振動低減構造体及び振動低減工法
【課題】既存の構造体の形状のみを変えることによって、新たな部材や構造を追加することなく振動を低減でき、他の振動低減工法との組み合わせが容易で適合する振動の周波数帯域を適宜調整でき、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることのできる振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法を提供すること。
【解決手段】振動低減構造体１は、振動源３から地盤Ｇを通じて生活環境に伝搬される振動Ｖを低減するために建物４の基礎５の一部として、あるいは建物４の基礎５の側方に設けられ、建物４の基礎５の一部である耐圧板６の底面８ないし、建物４の基礎５の側方に設けられる地中壁７の外壁面１０に凹凸形状部９を設け、凹凸形状部９の形状効果を利用して建物４に伝搬される振動を低減させるようにした。
【解決手段】振動低減構造体１は、振動源３から地盤Ｇを通じて生活環境に伝搬される振動Ｖを低減するために建物４の基礎５の一部として、あるいは建物４の基礎５の側方に設けられ、建物４の基礎５の一部である耐圧板６の底面８ないし、建物４の基礎５の側方に設けられる地中壁７の外壁面１０に凹凸形状部９を設け、凹凸形状部９の形状効果を利用して建物４に伝搬される振動を低減させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路等を通行する車輌や建設工事現場で使用される建設機械等を振動源として発せられた振動が住宅やオフィス等の生活環境の存する建物に伝搬して快適な生活空間を害して不快にしたり、建物や家具、あるいは電化製品や電子機器等に障害を及ぼすことがないようにする、建物の基礎の一部として、あるいは建物の基礎に付帯して設けられる振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの建物が林立し、縦横に何本もの自動車道路や鉄道の軌道が張り巡らしている都市部では、振動が生活環境に及ぼす種々の影響が顕在化してきている。例えば道路等を通行する車輌や建設工事現場で使用される建設機械等を振動源として発せられた振動が、住宅やオフィス等の生活環境の存する建物に伝搬して快適な生活空間を害して不快にしたり、建物や家具、あるいは電化製品や電子機器等に障害を及ぼすことが問題となっている。
【０００３】
そして、このような振動は、振動源から地盤を通じて生活環境の存する建物に伝搬されるため、建物の基礎に振動が伝搬される前の段階で該振動を低減させる種々の試みが提案され、実施されている。下記の特許文献１には、建物の基礎の側方の地盤中にコンクリート製の表面が平坦な地中壁を設け、外部から伝搬されてくる振動を遮断すると共に地中壁中に設けた振動低減層によって地中壁の外壁面に伝搬された振動を低減するようにした振動低減工法が開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、建物の地中壁と、該地中壁の外方に設けられる表面が平坦な連続壁との間に溝状の間隙を設け、該間隙に多数のゴム球を充填することで外部から伝搬されてくる振動を吸収して低減するようにした振動低減工法が開示されている。この他、建物と建物の基礎との間に振動低減効果のある防振ダンパ等を介在させたり、防振シート等を敷き詰めることによって建物に伝搬される振動を低減させるようにした振動低減工法も提案されている。
【０００５】
しかし、これら既存の工法は、何れも振動低減のために新たな部材や構造が必要であり、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築に当たり別途の工程が必要となっており、施工コストの増大と工期の長大化とを招いていた。また、この種の振動は、振動源が何であるか、振動源からの距離、あるいは振動が伝搬される地盤の状態等によって周波数帯域が異なり、上記の各振動低減工法は、このうち一部の周波数帯域の振動を吸収するに過ぎなかった。従って、広い範囲の周波数帯域の振動を低減しようと思えば種々の振動低減工法を組み合わせて使用することが必要であり、組み合わせが容易で、適合周波数帯域を適宜調整できるような新たな振動低減工法の開発が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４１０６１号公報
【特許文献２】特開平６−１０３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、既存の構造体の形状のみを変えることによって、新たな部材や構造を追加することなく振動を低減でき、他の振動低減工法との組み合わせが容易で、適合する振動の周波数帯域を適宜調整でき、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることのできる振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎の一部として設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の基礎の最下部に設けられる耐圧板であり、地盤と接する該耐圧板の底面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、既存の構造体の一部であるコンクリート製の耐圧板を使用して、該耐圧板の底面に凹凸形状部を設けるだけの構成によって、耐圧板の底面に伝搬される振動が凹凸形状部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失することにより建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の基礎の側方に設けられる地中壁であり、地盤と接する該地中壁の外壁面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、既存の構造体の一部であるコンクリート製の地中壁或いは別個独立に設けられる地中壁といった建物の基礎の側方に設けられる地中壁を使用して、該地中壁の外壁面に凹凸形状部を設けるだけの構成によって、地中壁の外壁面に伝搬される振動が凹凸形状部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失するため、建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の地盤中に位置して該地盤と接する外面部分に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、建物の地盤中に位置して地盤と接する底面部及び側面部といった外面部分、すなわち地中で地盤に接するコンクリート製の外壁部分に凹凸形状部を設けることにより、第１の態様と同様に建物に伝搬される振動を低減することができる。すなわち、建物の地下構造部分の外壁部分に当該凹凸形状部を設けることによって建物に伝搬される振動を低減することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る振動低減構造体は、本発明の第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記凹凸形状部はリブ状の凸部と溝状の凹部が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第４の態様によれば、耐圧板の底面あるいは地中壁の外壁面にリブ状の凸部と溝状の凹部を形成するという比較的簡単な構成によって、耐圧板あるいは地中壁の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜変更することによって、適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【００１５】
