【論 文】 UDC ：534
．
12 ：69．
025 ；fi91：159．
9 日本 建 築 学 会構 造 系 論 文 報 告 集 第 390 号・
昭和 63 年 8月人
間
の
動作
に
よ
り
発 生
す
る
床
振 動
の
振 動 感 覚
上
の
表示 方
法
に
関
す
る
研 究
一
振 動 発生 者
と受振 者
が異
な る場合
一
正 会 員 正 会 員横
山
裕
＊小
野
英
哲
＊＊1．
序 近 年，
建 築 物 床の 剛 性の低 下，
軽量化，
床 構造の大ス パ ン化に伴い，
歩 行な ど建 築 物 内で の人 間の 日常 的な動 作に よ り床振 動が発 生し，
日常生 活に さ し さ わ り が生じ た り，
居 住者 が不 安感 を 感 じ る な どの例が多く な る傾 向 に あ り，
居 住 性か ら み た床振 動の妥 当な評 価 方 法の確 立 が望ま れて いるt）”
4）。
筆 者ら は人 間の動 作に より発 生 す る鉛 直方 向の床 振 動の居 住 性か ら み た評 価 方 法を確 立す る ことを最 終 的な目的と し た研 究を行っ て い る。 これら の研 究は，
歩く，
立つ な ど日常 高い頻 度で行わ れ る動 作 に供す る床 全 般を対 象と して いる。 前 報5）で はそ の第一
段 階と して，
実 情に即 し た条 件 下 で の床の振 動 性 状を測 定で き る床 振 動 測 定 装 置を開 発 す る と ともに，
振 動 発 生 者と受 振 者が同じ場 合の床 振 動の 振 動 感 覚上の表 示 方 法を究 明し た結 果を述べ た。 本 報 告 は，
振 動 発 生者と受 振 者が異な る場 合の床 振 動の振 動 感 覚上の大き さ を表 示 する物 理 量と，
そ の測 定 方 法 を提 示 した経 過ならびに結 果 を述べ るもの である。2．
本 研 究の目 的 と範 囲 本 研 究の目 的は， 振 動 発 生 者と受 振 者が異な る場 合の 床の鉛 直 方 向の振 動の振 動 感 覚 上の表 示 方 法 を確 立し， 居 住 性か らみ た床 振 動の妥 当な評 価 方 法 究 明の た めの重 要な知 見と する ことにある。
本 研 究で対 象とする床は，
前 報5 ）と同一
である。3．
既 往の研究 振 動 に対 す る 人間の感覚に関す る研 究は，
多くの分 野 で 古くか ら な され てお り， 前 報 5〕で述べ た と お り，
マ イ ス ター
曲線や 三 輪らの 提 案し た振動 感 覚 レ ベ ル 値 （VGL
）を は じ め，
数 多くの振 動 感 覚ス ケー
ル がこれ まで に提示さ れて いる6）L9
） 。 し か し本 研 究で対 象と し ている，
人間の動作に よ り発 生する振 動に対する振 動 感 覚に は，
振 幅と振 動数の み な ら ず減 衰の要 因が大き く影 響す る た め，
本 研 究に おける 拿 竹 中 工 務店 （当 時 東 京工業大学大学 院 ）・
工博 ＃ 東 京工業 大 学 教 授・
工博 （昭和 62 年 12 月 10日原 稿 受理） 振 動 感覚を，
これ まで に提 示さ れ た振 幅と振 動 数の関 係 を主と し た振 動 感 覚ス ケー
ル で表 示 するの は困 難で あ り，
減 衰の要 因 を より厳 密にとり入れ る必 要 が あるこ と が，
筆 者ら の こ れまで の研 究 成 果5 ｝か ら容 易に予測で き る。 また人 間の動 作により発 生する床 振 動 を対 象に，
振 動 発 生 者と受 振 者が異なる場 合の床 振 動の感 覚上の大 き さ を表 示す る物理 量お よびそ の測定方 法を提 示し た研究例 と して は， 木 質 系 床 を対 象と し た安藤らの 研 究1°）・
］1） が あ げら れ る。
ま た こ の ほ か に も， 種々の実用 的 な床振 動の 測 定 方 法や測 定 装 置がこれ までに提 案さ れて いる。 こ れ らの貴重な成果は本研究を遂行す るうえで参考に な る が，
前 報S）で述べた と 同様の理由か ら，
こ れ らの成 果 を本 研 究に直 接 適用 す るの は困難と考え る。 さ らに関 連す る既 往の 研究と して，
人 間の動 作により 発 生する床 振 動の実 測 例や，
人 体の 振 動 特 性に関す る研 究など， 多数の報告が あ ること も附 記す る．4．
本研 究の研 究方法 本研究の研究 方法お よ び手 続き は以 下の とお りであ る。1
） 振 動性 状を変化さ せ ること ができる試 料 床と，
試 料 床に所 定の 加 振 力 を 与 えられる試 料 床 加 振 装 置を製 作 し， 官能検査手法を用い て，
試 料 床 加 振 装 置により発 生 し た試料床の 鉛直方向の 振 動に対する検 査 員の振 動 感 覚 上の反応を求め， 尺 度 構 成 理論 12〕・
13〕を 適用して ， 床 振 動 の振 動 感 覚 上の大き さ を表す 心 理学 的 尺 度 （以 降，
振 動 感 覚 尺 度 と 記す） を構 成す る。
2） 前 報で 開 発し た床 振 動測定装 置5〕を用い て，
試 料 床 加 振 装置で加 振し た と き の試料床の挙 動 を 測 定 する。 3） 1）で構 成し た振 動 感 覚尺度と，
Z）で測 定し た試 料 床の挙 動か ら得ら れ る種々 の物理 量 との対応 を検討 し，
床 振 動の振 動 感 覚 上の大き さを表 示で き る妥当な物 理 量 を設定す る。 以一
ヒ本研究で は，
床振動 測 定 装 置で求める床の振 動 性 状と人 間の心 理的反 応との対 応を軸に研 究 を進 める が，
人間の 生 理的 反 応に よる裏付け な どに関 しては今 後の課題とし た い
。
5．
床の振 動 感 覚に関 する官 能 検 査お よ び振 動感覚 尺 度の構 成 5．
1 官 能 検 査の概 要 振 動 感 覚尺 度 を構 成 する ための官 能 検 査の検 査 手 法，
検 査 試 料， 検 査 員， 姿 勢，
履 物な ど を表一
1に一
覧に し た。 以下に お もな事 項につ い て説 明を加える。
5．
1．1
検 査 手 法の選 定 検査手法と し て， 標 準 試 料と検 査 試 料の振 動を表一
1 に示す 7 範ちゅうに従っ て比 較 判 断す る，
系 列 範ちゅ う 法12L13〕 を 選 定し た。
選 定した手 法は，
こ の種の刺 激を対 象 と し た検 査に対して，
適 用の妥 当 性が実 証されて いる 表一
1 官 能 検 査 要 領一
