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Ｉ．人の動作・設備による鉛直振動

東京工業大学大学院

横山裕

I．人の動作・設備による鉛直振動 2

改定による変更点（１） →p.1

適用範囲

・建築物の床に生ずる鉛直振動を評価

→

・人の動作や設備機器等によって建築物の床に生ずる鉛直振動を評価

*入力の分類による章立て：交通振動，風


改定による変更点（２） →p.1

居住性能評価についての基本概念

・性能評価基準に，応答波形から求まる振動数，振動振幅，減衰定数を照合

→

・図I.1に示す性能評価曲線に，床応答波形から求まる1/3オクターブバンド分析結果と照合


改定による変更点（３） →p.1

居住性能評価の基準

• 振動種別および建築物の用途別性能評価

→

• 知覚確率に基づく評価曲線

• 目標性能を設定


1．適用範囲 →p.5

人の動作や設備機器等によって生ずる鉛直振動

対象とする床・構造的に一体性を保持している床スラブの構造体

・用途：住居，事務所およびこれに類する床

対象とする振動および振動数範囲・床の直角方向-鉛直振動

・振動数範囲：3～30Hz床の１次固有振動数

設備機器等の回転数


2．居住性能評価の基本概念 →p.5

評価曲線

・振動知覚確率をもとに定めた性能評価曲線

・設計者が目標とする床の性能を設定建築主の要望やコストとの関係等を総合的に判断

対象建物の適切な居住性能レベルを設定

・各レベルの振動が生じた際に何％の人が振動を感じるか： V-10のように表現

評価の対象とする床全体にいる人の何％ではなく，評価する点にいる人の何％という意味


鉛直振動に関する性能評価曲線 →p.7

1

10

1 10

応答加速度（0-p）（cm/s2)

振動数（Hz）

50

0.5

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

50

5

5 0.615f4.92V-90

0.363 f2.90V-70

0.25 f2.00V-50

0.17 f1.36V-30

0.101 f0.81V-10

8Hz≦f ≦30Hz3Hz≦f ＜8Hzレベル

(p.9)

図Ⅰ.1 鉛直振動に関する性能評価曲線

表3.1 性能評価曲線の定義式


２．居住性能評価の基本概念 →p.6

加振条件

• 標準加振外力，標準加振器などは定めない

• 床の用途に応じて，日常的に発生すると予想される加振条件を対象ごとに想定

・設定した評価基準が居住環境としての絶対評価

・どのような加振条件で得られた床応答波形にも同様に適用できる


２．居住性能評価の基本概念 →p.6

振動の諸元

・ 1/3オクターブバンド分析による加速度の最大値(0-p，単位cm/s2)

・ 1/3オクターブバンド分析器(JIS C 1513-2002)衝撃信号用時定数（10ms）

時定数FAST（125ms）：ピークファクターを乗ずる

・分析器の無い場合床応答波形から求まる卓越振動数と振動振幅の最大値を照合


1/3オクターブバンド分析 →p.36

lu

lum

mum

l

ff

fff

ffff

3

66

2

2,2

=

⋅=

==

1/3オクターブ： 2n/3

1/3ｵｸﾀｰﾌﾞ中心振動数(Hz)

3.15, 4, 5, 6.3, 8, 10, 12.5, 16, 20, 25

fl fufm 振動数（Hz）

加速

度（cm

/s2 ）


1/3オクターブバンド分析 →p.19

最大値と実効値（rms）の比較（付図1.3）・最大値≒衝撃信号特性（時定数10ms）

・最大値≒動特性Fast （時定数125ms）×ＰＦ

0.1

1

10

3.15 4 5

6.3 8

10

12.5

16

20

25

1/3オクターブバンド中心周波数 (Hz)

最大

値(①

)/時

定数

(②10ms､③

125ms)

①／②

①／③

0.01

0.1

1

10

100

3.1

5 4 5

6.3 8

10

12.

