(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定められた工業化住宅用に適用され得ると想定される基礎構造モデルを複数種類と、中低層住宅用宅地となり得ると想定される地盤モデルを複数種別とを定めておき、
前記基礎構造モデルと、前記地盤モデルとの組み合わせ毎に地盤振動による該基礎構造モデル上での環境振動の低減振動レベルを求めることを特徴とする低減振動レベル予測方法。
【請求項２】
建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベルと、請求項１に記載の低減振動レベル予測方法により求めた環境振動の低減振動レベルと、に基づいて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求めることを特徴とする環境振動レベル予測方法。
【請求項３】
建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報から、その地盤に適用可能な基礎構造モデルを選択し、その選択された基礎構造モデルについて請求項２に記載の環境振動レベル予測方法により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを該基礎構造モデルと関連付けて提示することを特徴とする基礎設計支援方法。
【請求項４】
定められた工業化住宅用に適用され得ると想定される基礎構造モデル情報を記憶する基礎構造モデル情報記憶手段と、
中低層住宅用宅地となり得ると想定された地盤モデル情報を記憶する地盤モデル情報記憶手段と、
前記基礎構造モデル情報記憶手段に記憶された基礎構造モデル情報と、前記地盤モデル情報記憶手段に記憶された地盤モデル情報との組み合わせ毎に振動解析し、組み合わせ毎に地盤振動に対する基礎構造モデル上での基礎構造モデルによる環境振動の低減振動レベルを求める低減振動レベル算出手段と、
前記低減振動レベル算出手段により算出された低減振動レベル情報を記憶する低減振動レベル情報記憶手段と、
前記低減振動レベル算出手段により算出された低減振動レベル情報を出力する低減振動レベル出力手段と、
を有することを特徴とする低減振動レベル予測装置。
【請求項５】
建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベル情報と、請求項４に記載の低減振動レベル予測装置により求めた環境振動の低減振動レベル情報と、に基づいて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求める振動レベル算出手段と、
前記振動レベル算出手段により算出された、建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を記憶する振動レベル情報記憶手段と、
前記振動レベル算出手段により算出された環境振動の振動レベル情報を出力する振動レベル出力手段と、
を有することを特徴とする環境振動レベル予測装置。
【請求項６】
建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報から、その地盤に適用可能な基礎構造モデルを選択する基礎構造モデル選択手段と、
前記基礎構造モデル選択手段により選択された基礎構造モデルについて請求項５に記載の環境振動レベル予測装置により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を該基礎構造モデル情報と関連付けて出力する出力手段と、
を有することを特徴とする基礎設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に戸建中低層住宅に適する基礎構造による低減振動レベル予測方法及びこれを利用した環境振動レベル予測方法及びこれを利用した基礎設計支援方法、更には住宅基礎構造による低減振動レベル予測装置及びこれを利用した環境振動レベル予測装置及びこれを利用した基礎設計支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市部では鉄道、幹線道路の隣接地に多くの住宅建物が建設されている。これ等の住宅が交通振動等の環境振動により生活上不快な振動を起こしている事例は数多く見られる。このような事例に対して建物上部での振動増幅を評価する技術が提案されている。
【０００３】
一方で、従来建物の杭及び基礎の設計仕様としては地盤改良、鋼管杭、べた基礎、布基礎等の種々の仕様が存在するが、これ等は主に地盤強化と地盤沈下の防止対策として設計されている。これ等の基礎については一般的に交通振動等の振動防止にも効果があることが知られているが、杭や地盤改良を併用した基礎については振動防止に対する明確な評価方法や設計方法が確立されていないため、ある程度の制振効果を期待しての定性的な評価のみにより振動対策として安全をみて根入れを深くしたり、杭を打つ等の対策を施すこともあるが、実際のところコストをかけて基礎を強固に作成しても期待したほどの制振効果を得られないこともあった。また、ある地盤において振動防止効果がある基礎仕様であっても、この基礎仕様を別の地盤においては振動防止効果が得られないなど、特定の基礎仕様がいつも同じ制振性能を有するわけではない。
