示を行い、前記区画表示内に前記パラメータの値をコンター図として表示するとともに、前記区画表示内に前記コンター図として表示する前記パラメータを切り替え可能な切替操作部を表示する、
ことを特徴とする請求項１記載の床振動解析方法。 The parameter includes two or more of a reliability index of the floor, an uncomfortable probability that is a probability that the vibration is uncomfortable, a V value of the response acceleration of the vibration, and a perceptual probability of the vibration,
In the output step, a section display showing the floor is displayed on the display, the value of the parameter is displayed as a contour diagram in the section display, and the parameters displayed as the contour diagram in the section display can be switched. Display the switching operation unit,
The floor vibration analysis method according to claim 1, wherein 前記外力モデルは、人が前記床を歩行する際に加わる力を示すものであり、前記床を歩行する前記人の歩調の平均値および変動係数、前記床の減衰定数の平均値および変動係数、前記人の体重の平均値および変動係数、前記人の伸長の平均値および変動係数、前記体重と前記身長との相関関係、前記歩調と前記身長と歩幅との関係の少なくとも１つを用いて作成される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の床振動解析方法。 The external force model shows a force applied when a person walks on the floor, the average value and the coefficient of variation of the gait of the person walking on the floor, the average value and the coefficient of variation of the damping constant of the floor, Created using at least one of the average value and coefficient of variation of the weight of the person, the average value and coefficient of variation of the extension of the person, the correlation between the weight and the height, and the relationship between the gait and the height and the stride. Will be
The floor vibration analysis method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that. 前記入力ステップでは、前記振動外力の時系列データが入力され、
前記解析ステップでは、簡易解析法を用いて前記床の固有値解析と動的応答解析とを行って、前記床の固有振動数と最大変位とを算出し、
前記出力ステップでは、前記固有振動数と前記最大変位とを含む前記パラメータを出力する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の床振動解析方法。 In the input step, time series data of the vibration external force is input,
In the analysis step, eigenvalue analysis and dynamic response analysis of the floor using a simple analysis method, to calculate the natural frequency and maximum displacement of the floor,
In the output step, outputting the parameter including the natural frequency and the maximum displacement,
The floor vibration analysis method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that. 請求項１から５のいずれか１項記載の床振動解析方法を前記コンピュータに実行させるための床振動解析プログラム。 A floor vibration analysis program for causing the computer to execute the floor vibration analysis method according to any one of claims 1 to 5. 建物の床の振動を解析する床振動解析装置であって、
前記床の振動解析に必要な物理的データと、振動外力の確率変数を用いて作成された外力モデルと、が入力される入力部と、
前記物理データおよび前記外力モデルを用いて、２次モーメント法により前記床の信頼性評価を示すパラメータ算出する解析部と、
前記解析部算出された前記パラメータを出力する出力部と、を備え、
前記出力部は、前記床上の各点における前記パラメータの値を識別可能に表示する、
ことを特徴とする床振動解析装置。 A floor vibration analysis device for analyzing vibration of a floor of a building,
An input unit to which physical data necessary for the vibration analysis of the floor and an external force model created by using a random variable of an external force of vibration are input,
An analysis unit that calculates a parameter indicating the reliability evaluation of the floor by the second moment method using the physical data and the external force model;
An output unit that outputs the parameter calculated by the analysis unit,
The output unit displays the value of the parameter at each point on the floor in a distinguishable manner,
A floor vibration analysis device characterized in that
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