淺沼組技術研究報告№33(2021)

１．淺沼組名古屋支店改修工事前後の振動特性調査報告
A Report on dynamic characteristics of Nagoya branch office of Asanuma Corporation
before and after renovation work based on vibration measurements
飛田 喜則*1 山内 豊英*1 森 浩二*1

要 旨
淺沼組では，リニューアル事業の目標として「人間にも地球にもよい環境」をかかげ，その一環として，築 30 年の淺沼組名古屋支店の改修プロジェクトを発足した。自然環境に配慮するため既存躯体を活用したまま，自然の光・風へのアクセシビリティを高め，都市における新たなマテリアルフローの要として土や木そして植物といった変化する自然と繋がるデライトフルな環境とすることで，人にも地球にも良い循環の中に建築を位置付け見直す試みを行っている。本改修工事では，柱梁など構造躯体の変更が無いものの，一部の床を取り除き吹き抜け空間としたほか，内外装材などを従来のものから自然素材を利用した素材などに大幅に変更している。それらによって建物は少なからず影響を受け変化するため，改修前後で振動測定を実施し，構造特性の変化が少ないことを実証した。
キーワード：改修工事／鉄骨構造／常時微動測定／TMD

１．はじめに的として，一部の床に TMD を設置し，その効果の検証

世界における地球環境問題への関心の高まりとともを行った。本報は，改修前後における建物の振動特性に，企業の活動において地球環境問題への取り組みがの変化，および床に設置した TMD の設置計画方法から強く求められている。淺沼組では，有限である地球資設置後の検証結果について述べたものである。

源を有効に活用し，地球環境を健全に保つことにつながるリニューアル事業に改めて着目した。2021 年 4 月，

２．対象建物概要

リニューアル事業の目標として「人間にも地球にもよ

本建物は，1990 年に竣工した名古屋市内に建つ 8 階い環境」をかかげ，自然の力と人の創造力を掛け合わ建ての鉄骨造の事務所ビルである。平面形は約 15m×せた独自の技術で自然物と人工物のより良い循環を生

22m の整形であり，8 階は 1 スパンを絞った形状となみ出すこととし，その一環として，築 30 年の淺沼組名っている。建物高さ(EV の OH 除く)は約 31m である。

古屋支店を環境配慮型ビルへリニューアルするプロジ

図１(a)～(b)に改修後の 1 階，2 階，基準階(3～7 階)おェクトを発足した。改修プロジェクトは，既存躯体をよび 8 階の伏図を，図２に短辺方向の断面図を示す。

活用し，自然の光・風へのアクセシビリティを高める
改変を行い，都市における新たなマテリアルフローの要として建築物を再構築するとともに，光や風，土や木，そして植物といった変化する自然と繋がるデライ
トフルな環境とすることで人にも地球にも良い循環の中に建築を位置付け直す試みである 1)。
本改修工事では，柱梁など構造躯体の変更が無いものの，一部の床を取り除き吹き抜け空間としたほか，内外装材などを従来のものから自然素材を利用した素材などに大幅に変更している。それらによって建物の荷重や剛性は少なからず影響を受け，その振動特性が変化することが懸念された。そこで，改修工事の前後(a)改修前(b)改修後
写真１ 改修前後の建物のファサードで振動測定を行い，建物の振動性状の変化について確認を行うこととした。また，交通振動などの低減を目*１ 技術研究所建築構造研究グループ

写真１写真２：撮影
1-1

鈴木淳平

淺沼組技術研究報告(a)地下１階№33(2021)(b)１階
図１(c)3～7 階(d)8 階

改修後の建物の平面図および測定点

また，写真１に改修前後の建物の西面からの様子を示

３．常時微動計測に基づく建物の振動特性す。改修前後で構造躯体

3.1

建物の常時微動測定はほぼ同じであるが，改本建物の振動特性を把握するため，改修前後に常時修による構造的な違い微動計測を実施した。図１に微動計の設置位置を●印

は，2 階床や 8 階床に吹で示す。改修前は地下 1 階，1 階および 7 階の中央付抜け部分を設けることに近の柱脚部にて行い，改修後は各階の中央付近の柱脚●7Fよって解放感のある空間部で行った。測定は，東京測振社製とした。また，1 階から 2を用いた。収録記録は加速度成分とし、サンプリング

