特開 2022-158338 床振動解析システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022158338

(43)【公開日】2022-10-17

(54)【発明の名称】床振動解析システム

(51)【国際特許分類】

   G01H 17/00 20060101AFI20221006BHJP

   G06F 30/13 20200101ALI20221006BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20221006BHJP

   G06F 30/20 20200101ALI20221006BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20221006BHJP

   E04B 1/02 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

G01H17/00 D

G06F30/13

G06F30/10 200

G06F30/20

G01M99/00 Z

E04B1/02 ESW

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021063145

(22)【出願日】2021-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000224994

【氏名又は名称】特許機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】更谷 安紀子

(72)【発明者】

【氏名】平松 剛

(72)【発明者】

【氏名】足立 充教

(72)【発明者】

【氏名】上大門 伸介

【テーマコード（参考）】

2G024

2G064

5B146

【Ｆターム（参考）】

2G024AD34

2G024CA13

2G024FA06

2G024FA11

2G064AA01

2G064AA05

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064DD02

5B146AA04

5B146DJ01

(57)【要約】

【課題】より簡単な入力条件で、間仕切り壁の影響を考慮した、建物の床振動を解析することができる床振動解析システムを提供する。
【解決手段】床振動解析システムは、質量算出部３１と、梁構造５５の情報と床スラブ５１の情報とから、評価領域５６における床の固有振動数ωを算出し、固有振動数ωに基づいて、振動評価点Ｃの振動におけるばね定数ｋを算出するばね定数算出部３２と、少なくとも間仕切り壁６０Ａの構造の情報から、振動評価点Ｃの振動における減衰定数ｃを算出する減衰定数算出部３３と時間変化を伴う加振力Ｆ（Ｔ）、質量ｍ、ばね定数ｋ、および減衰定数ｃに基づいて、１自由度系の振動として、時間変化を伴う振動評価点ｃの加速度Ａ（Ｔ）を算出する加速度算出部３４と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄骨造の建物の大梁に囲まれた空間に小梁が配置された梁構造と、梁構造に支持された矩形状の床スラブとを含む、平面視が矩形状の評価領域において、前記評価領域に存在する振動評価点の振動を解析する床振動解析システムであって、
前記床振動解析システムは、間仕切り壁が配置された前記評価領域の前記振動評価点において、時間変化を伴う加振力が外力として作用したときに、前記時間変化を伴う前記振動評価点の上下方向の加速度を算出するものであり、
前記梁構造に作用する前記評価領域の前記床スラブの重量から、前記振動評価点の振動における質量を算出する質量算出部と、
前記梁構造の情報と前記床スラブの情報とから、前記評価領域における床の固有振動数を算出し、前記固有振動数に基づいて、前記振動評価点の振動におけるばね定数を算出するばね定数算出部と、
少なくとも前記間仕切り壁の情報から、前記振動評価点の振動における減衰定数を算出する減衰定数算出部と、
前記時間変化を伴う加振力、前記ばね定数、前記質量、および前記減衰定数に基づいて、前記床スラブおよび前記梁構造の１自由度系の振動として、時間変化を伴う前記振動評価点の加速度を算出する加速度算出部と、を備えることを特徴とする床振動解析システム。

【請求項2】

前記間仕切り壁の情報は、間仕切り壁の長さと、前記振動評価点から前記間仕切り壁までの距離とであり、
前記減衰定数算出部は、少なくとも前記間仕切り壁の長さおよび前記振動評価点から前記間仕切り壁までの距離に基づいて、前記減衰定数を算出することを特徴とする請求項１に記載の床振動解析システム。

【請求項3】

前記間仕切り壁は、複数あり、
前記間仕切り壁の情報は、前記各間仕切り壁の長さと、前記振動評価点から前記各間仕切り壁までの距離と、前記複数の間仕切り壁の配置状態とであり、
前記減衰定数算出部は、少なくとも、前記各間仕切り壁の長さ、および前記振動評価点から前記各間仕切り壁までの距離に基づいて、前記減衰定数を算出し、前記複数の間仕切り壁の配置状態に対応した数値で、前記減衰定数を補正することを特徴とする請求項１に記載の床振動解析システム。