【０００４】
また、規模の大きな建物については詳細なシミュレーションにより制振効果を解析する方法が採用されることもあるが、その都度地盤や建物をその物件毎に正確にモデル化する必要があり、戸建住宅のような小規模建物を多数評価することは困難である。更に建物に関しては構造が同じでも壁の配置や建物形状が異なると水平方向の振動特性が大きく変わるため地盤と建物とをモデル化してシミュレーションを行うためには個別対応をする必要があった。
【０００５】
例えば、特許第３３８８４５７号公報（特許文献１）には、建物の最も低い固有振動数ｆｓと、地盤から基礎版に振動が伝わるとき、入力損失が最も低いときの振動数ｆ１とがｆ１≦ｆｓ になるように、基礎版の幅を調整することにより防振する技術が提案されている。
【０００６】
一方で、建物の振動を評価する技術としては、建物の水平方向の振動特性と地盤の振動特性とを評価する技術が特許第３５５５７２８号公報（特許文献２）、特開２００１−３４９７７６号公報（特許文献３）等により提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３８８４５７号公報
【特許文献２】特許第３５５５７２８号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術は、防振技術であって、振動レベルを予測するもではなく、建物の設計支援するものでもない。即ち、建物があることを大前提とし、その建物の基礎版は、特許文献１の明細書や図面に記載された通り、例えば１片が２０ｍ以上の床面積の大きい建物を想定しており、基礎全体は面積の大きな１枚からなる基礎版であり、基礎版の幅を調整して防振するのである。尚、この基礎版の入力損失は、地盤の硬さや杭の種類に影響されることが例示されているが、規模が小さい戸建中低層住宅の柱や床梁を受ける幅の狭い基礎の場合には適用出来ない。
【０００９】
更に、防振のために、建物の床面積より大きな基礎版にすることは、広い敷地に建てる規模の大きな建物については適用可能であるが、戸建中低層住宅のように敷地に対して建物の形状が略決定されてしまい、都市部のように隣家に隣設して建設される住宅では設計上、基礎の幅を増やすことは困難である。
【００１０】
また、特許文献２，３の技術では、建物の振動特性より建物上層階の振動振幅を評価することは可能であるが、地盤から建物に入力される振動を低減させる技術は示されていない。そのため、地盤と建物の振動特性の組合せによっては建物の構造やプラン形状を変更する必要があり、施主の希望を大きく制限してしまうことになる。また、建物の鉛直方向の揺れに対して建物躯体で対応する場合は、各階の床全てのスパン長、梁、床の層構成等を評価して対応しなければならないという煩雑さがあった。
【００１１】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、建物の構造やプラン形状を問うことなく、振動防止に効果のある適切な基礎構造を決めるために、中低層戸建住宅用に想定された基礎構造モデルと地盤モデルとによる低減振動レベルを予測し、建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動レベルを予測して基礎設計を支援することが出来る住宅基礎構造による低減振動レベル予測方法及びこれを利用した環境振動レベル予測方法及びこれを利用した基礎設計支援方法、更には住宅基礎構造による低減振動レベル予測装置及びこれを利用した環境振動レベル予測装置及びこれを利用した基礎設計支援装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための本発明に係る低減振動レベル予測方法は、定められた工業化住宅用に適用され得ると想定される基礎構造モデルを複数種類と、中低層住宅用宅地となり得ると想定される地盤モデルを複数種別とを定めておき、前記基礎構造モデルと、前記地盤モデルとの組み合わせ毎に地盤振動による該基礎構造モデル上での環境振動の低減振動レベルを求めることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る環境振動レベル予測方法は、建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベルと、前述の低減振動レベル予測方法により求めた環境振動の低減振動レベルと、に基づいて