覧 構 成す る尺 度 振動感 覚 尺 度 尺 度 構 成 手 法 系列 範 ちゅ う法 判 断 範 ちゅう この 床 で 感 じ る 鉛 直 方 向 の 振 動 と、
標鑿朧 鑼 蕪
黼 簿
鏖
巳耄
： こ の 床 の 方 が や や 振 動 す る と 感 じ る。
窶
じであ る と感じ る。
準 床の方が や や振 動す る と感じ る。
準 床 の 方 が か な り 振 動 す る と 感 じ る。
準 床の方が非常に振 動 す る と 感 じ る。
検 査 試料 2L 試 料 検査員 成 人 男 女15名 （21〜
30歳 〉 姿 勢 立 位、
椅 子 腰 掛 位，
座位の3種 類 履 物 く つ下 （D （5） （2 ＞ （3 ） もの である1％5，
1．
2 検 査 試 料お よ び標 準 試 料の設 定 本 検 査では，
振 動 性 状 を変 化 させ る ことがで きる試 料 床と， 試 料 床に所 定の加 振 力 を与え られ る試 料 床 加 振 装 置 を製作し， 試料床と試料床 加 振 装 置の加 振 力の組み合 わ せを，
検 査 試 料と して設 定する こと とした。
図一
1，
写真一1
に試 料 床お よび 試 料 床 加 振 装 置の概 要 を 示す。
試料床は， パ ネル重 量 調 整 用 重 錘 （2 ）に よ り重 量 を 変化さ せ ること ができる パ ネル （以 降，
重 量 可 変パ ネル と 記 す）と，
こ れ を 支 持する コ イル スプリン グ （4 ）か ら な り， パネル重 量， コ イル スプリングの剛 性および減 衰 特 性 を 変える ことに より，
様々な振 動 性 状が得ら れ る よ うに なっ て い るD ま た試料床 加 振 装 置は， モー
タ （M ），
回 転 板 （1），
上 下 動シャ フ ト （G
）などか らなる駆 動 部 と，
荷 重 変 換 器 （A
），
荷 重 受け板 （D
）， 加 振 用ス プ リン グ （C
）な ど か ら な る加振 力伝達部か ら構 成さ れ てい る。
こ の うち 加振力伝達部は，
試料床 下 面につ り下 げられ てい る。 本 装 置は上 下 動シャフ トに固定され た加 圧 板 （F）の下 降→
上 昇 （周期O．
6
秒 ）に よ り ， 加 振 用ス プ リングを 圧 縮 → 開放す る と き に荷重 受け板に加わる荷 重 を，
加 振 力 伝 達部を 介 して試料床に伝え， 試 料 床の コ イル スプリング を 圧縮一
・開 放す るこ と に よ り振 動 を発 生させ る機 構 と なっ てい る。
撫
孅
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軒
一 ネ ・ （5 ） 横 揺れ防止用ス トロー
クベ ア リ ング 試 料床加振装置鑼
lllll
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ト チ 受 用 受 受 板 動 動 板 器 ル ツ タ 圧 下 下 転 速 ベ ラ一
荷 荷 加 上 上 回 減 V ク モミ
ヨ
FGH − JKLM （∈
（5 ＞ （4） （D （2＞ （3）｝
・ ・ カ …｝
… L＿一＿＿
一 L＿ ＿
＿一
一 図一
1 試 料 床お よ び試 料床 加 振 装 置の概 要 巨 OoDm な お 試料 床に与え られ る加 振 力は，
加 振 用ス プリングの剛性と圧 縮 量 を調 整 す る ことに より，
種々変 化さ せる ことがで き る。 本 検 査で は， 実在す る床での振 動の測 定 結 果な ど を参考に，
予備 的 実 験 として 種々 の加 振 用スプリングの剛性と圧 縮 量 の組み合わ せ （以降， 加 振 条 件 と記 す ） で生じ る試料床の振 動の測 定を試 行 錯 誤 的に行 い， 最終 的に 21種 類の検査 試料 を設 定し た。
検 査 試 料は表一2
の“
検査 試料の 概 要”
の 覧に示 すと お り，10
種 写 真一
1 試料床 お よ び試 料 床 加 振 装 置表
一2
検 査 試料の概 要お よび床振動測定装 置による物 理量 測 定 結 果 検 査 試 科 の 母 要 検 査 試 料 瞼 試科床 加 振 条 件 床振 勤 測 定 葭 置によ る物 理 薫 測 定 結 果 Wkfk卩
σ D閏aκ TmVmT 血 VI （2 12』 50．
06290，
068o 』2500．
25日．
0．
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．
69．
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05510、
0401．
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0462．
55430，
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52833．
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0393o．
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882 5612032
．
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0329o 』311．
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振 置 匯 ネ イ ラ 有 薀 装 バ コ で 固 振 振 娠 加 り よ に 置 振 の の ン の 加 加 桝 加 床 床 ダ 床 床 床 試 床 科 科 レ 料 抖 科 準 準 試 試 ウ 試 拭 試 綴 飯 Wkk 「 kσ
甑 零 類の試 料 床 と8種 類の試 料 床 加 振装置の 加 振条件の組み 合わ せ か ら なっ て いる。 図一2
に各 試 料 床の自由減衰振 動の振 動 数と振 幅の半減 時間との 関係を示す。
な お試 料 床 と試 料 床 加 振 装 置の製 作および検 査 試 料の 設 定に当たっ ては，
以 下の点に留 意し た。 （1） 試 料に よっ て検 査 員に与え られる振 動の 範 囲 は，
歩 行， かけ足など人 間の 日常 的な動 作に よ り発 生 す る床 振 動の うち，
居 住 性の観 点か ら問 題と なる と思わ れ る範 囲と大き く異な ら ないようにする。
（2） る。 （3 ） する。 2，
0 ω 50 20〔
舉V