【請求項4】

前記床振動解析システムは、前記加速度算出部で算出した前記振動評価点の加速度の波形を周波数応答解析することにより、振動周波数ごとの加速度を算出する解析部を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の床振動解析システム。

【請求項5】

前記建物は、前記床スラブの上に、制振装置が配置された構造であり、前記評価領域には、前記制振装置を含み、
前記加速度算出部は、前記制振装置と、前記床スラブおよび前記梁構造との２自由度系の振動における前記加速度を算出することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の床振動解析システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、床振動を解析する床振動解析システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、床に外力が加わった際の振動を予測する床振動解析システムが提案されている。例えば、特許文献１では、建物概要データ、通りデータ、梁データ、壁データ、床データ、柱データなどの各種データなどの入力データから、レイリーリッツ法などの振動解析の手法を用いて、床振動を予測するシステムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８２４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のシステムで、床振動を予測する際に、各種データとして、各部材の寸法以外にも、これを構成する材料の物性値等、様々なデータを入力しなければならず、解析に膨大な時間を要する。さらに、床振動解析は動的解析であるので、実測した結果と一致しないことも多い。これに加えて、建物の躯体を構成しない非構造部位（二次部材）としての間仕切り壁は、床振動の解析には反映されていないが、実際のところ、間仕切り壁の有無、間仕切り壁により、実測した振動の結果は、大きく変わることがある。

【0005】

本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より簡単な入力条件で、間仕切り壁の影響を考慮した、建物の床振動を解析することができる床振動解析システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る床振動解析システムは、鉄骨造の建物の大梁に囲まれた空間に小梁が配置された梁構造と、梁構造に支持された矩形状の床スラブとを含む、平面視が矩形状の評価領域において、前記評価領域に存在する振動評価点の振動を解析する床振動解析システムであって、前記床振動解析システムは、間仕切り壁が配置された前記評価領域の前記振動評価点において、時間変化を伴う加振力が外力として作用したときに、前記時間変化を伴う前記振動評価点の上下方向の加速度を算出するものであり、前記梁構造に作用する前記評価領域の前記床スラブの重量から、前記振動評価点の振動における質量を算出する質量算出部と、前記梁構造の情報と前記床スラブの情報とから、前記評価領域における床の固有振動数を算出し、前記固有振動数に基づいて、前記振動評価点の振動におけるばね定数を算出するばね定数算出部と、少なくとも前記間仕切り壁の構の情報から、前記振動評価点の振動における減衰定数を算出する減衰定数算出部と、前記時間変化を伴う加振力、前記ばね定数、前記質量、および前記減衰定数に基づいて、前記床スラブおよび前記梁構造の１自由度系の振動として、時間変化を伴う前記振動評価点の加速度を算出する加速度算出部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

発明者らは、床振動を解析する際に、間仕切り壁の有無により、床振動の解析結果がことなることが分かった。さらに、調査および検討を進める中で、間仕切り壁は、床振動の減衰への寄与率が高いことがわかった。これまでは、柱、外壁等の構造も、床振動解析において、考慮されてきたが、したがって、本発明によれば、床スラブと梁構造をバネとし、床スラブの重量を質点とし、間仕切り壁等をダンパとしたバネ・マス・ダンパ系の簡易的なモデルの振動として、前記床スラブおよび前記梁構造の１自由度系の振動における振動評価点の振動解析を行うことができる。これにより、間仕切り壁による床振動の影響を簡単に把握することができる。

【0008】

より好ましい態様としては、前記間仕切り壁の情報は、間仕切り壁の長さと、前記振動評価点から前記間仕切り壁までの距離とであり、前記減衰定数算出部は、少なくとも前記間仕切り壁の長さおよび前記振動評価点から前記間仕切り壁までの距離に基づいて、前記減衰定数を算出する。