5

16

20

25


応答

加速

度(0-p) (cm/s2)

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

①最大値

②10ms

③125ms

1.003

1.406

付図1.3 1/3オクターブバンド分析による加速度


３．居住性能評価の基準 →p.7

1

10

1 10

応答加速度（0-p）（cm/s2)

振動数（Hz）

50

0.5

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

50

5

5

図Ⅰ.1 鉛直振動に関する性能評価曲線


基準値設定の根拠 →p.8

1

10

3 4 5 6 7 8 9 10 20 30

石川10％

石川30％

石川50％

石川70％

石川90％

三輪

Meisterようやく感じる下限

修正Meister感じない上限（衝撃）

後藤（衝撃）

高橋（減衰0％）




加速度（0-p）（cm/s2 ）

振動数（Hz）

30

50

V-10

V-30

V-50

V-70

V-90

図3.1 鉛直振動の知覚閾に関する既往の実験結果との比較


基準値設定の根拠 →p.8

1

10

100

3 4 5 6 7 8 9 10 20 30

ISO2631/2(1989)base curve

ISO2631/2(1989)-M2

ISO2631/2(1989)-M4

ISO2631/2(1989)-M30

ＧＳＡ無感（h=3%）

ＧＳＡようやく感じる（h=3%）

ＣＳＡ連続

ＣＳＡ衝撃（h=3%）

ＣＳＡ（h=6%）

ISO2631/2(2003)

加速度（0-p）（cm/s2）

振動数（Hz）

30

V-10

V-30

V-50

V-70

V-90

図3.2 鉛直振動に関する既往の規準類との比較


基準値設定の根拠 →pp.8～9

ISO 2631-2:1989の基本曲線の形状

・ 3Hz～8Hz: 加速度一定

・ 8Hz～30Hz: 速度一定

知覚確率50%の評価曲線

・ 3Hz～8Hz ：

・ 8Hz～30Hz ：

・知覚確率は対数正規分布に従うと仮定

・変動係数：0.8

f25.0

0.250max

50max

=

=

α

α


前指針と本指針の比較 →p.10

1

10

1 10

応答加速度(0-p)（cm/s2)

振動数（Hz）

50

0.5

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

50

5

5

V-0.75

V-1.5

V-3

V-5

ランクⅠ

居室・寝室： V-0.75

会議・応接室：V-1.5

一般事務室： V-3

評価の対象とする床全体にいる人の何％ではなく，評価する点にいる人の何％という意味

図3.4 前指針と本指針の比較


トリパタイト図による性能評価曲線 →p.9

0.01

0.1

1

1 10

速度（cm/sec）

振動数（Hz）

505

V-90

加速度（cm/s2）

変位

（μm）

10 100

1

10

V-70

V-50

V-30

V-10

図3.3 トリパタイト図による鉛直振動に関する性能評価曲線


適用方法の例示 →pp.11～13

空調機などの設備機器など

多人数のエアロビック，たてのり

多人数の歩行，小走り

運搬機など

１人～数人の歩行，小走り

人の跳躍着地，鍛造機，杭打ちなど

• 衝撃荷重による応答

• 床の固有振動数での減衰振動


加振外力の考え方 →pp.13～14

施主，使用者の希望を翻訳して設計目標値を定め，実情に即した加振・受振条件を適切に設定する必要

人の動作，設備機器による加振力

• 「建築物荷重指針・同解説（2004年改定版）」歩行，小走り，階段昇降，エアロビック，たてのり等


４．応答評価の方法 →p.14

予測解析による応答評価

• 想定加振源に基づく評価法（応答評価法Ａ）計画・設計段階

予想される加振外力，加振位置等の加振条件

応答予測解析により床応答波形を予測

1/3オクターブバンド分析による加速度最大値

• 予測解析手法3～30Hzの振動数帯域を含む解析

対象床の構造体上の応答

問題となる位置，最大応答が生じると予想される位置


応答評価の方法 →p.15

実測による応答評価

• 振動実験に基づく評価（応答評価法Ｂ）躯体完成時，竣工時，使用開始後（検証試験）

加振源を想定し，振動実験により応答波形を実測

• 実加振源に基づく評価（応答評価法Ｃ）使用開始後

実加振源を選定し，応答波形を実測


応答評価の方法 →p15，pp.36～41

実測による応答評価

• 床振動の実測方法詳細は「付4．振動測定方法」（pp.36～41)