匯 喀 増 坪 e 選 e 齪 鵬靉
租皿
検 査 員に疲 労，
倦 怠 を感 じさせない試 料 数とす 検査 員が所定の姿勢を とる の に十 分な大きさ と O．
1 2 5 10 20 5D 自 由 減 轟 厖 動の振動 鍛 （日2） 図一
2 自由 減 衰 振 動の振 動 数と振 幅の 半 減 時 間と の関 係 （4） 検 査 期 間 中， 振 動 性 状 が 変 化し ない よ う な試料 とする。
一
方， 官能 検査時に検 査試料の比較対象と なる標 準試 料と して，
床パ ネル とコ イル ス プ リングか ら なる標 準 床 と，
こ れに所 定の加 振 力 を与え る標 準 床 加 振 装 置 を製 作 し，
試料床お よ び試 料 床 加 振 装 置に並 設し た。
図一
3， 写真一
2に標準床および標 準 床 加 振 装 置の概 要を示す。
標 準 床 加 振 装 置は，
電 磁 石 （E ＞の スイッチを切り落 下 重 錘 （F）を シャ フ ト （A
）に従っ て落 下さ せ たとき に ゴ ム ばね （G
）を介し て荷 重 受け板 （H
）に加わ る動 的 荷 重 を，
シャ フ トに より標 準 床に伝え振 動 を発 生さ せ る機 構と なっ て いる。 標 準 床のパ ネル重 量，
コ イル スプリングの剛 性 お よ び 標 準 床 加 振 装 置の落 下 重 錘の重 量， 重 錘落下高さ， ゴ ム ば ねな どの仕 様は，
図一3
に示す と お りで あ る。
これ ら の仕 様は， 標 準 試 料の振 動が振動感 覚上，
検査試 料 群の ほ ぼ中間程度に感じ ら れ る よ う，
予 備 的 検 査 を行い試 行 錯 誤 的に決 定し た もの で あ る。 な お本 検 査で は，
い ずれの検査試 料で も1回の加 振に よ り発 生す る振動を判 断の対象とすること と し，
加 振の 頻 度などの要因 に関す る検討は，
床振 動の評 価の段 階で 行うこ とと し た。
5．
1．
3
検 査 員の 選定 検 査 員 として，
試料床と標準床の振動の感 覚 上の比 較 判 断に検 査員の年 齢な どの層に よ る差は小さ く， 感 覚上 の振 動の大小の序列は大き く異な ら ないもの と仮 定し， 写真一
2 標 準 床お よび標 準 床 加振 装 置 ρ 巛 ） ル 40 ネ 量 〃 バ 重 床・
・
欧畆
錘 剛 重 ） ： 用 板 グ 艶 合 ン 調 （ リ 量 板 フ 重 下 ス ル ル ル ネ ネ イ バ バ コ 床 ）ー
準 123 標 （ー
ル ド ン ハ 脚 下 持 上 支 座 座 座 ナ 十ー
ナ斈
置 ト リ リ リ ラ一
同 と 置 装 曽 定 伝 測 5 動 邑 振 重 床 ： （ 板 鍾 ね け 装 フ 取 取 取 石 厘 ぱ 受 振 ヤ 錘 錘 錘 磁 下 ム 重 加 シ 重 重 重 電 落 ゴ 荷 床ー
ー
）ー
準 ABCDEFGH 標 （ （ー
…
（ （t ）（2 ） （3）一
一L
図一
3 標 準床お よび標 準 床 加 振 装置の概 要成人男 女 計15名 （21
〜
30歳 ） を選 定し た。
5．
1．
4 姿 勢，
履 物の選 定 本 研 究で は，
他 人が発 生 させ た床 振 動 を受振す る観点 で代 表 的かつ一
般 的 受 振 姿 勢とし て，立 位， 椅子腰 掛 位， 座位の 3種 類を 選定 し た。
つ まり立 位で は， 試料 床お よ び標 準 床 上 中 央に立っ た状 態で感じ ら れ る振 動， 椅子腰 掛 位では試 料 床および標 準床 上 中 央に設 置し た椅子に腰 掛け， かつ 足 裏が接 地し た状 態で感じられ る振動， 座位 では男 性の場 合 試 料 床お よ び標 準 床 上 中 央で あ ぐ らをか いた状 態，
女 性の場 合 横 す わりの状 態で感じ ら れ る振 動 を， 各々判断させ る こと とし た。な お椅子は，
ばね や クッ ショ ン材などが取り付け ら れ ていない も の を用いた。 また履 物は， 前 報 5｝ に おい て床振動の強弱に対す る振 動 感 覚 上の序 列は履 物により ほ と ん ど変化し ない こと が 明ら かとなっ たこと か ら，
薄手の くつ 下 履き と し た 。 5、
2 官 能 検 査 経 過，
結果お よ び振 動感覚尺度の構成5
．
1で述ぺ た条 件 のほ か に，
すべ り，
か た さ，
温 冷感 な ど床の鉛 直 方 向の振 動 以 外の要 因は判 断に 入 れ ない こ と， 疲れ た ら自由に休める こと な ど を条件に検査を実施 し， 基 礎 デー
タ を得た 。 検 査は，
標 準 試 料の振 動を数 回 提 示し た後，
検 査 試 料の振 動を検査 員の要求に応 じて数 回提 示 し て，
そ の検査試料に対す る判断を求め る操作を，
写 真一
3 官 能 検 査 状 況 各 検 査 試 料ご とに繰り返す方 法で行っ た。
な お検査試 料 の提 示 順 序は， 順序効 果が出ないよ う検査員ご とに変 化 させ た。
官 能 検 査 状 況 を 写 真一
3に， ま た官 能 検 査の 結果得ら れ た基 礎デー
タを表一
3に示す。
な お官能検査期間 中， 各 試 料 床の 自由 振 動 を適 宜 測 定し， 振 動 性 状が一
定に保た れて いることを確 認し た。
図一
4に官 能 検 査の分 散 分 析結果 を示す。
すべ て にお い て検 査 試 料の刺 激の差の効 果 を表す主 効 果の分散比 が ほかと比べ て非 常に大きく高 度に有 意であり，
かつ 寄与 率も高く なっ てい る。 こ の こと か ら設定し た検査 試 料 群 は十 分 差 異の あ る刺激を検査 員に与え て お り，
かつ 検 査 員にこ れ らの葦
に対す る共 通の判断基準が あること，
さ ら に検査方法も含め，
本 検 査 自体，
振 動に対 する感 覚 上 の判断を求め る検査と して，
不都合は な かっ た と み な せ ること が わ か る。
一
方 個 人 差がい ずれも有 意と なっ てい る が，
こ の種の 刺激を対象と し た検査で は通常あ り得ること5〕・
14），
さ ら に個人 差の 分散比，
寄与率が主 効 果の分散比，
寄与率よ りも非 常に小さい こ と か ら大き な問 題と は な らず，
構 成 さ れ る尺度は十 分意 味を もつ といえ る。 た だ し前 提と し て，
代表 値と して求め ら れ る各尺度は，
いずれ も個人差 を内 包して い ることを認 識 する必 要があるといえ る。 以上，
構 成さ れ る尺 度の有 意 性を確 認し たうえで，