【0009】

この態様によれば、振動評価点の振動の減衰特性は、間仕切り壁の長さと振動評価点までの距離とに大きく依存することから、これらの値の基づいた重回帰式や対応表等から、減衰定数を算出することで、より正確に床振動の解析を行うことができる。

【0010】

より好ましい態様としては、前記間仕切り壁は、複数あり、前記間仕切り壁の情報は、前記各間仕切り壁の長さと、前記振動評価点から前記各間仕切り壁までの距離と、前記複数の間仕切り壁の配置状態とであり、前記減衰定数算出部は、少なくとも前記各間仕切り壁の長さ、および前記振動評価点から前記各間仕切り壁までの距離に基づいて、前記減衰定数を算出し、前記複数の間仕切り壁の配置状態に対応した数値で、前記減衰定数を補正する。

【0011】

ここで、振動評価点の振動の減衰特性は、間仕切り壁の長さと振動評価点までの距離とに大きく依存することから、これらの値の基づいた重回帰式や、間仕切り壁のパラメータ等と減衰定数とを対応付けた対応テーブル等を含むデータから、減衰特性を算出することで、より正確に床振動の解析を行うことができる。特に、間仕切り壁が複数存在する場合には、それらの間仕切り壁の配置状態が、減衰特性に大きく寄与することから、これらの配置状態に対応付けられた補正係数等で補正を行うことにより、より正確に床振動の解析を行うことができる。間仕切り壁の長さおよび配置状態（レイアウト）の最適化を図ることができる。

【0012】

より好ましい態様としては、前記床振動解析システムは、前記加速度算出部で算出した前記振動評価点の加速度の波形を周波数応答解析することにより、振動周波数ごとの加速度を算出する解析部を備える。この態様によれば、解析部により、加速度の波形を解析することにより、振動の知覚確率を算出することができる。

【0013】

より好ましい態様としては、前記建物は、前記床スラブの上に、制振装置が配置された構造であり、前記評価領域には、前記制振装置を含み、前記加速度算出部は、前記制振装置と、前記床スラブおよび前記梁構造との２自由度系の振動における前記加速度を算出する。この態様によれば、制振装置が無い場合の、床スラブおよび梁構造の１自由度系の振動解析と、制振装置が有る場合の、制振装置と、前記床スラブおよび前記梁構造との２自由度系の振動解析とを行うことにより、制振装置の有無による床振動の影響を確認することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、より簡単な入力条件で、間仕切り壁の影響を考慮した、対象建物の床振動を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の床振動解析システムの装置構成図である。

【図2】図１に示す演算装置のブロック図である。

【図3】図１に示す床振動解析システムが行う解析モデルの一例である。

【図4】（ａ）は、図２に示すばね定数算出部の床スラブの有効幅を説明するための模式図であり、（ｂ）は、評価領域を構成する床全体の断面二次モーメントの算出を説明するための模式図である。

【図5】（ａ）および（ｂ）は、複数の間仕切り壁の配置状態を説明するための解析モデルの一例である。

【図6】図２に示す加速度算出部による加速度の算出を説明するための振動方程式の１自由度系の振動モデルである。

【図7】（ａ）は、評価点における加振力の波形であり、（ｂ）は、評価点における加速度の波形である。

【図8】図２に示す解析部による振動周波数ごとの加速度を算出した結果を示したグラフである。

【図9】変形例に係る図２に示す加速度算出部による加速度の算出を説明するための振動方程式の２自由度系の振動モデルである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の本実施形態に係る床振動解析システム１を、図面を参照しながら説明する。

【0017】

〔第１実施形態〕
１．床振動解析システム１の装置構成について
本実施形態に係る床振動解析システム１は、図１に示すように、対象建物の床の振動評価点における床振動を解析するものである。以下に、床振動解析システム１を説明する。なお、振動評価点は、床振動を評価したい、床スラブ上の１点のことであり、床スラブの上に後述する制振装置が設けられている場合も、同様に床スラブ上の１点である。本実施形態で、床振動解析を行う建物の構造形式は、鉄骨造である。