本発明の第５の態様に係る振動低減構造体は、本発明の第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記凹凸形状部は分断された状態の凸部と凹部が縦横に規則的に連続して配置されることによって構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第５の態様によれば、耐圧板の底面あるいは地中壁の外壁面に分断された状態の凸部と凹部を形成するという比較的簡単な構成によって、耐圧板あるいは地中壁の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜変更することによって、適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は地盤中に形成した地盤改質部であり、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第６の態様によれば、公知の地盤改良剤の注入等の方法によって建物近傍の地盤を改質して地盤改質部を設けることにより、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減することができる。この振動低減構造体は地盤を改良するだけで実現できるので、簡単且つ低コストに行える。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る振動低減工法は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に関する施工工事として実施される振動低減工法であって、
前記振動低減工法は、前記施工工事において本発明の第１の態様から第４の態様のいずれかの振動低減構造体を使用することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第７の態様によれば、既存の構造体の一部である耐圧板または地中壁或いは地盤改質部等を使用して、該耐圧板の底面に或いは地中壁の外壁面に凹凸形状部を設けるだけのことによって、或いは地盤を改質するだけで、伝搬されてくる振動が凹凸形状部或いは地盤改質部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失するため建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。また、耐圧板の底面に凸部と凹部を形成するという比較的簡単な構成によって耐圧板の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜可変することによって適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、既存の構造体の形状のみを変えることによって、或いは地盤を改質することによって、新たな部材や構造を追加することなく外部から来る振動を低減でき、他の振動低減工法との組み合わせが容易で適合する振動の周波数帯域を適宜調整でき、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明に係る振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法について下記の実施例１と実施例２を例に採って説明する。尚、以下の説明では最初に本発明の振動低減構造体の概略の構成について説明し、次に実施例１と実施例２を採り上げ、構成を異ならせた２種類の振動低減構造体の具体的な構成について説明し、次に当該振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方における工事に適用する場合の振動低減工法と、建物の基礎の施工工事に適用する場合の振動低減工法について説明し、最後に本発明の効果と利用範囲を確認するために行った模擬実験１と模擬実験２の内容と結果について説明する。
【００２２】
図１は実施例１に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方における工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図、図２は実施例２に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の施工工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。図３は実施例１に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図（ａ）と横断面図（ｂ）である。図４は実施例１に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図、図５は実施例１に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。図６は実施例２に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図である。図７は実施例２に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図、図８は実施例２に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【００２３】
図９は模擬実験において使用した基礎構造モデルと起振点および受振点の配置を示す模式図である。図１０は模擬実験１において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、４つの凹凸モデル（ｂ）〜（ｅ）を示す模式図である。図１１は模擬実験１における基準モデルに対する２つの凹凸モデルの試験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）、図１２は模擬実験１における基準モデルに対する他の２つの凹凸モデルの試験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。図１３は模擬実験２において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、２つの凹凸モデル（ｂ）、（ｃ）を示す模式図、図１４は模擬実験２において使用した他の２つの凹凸モデル（ａ）、（ｂ）と、他の比較モデル（ｃ）を示す模式図である。また図１５は模擬実験２における基準モデルに対する４つの凹凸モデルと１つの比較モデルの模擬実験結果を示すグラフである。
【００２４】
本発明の振動低減構造体１は、図１、図２に示すように、道路２を走行する自動車３等を振動源として発せられた振動Ｖが地盤Ｇを通じて生活環境である居住スペースやオフィスを存する建物４に伝搬されるのを低減するために設けられる。また、振動低減構造体１は、建物４の基礎５の側方に設けられる既存の構造物であるコンクリート製の地中壁７、建物４の基礎５の一部として設けられる既存の構造物であるコンクリート製の耐圧板６を利用して一例として構成されている。
【００２５】
即ち、本発明に係る振動低減構造体１の１つは、図１に示すように、建物４の基礎５における側方の地盤Ｇ中に直立姿勢で設けられる地中壁７自体によって構成されており、地盤Ｇと接する該地中壁７の外壁面１０には凹凸形状部９が設けられている。また、本発明に係る振動低減構造体１の他の１つは、図２に示すように、建物４の基礎５の最下部において水平姿勢で設けられる耐圧板６自体によって構成されており、地盤Ｇと接する該耐圧板６の底面８には凹凸形状部９が設けられている。そして、これらの凹凸形状部９による形状効果を利用して建物４に伝搬される振動Ｖを低減させるように構成されている。
【００２６】
［実施例１］
実施例１に係る振動低減構造体１は、矩形平板状の基板１１と、該基板１１の一面に形成される凹凸形状部９とを備えることによって構成されている。基板１１は、それ自体、地盤Ｇを通じて伝搬されてくる振動Ｖを遮断して建物４に当該振動Ｖが伝搬されないようにする役割を有している。従って、基板１１の厚さは、振動遮断効果を高めるという観点から言えばできるだけ肉厚であることが好ましい。しかし、基板１１を過剰に肉厚にすると材料、施工コストを増大させる大きな要因となる。そのため、基板１１の厚さは材料、施工コストとの兼合いと必要な振動低減レベル等を勘案して決定される。
【００２７】
また、上記基板１１は、すべての振動Ｖの周波数帯域に対して所望の振動低減効果を発揮するものではなく、基板１１のみによっては遮断できなかった周波数帯域の振動Ｖの振動低減効果に寄与するのが凹凸形状部９である。そして、本実施例では凹凸形状部９は、リブ状の凸部１２と溝状の凹部１３が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されている。
【００２８】
そして、このような凹凸形状部９の一例が図３において開示されている。図３に示す凹凸形状部９には、蒲鉾状の縦に長い凸部１２が密着状態で４本横方向に連接して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に先端の尖った溝状の凹部１３が３本連続して設けられており、このような凸部１２と凹部１３とを備えることによって凹凸形状部９が構成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、１つの凸部１２の幅寸法Ｂが一例として０．３〜６．０ｍ、０．３〜８．０ｍないし０．３〜１０．０ｍで、１つの凸部１２の高さ寸法Ｈが一例として０．１〜３．０ｍ、０．１〜４．０ｍないし０．１〜５．０ｍになっている。