官 能検査で求め た基 礎デー
タを用い，
尺 度 構 成 理 論12）・
ls］に 検 査 試 科 凹o．
立位 分 散比 寄 与 串 1Bl19211316710191 20174528 口 361415 主効 果 7日．
84『’
79．
82 竃 i し II11 1 個人 差 了．
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9δ竃 し 1 II．
1 1．
r … 1 絢 子 腰掛 位 分 散比 寄 与 率 1 11 1 主効 果 74．
257P79，
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111 「 1 個人差 5，
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3，
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分 散比 寄 与 廓 1 1111 主効 果 78．
1四’
「
8Lo4 瓢 口1821916 且319711017452208 ！23614 且5 個人 差 4．
37ら，
’
2，
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，
P
：危 険 率工％ で 有 意一
4．
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O t』 2．
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0 擴 動 を 感 じ な い一
c−一
．
7 振 動を感じ る 振 動感 覚 尺度 図一
4 振動感覚 尺度 線図 と 分散分析 結 果 表一
3 官 能検 査の結 果 得 ら れ た 基 礎 デー
タ表
一
4 振動感 覚尺度の相関表 立位 椅 子 腰 掛 位 椅子 腰掛 位 0．
991” o．
993，， 座 位 0．
992”
，
’
：危 険 串 1％で有 意 従っ て振 動 感 覚尺度 を構 成した （尺 度の概 要は以 降に図 示す ること と し，
詳 細は省 略する ）。
5，3
考 察 図一
4に構 成し た振 動 感 覚 尺 度を尺 度 線 上に示し，
表一
4に振 動 感 覚 尺 度 相互の相 関係 数を示 し た。
な お図一
4の折 れ 線は，
各 検 査 試 料の尺 度 値 を数 直 線 上にプロ ッ トし検 査 試 料ご とに結ん だもの で あり，
尺 度 値が大 きい ほど振 動す る と感じ る度 合いが強い こと を意 味す る。
こ れ らの図， 表か ら， 各 検 査 試 料の振 動 感 覚 上の相 対 的 序 列は，
受 振 姿 勢に よらずほ とん ど 同一
なこと が わか る。
こ の結 果か ら，
本 検 査で選 定し た姿 勢と類 似した姿 勢で受 振す る場 合でも， 振 動の感 覚 上の相 対 的 序 列は大 きく変 化しな い こ と が推 測で きる。
また こ の ことは， 本検 査で選 定し た姿 勢の う ち任 意の 姿 勢を 選択し， こ れ と近 似 し た条 件で床 振 動を受振で き （1｝ （2｝ （3） （4》 ｛5） （6） （9） （ll） （置3） i齪’
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（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 変 位 変 換 器 変 位 変 換 器 取 り 忖 け 座 霞 錘取 り1寸け 座 重 踵 取 り 付 け 座 上 下ハン ドル シ＋ フト 重 鍾取 り付け 座支 持架台 重鍾 誤 落 下 防 止 用 安 全 装 置 図一
5 （8） 電 磁 石 く9） 重 鍾 （LO） ゴ ムばね （11） 旻 け 板 （且2） 荷 重変 換器 （13） 荷 重 板 （L4） 加 連 度 計 床 振 動 測 定 装 置の概 要」
単 位 （田
m） る測 定 装 置に よ る振動の測定結果か ら，
いずれ の姿勢で の振 動 感 覚 尺 度ともよい対 応を示す物 理量 （VI （2
）） を得ら れ る可 能 性 が あること を示 して お り， 振 動の測 定 方 法の簡 易 化，
統一
化が十 分 可 能なこと を示 唆 して い る。
特に， 椅子 腰掛位や座 位の場 合， 人 体の受 振 体とし て の 特性が立 位と比 較し てどの よ うに変 化し てい る か などの 真の現 象 を究 明できなくて も， 上 述 した考え方で得 られ る ひとつ の物理 量で， いずれ の姿勢で の人 間の振 動 感 覚 も表 示で き ることにな り， 床 振 動 測 定 装 置の汎 用 性 を検 討 するうえ でも重 要 な 知 見 となる。
6．
振動感覚 尺度と対応 する物理 量の設定6．1
床 振 動 測 定 装 置の概 要図
一
5， 写真一
4に，
前rus
）で筆 者ら が開発 した床 振 動 測 定装置の概 要を示す。
本装置は重 量40kg の落 下 重 錘 （9
）と減衰性の大きい ゴムばね （10
）か ら な る荷重 体 に よ り，
歩行時の鉛 直 荷 重の う ち床 を 加 振す る とい う観 点か ら主 要と思わ れ る部分に近 似し た動的荷重を与え た と き の床の挙動を， 荷重変換器 （12
）， 変位 変換器 （1
） お よ び加速度 計 （14 ＞で測定す る もの であ る。
使用 し た 加 速 度 計は リ オ ン 社 製PV −84
B
型 （振 動 数 範 囲1〜
4000Hz
）で，
床 面に接着し た荷重板 （13
）に ね じ で固 定し た。
な お，
重 錘の落 下に よ る動 的な荷 重の作 用 後，
減衰性の大きい ゴ ムばね のは た ら きによ り，
落下後の重 錘の重量 がゴ ムばね を介し て床に静的に載荷さ れ る形式 と なっ てい る が，
これ は重 錘 落 下 時の 加 振 力によ り発 生 し た床 振 動を，
人体の要 因の影 響も含
め，
で き る だ け人 間が受振す る と き と近似し た条 件下で受振す ること を，
意図し た もの であ る。 前 報5〕で は，
本 装 置に より床を加 振した と きに測 定さ れ る床の変形 挙 動と，
重錘の重量 をゴ ムば ね を介して床 に静 的に載荷し た条 件 下で測 定さ れ る床振 動の減衰性状 を複 合 し た物 理 量で，
歩 行，
足 踏 停止 な どの 動 作を行う 人 間自身の振動 感覚を表 示す る物理 量 を得るこ と がで き 写 真一