【0018】

本実施形態で、解析するモデルは、図３に示すような鉄骨造の建物５の大梁５２に囲まれた空間に小梁５４が配置された梁構造５５と、梁構造５５に支持された矩形状の床スラブ５１とを含む、平面視が矩形状の評価領域５６において、その評価領域５６に存在する振動評価点Ｃの振動を床解析するためのモデルである。

【0019】

ここで、振動評価点Ｃは、平面視において、評価領域５６の中央である。大梁５２は、第１方向Ｌ１に沿った大梁５２と、第１方向Ａ１に直交する第２方向Ａ２に沿った大梁５２とがある。矩形状の評価領域５６の周縁は、第１方向Ａ１と第２方向Ａ２に沿った縁部で構成される。本実施形態では、小梁５４は、３本設けられており、各小梁５４は、第２方向Ａ２に沿って、大梁５２．５２の間にわたされており、３本の小梁５４は、第１方向Ａ１に等間隔に設けられている。

【0020】

評価領域５６は、平面視において、長さＬ１の長辺と、長さＬ２の短辺とで構成される矩形状の評価領域であり、評価領域５６の四隅には、柱５７が設けられているが、本実施形態では、柱５７を考慮せずに解析を行う。これは、なお、床スラブ５１の上に、制振装置を設けた場合には、この評価領域５６は、制振装置も含むものである。本実施形態では、床スラブ５１の上に、間仕切り壁６０Ａが配置されている。

【0021】

床振動解析システム１は、入力装置２、演算装置３、および表示装置４を少なくとも備えている。入力装置２は、演算装置３に解析条件などを入力するキーボードなどの装置である。演算装置３は、床振動解析プログラムが記録されたＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリーと、床振動解析プログラムを実行するＣＰＵと、を備えている。表示装置４は、演算装置３で演算された結果を出力するディスプレイである。

【0022】

なお、本実施形態では、入力装置２と表示装置４とを個別に設けたが、例えば、これらの機能が一体化したタッチパネルディスプレイを備えているもよい。また、入力装置２および表示装置４と、演算装置３とが、ネットワークを介して接続されていてもよい。

【0023】

床振動解析システム１の演算装置３は、間仕切り壁６０Ａが配置された評価領域５６の振動評価点Ｃにおいて、時間変化を伴う加振力Ｆ（ｔ）が外力として作用したときに、時間変化を伴う振動評価点Ｃの上下方向の加速度Ａ（ｔ）を算出するものである。

【0024】

具体的には、このような算出を行うべく、図２に示すように、演算装置３は、ソフトウエアとして、質量算出部３１、ばね定数算出部３２、減衰定数算出部３３、加速度算出部３４、および解析部３５を主に備えている。

【0025】

２．質量算出部３１について
梁構造５５に作用する評価領域５６の床スラブ５１の重量から、振動評価点Ｃの振動における質量を算出する。たとえば、図４に示すように、小梁５４に作用する床スラブ５１の質量ｍは、床スラブ５１の全体の質量に対して、０．２５～０．３倍程度であるので、この範囲における値を、床スラブ５１の全体の質量に乗じたものを質量ｍとして算出する。質量算出部３１で算出した質量ｍは、加速度算出部３４に入力される。

【0026】

３．ばね定数算出部３２について
ばね定数算出部３２は、梁構造５５の情報と床スラブ５１の情報とから、大梁５２に囲まれた評価領域５６内の固有振動数ωを算出し、固有振動数ωに基づいて、振動評価点Ｃの振動におけるばね定数ｋを算出する。具体的には、以下に示す式（１）を用いて、以下の質量算出部３１で算出した有効質量ｍと、固有振動数（一次固有振動数）ωに基づいて、ばね定数ｋを算出する。

【0027】

【0028】

ここで、式（１）に示す固有振動数ωは、以下に示す式（２）を用いて算出することができる。式（２）に示す、αは、算出対象となる大梁５２または小梁５４（以下「梁」という）の支持条件であり、単純支持梁の場合には、α＝１であり、固定支持梁の場合には、α＝１．５を用いる。