【００２９】
また、図示は省略するが、１つの凹部１３の幅寸法は、上記１つの凸部１２の幅寸法Ｂと同じ一例として０．３〜６．０ｍ、０．３〜８．０ｍないし０．３〜１０．０ｍであり、１つの凹部１３の深さ寸法は上記１つの凸部１２の高さ寸法Ｈと同じ一例として０．１〜３．０ｍ、０．１〜４．０ｍないし０．１〜５．０ｍになっているものでもよい。
【００３０】
尚、上記凸部１２と凹部１３の寸法は、図３に示す凹凸形状部９に限らず、以下述べる図４、図５に示す凹凸形状部９、後述する実施例２に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の図６〜図８に示す種々の態様を含め、本発明の振動低減構造体１の凹凸形状部９における凸部１２と凹部１３の好ましい寸法設定値として適用される。
【００３１】
図４には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の他の一例が開示されている。図４に示す凹凸形状部９には、先端が尖った三角形断面の縦に長い凸部１２が密着状態で４本横方向に連続して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に先端の尖った同じく三角形断面の溝状の凹部１３が３本連続して設けられている。尚、凹部１３は三角形断面の溝状ではなく、平坦面あるいは緩やかな凹曲面などであってもよい。
【００３２】
また、図５には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の更に他の一例が開示されている。図５に示す凹凸形状部９には、中央が最も高くなるように階段状に形成された縦に長い凸部１２が４本横方向に連続して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に中央が最も低くなるように階段状に形成された縦に長い凹部１３が３本横方向に連続して設けられている。
【００３３】
［実施例２］
実施例２に係る振動低減構造体１は、基板１１の一面に分断された状態の凸部１２と凹部１３が縦横に規則的に配置された凹凸形状部９を設けることによって構成されている。そして、このような凹凸形状部９の一例が図６において開示されている。図６に示す凹凸形状部９には、球面状の分断された凸部１２が間隙１４を隔てて縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される窪みが凹部１３になっており、このような凸部１２と凹部１３とを備えることによって凹凸形状部９が構成されている。
【００３４】
図７には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の他の一例が開示されている。図７に示す凹凸形状部９には、中央が尖った四角錐形状の分断された凸部１２が縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に密着状態で配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される多面体形状の窪みが凹部１３になっている。
【００３５】
また、図８には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の更に他の一例が開示されている。図８に示す凹凸形状部９には、大きさの違う矩形平板が階段状に積み重なった形状の分断された凸部１２が間隙１４を隔てて縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される階段状の窪みが凹部１３になっている。
【００３６】
次に、上記振動低減構造体１を使用して、（１）建物の基礎の側方における工事に適用する場合、（２）建物の基礎の施工工事に適用する場合に分けて本発明の振動低減工法について説明する。
【００３７】
（１）建物の基礎の側方における工事に適用する場合（図１参照）
例えば既に建設されている建物４の振動低減効果を高めるために建物４の基礎５における側方の地盤Ｇ中に地中壁７を構築する場合に適用できる。即ち、上記地中壁７の施工に当たり、図１に示すように一面に凹凸形状部９を備えた上述の振動低減構造体１を使用する。具体的には凹凸形状部９を外方に向けて地盤Ｇに接した状態で地中壁７を垂直に形成し、その後は通常の地中壁７の工事の手順に従って地中壁７を完成させる。従って、この場合にも別途の部材を設けたり、別途の構造を構築する等の新たな工程を設けることなく、建物４の基礎５の付帯工事と併せて、振動低減構造体１の設置が完成し、所望の振動低減効果が得られるようになる。
【００３８】
（２）建物の基礎の施工工事に適用する場合（図２参照）
この場合には建物４の基礎５の施工に当たり、図２に示すように基礎５の構成部材として最下部に配設される耐圧板６として一面に凹凸形状部９を備えた上述の振動低減構造体１を使用する。即ち凹凸形状部９を下に向けて地盤Ｇに接した状態で耐圧板６を配置し、その後は通常の基礎工事の手順に従って建物４の基礎５を完成させ、完成した基礎５の上方に建物４を構築する。従って、別途の部材を設けたり、別途の構造を構築する等の新たな工程を設けることなく、建物４の基礎５の施工工事と併せて振動低減構造体１の設置が完成し、所望の振動低減効果が得られるようになる。
【００３９】
次に、本発明の効果と利用範囲を確認するために行った［模擬実験１］と［模擬実験２］の、（１）内容と（２）結果について説明する。尚、下記の模擬実験では図９に示すような基礎構造モデル１５を使用し、図示のように起振点Ｐと受振点Ｑを配置した。起振点Ｐは地上と地中の２カ所に設定し、それぞれの場合について解析を行っている。地上の起振点Ｐの下にはコンクリート製の床板を設定した。また、受振点Ｑの下にもコンクリート製の床板を設定し、この下面形状を変化させて、その振動低減効果を調べた。
【００４０】
地盤は、上層と下層とで異なる材料特性を設定している。上層地盤の材料として粘性土と砂質土の２種類を設定し、下層地盤は砂質土とした。
起振点の位置の違いによる２ケースと上層地盤の材料による２ケースを組み合わせて、計４ケースについて解析を行い、下面形状の違いが振動低減効果に与える影響を調べた。
【００４１】
［模擬実験１］
（１）内容（図１０（ａ）〜（ｅ）参照）
本模擬実験では、図１０（ａ）に示す厚さ２０ｃｍ、幅５ｍの耐圧板６を基準モデル１７に採り、凸部１２と凹部１３の大きさ、設置個数を異ならせた図１０（ｂ）〜（ｅ）に示す４つの凹凸モデル１８について、上記基準モデル１７に対する１/３オクターブバンド(Ｏｃｔ)中心周波数と振動加速度レベル低減量の関係を調べ、条件をケース１〜４の４種類設定して、ケース毎、模擬実験を実施した。
尚、図１０中の１マスは２０ｃｍ×２０ｃｍであり、ケース１では起振点Ｐを地表面ＧＬに採り、地盤Ｇの上層が粘土層、下層が砂質層の場合、ケース２では起振点Ｐを地盤Ｇ中に採り、地盤Ｇの上層が粘土層、下層が砂質層の場合、ケース３では起振点Ｐを地表面ＧＬに採り、地盤Ｇの上層及び下層が砂質層の場合、ケース４では起振点Ｐを地盤Ｇ中に採り、地盤Ｇの上層及び下層が砂質層の場合をそれぞれ示している。
【００４２】
（２）結果（図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）参照）
図１０（ｂ）に示す比較的大きめの凸部１２を設けた凹凸モデル１８の場合が、模擬実験した周波数帯域のほぼ全範囲を通じて振動低減効果が高いことが分かった。また、図１１（ａ）に示すように、ケース１の場合の図１０（ｂ）の凹凸モデル１８が振動低減効果が最も高くなるが、５０Ｈｚ周辺の振動加速度レベル低減量が低くなっており、図１１（ｂ）に示すケース２と比較した場合において、起振点Ｐが地表面ＧＬに存するような場合には５０Ｈｚ周辺の周波数帯域の振動加速度レベル低減量を向上させる必要性があることが分かった。
【００４３】
［模擬実験２］
（１）内容（図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ）〜（ｃ）参照）