階へ外部に鉄骨階段

携帯振動計 SPC52A

周波数が 200Hz である。本報で対象とする階は，地下●4F(Exp.J で本体と分離)を新1 階，１階および 7 階とし，改修後には 4 階を含めて設した。建物ファサード

いる。

がカーテンウォールから●1F木製となるなど，内装各

●B1F

3.2

固有振動数

改修前後における各階の水平 2 方向のフーリエ振幅所の仕上げ材に自然素材

スペクトル比を図３(a)，図３(b)に示す。スペクトルが多く使われた。写真２比は地下 1 階に対する 1 階および 7 階を示している。に 1 階から 2 階吹き抜け空間の様子を示す。

これより，改修前の卓越振動数は，短辺方向が 1.71Hz，

図２ 改修後の建物の断面図(短辺方向)

長辺方向が 2.77Hz であったが，改修後にはそれぞれ1.61Hz，2.70Hz とやや低下するが、大きな変化は確認できなかった。また，図３(b)より，改修後に測定した4 階の卓越振動数が短辺方向 5.89Hz，長辺方向 9.49Hzであり、これらは建物の各方向での 2 次振動数である。
改修後に行った地下 1 階から 8 階の振動測定結果よる各方向の固有振動モードを図４に示す。1 次振動モ
ードは地下 1 階から 8 階まで直線的な振動モード形を示し，2 次振動モードでは 4 階を腹とした形状が確認できた。さらに、短辺方向 9.89Hz，長辺方向 16.2Hz 付
近には各方向の 3 次と考えられる振動モードがみられ写真２た。

改修後の１～2 階の吹抜け空間

1-2

淺沼組技術研究報告№33(2021)

４．床振動特性と TMD の効果
4.1

対象床

本建物の前面には高速道路が通っており，稀に交通振動と考えられる床振動が感じることがある。その対図３(a)策として一部の床に制振装置（TMD）を取り付けるこ

改修前のフーリエスペクトル比ととした。改修後に床に制振装置を設ける案はあったものの，いずれの階の床に設置するか未定であった。
図１(c)で示すように 3 階～7 階の床構造はほぼ同じであるため，改修前には 7 階床にて振動測定を行い，そ図３(b)の結果に基づいて TMD 設置計画を行うこととした。な改修後のフーリエスペクトル比

お，実際に TMD を設置した位置は 5 階床である。
4.2

TMD 概要と設置計画

床に設置する TMD とは Tuned Mass Damper の略称であり、対象とする構造体の振動数と同調させることで，その構造体の振動エネルギーを吸収して対象構造物の振動を抑える装置である。概略図を図６に示す。
本装置は，錘，バネ，減衰材料を一体とした装置である。これらを対象とする床の振動数にできるだけ合わせることができれば、床の振動を効率的に低減することができる。そのため、振動測定の結果から対策すべき床の振動数に合わせるように TMD の諸元を調整し、、
図４3.3

改修後の振動モード図

図５(a)改修前の自由減衰時の波形（変位）

図５(b)

改修後の自由減衰時の波形（変位）

また効果的な設置位置を決定することが重要となる。

図６

減衰定数

ＴＭＤの概略図

まず、床の振動測定を実施し、それに基づいた床の有常時微動測定時に短辺方向に対して人力加振実験を限要素法モデル（FEM）にて振動特性や振動モードを実施した。長辺方向は，加振する箇所が無く良好な測確認し、それらに基づいて設置計画を行うととした。

定が得られなかった。加振は、7 階にて成人男子４，５設置後には歩行実験による振動測定を行い、TMD の名によって，当日測定した卓越振動数の 1 次に合わせ効果を確認することとした。て行った。図５(a)，図５(b)に改修前後に測定した自4.3

振動測定の概要

由振動波形（測定した加速度波形を積分，バンドパス

7 階床上の振動測定位置と測定番号を図７に示す。

1.0～3.0Hz 処理）を示す。これより減衰定数を算定す

測定位置は，Ⓑ-①の柱脚(CH01)，Ⓑ-Ⓒ間のスパンに対ると，改修前では 1.26%，改修後には 1.13%となり，改して，①-②間の床中央(CH08)，②軸の大梁上(CH03)，修前後においてほとんど変化が無いことが確認された。