【0029】

Ｌは、算出対象となる梁の長さであり、Ｅは、その梁のヤング率である。Ｉは、その梁とこれが支持する床スラブ５１を含む断面二次モーメント（完全合成梁の有効等価断面二次モーメント）である。ρは、梁の単位長さあたりの質量である。したがって、大梁５２および小梁５４の固有振動数ωを算出し、この中の最小の固有振動数ωを、大梁５２に囲まれた評価領域５６内の床の固有振動数（スパン全体の一次固有振動数）とみなす。

【0030】

【0031】

ここで、式（２）に示す完全合成梁の有効等価断面二次モーメントＩは、以下に示す式（３）を用いて算出することができる。式（３）に示す、Ｂは、床スラブ５１の有効幅であり（図４（ａ）参照）、ｔは、床スラブ５１の厚みであり、Ｘ_ｎは、床スラブ５１の表面から中立軸までの長さであり、Ｉ_ｓは、算出対象となる梁（大梁５２または小梁５４）の二次モーメントであり、Ａ_ｓは、その梁（大梁５２または小梁５４）の断面である。なお、図４（ａ）では、説明の便宜上、Ｈ形鋼である大梁５２と小梁５４の大きさを同じ大きさで描いているが、実際はこれらの大きさは異なる。

【0032】

さらに、式（３）に示す、ｄ_ｓは、床スラブ５１の表面から、梁（大梁５２または小梁５４）の重心までに長さである。なお、デッキプレートを用いた床スラブでは、デッキプレート山上の平板状のコンクリートの厚さを床スラブの有効厚さとし、その長さは、たとえば、８０ｍｍ以上とする。

【0033】

【0034】

ここで、合成梁の弾性剛性算出に用いる、床スラブ５１の有効幅Ｂは、図４（ａ）に示すように、梁の上フランジの幅ｂに、上フランジの両側または片側の床スラブ協力幅ｂ_aを加えたものである。

【0035】

床スラブ協力幅ｂ_aは、以下の式（４－１）～式（４－４）のいずれか１つを用いて算出することができる。式（４－１）と式（４－２）は、固定支持梁（すなわちラーメン材および連続梁）の場合に用いる式であり、式（４－３）と式（４－４）は、単純支持梁の場合に用いる式である。

【0036】

ここで、ａは、図４（ａ）に示すように、並列梁では鉄骨上フランジ端部から相隣る梁の上フランジ端部までの距離であり、単独Ｔ形梁または片持ちスラブよりなる梁では、その片側の上フランジ端面から床スラブ端までの距離の２倍である。ｌは、固定支持梁のスパンの長さであり、ｌ_０は、単純支持梁のスパンの長さである。

【0037】

【0038】

ここで、ｘ_ｎおよびｄ_ｓ－ｘ_ｎは、以下の式（５）および式（６）によって算出することができる。なお、中立軸が床スラブ外にある。ここで、式（５）に示す、ｔ_１は、ｔ／ｄ_ｓであり、Ｐ_ｔは、Ａ_ｓ／（Ｂ・ｄ_ｓ）であり、ｎは、ヤング係数比であり、１５である。

【0039】

【0040】

なお、上の式（２）～式（６）を用いて固有振動数ωを算出したが、例えば、同じ方向に並設される小梁の本数が２本以下である場合には、以下に示す式（７）を用いてもよい。ここで、Ｌ_ｎは、算出対象となる梁と直交する方向の評価領域５６（直交スラブ）の長さである。

【0041】

【0042】

このようにして、ばね定数算出部３２では、大梁５２のサイズ（具体的には、長さ、梁幅、梁成など）、小梁５４のサイズ（具体的には、長さ、梁幅、梁成など）、小梁５４の本数を含む、上の式で算出に要する梁構造５５の情報と、床スラブ５１の質量、厚さ、および必要に応じてその仕様等の含む床スラブ５１の情報を入力し、ばね定数ｋを算出することができる。なお、小梁５４の本数は、図４（ａ）に示すように、並列梁では鉄骨上フランジ端部から相隣る梁の上フランジ端部までの距離ａを算出する際に、簡易的に用いることができる。