4 床 振 動測 定 装 置 写 真一
5 物理 量 測定状 況た。 つ まり静的荷重載荷 時の本装置の特 性は
，
歩 行 時，
足 踏 停 止 時などにお け る受振体と して の人 体の特 性 を代 替する もの と みなせ ること か ら，
本 研 究で は本 装置を受 振 器 として用い， 前 述の静的荷重載荷 時の条 件 下 （重 錘 をゴムば ねの上に乗せ た状態〉で の試 料床の挙 動 を測 定 す る こ と と し た。
こ こで受 振 器の条件を受振姿勢の差 異に よらずひとつ としたの は，5．
3
におい て，
本研究の範囲 内で は，
ひ と つ の代 表 的な姿 勢での受 振状況で，
ほ かの姿 勢で の振 動 感 覚 も把 握で き ること を， 考察して いることによる。 6．
2 床 振 動 測 定装置に よ る試料床の挙 動の測 定6
．
1で述べ た条件に従い，
床 振 動 測 定 装 置 を 用い て， 試料床加振装置で加振し た と きの試 料 床の挙 動 を測 定し た。
写真一5
に測定状況を示 す。
図一
6に床 振 動測定 装 置の変位変 換器，
加 速度 計で測 定し た変形・
時 間 曲線， 加 速度・
時間曲線の例を，
試 料 床 加 振 装置の荷重変換器で測定し た荷重・
時間曲線と と もに示す。
こ こ で加 速度・
時 間曲線 は， 試料床の固有振 動 数に近い成 分 を抽 出し た もの であ る。 図一6
か ら試 料 床は，
加 振 力と して試料床に加わる荷 重に相 応し た変形 と， 加 振 力に よ り発生す る 試料 床の固 有 振動数に近い振動数で の減 衰振 動が複合さ れ た挙 動 を 示して いるこ と が わ か る。
こ の よ う な傾向は いずれ の検 査 試料で も表れてお り，
かつ 筆 者らの これ まで の研 究5｝ を は じ め とする，
人 間の動 作 時の床の挙 動 を測 定 した数 多くの報告におい て も，
同様の結 果が得ら れ て い る。
6．
3 振 動 感覚尺度と対応 す る物理 量の設 定 筆者ら はこれ までに，
人間の動 作 時に発 生す る床 振 動 に対す る振 動 感 覚には，
受振初 期の床の変形 挙 動と振 動 の続 き 具 合の ふたつ の要因 が 大 き く寄与 し，
かつ 受 振 初 期の床の変形 挙 動を表示す る物理 量 と して は床の最 大 変 形量，
振 動の続き具合を表 示す る物理 量 とし て は振幅が 所 定の レベ ル まで減 衰する の に要する時 間 （以 降， 減 衰 時 間 と記 す ）が妥 当で ある こ と を， 基 礎 的 研 究の成 果M），
15）と し て報 告し た。
ま た体 育 館の床を対 象と し た筆 者の一
部の研 究］6）で は ， 振 動の減 衰 感 覚 を減 衰 時 間で表 示でき ることが 明ら かに さ れて い る。
さらに筆 者らは前 報5，に お い て，
床 振 動 測 定 装 置で測 定され る床の最 大 変 形量 を無 次元化 し た値と床 振 動の 5dB （VAL ）（VAL ：振 動 加 速 度レベ ル値 （Vibration
Acceleration
Level＞B〕，
VAL ＝
20log
a／aref た だ しa ：rms 振 動 加 速度値，
aref ：無次元 化の ための定数 10−
3g ）まで の減 衰 時 間 を 無 次 元 化した値とを 加え合わ せ た物 理 量VI （1）で， 振 動 発 生 者と受 振 者が同 じ場 合の床 振 動に対 する振 動 感 覚 を 表 示でき ること を究 明し た。
ま た特に足踏 停 止 時の振 動 感 覚もVI
（1 ）で表 示で き ること か ら，
振 動 発 生 者と受 振 者が異な る場 合に も，
床の最 大 変形量 お よび 床 振 動の減 衰 時間 を 主 と す る物理 量で，振 動 感 覚を表 示で き る可 能 性が高い ことを述べ た。
以 上の知見 か ら
，
本 研 究で は図一
6に示 し た変形・
時 間 曲線か ら得ら れ る最 大 変 形 量 （Dmax） と， 加 速度・
時 間 曲線か ら得ら れ る振動の振 幅が一
定の レベ ル （Ax
） まで減 衰す るの に要 す る 時 間 （Th）を用い て， 振 動 感 覚 尺 度と対応する物理 量の設定を試み ることとし，
以 下 の よ うに検 討し た。
まず 前 報5）を参 考に ，
Ax
の 値 を，
本 研 究で対 象とす る振 動 数の 範 囲では閾値に該 当す る値で ある 5dB （VGL
＞（VGL
：三輪ら が提 示し た振動感覚レ ベ ル値 （試 料 床 加振 装 置の荷 重 変 換器 で測 定し た ） 荷 重・
時 聞曲 緞 愚 ぎ n 変 形・
時間 曲線 珪 閃．
9 mT ／ XamD＝
mV俸
m 鵠 噂 」 ロザ
A
1 加 速 度・
時 間 曲 線 1、
o l th l 『 I o l Th 罵 剛 局丶
＼ 丶丶
X く！
〆
！〆
／ ！ 検・
査 試 料 NO．
8 試 料 床の固 有 振 動 数 ll．
46Hz O．
0 0．
2 0，
q o．
6 a．
8 1噛
0 1，
2 時 間 Csee； （イ） 検 査 試 料 NO．
8 （試 料 床 加 振 装 置の荷重変 換 器で測 定し 冱） 荷 重・
時 間 曲 線 旧 O 出 Om 変 鵬 舳 線宀
v。。
D。。
x 、T．
巨
1
：
一
E・
I oa 加醸
・
黼醐
。
1
§
1
Th＝
Tm ｛ハmax ＜Ax ｝ x ×、
、
祀 肱 82 臥 数 勤 振 21 有 伍 固 ” の 料 床 試 料 査 試 検。
× O 日 ¢ 0，
0 D畠
2 0，
4 D，
6 0，
8 1卜
0 1．
2 時間 Csec｝ （ロ） 検 査 試 料 ND．
2L 図一
6 床 振 動 測 定 装置による試 料 床の挙 動の測 定 結 果お よび 試 料 床 加 振 装 置の荷 重変換器 で 測定し た荷重・
時 間 曲線の 例（
Vibration
Greatness
Level）8り と し た 場合お よび 5dB
〔VAL
）とし た場 合の減 衰 時 間 （Th ）を算出し た と ころ，
官能検 査 時に それほど振 動が長 続 き する と感じ ら れ ない い くつ かの試料におい て， 減 衰 時 間 （Th）が非 常に大きく なり，
不 都 合なこ と が判 明し た。 し た がっ て 妥当な減衰 時間 （Th
）を求め る た め に は，
Ax
の値をよ り大き く す る 必要が あ ること が わ かっ た。