本模擬実験では、図１３（ａ）に示す厚さ１ｍ、幅６ｍの耐圧板６を基準モデル１９に採り、凸部１２の高さ寸法Ｈを８０ｃｍに固定し、凹部１３の幅寸法（凸部１２のピッチ間距離であり、凸部１２の幅寸法Ｂと一致する）を１ｍ、１．５ｍ、２ｍ、３ｍに採った図１３（ｂ）、（ｃ）及び図２４（ａ）、（ｂ）に示す４つの凹凸モデル２０と図１４（ｃ）に示す厚さ１．４ｍ、幅６ｍの耐圧板６によって構成される比較モデル２１について模擬実験を行った。
【００４４】
尚、凹部１３の幅寸法が１ｍの凹凸モデル２０の場合がケース１であり、１．５ｍの凹凸モデル２０の場合がケース２であり、２ｍの凹凸モデル２０の場合がケース３であり、３ｍの凹凸モデル２０の場合がケース４であり、比較モデル２１の場合がケース５であり、これらのケース毎の基準モデル１９に対する１/３オクターブバンド中心周波数と振動加速度レベル低減量の関係を調べ、模擬実験を実施した。
【００４５】
（２）結果（図１５参照）
図から分かるように凹凸形状部９を設けたり、耐圧板６の厚さを厚くすることによって振動低減効果が向上する。また、中心周波数が２０〜４０Ｈｚ及び８０〜１２５Ｈｚではケース１の場合（幅寸法Ｂの小さな凸部１２が６つ設けられている場合）が振動低減効果が最も高くなり、ケース４の場合（幅寸法Ｂの大きな凸部１２が２つ設けられている場合）が凹凸モデル２０中で振動低減効果が最も低くなり、ケース５の場合（耐圧板６の厚さを肉厚にした場合）は更に振動低減効果が低くなるという結果が出た。
【００４６】
これとは逆に、中心周波数が４０〜８０Ｈｚではケース５の場合が振動低減効果が最も高くなり、ケース４、３、２の順で低くなり、ケース１の場合が振動低減効果が最も低くなるという結果が出た。従って、凸部１２の高さ寸法Ｈが一定であれば、２０〜４０Ｈｚ及び８０〜１２５Ｈｚでは凸部１２の数が多いほど振動低減効果が高くなり、４０〜８０Ｈｚでは凸部１２の数が少ないほど振動低減効果が高くなるということが言える。そして、このような関係を踏まえて凹凸形状部９の大きさや設置個数等を可変することによって振動低減効果を調整し、他の振動低減手段等と組み合わせることによってすべての周波数帯域に亘って所望の振動低減効果が得られるようにする。
【００４７】
［他の実施例］
本願発明に係る振動低減構造体１、該振動低減構造体１を使用した振動低減工法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的な構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば凸部１２と凹部１３の形状や配置は、図３〜図８に示すような構成に限定されることはなく、例えば円筒状や角筒状の凸部１２としたり、凸部１２や凹部１３を同心円状に配置する等、他の種々の形状及び配置の凸部１２と凹部１３を採用することが可能である。また、凹凸形状部９を形成する基板１１の面は平面に限定されることはなく、曲面等であっても構わない。また、形状の違う凸部１２と凹部１３を組み合わせて配置したり、他の振動低減手段と組み合わせて使用することも勿論可能である。
【００４８】
また、公知の地盤改良剤の注入等の方法によって建物近傍の地盤を改質して地盤改質部を設けることにより、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減する異が可能である。この振動低減構造体は地盤を改質するだけで実現できるので、簡単且つ低コストに行える。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本願発明は、例えば近くに振動源が存する場所に建物を建設したり、建設後の建物の近くに後発的に振動源が存在するようになった場合に振動を低減し快適な生活環境を提供できるようにするために実施される建物の基礎の施工工事や建物の基礎の付帯工事等において利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方に設けられる地中壁に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。
【図２】実施例２に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の施工工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【図４】実施例１に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図である。
【図５】実施例１に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【図６】実施例２に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図である。
【図７】実施例２に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図である。
【図８】実施例２に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【図９】模擬実験において使用した基礎構造モデルと起振点及び受振点の配置を示す模式図である。
【図１０】模擬実験１において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、４つの凹凸モデル（ｂ）〜（ｅ）を示す模式図である。
【図１１】模擬実験１における基準モデルに対する２つの凹凸モデルの実験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【図１２】模擬実験１における基準モデルに対する他の２つの凹凸モデルの実験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【図１３】模擬実験２において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、２つの凹凸モデル（ｂ）、（ｃ）を示す模式図である。
【図１４】模擬実験２において使用した他の２つの凹凸モデル（ａ）、（ｂ）と、他の比較モデル（ｃ）を示す模式図である。
【図１５】模擬実験２における基準モデルに対する４つの凹凸モデルと１つの比較モデルの実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 振動低減構造体、２ 道路、３ 自動車（振動源）、４ 建物、５ 基礎、
６ 耐圧板、７ 地中壁、８ 底面、９ 凹凸形状部、１０ 外壁面、１１ 基板、
１２ 凸部、１３ 凹部、１４ 間隙、１５ 基礎構造モデル、
１７ 基準モデル（模擬実験１の）、１８ 凹凸モデル（模擬実験１の）、
１９ 基準モデル（模擬実験２の）、２０ 凹凸モデル（模擬実験２の）、
２１ 比較モデル（模擬実験２の）、Ｖ 振動、Ｇ 地盤、Ｂ 幅寸法、Ｈ 高さ寸法、
Ｐ 起振点、Ｑ 受振点、ＧＬ 地表面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路等を通行する車輌や建設工事現場で使用される建設機械等を振動源として発せられた振動が住宅やオフィス等の生活環境の存する建物に伝搬して快適な生活空間を害して不快にしたり、建物や家具、あるいは電化製品や電子機器等に障害を及ぼすことがないようにする、建物の基礎の一部として、あるいは建物の基礎に付帯して設けられる振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの建物が林立し、縦横に何本もの自動車道路や鉄道の軌道が張り巡らしている都市部では、振動が生活環境に及ぼす種々の影響が顕在化してきている。例えば道路等を通行する車輌や建設工事現場で使用される建設機械等を振動源として発せられた振動が、住宅やオフィス等の生活環境の存する建物に伝搬して快適な生活空間を害して不快にしたり、建物や家具、あるいは電化製品や電子機器等に障害を及ぼすことが問題となっている。
【０００３】
そして、このような振動は、振動源から地盤を通じて生活環境の存する建物に伝搬されるため、建物の基礎に振動が伝搬される前の段階で該振動を低減させる種々の試みが提案され、実施されている。下記の特許文献１には、建物の基礎の側方の地盤中にコンクリート製の表面が平坦な地中壁を設け、外部から伝搬されてくる振動を遮断すると共に地中壁中に設けた振動低減層によって地中壁の外壁面に伝搬された振動を低減するようにした振動低減工法が開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、建物の地中壁と、該地中壁の外方に設けられる表面が平坦な連続壁との間に溝状の間隙を設け、該間隙に多数のゴム球を充填することで外部から伝搬されてくる振動を吸収して低減するようにした振動低減工法が開示されている。この他、建物と建物の基礎との間に振動低減効果のある防振ダンパ等を介在させたり、防振シート等を敷き詰めることによって建物に伝搬される振動を低減させるようにした振動低減工法も提案されている。