【0043】

４．減衰定数算出部３３について
減衰定数算出部３３は、少なくとも間仕切り壁６０Ａの情報から、振動評価点Ｃの振動における減衰定数ｈを算出する。減衰定数ｈを算出する際には、大梁５２の長さの情報（すなわち、スパン）をさらに用いてもよい。本実施形態では、減衰係数ｈは、床スラブ５１および梁構造５５に、間仕切り壁６０Ａの情報をさらに加えて算出されることが好ましい。すなわち、算出される減衰係数ｈは、さらに間仕切り壁６０Ａによる減衰特性と、床スラブ５１および梁構造５５の減衰特性との影響より算出したものであることが好ましい。なお、１自由度系の振動の場合には、後述する加速度算出部３４において、算出した減衰定数ｈから、後述する式（８）に示す減衰係数ｃを算出する。

【0044】

ここで、間仕切り壁６０Ａの情報は、間仕切り壁６０Ａの長さＧ１と、振動評価点Ｃから間仕切り壁６０Ａ（たとえば中心ｇ１）までの距離ＬＧ１とである。具体的には、減衰定数算出部３３は、間仕切り壁６０Ａの長さＧ１および振動評価点Ｃから間仕切り壁６０Ａまでの距離ＬＧ１に基づいて、減衰定数ｈを算出する。

【0045】

振動評価点Ｃの振動の減衰特性は、間仕切り壁６０Ａの長さＧ１と振動評価点Ｃまでの距離とに大きく依存すことが、発明者の調査によりわかった。実際の建物において測定した減衰定数ｈと、長さＧ１および距離ＬＧ１とから、重回帰分析を行い、これらを変数とした回帰式や、長さＧ１および距離ＬＧ１と、減衰定数ｈとを対応付けた対応表から、減衰定数ｈを算出することができる。これにより、正確に床振動の解析を行うことができる。なお、この回帰式または対応表に、上述したスパンを変数として加えてもよい。さらに、これらの回帰式または対応表に、床スラブ５１の物性値、短辺または長辺の長さ、梁構造５５における大梁の長さ、または、スパン等のパラメータを変数として加えてもよい。

【0046】

さらに、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂなど、間仕切り壁が複数ある場合、間仕切り壁の情報は、各間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの長さＧ１、Ｇ２と、振動評価点Ｃから各間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂまでの距離ＬＧ１、ＬＧ２と、複数の間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの配置状態とである。図５（ａ）では、２つの間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂが平行となるように配置されており、図５（ｂ）では、２つの間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂが直交となるように配置されている。

【0047】

減衰定数算出部３３は、各間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの長さＧ１、Ｇ２、および振動評価点Ｃから前記各間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂまでの距離ＬＧ１、ＬＧ２に基づいて、減衰定数ｈを算出する。ここで、実際の建物において測定した減衰定数ｈと、長さＧ１、Ｇ２および距離ＬＧ１、ＬＧ２とから、重回帰分析を行い、これらを変数とした重回帰式や、長さＧ１、Ｇ２および距離ＬＧ１、ＬＧ２と、減衰定数ｈとを対応付けた対応表から、減衰定数ｈを算出することができる。なお、重回帰式、対応表では、上に示したように、長さＧ１、Ｇ２をそれぞれの変数として取り扱わず、これらの総長さ(総和の値）を変数としてもよい。また、距離ＬＧ１、ＬＧ２も同様に総距離（総和の値）を変数としてもよい。さらに、上述した場合と同様に、これらの回帰式または対応表に、床スラブ５１の物性値、短辺または長辺の長さ、梁構造５５における大梁の長さ、または、スパン等のパラメータを変数として加えてもよい。