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求めることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る基礎設計支援方法は、建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報から、その地盤に適用可能な基礎構造モデルを選択し、その選択された基礎構造モデルについて前述の環境振動レベル予測方法により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを該基礎構造モデルと関連付けて提示することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る低減振動レベル予測装置は、定められた工業化住宅用に適用され得ると想定される基礎構造モデル情報を記憶する基礎構造モデル情報記憶手段と、中低層住宅用宅地となり得ると想定された地盤モデル情報を記憶する地盤モデル情報記憶手段と、前記基礎構造モデル情報記憶手段に記憶された基礎構造モデル情報と、前記地盤モデル情報記憶手段に記憶された地盤モデル情報との組み合わせ毎に振動解析し、組み合わせ毎に地盤振動に対する基礎構造モデル上での基礎構造モデルによる環境振動の低減振動レベルを求める低減振動レベル算出手段と、前記低減振動レベル算出手段により算出された低減振動レベル情報を記憶する低減振動レベル情報記憶手段と、前記低減振動レベル算出手段により算出された低減振動レベル情報を出力する低減振動レベル出力手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る環境振動レベル予測装置は、建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベル情報と、前述の低減振動レベル予測装置により求めた環境振動の低減振動レベル情報と、に基づいて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求める振動レベル算出手段と、前記振動レベル算出手段により算出された、建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を記憶する振動レベル情報記憶手段と、前記振動レベル算出手段により算出された環境振動の振動レベル情報を出力する振動レベル出力手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る基礎設計支援装置は、建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報から、その地盤に適用可能な基礎構造モデルを選択する基礎構造モデル選択手段と、前記基礎構造モデル選択手段により選択された基礎構造モデルについて前述の環境振動レベル予測装置により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を該基礎構造モデル情報と関連付けて出力する出力手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る低減振動レベル予測方法によれば、中低層戸建工業化住宅用に想定された各基礎構造モデルと各地盤モデルとの各組み合わせ毎に地盤振動による基礎構造モデル上での環境振動の低減振動レベルを求めることで、それらの組み合わせによる低減振動レベルを予測することが出来る。また、地盤と基礎の組合せのみで評価を行うため建物がない状態で、低減振動レベルを予測することが出来る。また、建物の固有振動数に関係なく低減振動レベルを予測することが出来る。すなわち、建物の構造やプラン形状を問うことなく、振動防止に効果のある適切な基礎構造を決めることが可能である。
【００１９】
また、本発明に係る環境振動レベル予測方法によれば、建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベルと、各基礎構造モデルと地盤モデルとの組み合わせ毎に求めた環境振動の低減振動レベルとに基づいて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求め、それぞれの組み合わせによる基礎構造上での環境振動の振動レベルを予測することが出来る。
【００２０】
また、本発明に係る基礎設計支援方法によれば、建築現場の地盤について地耐力等の地盤調査を行って得られた情報からその地盤に住宅用の基礎として適用可能な基礎構造モデルと地盤調査結果と同じか類似する地盤モデルの組み合わせを選択し、その選択された基礎構造モデルについて建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを基礎構造モデルと関連付けて提示することが出来る。
【００２１】