測定機器の選定

振動ピックアップの設置方法

設置位置の選定

分析方法

振動数と最大振幅で評価する場合，過渡期の乱れや高振動数成分を取り除いた応答波形で評価


付１．実測事例 →p.17

7,8

00

6,200

3,1003,100

◎

500

測定点

歩行位置

小走り位置

×

かかと衝撃，足踏み位置

柱寸法（）700×700

大梁寸法（）幅400×成750

小梁寸法（）幅300×成550

環境振動測定手法ＷＧ

SRC造地上７階，地下１階

３階RC床

付図1.1 測定位置


ブロックダイアグラム →p.18

変位速度加速度

　振動特性

　測定振動数範囲

　最大測定範囲 100 mm 約 10 cm/s 1000 cm/s2

　最小分解能約 1μm 0.0001 cm/s 0.01 cm/s2

変位（ｍｍ）、速度（cm/s）、加速度（cm/s2）同時測定

0.25Hz ～ 70Hz

サーボ型速度計と増幅器の組み合わせでの仕様

サーボ型速度計増幅器データレコーダ

コンピュータ

実時間分析器

付図1.2 ブロックダイアグラムと測定器の仕様


測定条件 →p.18

振動源（被験者3人）

• 一人歩行，一人小走り（各人５往復）

• 一人足踏み（各人30～40回程度）

• 一人かかと衝撃（各人10回）

振動ピックアップ設置条件

• スラブ上

• 鉛直方向

• 直置き


測定条件 →p.18

分析方法・コンピュータに取り込んだ波形の1/3オクターブバンド分析

・実時間分析器（時定数10ms,125ms）による1/3オクターブバンド分析

結果の表示・計測時間内における1/3オクターブバンド分析による加速

度（ 1/3オクターブバンドフィルタを通過して得られる加速度値）の最大値を性能評価曲線と照合


最大値と実効値の比較 →pp.18～19

1/3オクターブバンド分析

最大値≒衝撃信号特性（時定数10ms）

最大値≒動特性Fast （時定数125ms）×ＰＦ

0.1

1

10

3.15 4 5

6.3 8

10

12.5

16

20

25


最大

値(①

)/時

定数

(②10ms､③

125ms)

①／②

①／③

0.01

0.1

1

10

100

3.1

5 4 5

6.3 8

10

12.

5

16

20

25


応答

加速

度(0-p) (cm/s2)

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

①最大値

②10ms

③125ms

1.003

1.406

付図1.3 1/3オクターブバンド分析による加速度


個人差 →p.20

一人歩行

0.01

0.1

1

10

100

3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25


応答加速度(0-p) (cm/s2)

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

被験者E

被験者K

被験者L

16Hz: 3.0, 4.3, 3.7 (cm/s2)

付図1.4 1/3オクターブバンド分析による加速度の最大値


同一人でのばらつき →p.20

一人歩行

0.01

0.1

1

10

100

3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25


応答加速度(0-p) (cm/s2)

V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

第1歩行

第2歩行

第3歩行

第4歩行

第5歩行

第6歩行

第7歩行

第8歩行

第9歩行

第10歩行

16Hz: 1.6～3.0 (cm/s2)

付図1.5 1/3オクターブバンド分析による加速度の最大値


振動源の違い →p.21

0.01

0.1

1

10

100

1 10 100

振動数 (Hz)

応答加速度(0-p) (cm/s2) V-90

V-70

V-50

V-30

V-10

1人歩行

1人小走り

1人かかと

1人足踏み

付図1.6 人の動作による鉛直振動に対する性能評価例


付２．性能評価例 →pp.22～28

参考文献

・ 1991年以降の建築学会大会梗概

既往の性能評価例の分類

・構造条件S造，RC造，SRC造， S造ブリッジ， S造階段，PC段床

・加振条件一人歩行，2・3人歩行，小走り，かかと衝撃，砂袋等

・対策効果構造的な補強，制振装置


付３．人の歩行，走行による床振動の評価方法→pp.29～35

初期の振幅と

減衰時間による評価

h

m

TVDVI

loglog5.0log2.0)2( max

++=

付図3.1 人が歩行，走行時に床に与える荷重の時間変化と足の接地状況との関係例および歩行，走行時に発生する床振動の例

付図3.5 床振動の評価指標


付３．人の歩行，走行による床振動の評価方法→pp.29～35

解析による物理量の予測方法

• 精緻法ＦＥＭ等による時系列応答解析

• 簡便法１質点系モデルによる応答，静的変形量

実験による物理量の実測方法

物理量を用いた床振動の評価


付４．振動測定方法 →pp.36～41

適用範囲

測定量

測定器

測定概要

測定方法

測定結果の整理方法

結果の表示に付記すべき事項

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