こ の こと か ら Ax の値を， 本 研 究で対象と する振動数の範囲ではマ イ ス ター
曲線の “ 弱く感じ る” に該 当す る値で あ る20dB
（VGL ）と し た 場合の 減衰 時 間 （Th ）と，
Ax の 値を 20dB （VAL ）と し た場合の減衰時間 （Th
）を算 出し た。 こ の結 果，
本 研 究で対 象と す る振 動 数の範 囲 内で は，
算 出さ れ る ふ たつ の減 衰 時 間 （Th ）の序 列に大き な変 化 は み ら れず，
かつ いずれの場 合 も，
振 動 感 覚 尺 度の序 列 を比 較 的 よく表して いること が判明し た。
よっ て本研究 で は解 析の 簡 易 化な ど も考 慮し，
Ax の 値 を20 dB （VAL ）と し た場 合の 減 衰 時 間 （Th ）を採 用 するこ と と し た が，
算 出さ れ る減 衰時間 （Th
）に は，
間接 的で は あ る が 振 動 数の要因 が関与 して い るこ と、
を附 記し た い。 な お Ax の値が振 動 発 生 者と受 振 者が同じ場 合の値 （5dB （VAL
））よ り大き な値と なっ たの は，
受振 初 期の床の変 形 挙 動が，
振 動 発 生 者と受振 者が同じ場 合と 比 較して感 覚 上 強く感じられ る ため，
その後に感 じられ る振 動に対 する感 覚が，
相 対 的に多 少 鈍 感にな る た め と 考え られる。 つ ぎに，
筆 者らの これ まで の研 究 成 果5L15 ）を参 考に，
求め た減 衰 時 間 （Th ）と初 期の最 大 変 形 量 （Dmax）を 取り入 れ た物理 量 と して，
y
＝
αlog
（Dmax
／Dref
）十log
（Th／ Tref）α：定数
D
。ef ：無 次 元 化の た めの定 数lcmT
。。f：無 次 元 化の ための定 数1sec な るモデルを設 定し，
αの値を変 化さ せ な がら各 検 査 試 料のy
を算 出し，
振 動 感 覚 尺 度との対 応 を 検 討し たと ころ，
両 者の対 応にわずかで はあるが乱 れ が 生じ，
満 足 の い く結 果を得るに は至ら な か っ た。
図一
7に一
例と し て，
両 者の対応 が最もよ か っ た α三
〇．
7の場 合のy
と振 動 感 覚 尺 度との 関係を示す。 図 中の一
の破 線は，
振 動感覚 尺度上の各判断範ちゅうの位 置を表 す。
一
方，
官 能 検査時の検査員の意 見お よ び筆 者らの判 断 か ら，
振 動 発 生 者と受 振 者が異な る場 合の振 動 感 覚には，
受振初期の床の変形 挙動 の う ち，
変形の最 大 値ば か りで な く，
変形の速 度も 影 響 してい ること が 想定さ れ た。
ま た こ のよ うな観 点か ら， 先に算 出し た y と振 動感覚尺 度 との対 応の乱れ につ い て詳 細に検 討し た ところ， 図一
6に示し た変 形・
時 間 曲線か ら得られ る， 変 形が最 大 値 に達 す るの に要す る時 間 （Tm ）（以 降，
変 形 時 間と記す） の値が 比較 的長い 検査 試料の yが大き めに，
逆に変 形 ゆ D 樋 痔 翻 韈［
喫 掴 樋 翻」
5 費 ⊃ 適 卿 揖 420一
244鬯
一
一
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一
一
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一
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一
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一
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… 一
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1．
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71eg に ax 加田
f〕壱
loglth／Tref｝〔 Dref
＝
11レ
厂
丁肥
f＝
1 tsec［ 1・
つ ゆ ち 範 断 判 る る゜
、
U し る、
と 感 感 じ と る と と 感 動 す る る と 振 較 す す る の 比 動 動 すじ
ゆ
。
る る る じ じ じ 感 感 感 と と と る る る す す す 動 動 向 を 振 煽 動。
動 振 振 方 と に り 振 る 振 り に 直 動 常 な や じ や な 常 鉛 振 非 か や 感 や か 非 る る が が が と が が が じ じ 方 方 方 る 方 方 方 感 感 の の の あ の の の で で 床 床 床 で 床 床 床 床 床 の の の じ 準 準 準 の 準 こ こ こ 同 標 標 標 こ 標図
一
ア o．
710g （Dmax／Dret＞＋log （Th／ T．
，） と 振 動 感 覚 尺 度 との関 係 時 間が比 較 的 短い 検 査 試 料の yが 小 さめに算 出さ れて い ることが判明し た
。
以 上か ら本研究で は， 最 大 変 形 量 （Dmax
） を 変 形 時 間 （Tm
）で 除し た値 （Vm
） （以 降，
変 形 速 度と記す） も要因 と し て と り 入 れ ること と し，
Z ＝blog
（Dmax
／D
． f）十clog （Vm
／V
』∋f）十
lo9
（Th
／Tref
）b，
c ：定数Dref
：無次元化の た め の定数1cm
V
。。f ：無次元化の た めの定数lcm ／secT
．。f ：無 次 元 化の た めの定 数1sec な る モ デル を設定してb，
c の値を変化さ せ な が ら各検 査 試料のZ
を算出し，
振 動 感覚尺度との 対応図を描き なが ら両者の対 応を検 討し た ところ，b ・
＝O．
2，
c＝0，5
の と き にい ずれの姿勢での尺度と も最も よい対応が得ら れ た。
以 上の検 討か ら， 振 動 感 覚尺度と対 応する物理量と し て， 姿 勢の い かんに か かわ らず以 下の 式で与え られ る VI （2） （Vibration Index （2））を設 定し た。
VI （2 ）＝
0，
210g （P x／D． f）十 〇．
510g （Vnt／ Vref） 十log
（Th
／Tret
）
D
．f ：無 次元 化の ための定 数 1cm lV