また、本発明に係る低減振動レベル予測装置によれば、基礎構造モデル情報記憶手段に記憶された各基礎構造モデル情報と、地盤モデル情報記憶手段に記憶された各地盤モデル情報との組み合わせに基づいて、低減振動レベル算出手段により環境振動の低減振動レベルを求め、低減振動レベル出力手段により低減振動レベル情報を出力することが出来る。
【００２２】
また、本発明に係る環境振動レベル予測装置によれば、建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動を測定し、その測定結果を解析して求めた地盤の振動レベル情報と、低減振動レベル予測装置により求めた環境振動の低減振動レベル情報とに基づいて振動レベル算出手段により建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求め、振動レベル出力手段により出力することが出来る。
【００２３】
また、本発明に係る基礎設計支援装置によれば、基礎構造モデル選択手段により建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報からその地盤に住宅基礎として適用可能な基礎構造モデルと地盤調査結果と同じか類似する地盤モデルの組み合わせを選択し、その選択された基礎構造モデルについて前記環境振動レベル予測装置により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を該基礎構造モデル情報と関連付けて出力手段により出力することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図により本発明に係る低減振動レベル予測方法及びこれを利用した環境振動レベル予測方法及びこれを利用した基礎設計支援方法、更には低減振動レベル予測装置及びこれを利用した環境振動レベル予測装置及びこれを利用した基礎設計支援装置の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る低減振動レベル予測装置、環境振動レベル予測装置及び基礎設計支援装置の制御系の構成を示すブロック図、図２は本発明に係る低減振動レベル予測装置、環境振動レベル予測装置及び基礎設計支援装置の動作を説明するフローチャート、図３は想定される基礎構造モデルと地盤モデルとの組み合わせの一例を示す図、図４は振動解析モデルの一例を示す図、図５は振動加速度の時刻暦波形データの一例を示す図、図６（ａ）は地盤と基礎構造上との振動レベルを比較する図、図６（ｂ）は図６（ａ）における地盤と基礎構造による低減振動レベルを示す図である。
【００２５】
図１において、１は本発明に係る低減振動レベル予測装置、環境振動レベル予測装置及び基礎設計支援装置を一体的に装備するコンピュータシステムであり、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）等により構成される。コンピュータシステム１には、入力部２、制御部３、算出部５、解析部16等を有する演算部27、モデル情報記憶部４、算出結果情報記憶部18、適用可能基礎情報記憶部25等を有する記憶部26、及び出力部６等が設けられている。
【００２６】
モデル情報記憶部４には定められた工業化住宅用に適用され得ると想定される複数種類の基礎構造モデルに関する基礎構造モデル情報を記憶する基礎構造モデル情報記憶手段となる基礎構造モデル情報データベース（以下、「基礎構造モデル情報ＤＢ」という）７と、中低層住宅用宅地となり得ると想定される複数種類の地盤モデルに関する地盤モデル情報を記憶する地盤モデル情報記憶手段となる地盤モデル情報データベース（以下、「地盤モデル情報ＤＢ」という）８と、制御部３に設けられたモデル組み合わせ部９により基礎構造モデル情報ＤＢ７に記憶された基礎構造モデル情報と、地盤モデル情報ＤＢ８に記憶された地盤モデル情報とを組み合わせた解析モデル情報を記憶する解析モデル情報データベース（以下、「解析モデル情報ＤＢ」という）21が設けられている。
【００２７】
解析部16にある振動解析部17ではモデル組み合わせ部９により組み合わされた基礎構造モデル情報と地盤モデル情報との組み合わせ毎に振動解析し、算出部５では組み合わせ毎に地盤振動に対する基礎構造モデル上での基礎構造モデルによる環境振動の低減振動レベルを求める低減振動レベル算出手段となる低減振動レベル算出部10が設けられている。
【００２８】
低減振動レベル算出部10により算出された低減振動レベル情報は算出結果情報記憶部18に設けられた低減振動レベル情報記憶手段となる低減振動レベル情報データベース（以下、「低減振動レベル情報ＤＢ」という）19に記憶されると共に出力部６に設けられた低減振動レベル出力手段となる低減振動レベル出力部11により出力される。本発明に係る低減振動レベル予測装置は、上記入力部２、基礎構造モデル情報ＤＢ７、地盤モデル情報ＤＢ８、モデル組み合わせ部９、振動解析部17、低減振動レベル算出部10、低減振動レベル情報ＤＢ19及び低減振動レベル出力部11等により構成される。
