振動の性質、測定と評価 財団法人東京都環境整備公社 東京都環境科学研究所 門屋真希子 振動とは… ・日常生活を送る上で存在しない 揺れることは異常なこととして受け止められる ・媒介するものの影響を受ける 固体を伝わる波 波を伝えるものの影響を受ける （発生源、地面、床といすの振動の合成したもの） ・人の感覚尺度がある 周波数、方向によって感じ方が異なる ・感覚尺度と不快さ 必ずしも一致しない 振動の性質…固体を伝わる波 振動波の種類 媒質粒子の振動 距離減衰 (振幅) エネルギー の割合(％) 伝搬速度 m/s 縦波 波の進行方向 1/r2 (地表面） 1/r（地中） 7 Cp>2.5Cs 横波 波の進行方向に鉛 直又は水平な面内 1/r2 (地表面） 1/r（地中） 26 Cs レイリー波 波の進行方向を含 む鉛直な面内 1/√r (全体として) 67 Cr≒Cs • 地盤の種類と固有値 硬質砂礫 10Hz 砂礫・ローム層 3Hz 沖積層・埋立 1Hz • 建物の振動特性 木造２階建て 3～７Hz RC構造 19/(建物の階数)Hz 人体と振動 振動による人体応答の評価（全身振動） ・感覚閾値 ・健康障害に対する評価 ・乗り心地のよさ ・乗り物酔い 人体の振動特性 生理的な反応 心理的な反応 睡眠影響 感覚閾値（振動知覚） 振動を感じる、感じないの境目の値 立位、座席面の鉛直方向 0.01m／s2 （JIS C 1510の60dB） 健康障害 強い全身振動に長期間暴露された場合の健康障害 乗り心地の良さ 仕事やレジャーで活動中に暴露される健康状態での快適性 乗り物酔い 0.1～0.5Hz 乗り物酔いの発生に対する振動的な運動の影響 全身振動の受感軸座標系（環境ではxyz3軸） 人体の振動特性 姿勢、方向、体の部位により反応が異なる 仰臥位 Y Z X ヒトの部位別 振動伝達と振動数の関係 (Szameitat 1976, Szameitat & Dupuis 1976) イスから頭への振動伝達関数と振動数 Z方向のみの振動、座位 (Dupuis & Hartung 1980) 振動伝達関数と振動数 Y方向に移動中、座位 (Dupuis & Hartung 1980) 周波数重みづけ補正特性 （JIS C 1510) JIS C 1510と ISO2631の比較 生理的な反応 刺激振動数（z方向、座位）と愁訴との関係 （耐えられない限界の振動を加えたときの愁訴） Magit & Coerman(1960) 循環器系：血圧上昇、心拍数増加、心拍出量減少など 呼吸器系：呼吸数増加 代謝 ：酸素消費量増加、エネルギ代謝率の増加など 体温 ：体温上昇 睡眠への影響 加振器を用いた被験者実験（山崎1975） 測定の条件 鉛直方向の振動 60、65、69、74、79dBの5種類 睡眠深度 5段階（覚醒、睡眠深度1~3度、REM） 測定結果 心理的な反応 振動を感じて、不快に思ったり、不安に感じたりする 心理的な反応と振動との関係 ・加振器上での被験者実験（音響心理学的評価） 単に振動に対する意識 ・日常的に振動に暴露されている住民の意識調査と振動の関係 振動発生源に対する迷惑感を含んだ評価 振動暴露量と反応（5段階評価） ・ ・ 振動の大きさ（dB、m/s2等） どの程度まで許容されるか？ 周波数重み付け特性（周波数補正特性） 周波数による重み付け 振動の現状… 振動苦情の傾向…建設作業に対しては増加傾向 基準超過はごくわずか 工場・事業場 建設作業 道路交通 鉄道 その他 苦情件数 580 1458 213 65 224 基準超過 9 2 3 - 平成21年度振動規制法施行状況調査結果より 課題 ・現在の苦情内容を精査して現状把握をする ・条例の施行状況を把握 ・適切な振動評価方法の確立 ・簡便な測定方法 ・効果的な振動対策 振動の測定（振動規制法準拠） 測定機器 JIS C 1510 で示された振動レベル計 • 基準加速度a0 10-5m/s2 (諸外国では 10-6m/s2を採用している) 振動加速度レベル=20＊log(a/a0) 周波数重みづけなし • 周波数重みづけ特性（周波数補正特性） 鉛直振動特性（水平方向振動、平坦特性） • 動特性（時定数） 0.63sec • 振動レベル（周波数重みづけ特性、振動加速度の実効値a) Lv=20 log (a/a0 ) （単位：dB） ・ウェーバー-フェヒナーの法則 刺激強度R ΔR／R＝一定 人の感覚量E E=alogR （等比級数が等差級数的に対応） ・実効値…電流電圧と同様 互いの振動の位相によっては複合波形は異なる。 振動加速度の実効値 A ＝√(1/T ∫a2 dt) 振動レベルの測定…どこを見ればよいか？ 波形の区分 変動が少ない場合 周期的又は間欠的に 変動する場合 不規則かつ大幅に 変動する場合 測定値の決定方法 その指示値 変動ごとの最大値の 平均値 5秒間隔100コ又はこれに 準じる感覚と個数の測定 値のL10 振動の記録 ・レベルレコーダー（振動レベルの記録） 長時間の連続変化の様子 変動幅の大きい現象の記録 記録紙に測定時のイベントを記録できる。 ・データレコーダー（振動レベル及び振動波形の記録） 長時間の連続測定（ファイルサイズに注意） 周波数及び振動強度の把握（周波数分析） 欠点：測定時の詳細なメモが別途必要 レベルレコーダー データレコーダー 振動レベルの測定、評価、対策及びその検証 １ 測定計画の作成 ① 事前の現地調査 発生源だけでなく、伝搬経路まで把握する必要があるため、事前に現 地調査の上、測定データの活用方法を考えて、測定計画を立てること。 苦情者やその他住民に聞き取り調査、苦情者との位置関係、施設等の 稼働状況（開始、終了及び休止時間） ② 測定計画 測定位置、使用測定機器、測定時間などを決定する。天候にも注意。 ２ 測定調査の実施 苦情者や事業所等の同席での調査 抜き打ちでの調査 ３ 測定結果のとりまとめ 基準値との関係を整理 対策効果の効果を推計する ４ 対策効果の検証 対策後の振動レベル等の測定による比較（効果がなければ再検討へ） 苦情者への聞き取り 振動防止対策 発生源対策 機械設備本体の改善（発生しないように） 回転機械…バランス、回転数、軸受の構造変更 往復動機械…シリンダ数の変更、機械か基礎重量増 方向性を持つので、向きを変える 基礎の改善（地盤に振動を伝えないように） 防振ゴム、基礎の重量増、ダイヤフラム（空気ばね） 振動伝搬 距離減衰、防振溝（あまり効果はない） 受振対策 基礎から振動が伝わる場合（個体音） 軟弱地盤からコンクリート基礎に高調波は伝わりにくいが、 伝わった場合には減衰せずに建物全体に振動が伝わる。 建物全体 建物基礎が振動を受けて変形して固有振動を起こす。
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