技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社

間仕切壁の撤去前後における床の振動特性実測評価
EVALUATION OF MEASURED VIBRATION CHARACTERISTICS OF FLOORSBEFORE AND AFTER REMOVAL OF PARTITION WALLS

丸 尾 純 也*1, 石 田 琢 志*1
Junya MARUO and Takushi ISHIDA
In order to achieve required performance for floor vibration, predictive vibration analysis is sometimes carried out in the design stage to examine residential
performance and vibration countermeasures. However, this requires a high level of prediction accuracy. The predictive vibration analysis of the floor isgenerally for structural members, and non-structural members are not considered. However, there are reports that partition walls, which are non-structuralmembers, affect vibration characteristics of floors. Therefore, it is necessary to examine the effects of partition walls in order to improve prediction accuracy.
The opportunity to measure floor vibration before and after the removal of partition walls presented itself, during building remodeling. The effect of partition
walls based on measurements of floor vibration was examined.
In these measurements, the rise of natural frequency and the increase of damping ratio of the floor were confirmed due to the existence of partition walls, andthe response acceleration for walking tended to decrease. In addition, it was confirmed that the partition wall affected vibration mode shape and acceleranceof the floor.
Keywords : Environmental Vibration, Partiton Wall, Floor Vibration Measurement, Accelerance, Natural Frequency, Damping Ratio
環境振動，間仕切壁，床振動測定，アクセレランス，固有振動数，減衰係数1. はじめに：RC 壁：間仕切壁(撤去)：間仕切壁(残置)：測定点

生産施設における精密機器の使用性や事務所ビルなどの居住性の確保のために，床振動に対して要求性能が定められる．要求性能の実現のためには，設計段階において床の振動予測解析を実施して：S 柱：カーテンウォール(撤去)
：歩行線
2,800

居住性能や振動対策を検討する場合があるが，これには高い予測精度が必要とされる．床の振動予測解析は一般的に構造部材を対象とA1しており，非構造部材は考慮されない．しかし，非構造部材であるもあり，予測精度の向上のためには間仕切壁の影響について検討すA6 A7る必要があると考えられる．

A3A8A99,900

A2

間仕切壁が床の振動特性に対して影響を及ぼすという報告例えば 1～3)

A10 A11

今回，建物の改修に伴い，間仕切壁の撤去前後における床振動測定の機会が得られたことから，実測に基づいた間仕切壁が床振動にA5Y及ぼす影響について検討を行った．

2,400

X

2. 建物概要
2.1 建物および床の概要

バルコニー

7,200

7,200

7,200

図 1 2 階平面図および測定点：撤去された間仕切壁

測定対象の建物は戸田建設筑波技術研究所内にある地上2 階建て
RC 造壁式構造の基礎免震建物である．本建物は改修に伴い間仕切壁およびカーテンウォールが撤去されたことから，その撤去前後において床振動測定を実施した．

A4

床振動測定は 2 階床を対象とする．2 階平面図を図 1 に示す．撤A3A9

去された間仕切壁およびカーテンウォールをそれぞれ赤点線およA8A2び紫点線で，残置された間仕切壁を赤実線で記載した．なお，間仕切壁の配置は 1 階も同様である．また，図 1 には測定点および歩行線を併記した．間仕切壁撤去後の測定状況を写真 1 に示す．室内の写真 1 測定状況(間仕切壁撤去後)

本稿は文献 4),5)で公表したものを再構成し，加筆・修正してまとめたものである．
*1 戸田建設㈱技術開発センター 修士（工学）Technology Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng.

5-12,195

A42,400

間仕切壁の撤去前後における床の振動特性実測評価

3. 測定概要

状況は，間仕切壁撤去前後ともにフリーアクセスフロアが設置され測定点は図 1 に示す 11 点とした．間仕切壁撤去前後において測ており，什器等は設置されていなかった．
2 階および屋上の床はボイドスラブである．ボイドスラブの断面定点および歩行線の位置は同じとし，それぞれ常時微動および二人図を図 2 に示す．ボイドスラブのスラブ厚は 450mm，ボイドは歩行，かかと加振，ハンマリングによる測定を行った．測定は鉛直

φ250mm@400mm である．また，ボイドスラブの一部にはアンボン方向とし，加速度計（RION 製 LS-10C）は躯体床上に設置した．サド PC 鋼線によるプレストレスが与えられている．