【００２９】
一方、建築現場の地盤について交通振動等の環境振動による該地盤の振動（本実施の形態では、振動加速度）を測定し、その測定データは入力手段となる入力部２から入力される。このデータは振動解析部17で振動解析される。算出部５には振動レベル算出手段となる基礎構造上の振動レベル算出部12が設けられており、該基礎構造上の振動レベル算出部12は入力部２により入力された振動加速度データより求めた建築現場の地盤の振動レベル情報と、上記低減振動レベル予測装置により求めた環境振動の低減振動レベル情報とに基づいて、建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベルを求める。基礎構造上の振動レベル算出部12により算出された振動レベル情報は算出結果情報記憶部18に設けられた振動レベル情報記憶手段となる振動レベル情報データベース（以下、「基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ」という）20に記憶されると共に出力部６に設けられた振動レベル出力手段となる基礎構造上の振動レベル出力部13により出力される。
【００３０】
本発明に係る環境振動レベル予測装置は、上記低減振動レベル予測装置を構成する基礎構造モデル情報ＤＢ７、地盤モデル情報ＤＢ８、モデル組み合わせ部９、低減振動レベル算出部10、低減振動レベル情報ＤＢ19、低減振動レベル出力部11に加えて、基礎構造上の振動レベル算出部12、基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ20及び基礎構造上の振動レベル出力部13等により構成される。
【００３１】
制御部３には、入力部２から入力される、建築現場の地盤について地盤調査を行って得られた情報から、その地盤に適用可能な基礎構造モデルを選択する基礎構造モデル選択手段となる基礎構造モデル選択部14と、該基礎構造モデル選択部14により選択された基礎構造モデルについて上記環境振動レベル予測装置により求められた建築現場の地盤に設置される基礎構造上での環境振動の振動レベル情報を該基礎構造モデル情報と関連付ける関連付け手段となる関連付け部15が設けられており、該関連付け部15により関連付けられた基礎構造モデル情報と、該基礎構造モデルを建築現場の地盤に設置した際の基礎構造上での振動レベル情報とが出力部６により出力されて提示される。
【００３２】
本発明に係る基礎設計支援装置は、上記環境振動レベル予測装置を構成する基礎構造モデル情報ＤＢ７、地盤モデル情報ＤＢ８、モデル組み合わせ部９、低減振動レベル算出部10、低減振動レベル情報ＤＢ19、低減振動レベル出力部11、基礎構造上の振動レベル算出部12、基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ20、基礎構造上の振動レベル出力部13に加えて、基礎構造モデル選択部14、関連付け部15、出力部６等により構成される。
【００３３】
建築現場の地盤について環境振動による地盤の振動を測定し、その測定結果を解析手段となる解析部16に設けられた振動解析手段となる振動解析部17により地盤の振動レベルを解析する。
【００３４】
一方、算出部５の低減振動レベル算出部10により算出された低減振動レベル情報は、算出結果情報記憶手段となる算出結果情報記憶部18に設けられた低減振動レベル情報記憶手段となる低減振動レベル情報データベース（以下、「低減振動レベル情報ＤＢ」）19に記憶され、他方、基礎構造上の振動レベル算出部12により算出された振動レベル情報は、振動レベル情報記憶手段となる基礎構造上の振動レベル情報データベース（以下、「基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ」）20に記憶される。
【００３５】
次に図２の説明をする。先ず、解析による地盤と基礎構造の仕様毎の低減振動レベル情報ＤＢ19を作成する。ステップＳ１の基礎構造モデル情報ＤＢ７には予め想定される種々の基礎構造をモデル化して作成したものを格納しており、ステップＳ２の地盤モデル情報ＤＢ８には予め想定される種々の地盤をモデル化して作成したものが格納されている。
【００３６】
基礎構造モデルについては、先ず整形な建物の標準プランを想定し、標準的な基礎の設計を行う。例えば、戸建住宅等を想定する場合は、２階建住宅或いは３階建住宅程度の規模が望ましい。
【００３７】
基礎構造の大きさについては建物の規模（重量）を考慮して概略５ｍ、１０ｍ程度の組み合わせでモデル化するのが望ましい。尚、建物については低周波に影響を及ぼさないように剛体としてモデル化することが望ましく、便宜的に基礎にかかる荷重として評価するのみでも良い。