【０００５】
しかし、これら既存の工法は、何れも振動低減のために新たな部材や構造が必要であり、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築に当たり別途の工程が必要となっており、施工コストの増大と工期の長大化とを招いていた。また、この種の振動は、振動源が何であるか、振動源からの距離、あるいは振動が伝搬される地盤の状態等によって周波数帯域が異なり、上記の各振動低減工法は、このうち一部の周波数帯域の振動を吸収するに過ぎなかった。従って、広い範囲の周波数帯域の振動を低減しようと思えば種々の振動低減工法を組み合わせて使用することが必要であり、組み合わせが容易で、適合周波数帯域を適宜調整できるような新たな振動低減工法の開発が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４１０６１号公報
【特許文献２】特開平６−１０３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、既存の構造体の形状のみを変えることによって、新たな部材や構造を追加することなく振動を低減でき、他の振動低減工法との組み合わせが容易で、適合する振動の周波数帯域を適宜調整でき、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることのできる振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎の一部として設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の基礎の最下部に設けられる耐圧板であり、地盤と接する該耐圧板の底面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、既存の構造体の一部であるコンクリート製の耐圧板を使用して、該耐圧板の底面に凹凸形状部を設けるだけの構成によって、耐圧板の底面に伝搬される振動が凹凸形状部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失することにより建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の基礎の側方に設けられる地中壁であり、地盤と接する該地中壁の外壁面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、既存の構造体の一部であるコンクリート製の地中壁或いは別個独立に設けられる地中壁といった建物の基礎の側方に設けられる地中壁を使用して、該地中壁の外壁面に凹凸形状部を設けるだけの構成によって、地中壁の外壁面に伝搬される振動が凹凸形状部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失するため、建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は建物の地盤中に位置して該地盤と接する外面部分に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、建物の地盤中に位置して地盤と接する底面部及び側面部といった外面部分、すなわち地中で地盤に接するコンクリート製の外壁部分に凹凸形状部を設けることにより、第１の態様と同様に建物に伝搬される振動を低減することができる。すなわち、建物の地下構造部分の外壁部分に当該凹凸形状部を設けることによって建物に伝搬される振動を低減することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る振動低減構造体は、本発明の第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記凹凸形状部はリブ状の凸部と溝状の凹部が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第４の態様によれば、耐圧板の底面あるいは地中壁の外壁面にリブ状の凸部と溝状の凹部を形成するという比較的簡単な構成によって、耐圧板あるいは地中壁の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜変更することによって、適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【００１５】
本発明の第５の態様に係る振動低減構造体は、本発明の第１から第３の態様のいずれかにおいて、前記凹凸形状部は分断された状態の凸部と凹部が縦横に規則的に連続して配置されることによって構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第５の態様によれば、耐圧板の底面あるいは地中壁の外壁面に分断された状態の凸部と凹部を形成するという比較的簡単な構成によって、耐圧板あるいは地中壁の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜変更することによって、適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る振動低減構造体は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、前記振動低減構造体は地盤中に形成した地盤改質部であり、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第６の態様によれば、公知の地盤改良剤の注入等の方法によって建物近傍の地盤を改質して地盤改質部を設けることにより、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減することができる。この振動低減構造体は地盤を改良するだけで実現できるので、簡単且つ低コストに行える。
【００１８】
本発明の第７の態様に係る振動低減工法は、振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に関する施工工事として実施される振動低減工法であって、
前記振動低減工法は、前記施工工事において本発明の第１の態様から第４の態様のいずれかの振動低減構造体を使用することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第７の態様によれば、既存の構造体の一部である耐圧板または地中壁或いは地盤改質部等を使用して、該耐圧板の底面に或いは地中壁の外壁面に凹凸形状部を設けるだけのことによって、或いは地盤を改質するだけで、伝搬されてくる振動が凹凸形状部或いは地盤改質部に衝突し、伝搬方向が変わって拡散ないし消失するため建物に伝搬される振動が低減される。また、振動低減部材の設置や振動低減構造の構築のための別途の工程が不要となるから、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。また、耐圧板の底面に凸部と凹部を形成するという比較的簡単な構成によって耐圧板の振動低減効果を向上させることができる。また、凸部と凹部の大きさ、形状、設置個数ないし間隔等を適宜可変することによって適合する振動の周波数帯域を調整でき、他の振動低減工法等との組み合わせが容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、既存の構造体の形状のみを変えることによって、或いは地盤を改質することによって、新たな部材や構造を追加することなく外部から来る振動を低減でき、他の振動低減工法との組み合わせが容易で適合する振動の周波数帯域を適宜調整でき、施工コストの削減と工期の短縮とを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明に係る振動低減構造体及び該振動低減構造体を使用した振動低減工法について下記の実施例１と実施例２を例に採って説明する。尚、以下の説明では最初に本発明の振動低減構造体の概略の構成について説明し、次に実施例１と実施例２を採り上げ、構成を異ならせた２種類の振動低減構造体の具体的な構成について説明し、次に当該振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方における工事に適用する場合の振動低減工法と、建物の基礎の施工工事に適用する場合の振動低減工法について説明し、最後に本発明の効果と利用範囲を確認するために行った模擬実験１と模擬実験２の内容と結果について説明する。