【0048】

図５（ａ）（ｂ）に示すように、間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの配置状態が変われば、減衰定数ｈも変わる。したがって、これらの配置状態に対応した数値を補正係数として設定し、算出した減衰定数ｈを補正係数で乗じることにより、減衰定数ｈを補正してもよい。なお、この補正は、間仕切り壁が２個の場合に限られず、間仕切り壁の個数とこれらの配置状態に応じて、設定すればよい。

【0049】

このように、振動評価点Ｃの振動の減衰特性は、間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの長さと振動評価点Ｃまでの距離とに大きく依存することから、これらの値の基づいた重回帰式や、間仕切り壁のパラメータ等と減衰定数とを対応付けた対応テーブル等を含むデータから、減衰定数ｈを算出することで、より正確に床振動の解析を行うことができる。

【0050】

特に、間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂが複数存在する場合には、それら間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの配置状態が、減衰特性に大きく寄与することから、これらの配置状態に対応付けられた補正係数等で補正を行うことにより、より正確に床振動の解析を行うことができる。これにより、間仕切り壁６０Ａ、６０Ｂの長さＧ１、Ｇ２および配置状態（レイアウト）の最適化を図ることができる。

【0051】

５．加速度算出部３４について
次に、加速度算出部は、時間変化を伴う加振力Ｆ（Ｔ）、ばね定数ｋ、質量ｍ、および減衰係数ｃ（減衰定数ｈから算出された値）に基づいて、床スラブ５１および梁構造５５の１自由度系の振動として、時間変化を伴う振動評価点の加速度Ａ（Ｔ）を算出する。なお、加速度算出部３４において、減衰係数ｃは、減衰定数算出部３３で算出された、減衰定数ｈから算出される値である。具体的には、図６に示すような、１自由度系の振動モデルを想定し、式（８）に示す振動方程式が得られる。ここで、カッコ内のＴは時間であり、（Ｔ）は、時間Ｔの関数であること意味する。

【0052】

時間変化を伴う加振力Ｆ（Ｔ）は、床スラブ５１の評価領域５６に付与される外力の条件である。たとえば評価領域５６において、特定の人数の人が、飛び跳ね、歩行、小走り、かかと衝撃動作、またはエアロビクス屈伸運動などを行った際に、これらの条件に対応する数値である。

【0053】

Ａ（Ｔ）は、上述した如く時間変化を伴う振動評価点の加速度であり、Ｖ（Ｔ）は、時間変化を伴う振動評価点Ｃの速度であり、Ｘ（Ｔ）は、時間変化を伴う振動評価点Ｃの変位である。なお、変位Ｘ（Ｔ）を時間で微分すれば、速度Ｖ（Ｔ）となり、速度Ｖ（Ｔ）を時間で微分すれば、加速度Ａ（Ｔ）となる。

【0054】

【0055】

式（８）の微分方程式に基づいて、数値計算により、時間変化を伴う振動評価点Ｃの加速度Ａ（Ｔ）を算出することができる。たとえば、このような手法としては、平均加速度法、線形加速度法、ニューマークβ法、ウィルソンθ法、ルンゲクッタ法、など一般的に知られている方法により、加速度Ａ（Ｔ）を算出することができる。

【0056】

ここで、ニューマークβ法を簡単に説明すると、解析したい加振力Ｆ（Ｔ）を、時間間隔ΔＴごとの数値データで構成される波形として準備し、ｍ回分の時間間隔ΔＴの経過した加振力を、加振力Ｆ_ｍとし、その時の加速度をＡ_ｍとし、速度をＶ_ｍとし、変位をＸ_ｍとすると、ｍ＋１回分の時間間隔ΔＴの経過した、速度をＶ_ｍ＋１とし、変位をＸ_ｍ＋１を以下の式（９）、式（１０）で仮定することができる。なお、式（１０）のβが、１／４のときは、平均加速度法であり、１／６のときは、線形加速度法であり、加速度の実測値と対比し、より精度の高い加速度の解析値となるようにβを設定すればよい。