【００３８】
一方、地盤のモデルについてはボーリング試験のＮ値等や支持層24までの深さ等により軟弱地盤、中程度の地盤、良質な地盤を想定して地盤を分類し、地盤モデルを作成する。支持層24までの深さにおいては２ｍ〜５ｍ程度毎に区分し、軟弱層23についてはＮ値を１程度にすることが望ましい。
【００３９】
尚、ステップＳ２で「Ｎ」は地盤の支持層24の固さを示す指標である「Ｎ値」を示す。「Ｎ値」とは、重さ６２２．７Ｎ（６３．５kgf）のハンマーを高さ７５cmから自由落下させ、標準貫入試験用サンプラーを３０cm打ち込むのに要する打撃回数を言うものである。
【００４０】
そして、ステップＳ３において、モデル組み合わせ部９により想定地盤と、その想定地盤に施工可能な想定基礎構造との組み合わせを決定し、ステップＳ４において、解析モデル情報ＤＢ21に記憶する地盤モデルと基礎構造モデルとを組み合わせた解析モデルを作成する。
【００４１】
図３は地盤モデルと基礎構造モデルとを組み合わせた解析モデルの一例である。次に模擬振動波を用いてステップＳ４で作成した地盤モデルと基礎構造モデルとを組み合わせた解析モデルについて全ての組み合わせ毎に振動解析部17により振動解析を行う（ステップＳ５）。
【００４２】
この振動解析では、ＦＥＭ（Finite Element Method）解析（有限要素法）を使用した。尚、ＦＥＭ（Finite Element Method）解析（有限要素法）とは地盤や構造物を有限の要素に分割して応力の分布や変形等を近似し解析する方法をいう。
【００４３】
図４（ａ）は基礎構造モデルの一例として、杭基礎構造モデルの振動解析を行う様子を示す図である。このモデルは地盤の０ｍから８ｍまでのＮ値が１の軟弱層23で、その下部の支持層24のＮ値が１５であり、基礎構造の仕様は布基礎で、杭の仕様は８ｍの鋼管杭を使用した一例である。図４（ｂ）は更地の地盤モデルの振動解析を行う様子を示す図であり、このモデルも地盤の０ｍから８ｍまでのＮ値が１の軟弱層23で、その下部の支持層24のＮ値が１５である。
【００４４】
振動解析に際しては、先ず、解析モデル上で敷地から２０ｍ程度離れた位置に道路や鉄道等を想定した振動源を設定する。その振動源に任意の強さで鉛直方向及び水平方向に振動を与えて振動解析を行う。このとき、与える振動の特性は種々の波に対応出来るように１Ｈｚ〜９０Ｈｚの成分を均一に含むホワイトノイズが望ましい。
【００４５】
この加振に対する解析モデル上の建物の建築現場の地盤における地盤上の振動加速度応答値と、基礎構造上の振動加速度応答値とを鉛直方向及び水平方向について求め、地盤の振動加速度応答値（図５（ａ）がその一例）と、基礎構造上の振動加速度応答値（図５（ｂ）がその一例）との比をとり、オクターブバンド毎に周波数分析し（図６（ａ）がその一例）、オクターブバンド毎に振動低減率（図６（ｂ）がその一例）を求める。図５（ａ）と図５（ｂ）とを比較することにより地盤モデルと基礎構造モデルとの組み合わせにより振動加速度が低減されたことが示される。
【００４６】
この振動低減率を周波数帯域毎の低減振動レベルとすることが出来る。この振動低減率を周波数帯域毎の低減振動レベルを、それぞれの地盤種類と杭、地盤改良及び基礎構造の仕様の組み合わせ毎に求めておき、それぞれのモデル化された地盤と基礎構造の仕様毎の振動低減率を周波数帯域毎の低減振動レベル情報として低減振動レベル情報ＤＢ19に格納する。
【００４７】
このようにして、基礎モデルと地盤モデルを実現可能な全ての組合せについて地盤モデルによる応答解析と周波数分析を行うと共に、基礎構造モデルによる応答解析と周波数分析を行い、それらの振動加速度応答値の比をとった振動低減率、或るいはそれらの振動加速度応答レベル値の差分を計算した差分振動加速度応答レベル値を、振動による周波数帯域毎の環境振動の低減振動レベルとして低減振動レベル算出部10により計算し（ステップＳ６）、低減振動レベル情報ＤＢ19に記憶すると共に、低減振動レベル出力部11により出力する。このようにして行われた基礎による低減振動レベルの解析は基礎と地盤の組合せ種類毎に一度行えば良く、個別の各邸毎に行う必要がない。
【００４８】
一方、ステップＳ７において、建築現場の地盤について環境振動による該地盤の振動加速度を測定し（実地盤振動測定値）、その測定データを振動解析部17により振動解析、周波数分析を行い（ステップＳ８）、実地盤振動レベル算出部28により振動による周波数帯域毎の振動レベルを計算し、実地盤振動レベル情報記憶手段となる実地盤振動レベル情報データベース（以下、「実地盤振動レベル情報ＤＢ」という）22に記憶する（ステップＳ９）。
【００４９】
即ち、実際に建物を建設する現場において振動測定器を用いて実際に振動加速度の測定を行い、建設地での振動加速度データを測定する。このデータを基にオクターブバンド毎の周波数分析及び振動レベル分析を行い、その分析結果を図１に示す実地盤振動レベル情報ＤＢ22に記憶する。