【００２２】
図１は実施例１に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方における工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図、図２は実施例２に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の施工工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。図３は実施例１に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図（ａ）と横断面図（ｂ）である。図４は実施例１に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図、図５は実施例１に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。図６は実施例２に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図である。図７は実施例２に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図、図８は実施例２に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【００２３】
図９は模擬実験において使用した基礎構造モデルと起振点および受振点の配置を示す模式図である。図１０は模擬実験１において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、４つの凹凸モデル（ｂ）〜（ｅ）を示す模式図である。図１１は模擬実験１における基準モデルに対する２つの凹凸モデルの試験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）、図１２は模擬実験１における基準モデルに対する他の２つの凹凸モデルの試験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。図１３は模擬実験２において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、２つの凹凸モデル（ｂ）、（ｃ）を示す模式図、図１４は模擬実験２において使用した他の２つの凹凸モデル（ａ）、（ｂ）と、他の比較モデル（ｃ）を示す模式図である。また図１５は模擬実験２における基準モデルに対する４つの凹凸モデルと１つの比較モデルの模擬実験結果を示すグラフである。
【００２４】
本発明の振動低減構造体１は、図１、図２に示すように、道路２を走行する自動車３等を振動源として発せられた振動Ｖが地盤Ｇを通じて生活環境である居住スペースやオフィスを存する建物４に伝搬されるのを低減するために設けられる。また、振動低減構造体１は、建物４の基礎５の側方に設けられる既存の構造物であるコンクリート製の地中壁７、建物４の基礎５の一部として設けられる既存の構造物であるコンクリート製の耐圧板６を利用して一例として構成されている。
【００２５】
即ち、本発明に係る振動低減構造体１の１つは、図１に示すように、建物４の基礎５における側方の地盤Ｇ中に直立姿勢で設けられる地中壁７自体によって構成されており、地盤Ｇと接する該地中壁７の外壁面１０には凹凸形状部９が設けられている。また、本発明に係る振動低減構造体１の他の１つは、図２に示すように、建物４の基礎５の最下部において水平姿勢で設けられる耐圧板６自体によって構成されており、地盤Ｇと接する該耐圧板６の底面８には凹凸形状部９が設けられている。そして、これらの凹凸形状部９による形状効果を利用して建物４に伝搬される振動Ｖを低減させるように構成されている。
【００２６】
［実施例１］
実施例１に係る振動低減構造体１は、矩形平板状の基板１１と、該基板１１の一面に形成される凹凸形状部９とを備えることによって構成されている。基板１１は、それ自体、地盤Ｇを通じて伝搬されてくる振動Ｖを遮断して建物４に当該振動Ｖが伝搬されないようにする役割を有している。従って、基板１１の厚さは、振動遮断効果を高めるという観点から言えばできるだけ肉厚であることが好ましい。しかし、基板１１を過剰に肉厚にすると材料、施工コストを増大させる大きな要因となる。そのため、基板１１の厚さは材料、施工コストとの兼合いと必要な振動低減レベル等を勘案して決定される。
【００２７】
また、上記基板１１は、すべての振動Ｖの周波数帯域に対して所望の振動低減効果を発揮するものではなく、基板１１のみによっては遮断できなかった周波数帯域の振動Ｖの振動低減効果に寄与するのが凹凸形状部９である。そして、本実施例では凹凸形状部９は、リブ状の凸部１２と溝状の凹部１３が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されている。
【００２８】
そして、このような凹凸形状部９の一例が図３において開示されている。図３に示す凹凸形状部９には、蒲鉾状の縦に長い凸部１２が密着状態で４本横方向に連接して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に先端の尖った溝状の凹部１３が３本連続して設けられており、このような凸部１２と凹部１３とを備えることによって凹凸形状部９が構成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、１つの凸部１２の幅寸法Ｂが一例として０．３〜６．０ｍ、０．３〜８．０ｍないし０．３〜１０．０ｍで、１つの凸部１２の高さ寸法Ｈが一例として０．１〜３．０ｍ、０．１〜４．０ｍないし０．１〜５．０ｍになっている。
【００２９】
また、図示は省略するが、１つの凹部１３の幅寸法は、上記１つの凸部１２の幅寸法Ｂと同じ一例として０．３〜６．０ｍ、０．３〜８．０ｍないし０．３〜１０．０ｍであり、１つの凹部１３の深さ寸法は上記１つの凸部１２の高さ寸法Ｈと同じ一例として０．１〜３．０ｍ、０．１〜４．０ｍないし０．１〜５．０ｍになっているものでもよい。
【００３０】
尚、上記凸部１２と凹部１３の寸法は、図３に示す凹凸形状部９に限らず、以下述べる図４、図５に示す凹凸形状部９、後述する実施例２に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の図６〜図８に示す種々の態様を含め、本発明の振動低減構造体１の凹凸形状部９における凸部１２と凹部１３の好ましい寸法設定値として適用される。
【００３１】
図４には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の他の一例が開示されている。図４に示す凹凸形状部９には、先端が尖った三角形断面の縦に長い凸部１２が密着状態で４本横方向に連続して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に先端の尖った同じく三角形断面の溝状の凹部１３が３本連続して設けられている。尚、凹部１３は三角形断面の溝状ではなく、平坦面あるいは緩やかな凹曲面などであってもよい。
【００３２】
また、図５には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の更に他の一例が開示されている。図５に示す凹凸形状部９には、中央が最も高くなるように階段状に形成された縦に長い凸部１２が４本横方向に連続して設けられている。そして、横方向に連接した凸部１２間に中央が最も低くなるように階段状に形成された縦に長い凹部１３が３本横方向に連続して設けられている。
【００３３】
［実施例２］
実施例２に係る振動低減構造体１は、基板１１の一面に分断された状態の凸部１２と凹部１３が縦横に規則的に配置された凹凸形状部９を設けることによって構成されている。そして、このような凹凸形状部９の一例が図６において開示されている。図６に示す凹凸形状部９には、球面状の分断された凸部１２が間隙１４を隔てて縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される窪みが凹部１３になっており、このような凸部１２と凹部１３とを備えることによって凹凸形状部９が構成されている。
【００３４】