．r ：無 次元化の た めの定 数 1cm ／secT．
f ：無 次 元 化の た めの定 数 lsec各 検 査 試料の
Dmax，
Tm，
臨，
Th，
VI （2）の値 を， 表一
2の“
床振 動 測定 装置に よ る物理 量 測 定 結 果”
の覧 に一
覧に し て 示 す。
な お加速度の最 大 値 （Amax ）がAx
に達し ない場 合に は，
受 振 初 期の変 形 挙 動の みを振 動と して感 知 して いる もの とみ な し，
変 形 時 間 （Tm
＞を もっ て減 衰 時 間 （Th ）と す ること とし た。
（図一
6 （ロ｝参照） 図一8
に振 動 感 覚 尺 度 とVI
（2 ）との関係 を 示す。
いずれも 図 中 点 線で示 し たご と く両 者はな め ら かに対応 し て おり．
種々 の姿 勢で感 じる床 振 動の感覚上の序列を，
VI （2＞ を用い て十 分な精 度で表 示で き ること が 明 ら か に な っ たといえる。
また 5．
1．
4で述べ た 理由か ら，
履 物が異な る場 合の床 振 動の感 覚上の序列も，VI
（2 ） で表 示で き るもの と考え ら れる。
さ らに 5．
3で述べ た考 察と，
図一
8の各 図の対 応 曲 線が ほぼ一
致す ること か ら，
ほかの 日常 的な姿勢で受振する場合の振動感覚を表示す る物 理 量 として も，VI
（2 ）を適 用で き る もの と想定 で き る。
な おちな み に各 試料床の 自由 減衰
振
動を 測定し，
振 幅 の半 減 時 間 を算 出し て，6．
1
で述べた床振 動測定 装置で 42 即 2 瞳 樹 窟 蠣 0
2
4
一
層
ー
」
渇 D604020 謁 2 』 。 00 の
卵
た 問 し 時 定 減 測 半 で の 置 幅 装 振 定 の 測 動 動 振 擴 衰 床 滅 係 関 の 間 時 減 半 の 幅 振 21 鴻 1S6
4 0
0
0
（
り uの
〉
諠 雷 聴 酔 e 響 蠣 e 裔 駆 鷹 蟋 田 皿 9一
図四
リ
司 5 層 9 画 榊 根 煢 助 刮 V る 財 今 舳 振一
つ ゆ ち 範 断 判 る る国
鞠
じ じ る、
と 感 感 じ と る と と 感 動 す る る と 振 較 す す る の 比 動 動 ず 向 を 撮 振 動る る る じ し し 感 感 感 と と と る る る す す ず 勤 動
。
動 振 振 方 と に り 振 る 振 り に 直 動 常 な や じ や な 常 鉛 振 非 か や 感 や か 非 る る が が が と が が が じ じ 方 方 方 る 方 方 方 感 感 の の の あ の の の で で 床 床 床 で 床 床 床 床 床 の の の じ 準 準 準 の 準 こ ご こ 同 標 欅 標 こ 標 度 尺 覚 感 動 振 と 2 エ V8一
図 係 関 の と ◎−
2＿
4霧
9
．
¶
z一
2ro−
1．
o o．
o oL5 測 定さ れる減 衰 振 動 と比 較し た結果 を示し たの が 図一
9 で あ る。 図におい て両 者の相 関が低い ことか ら， 本研 究 で対 象と す る床の範 囲では，
自由 減 衰 振 動など床の単一
の振動 性状を把 握し た だ けでは，
床 振 動の振 動 感 覚 上の 大 き さ を 表 示 す る物理 量 を得る の は困難である こ と が， 前報5｝に おける振 動 発 生 者 と受 振 者 が 同じ場 合と同 様 に，
あ ら た めて確 認で き た といえ る。
7．
床 振 動の振 動 感 覚上の表 示 方 法の提示 前 項まで に述べ た種々 の知 見か ら， 人間の動作に よ り 発 生す る床の鉛 直 方 向の振 動を，
動作する人 とは異な る 人が感じ る感覚上の序列を表示 する物 理 量 と して，
床の 材料 ・
構法， 姿勢， 履物のいか ん に か か わ らずVI （2
） を提 示し， その 測 定 方 法と と もに床振動の表 示 方 法とし て提 示す る。
た だし本 表 示 方 法 を適 用で きる範 囲は， 試 料 床 加 振 装 置に よ り発 生す る試 料 床の振 動性状の 範囲か ら，
VI
（2
）己一
1．
7〜
O．
11
）max ：0．
005〜O．
16
（cm ＞Tm
：0．
02〜
O．
25 （sec＞Vm
：0，
06−
2．
6 （cm ／sec） Th ：0，
08−
1．
2 （sec ） 振 動 数 ：5〜
25 （Hz） とす る。
8．
結 論 本研究の結果， 人 間の動作に よ り発生 す る床の鉛 直 方 向の 振 動の 振 動 感 覚 上の 表 示 方 法につ き，
前報5，で の振 動発生者と受振者が同じ場 合に引き続き，
振 動 発 生 者と 受振 者 が異な る場合の表 示 方法を確 立す ること ができ た。
謝 辞 む す び に当た り，
検査 な どに協 力いた だい た東工大 小 野 研究室の皆様，
検査 員と して協 力い ただ き まし た皆 様 な ら びに種々御 配 慮い た だいた吉 岡 丹 先 生 （日本工業 大学 教 授，
東工大 名 誉 教 授 ），
川 村 清 志 氏 （日本工業 大 学講 師 ），
卒業 研 究と して検査，
実 験に協力し て い ただ いた佐川和則 君，
佐 藤芳行 君 （2
名とも 日本工業 大 学卒 論生）に厚く御礼 申し上げ ま す。 ま た研 究 方 法，
成 果， 成果の適用性などに つ き，
つ ねつ ね一
緒に討論を してい た だいてい る，
櫛田 裕氏，
広 松 猛 氏を は じ め と す る 竹 中工務店技術研究所 振 動 研究グルー
プの皆様に謝 意 を 表します。
参考 文 献 1） 大 宰二郎，
坂恵一
巳 ：リブ付 床 版の振 動 性 状 1．
実 大 床 版 実 験 結 果，
日本 建 築 学会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 （構造 系 ），
昭和46年Il月，
PP．
639〜
640 2〕 佐 藤 達 郎，
穂 苅 実，
坂 恵一
巳 ：歩 行 時の 床 振 動に対 す る人 体 感 覚，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 （構造系），
昭 和47年10月，
pp．
541−
542 3） 櫛 田 裕 ：長ス パ ン床構 造 にお け る振 動 性 状評価のた めの基準化につ いて
，
日本建築学会 大会学 術講演梗 概集 （構 造 系），
昭和52年 10月，
pp．
739〜