【００５０】
次にステップＳ６で計算した地盤モデルと基礎構造モデルによる低減振動レベルと、ステップＳ９で計算した建築現場の実地盤上の振動レベルとを用いて、それらの組み合わせについて建築現場の実地盤に設けられた基礎構造上での環境振動の振動レベルを基礎構造上の振動レベル算出部12により計算すると共に、基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ20に記憶し（ステップＳ10）、振動レベル出力部11により表示或いはデータ出力する（ステップＳ11）。
【００５１】
即ち、加速度波形の周波数分析結果に、先の解析で得られた基礎構造の仕様別振動低減率を掛け合わせるか、若しくは差分振動加速度応答レベル値を差し引くことにより、その建設地に建てられる建物の基礎構造上での振動応答予測を行う。ここで、基礎構造上とは、建物の１階床面上と同等と考えても差し支えない。基礎のみの振動低減効果を見る場合にはオクターブバンド毎の振動加速度レベルに振動感覚補正（ＪＩＳＺ ８７３５）を行った後、エネルギー合成を行う。
【００５２】
例えば、振動レベル（ｄＢ）をＬとすれば、以下の数１式によりエネルギー合成を行うことが出来る。
【００５３】
〔数１〕
Ｌ＝１０×ｌｏｇ10（１０L1/10＋１０L2/10＋…＋１０Ln/10）
【００５４】
基礎構造上での振動レベル計算は、実地盤上の周波数帯域毎の振動レベルと基礎構造仕様毎の低減振動レベルの組合せについて行われる。この結果を一覧表にして出力することにより振動測定時において地盤調査結果や基礎の仕様が不確定な場合でも対応出来ると共に、測定時の作業も単純化出来、紙媒体によるデータの受け渡しが可能となり、後の解析が不要となる。
【００５５】
次に、ステップＳ12において、建築現場の実地盤の地盤調査を行ってその地盤の種別から地耐力、荷重沈下量を測定し、地盤とその地盤に適用可能な基礎の組合せが情報記憶手段となる地盤と適用可能な基礎情報データベース（以下、「地盤と適用可能な基礎情報ＤＢ」という）29に記憶された、この実地盤調査データと、この実地盤に対して適用可能な基礎構造との関係から（ステップＳ13）、基礎構造モデル選択部14により、その建築現場の実地盤で適用可能な基礎構造の決定を行う（ステップＳ14）。
【００５６】
即ち、設計者は、別途行うスウェーデン式サウンディング試験（JIS A 1221）調査等の地盤調査によるデータを基に地盤の強度と沈下量評価を評価し、建設地において選択可能な基礎の仕様を選び出すと共に、これ等の選び出された基礎のうち、振動調査データで最も振動低減率の高い基礎を選択することにより地盤の地耐力だけでなく、環境振動にも配慮した基礎を設計することが出来る。また、振動の状況についても事前に正確な評価が出来るため施工主との設計の打合せ時に具体的な説明が可能となり、施工費用と振動低減効果とを考慮した設計が可能となる。
【００５７】
また、引き続き、建物の振動評価を行う場合には建物への入力値として、低減された基礎構造上でのオクターブバンド毎の振動加速度レベルを用い、より精確な解析を行うことも出来る。
【００５８】
また、新たな仕様の基礎が追加された場合は、ＦＥＭ（Finite Element Method）解析（有限要素法）により振動特性を求め、新たな基礎仕様として追加することも可能である。また、予測されたデータについては基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ２０に記憶しておき、建設後の測定データと比較検証することにより基礎の振動特性データをより精度の高いものへとすることが出来る。
【００５９】
そして、前記ステップＳ10で求めた建築現場の地盤に設けられた基礎構造上での振動レベルと、前記ステップＳ14で決定された建築現場の実地盤で適用可能な基礎構造とを、関連付け部15により関連付けて（ステップＳ15）、関連付け情報出力部30により表示，或いはデータ出力し（ステップＳ16）、地盤と振動を考慮した建物の基礎設計を開始する（ステップＳ17）。
【００６０】
尚、低減振動レベルを求める場合には、前述したように、各想定モデルを作成し、これを模擬波により加振して振動解析し、振動による周波数帯域毎の低減振動レベルを求める場合と、実在する極めて多数の実地盤の基礎の振動を測定し（例えば建設工事途中で測定することで良い）、このデータから振動解析して振動による周波数帯域毎の振動レベルを求め、その基礎の至近の更地の振動を測定してこのデータから振動解析して振動による周波数帯域毎の振動レベルを求め、その差データを低減振動レベルとして蓄積し、データベース化することが出来、振動結果をより正確なものとしていくことが出来る。
【００６１】