図７には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の他の一例が開示されている。図７に示す凹凸形状部９には、中央が尖った四角錐形状の分断された凸部１２が縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に密着状態で配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される多面体形状の窪みが凹部１３になっている。
【００３５】
また、図８には本実施例に係る振動低減構造体１の凹凸形状部９の更に他の一例が開示されている。図８に示す凹凸形状部９には、大きさの違う矩形平板が階段状に積み重なった形状の分断された凸部１２が間隙１４を隔てて縦に６つずつ、横に４つずつ、計２４個、格子状に配設されている。そして、これらの凸部１２間に形成される階段状の窪みが凹部１３になっている。
【００３６】
次に、上記振動低減構造体１を使用して、（１）建物の基礎の側方における工事に適用する場合、（２）建物の基礎の施工工事に適用する場合に分けて本発明の振動低減工法について説明する。
【００３７】
（１）建物の基礎の側方における工事に適用する場合（図１参照）
例えば既に建設されている建物４の振動低減効果を高めるために建物４の基礎５における側方の地盤Ｇ中に地中壁７を構築する場合に適用できる。即ち、上記地中壁７の施工に当たり、図１に示すように一面に凹凸形状部９を備えた上述の振動低減構造体１を使用する。具体的には凹凸形状部９を外方に向けて地盤Ｇに接した状態で地中壁７を垂直に形成し、その後は通常の地中壁７の工事の手順に従って地中壁７を完成させる。従って、この場合にも別途の部材を設けたり、別途の構造を構築する等の新たな工程を設けることなく、建物４の基礎５の付帯工事と併せて、振動低減構造体１の設置が完成し、所望の振動低減効果が得られるようになる。
【００３８】
（２）建物の基礎の施工工事に適用する場合（図２参照）
この場合には建物４の基礎５の施工に当たり、図２に示すように基礎５の構成部材として最下部に配設される耐圧板６として一面に凹凸形状部９を備えた上述の振動低減構造体１を使用する。即ち凹凸形状部９を下に向けて地盤Ｇに接した状態で耐圧板６を配置し、その後は通常の基礎工事の手順に従って建物４の基礎５を完成させ、完成した基礎５の上方に建物４を構築する。従って、別途の部材を設けたり、別途の構造を構築する等の新たな工程を設けることなく、建物４の基礎５の施工工事と併せて振動低減構造体１の設置が完成し、所望の振動低減効果が得られるようになる。
【００３９】
次に、本発明の効果と利用範囲を確認するために行った［模擬実験１］と［模擬実験２］の、（１）内容と（２）結果について説明する。尚、下記の模擬実験では図９に示すような基礎構造モデル１５を使用し、図示のように起振点Ｐと受振点Ｑを配置した。起振点Ｐは地上と地中の２カ所に設定し、それぞれの場合について解析を行っている。地上の起振点Ｐの下にはコンクリート製の床板を設定した。また、受振点Ｑの下にもコンクリート製の床板を設定し、この下面形状を変化させて、その振動低減効果を調べた。
【００４０】
地盤は、上層と下層とで異なる材料特性を設定している。上層地盤の材料として粘性土と砂質土の２種類を設定し、下層地盤は砂質土とした。
起振点の位置の違いによる２ケースと上層地盤の材料による２ケースを組み合わせて、計４ケースについて解析を行い、下面形状の違いが振動低減効果に与える影響を調べた。
【００４１】
［模擬実験１］
（１）内容（図１０（ａ）〜（ｅ）参照）
本模擬実験では、図１０（ａ）に示す厚さ２０ｃｍ、幅５ｍの耐圧板６を基準モデル１７に採り、凸部１２と凹部１３の大きさ、設置個数を異ならせた図１０（ｂ）〜（ｅ）に示す４つの凹凸モデル１８について、上記基準モデル１７に対する１/３オクターブバンド(Ｏｃｔ)中心周波数と振動加速度レベル低減量の関係を調べ、条件をケース１〜４の４種類設定して、ケース毎、模擬実験を実施した。
尚、図１０中の１マスは２０ｃｍ×２０ｃｍであり、ケース１では起振点Ｐを地表面ＧＬに採り、地盤Ｇの上層が粘土層、下層が砂質層の場合、ケース２では起振点Ｐを地盤Ｇ中に採り、地盤Ｇの上層が粘土層、下層が砂質層の場合、ケース３では起振点Ｐを地表面ＧＬに採り、地盤Ｇの上層及び下層が砂質層の場合、ケース４では起振点Ｐを地盤Ｇ中に採り、地盤Ｇの上層及び下層が砂質層の場合をそれぞれ示している。
【００４２】
（２）結果（図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）参照）
図１０（ｂ）に示す比較的大きめの凸部１２を設けた凹凸モデル１８の場合が、模擬実験した周波数帯域のほぼ全範囲を通じて振動低減効果が高いことが分かった。また、図１１（ａ）に示すように、ケース１の場合の図１０（ｂ）の凹凸モデル１８が振動低減効果が最も高くなるが、５０Ｈｚ周辺の振動加速度レベル低減量が低くなっており、図１１（ｂ）に示すケース２と比較した場合において、起振点Ｐが地表面ＧＬに存するような場合には５０Ｈｚ周辺の周波数帯域の振動加速度レベル低減量を向上させる必要性があることが分かった。
【００４３】
［模擬実験２］
（１）内容（図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ）〜（ｃ）参照）
本模擬実験では、図１３（ａ）に示す厚さ１ｍ、幅６ｍの耐圧板６を基準モデル１９に採り、凸部１２の高さ寸法Ｈを８０ｃｍに固定し、凹部１３の幅寸法（凸部１２のピッチ間距離であり、凸部１２の幅寸法Ｂと一致する）を１ｍ、１．５ｍ、２ｍ、３ｍに採った図１３（ｂ）、（ｃ）及び図２４（ａ）、（ｂ）に示す４つの凹凸モデル２０と図１４（ｃ）に示す厚さ１．４ｍ、幅６ｍの耐圧板６によって構成される比較モデル２１について模擬実験を行った。
【００４４】
尚、凹部１３の幅寸法が１ｍの凹凸モデル２０の場合がケース１であり、１．５ｍの凹凸モデル２０の場合がケース２であり、２ｍの凹凸モデル２０の場合がケース３であり、３ｍの凹凸モデル２０の場合がケース４であり、比較モデル２１の場合がケース５であり、これらのケース毎の基準モデル１９に対する１/３オクターブバンド中心周波数と振動加速度レベル低減量の関係を調べ、模擬実験を実施した。
【００４５】
（２）結果（図１５参照）
図から分かるように凹凸形状部９を設けたり、耐圧板６の厚さを厚くすることによって振動低減効果が向上する。また、中心周波数が２０〜４０Ｈｚ及び８０〜１２５Ｈｚではケース１の場合（幅寸法Ｂの小さな凸部１２が６つ設けられている場合）が振動低減効果が最も高くなり、ケース４の場合（幅寸法Ｂの大きな凸部１２が２つ設けられている場合）が凹凸モデル２０中で振動低減効果が最も低くなり、ケース５の場合（耐圧板６の厚さを肉厚にした場合）は更に振動低減効果が低くなるという結果が出た。
【００４６】
これとは逆に、中心周波数が４０〜８０Ｈｚではケース５の場合が振動低減効果が最も高くなり、ケース４、３、２の順で低くなり、ケース１の場合が振動低減効果が最も低くなるという結果が出た。従って、凸部１２の高さ寸法Ｈが一定であれば、２０〜４０Ｈｚ及び８０〜１２５Ｈｚでは凸部１２の数が多いほど振動低減効果が高くなり、４０〜８０Ｈｚでは凸部１２の数が少ないほど振動低減効果が高くなるということが言える。そして、このような関係を踏まえて凹凸形状部９の大きさや設置個数等を可変することによって振動低減効果を調整し、他の振動低減手段等と組み合わせることによってすべての周波数帯域に亘って所望の振動低減効果が得られるようにする。
【００４７】
［他の実施例］
本願発明に係る振動低減構造体１、該振動低減構造体１を使用した振動低減工法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的な構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば凸部１２と凹部１３の形状や配置は、図３〜図８に示すような構成に限定されることはなく、例えば円筒状や角筒状の凸部１２としたり、凸部１２や凹部１３を同心円状に配置する等、他の種々の形状及び配置の凸部１２と凹部１３を採用することが可能である。また、凹凸形状部９を形成する基板１１の面は平面に限定されることはなく、曲面等であっても構わない。また、形状の違う凸部１２と凹部１３を組み合わせて配置したり、他の振動低減手段と組み合わせて使用することも勿論可能である。
【００４８】