ンプリング周波数は 500Hz とした．
歩行はフリーアクセスフロア上で行い，歩行ピッチはメトロノー

あばら筋
D13@100

ムに合わせて 2.0Hz とし，歩行線上を 2 往復した．かかと加振およ100 250 100

450400びハンマリングにおける加振点は測定点 A3，A7，A8，A10 近傍の躯体床とした．かかと加振は１箇所に付き 6 回，ハンマリングは 1箇所に付き 10 回行い，各々そのアンサンブル平均により床の減衰
D16@100

定数およびアクセレランスを評価した．

ボイド φ250

4-D22

図 2 ボイドスラブの断面図

4. 測定結果
4.1 アクセレランスおよび振動モード形状

2.2 間仕切壁の概要
間仕切壁の概要を図 3 に示す．スタッドは 303mm ピッチの千鳥ハンマリングにより求めた測定点 A3，A7，A8，A10 におけるア配置であり，石膏ボード 9.5mm および強化石膏ボード 21mm の二クセレランスを図 4 に示す．同図にはアクセレランスが卓越する主枚張り（両面）である．なお，間仕切壁はスラブ下まで達する仕様な振動数を併記した．
何れの測定点においても，間仕切壁撤去前後で卓越振動数およびである．

その増幅率が異なることが確認できる．また，2 階床中央の測定点

303

A3 のアクセレランスおよび後述の振動モード形状から，撤去前
19.5Hz および撤去後 13.0Hz を 2 階床の 1 次固有振動数，撤去前

9.5 21 139

13.1Hz および撤去後 11.7Hz を免震層を含む建物全体の固有振動数と判断した．
2 階床の 1 次固有振動数に着目した場合，床中央の測定点 A3 に65 形スタッド
板厚さ 0.8mm

石膏ボード(9.5mm 厚)おいて，撤去前19.5Hz は0.017cm/s²/N，撤去後13.0Hz は0.036 cm/s²/N

強化石膏ボード(21mm 厚)であり， 間仕切壁があることによって 1 次固有振動数が上昇し，グラスウール

その増幅率には約 2 倍の差が生じていることが確認できる．

図 3 間仕切壁の水平断面図
間仕切壁撤去前13.0Hz0.1

19.5Hz11.7Hz0.01

13.1Hz0.001

0.0001510

間仕切壁撤去後25.6Hzアクセレランス(cm/s²/N)

アクセレランス(cm/s²/N)

0.1

1520253035

13.0Hz0.01

11.7Hz0.0010.0001

51015

アクセレランス(cm/s²/N)

11.7Hz19.5Hz13.1Hz0.001

0.000151015202530353035

27.8Hz24.0Hz13.0Hz0.01

11.7Hz0.001

0.00015101520振動数(Hz)

振動数(Hz)(c)A825(b)A70.1

13.0Hz0.01

20振動数(Hz)

(a)A3

0.1

30.2Hz24.0Hz振動数(Hz)アクセレランス(cm/s²/N)

200

21 9.5303

図 4 アクセレランス

5-2(d)A10253035

技術研究報告第 47 号 2021.11

戸田建設株式会社のバンドパスフィルタを，撤去後は 20Hz のローパスフィルタをか次に，常時微動測定結果のフーリエスペクトル比から算出した主な振動モード形状を図 5 に示す．

けて固有振動数の成分が卓越する自由振動波形を作成した．ただし，2 階床の 1 次固有振動数である撤去後 13.0Hz の振動モード形状

撤去後のフーリエスペクトルは1 次固有振動数に近接したピークが（図 5（a））は X 方向において中央（A3）の振幅が大きく，端部あり，1 自由度の自由振動波形によるフィッティングでは正確な減（A6，A11）に向かってなだらかに振幅が小さくなる形状であった．

衰定数の同定は困難であった．そのため，文献 6）の式（1）（2）を一方，撤去前 19.5Hz では間仕切壁近傍の測定点 A9 の位置で振幅が用い，2 つの 1 自由度の自由振動波形を合成した理論値を，最小二急激に低下しており，間仕切壁によって床の振動が拘束されるよう乗法によりフィッティングし，固有振動数および減衰定数を同定しな影響が確認できた．しかし，同じく間仕切壁近傍である測定点 A8た．なお，撤去前については固有振動数に近接したピークがないた