740 4） 後 藤 剛 史：振 動 と居 住 性，
日本 建 築 学 会 環 境 工 学 委 員 会，
建 築 音 響・
振 動 分 科 会 第17回 音シ ンポ ジウ ム資料，
昭和 56年2月，
PP．
23−
27 5） 小 野英哲，
横山 裕 ：人間の動作に よ り発 生す る床振 動 の振 動 感 覚上の表 示 方 法に関す る研 究一
振 動 発 生 者と受 振 者が同じ場 合一，
日本建築 学 会 構 造 系 論 文 報告集第 381号，
昭和62年11月，
pp．
1−
9 6） 大 島 正 光：生 体 振 動 論，
東 京 大学 出 版 会，
pp．
145〜
170 7） 渡 部 丹，
村田洋治：振動障 害の指導基準 用基礎 資料，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集，
昭 和46年11月，
pp，
653−
654 8｝ 三輪 俊 輔， 米 川 善 晴 ：振 動の評 価 法 1．
正 弦 振 動の評 価 法， 日本 音 響 学 会 誌27巻1号，
昭 和46年，
pp．
11−
20 9） 三輪 俊 輔，
米 川 善 晴 ；振 動の評 価法 3．
衝 撃 振動の評 価 法，
日本音響 学会 誌27巻1号，
昭和46年，
pp．
33〜
39 10） 安 藤 直 人，
杉 山 英 男 ：木 質 床の振 動 性 状 （第 2報1
ス ト レ ス ト・
ス キン・
パ ネル の振 動 性 状，
木 材 学 会 誌，
Vol，
31，
No．
2，
昭 和60年，
pp．
89〜
96 11） 安 藤 直 人，
杉 山 英 男 ：木 質 床の振 動 性 状 （第 3報 ）ス ト 12） 13） 14） 15） 16） レ ス ト・
スキン・
パネル の 衝 撃 荷 重によ る動た わ み と歩 行 振 動，
木 材 学 会 誌，
Vo且．
31，
No．
2，
昭和 60年，
pp．
97−
102 佐藤 信：官能検査入 門，
日科技 連J
．
P，
ギルホー
ド， 秋 重 義 治 監 訳 ；精 神 測 定 法，
培 風 館，
pp．
276−
301 小 野 英 哲，
橋田 浩；居住性か ら み た建 築 物 床の鉛 直 方 向の振動 の評価方 法に 関 す る基 礎 的 研 究 その 1．
振 動 に 関 す る 心 理学 的尺度の構 成 （構造 系 ），
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集，
昭 和59年10月，
pp．
265−
266 小野英哲，
橋田 浩， 横山 裕 ：居 住 性か ら み た建 築 物 床の鉛 直 方 向の振 動の評 価 方 法に関す る基 礎 的 研 究 そ の 2．
振 動の評 価に関す る基 礎 的 検 討t 日本建築 学会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 （構 造系 ），
昭和59年10月，
pp．
267−
268 小 野 英 哲，
吉 岡 丹 1体 育 館の床の弾 力 性に関す る研 究 〔そ の 5）弾 力 性の使 用 感に関す る 心 理学的尺度と床の 物理量との対応及 び弾力性の評価式，
最適値の提 示， 日 本 建 築 学 会 論 文 報 告 集 第227号，
昭 和50年1月，
pp．
1−
11SYNOPSIS
UDC ：534．
12 ；69．
025 ；691 ：159．
9
INDICATING
METHOI
）S
OF
FLOOR
VIBRATIONS
CAUSED
BY
HUMAN
ACTIVITIES
BASED
ON
HUMAN
SENSATIONS
In
the case ofdifference
the vibration cause and the perceiverby Dr
．
YUTAKA YOKOYAMA and Dr．
Members of A
．
1．
」HmI 二NORI ONO
，
Indicating methods of
floor
vibratiQns causedby
human activities were determined to establish evaluating methodsfrom
a viewpoint of comfort．
The indicating me 止ods were based on the relationshipbetween
sensDry scales made upby
sensory tests and physical characteristics measured with “Vibration
Tester
”，
The
sensory tests were carried outby
ロsing a sample floor with a mechanical vib 【ator．
The number of subject wasl5．
The
sensory scalesin
3 motions ， standing ， sittingdQwn
on the chair and sitting down on thefloor
，
were obtainedby
the method of successive categories．
The
physical characteristics of the sample floors were measuled with“
Vibration Tester”developed
by
the au−
thors
．
This
tester collsisted of a weight， a rubber spring
，
a displacement meter，
an acceleration meter，
and soon
．
The
human
body
characteristics as elements to increase thedamping
offloor
vibrations，
were takeninto
accountby
this tester，
Finally
，
the appropriate physical values to indicate the vibratiQn greatness ofhuman
sensations，
were obtained．
This physical values “VibratiQn
Index
（2
）” were composed of3
elelnents of thefloor
vibrations，
max−
imum displacement
，
velocity anddamping
time till 20dB
（VAL
），