また、公知の地盤改良剤の注入等の方法によって建物近傍の地盤を改質して地盤改質部を設けることにより、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減する異が可能である。この振動低減構造体は地盤を改質するだけで実現できるので、簡単且つ低コストに行える。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本願発明は、例えば近くに振動源が存する場所に建物を建設したり、建設後の建物の近くに後発的に振動源が存在するようになった場合に振動を低減し快適な生活環境を提供できるようにするために実施される建物の基礎の施工工事や建物の基礎の付帯工事等において利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の側方に設けられる地中壁に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。
【図２】実施例２に係る振動低減構造体を使用して建物の基礎の施工工事に本発明の振動低減工法を適用した場合を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図（ａ）と横断面図（ｂ）である。
【図４】実施例１に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図である。
【図５】実施例１に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【図６】実施例２に係る振動低減構造体の一例を示す斜視図である。
【図７】実施例２に係る振動低減構造体の他の一例を示す斜視図である。
【図８】実施例２に係る振動低減構造体の更に他の一例を示す斜視図である。
【図９】模擬実験において使用した基礎構造モデルと起振点及び受振点の配置を示す模式図である。
【図１０】模擬実験１において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、４つの凹凸モデル（ｂ）〜（ｅ）を示す模式図である。
【図１１】模擬実験１における基準モデルに対する２つの凹凸モデルの実験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【図１２】模擬実験１における基準モデルに対する他の２つの凹凸モデルの実験結果を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。
【図１３】模擬実験２において使用した耐圧板の基準モデル（ａ）と、２つの凹凸モデル（ｂ）、（ｃ）を示す模式図である。
【図１４】模擬実験２において使用した他の２つの凹凸モデル（ａ）、（ｂ）と、他の比較モデル（ｃ）を示す模式図である。
【図１５】模擬実験２における基準モデルに対する４つの凹凸モデルと１つの比較モデルの実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 振動低減構造体、２ 道路、３ 自動車（振動源）、４ 建物、５ 基礎、
６ 耐圧板、７ 地中壁、８ 底面、９ 凹凸形状部、１０ 外壁面、１１ 基板、
１２ 凸部、１３ 凹部、１４ 間隙、１５ 基礎構造モデル、
１７ 基準モデル（模擬実験１の）、１８ 凹凸モデル（模擬実験１の）、
１９ 基準モデル（模擬実験２の）、２０ 凹凸モデル（模擬実験２の）、
２１ 比較モデル（模擬実験２の）、Ｖ 振動、Ｇ 地盤、Ｂ 幅寸法、Ｈ 高さ寸法、
Ｐ 起振点、Ｑ 受振点、ＧＬ 地表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎の一部として設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の基礎の最下部に設けられる耐圧板であり、地盤と接する該耐圧板の底面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項２】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の基礎の側方に設けられる地中壁であり、地盤と接する該地中壁の外壁面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項３】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の地盤中に位置して該地盤と接する外面部分に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、前記凹凸形状部はリブ状の凸部と溝状の凹部が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項において、前記凹凸形状部は分断された状態の凸部と凹部が縦横に規則的に連続して配置されることによって構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項６】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は地盤中に形成した地盤改質部であり、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項７】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に関する施工工事として実施される振動低減工法であって、
前記振動低減工法は、前記施工工事において請求項１から６のいずれか１項に記載された振動低減構造体を使用することを特徴とする振動低減工法。
【請求項１】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎の一部として設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の基礎の最下部に設けられる耐圧板であり、地盤と接する該耐圧板の底面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項２】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の基礎の側方に設けられる地中壁であり、地盤と接する該地中壁の外壁面に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項３】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は建物の地盤中に位置して該地盤と接する外面部分に、凹凸形状による形状効果を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成された凹凸形状部が設けられていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、前記凹凸形状部はリブ状の凸部と溝状の凹部が規則的に互い違いに連続して配置されることによって構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項において、前記凹凸形状部は分断された状態の凸部と凹部が縦横に規則的に連続して配置されることによって構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項６】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物の基礎と別に設けられる振動低減構造体であって、
前記振動低減構造体は地盤中に形成した地盤改質部であり、該地盤改質部と地盤非改質部分との境界領域を利用して建物に伝搬される振動を低減するように構成されていることを特徴とする振動低減構造体。
【請求項７】
振動源から地盤を通じて生活環境に伝搬される振動を低減するために建物に関する施工工事として実施される振動低減工法であって、
前記振動低減工法は、前記施工工事において請求項１から６のいずれか１項に記載された振動低減構造体を使用することを特徴とする振動低減工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３４２５０８（Ｐ２００６−３４２５０８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６６６３６（Ｐ２００５−１６６６３６）
【出願日】平成１７年６月７日（２００５．６．７）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月７日（２００５．６．７）
【出願人】（０００１４８３４６）株式会社錢高組 (67)
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
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