【0057】

【0058】

この式（９）および式（１０）を、式（８）をｍ＋１回分の時間間隔ΔＴだけ経過した振動方程式である式（１１）に代入する。

【0059】

【0060】

Ｖ_ｍ＋１で整理すると、ｍ＋１回分の時間間隔ΔＴ経過した加速度をＡ_ｍ＋１を、先に求めたばね定数ｋ、質量ｍ、１つ前のＭ回分経過した、加振力Ｆ_ｍ、加速度Ａ_ｍ、速度Ｖ_ｍ、変位Ｘ_ｍを用いて算出することができる。このようにして、ΔＴごとの、加速度を算出することができる。

【0061】

このようにして、図７（ａ）に示す時間変化を伴う加振力の波形から、図７（ｂ）に示す、時間変化をともなる加速度の波形を演算することができる。

【0062】

６．解析部３５について
解析部３５は、加速度算出部３４で算出した振動評価点Ｃの加速度Ａ（Ｔ）の波形を周波数応答解析することにより（ＦＦＴにより）、振動周波数ごとの加速度を算出する。これにより、図８に示すように、振動周波数ごとの加速度を算出した結果を示した振動の知覚確率のグラフ（具体的には、制振装置なしのグラフ）を得ることができる。

【0063】

本実施形態によれば、床スラブ５１と梁構造５５をバネとし、床スラブ５１の重量を質点とし、間仕切り壁６０Ａ（６０Ａ、６０Ｂ）をダンパ等としたバネ・マス・ダンパ系の簡易的なモデルの振動として、振動評価点Ｃの振動解析を行うことができる。これにより、間仕切り壁６０Ａ（６０Ａ、６０Ｂ）による床振動の影響を簡単に把握することができる。

【0064】

たとえば、変形例として、建物は、床スラブ５１の上に、制振装置８０が配置された構造であり、評価領域５６には、制振装置を含む。加速度算出部３４は、制振装置８０と、床スラブ５１および梁構造５５との２自由度系の振動における加速度Ａ（Ｔ）を算出する。

【0065】

この場合には、図９に示すモデルが想定でき、床スラブ５１の質量をｍ１とし、ばね定数をｋ１とし、減衰定数をｈ１とし、これらの値は、上述した方法で梁構造５５の情報と床スラブ５１の情報とから算出することができる。さらに、制振装置８０の質量をｍ２とし、ばね定数をｋ２とし、減衰定数をｈ２とし、これらの値は、装置固有の予め決定された値である。なお、制振装置８０の有りによる床振動解析を行うことから、上に示す制振装置８０が無い場合と同様に、床スラブ５１に加振力Ｆ（ｔ）を作用させ、床スラブ５１の振動評価点Ｃにおける加速度Ａ（Ｔ）から、制振装置８０の有りによる床振動の評価を行う。

【0066】

具体的には、図９に示す２自由度系の振動モデルから、これらの質量ｍ１、ｍ２、減衰定数ｈ１、ｈ２、ばね定数ｋ１、ｋ２で構成される、質量行列ｍ、減衰行列ｃ、ばね定数行列ｋ（剛性行列）を用いて、式（８）と同様の振動方程式を作成し、上に示した方法と同様の方法で、加速度算出部３４で、振動評価点Ｃの加速度Ａ（Ｔ）を算出し、解析部３５で、振動周波数ごとの加速度を算出してもよい。たとえば、減衰行列ｃは、床スラブ５１および梁構造５５の振動系、制振装置８０の振動系の減衰定数ｈ１、ｈ２から算出される。これにより、制振装置８０が無い場合の、床スラブ５１および梁構造５５の１自由度系の振動解析と、制振装置８０が有る場合の、制振装置８０と、床スラブ５１および梁構造５５との２自由度系の振動解析とを行うことで、図８に示すように、制振装置８０の有無による床振動の影響を確認することができる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【符号の説明】

【0068】

１：床振動解析システム、３１：質量算出部、３２：ばね定数算出部、３３：減衰定数算出部、３４：加速度算出部、３５：解析部、５１：床スラブ、５２：大梁、５４：小梁、５５：梁構造、５６：評価領域、６０Ａ、６０Ｂ：間仕切り壁、Ｃ：振動評価点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】