上記構成のように、本発明の振動評価では、地盤と基礎構造の組合せ毎に低減振動レベルを評価するものであり、建物の振動特性を考慮しないため、建物の形状による振動特性の影響がなく、そのため建物の構造やプラン形状に制限を加えることもない。また、建物基礎構造は仕様の数も限られ、更に、基礎構造そのものの固有振動数は地盤の固有振動数と大きく異なるため、共振の影響を無視出来る。このため、基礎部の振動特性を評価するには、地盤の層構成や杭、基礎の仕様、規模等を幾つかに区分して組み合わせる評価を行えば良い。更にこのようにして得られた振動応答値を建物の入力値として建物躯体の評価を行えば更に正確な建物の振動評価をすることが可能となる。また、振動の入力を低減することが可能であるため建物躯体に対して特別な設計を行う必要がなくなる場合も期待出来る。
【００６２】
これにより、簡易な構成で基礎構造の仕様毎の振動防止特性の評価方法を確立することが出来、地盤の強度と地盤沈下の防止と環境振動を考慮した適正な基礎を設計することが出来、環境振動に対して過剰な基礎設計とならない。
【００６３】
環境振動に対する基礎の防振効果を定量的に評価出来ると共に、地盤の強度と沈下量と環境振動において最も効果の高い基礎の仕様を選択することが可能となる。また、その都度振動データを蓄積することが出来、振動予測結果をより正確なものとしていくことが出来る。特に軟弱な地盤においては環境振動が問題となるケースが多く見られるが、このような地盤においても地盤の強度と沈下量と環境振動を考慮した基礎を設計することが出来る。
【００６４】
評価の対象として基礎部のみをモデル化するため建物の構造やプラン形状に関係なく、基礎制振効果の評価が可能であり、木造、鉄骨等の建物の構造やプラン形状に関係なく設計が出来ると共に、モデルを単純化することが出来、また、建設地毎に地盤の特性の個別モデルを作成する必要がないため簡易で広い応用が可能である。
【００６５】
また、物件毎の精細な振動応答解析を行う必要がないため戸建て住宅等のような小規模物件に適した評価が出来る。特にプレハブ住宅等の規格化された工業化住宅については各仕様が明確に定められているため基礎モデル化が容易に出来、単純なモデルにおいても精度の高い解析が可能である。
【００６６】
建物をモデル化する場合は、構造が同じでも壁の配置や建物形状が異なると振動特性が大きく変わる。そのため、一つのモデルにおいて多数物件についての振動解析を行うことは不可能である。それに対して基礎については建物形状による差を受け難く、各仕様について１つのモデルにおいての運用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の活用例として、住宅基礎構造による低減振動レベル予測方法及びこれを利用した環境振動レベル予測方法及びこれを利用した基礎設計支援方法、更には住宅基礎構造による低減振動レベル予測装置及びこれを利用した環境振動レベル予測装置及びこれを利用した基礎設計支援装置に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る低減振動レベル予測装置、環境振動レベル予測装置及び基礎設計支援装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る低減振動レベル予測装置、環境振動レベル予測装置及び基礎設計支援装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】想定される基礎構造モデルと地盤モデルとの組み合わせの一例を示す図である。
【図４】振動解析モデルの一例を示す図である。
【図５】振動加速度の時刻暦波形データの一例を示す図である。
【図６】（ａ）は地盤と基礎構造上との振動レベルを比較する図、（ｂ）は（ａ）における基礎構造による低減振動レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…コンピュータシステム
２…入力部
３…制御部
４…モデル情報記憶部
５…演算部
６…出力部
７…基礎構造モデル情報ＤＢ
８…地盤モデル情報ＤＢ
９…モデル組み合わせ部
10…低減振動レベル算出部
11…低減振動レベル出力部
12…基礎構造上の振動レベル算出部
13…基礎構造上の振動レベル出力部
14…基礎構造モデル選択部
15…関連付け部
16…解析部
17…振動解析部
18…算出結果情報記憶部
19…低減振動レベル情報ＤＢ
20…基礎構造上の振動レベル情報ＤＢ
21…解析モデル情報ＤＢ
22…実地盤振動レベル情報ＤＢ
23…軟弱層
24…支持層
25…適用可能基礎情報記憶部
26…記憶部
27…演算部
28…実地盤振動レベル算出部
29…地盤と適用可能な基礎情報ＤＢ
30…関連付け情報出力部
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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