ではそのような傾向は見られず，位置によって間仕切壁の影響に差め，1 自由度の自由振動波形によるフィッティングを行った．

が見られた．
なお，撤去前 13.1Hz および撤去後 11.7Hz の X 方向の振動モード

𝑥𝑥𝑖𝑖 (𝑡𝑡) =形状（図 5（b））は RC 壁に近い測定点 A6，A11 にも振幅が生じているため，前述の通りこれらの振動数を建物全体の固有振動数と判

𝑥𝑥0𝑖𝑖

�1−ℎ𝑖𝑖2𝑒𝑒 −ℎ𝑖𝑖 𝜔𝜔𝑖𝑖 𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 ��1 − ℎ𝑖𝑖2 𝜔𝜔𝑖𝑖 𝑡𝑡 − 𝜑𝜑𝑖𝑖 �(1)2断した．
間仕切壁撤去前(19.5Hz)(2)𝑥𝑥(𝑡𝑡) = � 𝑥𝑥𝑖𝑖 (𝑡𝑡)

間仕切壁撤去後(13.0Hz)

𝑖𝑖=1

間仕切壁の位置
S 柱の位置

ここで，𝑥𝑥：フィッティング関数，𝑥𝑥𝑖𝑖 ：𝑖𝑖次の自由振動波形，𝑥𝑥0𝑖𝑖 ：𝑖𝑖次の自由振動波形の初期値，ℎ𝑖𝑖：𝑖𝑖次の減衰定数，𝜔𝜔𝑖𝑖：𝑖𝑖次の固有円
振動数，𝜑𝜑𝑖𝑖 ：𝑖𝑖次の初期位相，𝑡𝑡：時間を表す．

測定点 A7，A8，A10 についても同様の方法を用いて減衰定数を同定した．6 回のかかと加振から同定された固有振動数および減衰A6 A7A8A3A9A10 A11A1 A2 A3 A4定数の平均値をまとめて表 1 に示す．間仕切壁撤去後の減衰定数はA51.0%～1.3%と同定されたのに対して，撤去前は測定点 A3，A8 で

Y 方向

X 方向3.0%程度，測定点 A7，A10 で 1.5%程度と同定され，何れの測定点(a)2 階床の 1 次固有振動数
間仕切壁撤去前(13.1Hz)

においても間仕切壁があることによって減衰定数の増加が確認された．

間仕切壁撤去後(11.7Hz)

図 7 に測定点 A3 を例にフィッティングした波形（理論値）と実測値の時刻歴波形およびフーリエスペクトルを比較して示す． 同
図において理論値は実測値と良く一致しており，同定された固有振動数についてもアクセレランスの卓越振動数と概ね一致したことから，精度よくフィッティングできていると考えられる．
A6 A7A8A3A10 A11A9A1 A2 A3 A4A5Y 方向

X 方向

表 1 固有振動数および減衰定数の同定結果(b)建物全体の固有振動数
図 5 振動モード形状

測定点

4.2 減衰定数の同定同定した．同定方法を測定点 A3 を例として示す．まず，測定点 A3

加速度(cm/s²)

50-5-100

0.3

0.6
時間(s)

0.91.2フーリエスペクトル(cm/s²･s)フーリエスペクトル(cm/s)の測定結果を図 6 に示す．この波形に対して，撤去前は 15Hz～22Hz
間仕切壁撤去後
間仕切壁撤去前2

減衰定数(%)

撤去前

19.1

3.0

撤去後

13.0

1.3

撤去前

30.2

1.6

撤去後

18.9

1.0

撤去前

19.3

3.1

撤去後

13.0

1.1

撤去前

27.71.5撤去後

18.91.0A7

間仕切壁撤去前
間仕切壁撤去後

1.5A8

10.50

固有振動数(Hz)A3

かかと加振後の自由振動波形から固有振動数および減衰定数を

10

間仕切壁

A100102030振動数(Hz)

図 6 自由振動波形(測定点 A3)

5-3

間仕切壁の撤去前後における床の振動特性実測評価
10

フーリエスペクトル(cm/s²･s)5

加速度(cm/s²)

2

実測値
理論値

0-5-100

0.3

0.6
時間(s)

0.9

1.2も間仕切壁撤去前後で異なる．例えば，測定点 A3 において撤去後実測値
理論値

1.5は 12.5Hz に明確なピークが見られるが，撤去前には明確なピークを確認することができない．その他の測定点においても同様の傾向1が見られ，間仕切壁の有無が居住性能に影響を及ぼすことを確認し0.50た．
01020305. おわりに振動数(Hz)(a)間仕切壁撤去前
10加速度(cm/s²)