および②-③間の床中央(CH09)とした。柱脚部(CH01)を床への入力位置とし，それに対するフーリエスペクト

1-3淺沼組技術研究報告№33(2021)

ル比を図８に示す。図には床への入力振動となる柱脚CH01 のフーリエスペクトルを 2 軸に示している。

●CH09

●CH03

図９

床の FEM 解析モデル●CH084.4.2●CH01

固有値解析結果

固有値解析による 1 次，2 次および 3 次の振動モード図を図１０に示す。これより，1 次は B-C 間のスラ

図７

改修前の 7 階床の振動測定位置図

ブが 7 階床全体で振動し，東側の壁によって拘束が大きいため西側から２つ目のスラブ中央付近の振幅が最大となる振動モードである。2 次は３通り付近の大梁を節とし，その東側と西側で正負が異なる振動モードである。3 次はそれぞれ大梁間のスラブごとで独立して振動した振動モードである。このように常時微動により得られた 12Hz と 14Hz 付近の 2 種類の卓越振動数
は，7 階床全体が振動するモードと，大梁間で囲まれたスラブが個々に振動するモードに大別できる。本床を制御するためにはこれら 2 種類の卓越振動数を同時に

図８

改修前の 7 階床の振動特性制御する必要が効果的であると考えた。

これより，入力となる柱位置(CH01)の振動は 10～13Hz付近の成分が多く、これに対して床の卓越振動数は 12～14Hz 付近である。よって，柱からの入力される振動の振動数がこれらと同じ振動数であれば床振動を励起させる可能性がある。
4.4
4.4.1

FEM による固有値解析(a)1 次振動モード(b)

２次振動モード

解析モデル

FEM モデルを図９に示す。解析モデルでは、①柱位置は，全変位と曲げモーメントを拘束する。また，Ⓐ通りとⒸ通りはコンクリート壁があるため全変位を拘束とした。
②大梁，小梁は図面通りの H 型鉄骨梁にてモデル化し，材端は床との合成効果を考慮して剛接合とした。
③スラブは板要素にてモデル化し，板厚を等価スラブ
厚 125mm とし，荷重の伝達方向は両方向とした。
④スラブ上面には、測定時に床には床仕上げ以外の積載物が無かったため、積載荷重 400N/m 2 を考慮した。な(c) ３次振動モード
図１０ 床の固有値解析による振動モード

お、間仕切りなどによる剛性，荷重は考慮しない。

1-4

淺沼組技術研究報告

4.5

TMD 配置計画概要№33(2021)

4.6

TMD の効果の検証

対応すべき 2 種類の振動数に対して 2 種類の TMD

TMD の効果を検証は，TMD の錘を自由とした場合を配置することとした。配置図を図１１に示す。スラ(TMD があり)と TMD の錘を固定した場合（TMD 無し）

ブ全体の振動を制御するため，建物の中央付近に TMDについて振動測定を行い、それらを比較した。外乱と①を 2 基設置し，大梁間で囲まれたスラブを制御するして成人男子 2 名による歩行とした。その様子を写真

ために TMD②を設置した。それぞれの緒元を表１に示５に示す。振動測定による 1/3 オクターブバンド分析

す。設置日には床の振動数を再測定し，最も効果的と結果を図１２に示す。これより，TMD を設置することなるように TMD のバネを微調整した。

によって床の卓越振動数となる 10~20Hz の振動成分が60%程度に低減できることを確認した。

表１

TMD 諸元

写真５

図１０

TMD 検証実験の様子

TMD 設置計画

図１１
写真３

TMD 検証結果

５．まとめ

TMD①②の設置状況

改修前後で振動特性が大きく変化しないことを確認した。また，床に設置した TMD が有効に作動していることを確認した。なお，本建物では改修後に地震モニタリングシステムを導入し、今後、地震観測により建物の振動特性の変化や、地震時の特性などを検証していくこととしている。
【謝辞】
本測定にあたり，東京理科大学理工学部建築学科永野正行教授をはじめ研究生諸氏に多くのご協力をいただきました。
ここに記して厚く感謝の意を表します。

【参考文献】
写真４1) GOOD CYCLE BUILDING 001 淺沼組名古屋支店改修 PJ，近代建築，Vol. 75，No. 12，pp.70-75，2021.12

TMD③の設置状況

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