フーリエスペクトル(cm/s²･s)

実測値
理論値

50-5-1000.3

0.6
時間(s)

0.9

間仕切壁の撤去前後における床振動測定の機会が得られたこと
21.2

から，実測に基づいた間仕切壁が床振動に及ぼす影響について検討

実測値
理論値

1.5を行った．
本測定においては，間仕切壁があることによって床の固有振動数1の上昇および減衰定数の増加が確認され，歩行時の床の応答加速度0.50が減少する傾向が見られた．また，間仕切壁が床の振動モード形状01020およびアクセレランスにも影響を及ぼすことを確認した．

30

今後は間仕切壁が及ぼす影響をより詳細に評価することを目的

振動数(Hz)として，解析的な検討を実施する予定である．

(b)間仕切壁撤去後
図 7 フィッティング波形例(測定点 A3)

4.3 歩行測定結果
二人歩行における 1/3 オクターブバンド分析結果（時定数 10ms）
を，測定点 A3，A7，A8，A10 を代表して図 8 に示す．なお，結果

参考文献
1)慶祐一，若林博，岩間和博，松永裕樹，福本晃治，山田晃平，三谷貴志，土井尚：間仕切壁による床振動の低減効果に関する基礎的検討 その 1 間仕切壁施工前後の床振動測定，日本建築学会大会学術講演梗概集（中国），pp.383-384，2017. 82)新田貴太男，椴木浩行，坂田憲彦，高山直行，松本慎也，藤谷義信：ボイドラーメン構造におけるスラブの振動特性に関する研究－実構造物における間仕切壁の振動特性への影響－，日本建築学会技術報告集，第 18号，pp.105-108，2003. 123)金子正孝，安井譲，八木貞樹，深野慶：RC 造・超高層マンション床スラブの振動性状と振動評価 その 3 間仕切り壁による振動低減効果について，日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸），pp.3-4，1992. 84)原田雅俊，伊藤真二，柳沼勝夫，前川利雄，丸尾純也：床振動に及ぼす間仕切壁の影響に関する検討 その 1 床振動測定の概要および歩行測定結果，日本建築学会大会学術講演梗概集（東海），2021（投稿済）
5)丸尾純也，石田琢志，三輪晋也，山本耕三，佐々木裕一：床振動に及ぼす間仕切壁の影響に関する検討 その 2 間仕切壁撤去前後における振動特性の変化，日本建築学会大会学術講演梗概集（東海），2021（投稿済）6) 吉田昭仁，田村幸雄，舛田健次，伊藤隆文：超高鋼製煙突の動特性評価 その 2 2 自由度 RD 法と FDD による動特性評価，日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸），pp.887-888，2002. 8
7)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，2004

は各歩行線における各帯域の包絡値として，居住性能評価指針（2004 年版）7)の評価曲線により評価した．
間仕切壁撤去前は撤去後と比較して，二人歩行による床の応答加速度が減少する傾向が見られた．また，応答が卓越する中心振動数100

間仕切壁撤去前間仕切壁撤去後

10

加速度[0-p](cm/s²)

加速度[0-p](cm/s²)

100

V-90
V-70
V-50
V-30
V-10

10.1

0.01

間仕切壁撤去前
間仕切壁撤去後

10V-90
V-70
V-50
V-30
V-10

10.1

10.01

101

10振動数(Hz)

加速度[0-p](cm/s²)

加速度[0-p](cm/s²)

V-90
V-70
V-50
V-30
V-10

1(b)A7100

間仕切壁撤去前
間仕切壁撤去後

10間仕切壁撤去前
間仕切壁撤去後

10V-90
V-70
V-50
V-30
V-10

10.1

0.1

0.01

振動数(Hz)

(a)A3

100

1

10振動数(Hz)

0.011

謝辞
本研究は，研究会「環境振動予測に関わる検討会」における成果である．
以下に本研究会の会社名を示す．
（会社名：五十音順）㈱奥村組，㈱熊谷組，㈱鴻池組，東急建設㈱，東洋建設㈱，戸田建設㈱10
振動数(Hz)(c)A8(d)A10
図 8 二人歩行における 1/3 オクターブバンド分析結果

5-4