JP2005213896A - 鉄骨階段 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、踏面への歩行や落下物の衝撃により発生する衝撃音をおさえるとともに、踏面の受けた衝撃により段板部材が桁や下段の段板部材に当たって発生する衝突音や、段板部材が振動して発生する振動音をおさえることができる鉄骨階段を提供することを目的する。
【解決手段】 本発明に係る鉄骨階段の代表的な構成は、傾斜して配設した２本の側桁１と、側桁１に取り付けられ、踏面２ａ及び蹴込板２ｂを有する段板部材２と、を有する鉄骨階段Ａであって、段板部材２の踏面２ａに加わる衝撃を緩和する緩衝材５と、段板部材２から側桁１へ伝わる衝撃を緩和する緩衝材８、９と、踏面２ａの下面と蹴込板２ｂの裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材10と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、消音処理を施した鉄骨階段に関するものである。

近年、鉄骨階段は、軽量であり、安価かつ短い工期で設置でき、適切な防錆処理を施すことで耐久性も高めることができることから、屋内、屋外を問わず、多くの建物に使用されている。しかし、鉄骨階段は、肉厚の薄い鉄骨部材同士をボルト接合あるいは溶接し、踏面を化粧板やタイル等で仕上げた簡易な構造となっており、歩行者が昇降するときの歩行音や、落下物による落下音等が響き易いという騒音問題が発生していた。

この騒音は主に、踏面への衝撃による衝撃音と、衝撃を受けた鉄骨階段（段板部材、桁）の振動による振動音によって引き起こされている。また、この振動音は、鉄骨階段（段板部材、桁）の剛性が低い場合に大きくなる。

そこで、従来、消音処理を施した様々な鉄骨階段が提案されている。消音処理を施した鉄骨階段として、例えば、踏面上に発泡シートを敷設してなる発泡樹脂層を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。この鉄骨階段では、踏面への衝撃による衝撃音をおさえることができる。また、踏面の振動を減衰させ、踏面から発生する振動音をおさえることができる。

実開平０２−８７８３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の鉄骨階段では、踏面上の発泡樹脂層（緩衝部材）だけでは踏面の振動を十分に減衰させることができず、踏面からの振動音を十分におさえることができないという問題があった。

また、段板部材から桁に衝撃が伝わり、桁が振動して振動音が発生するという問題があった。

そこで本発明は、踏面への衝撃により発生する衝撃音をおさえるとともに、衝撃を受けた鉄骨階段（段板部材、桁）が振動して発生する振動音をおさえることができる鉄骨階段を提供することを目的する。

目的を達成するための本発明に係る鉄骨階段の第１の構成は、傾斜して配設した２本の桁と、該桁に取り付けられ、踏面及び蹴込板を有する段板部材と、を有する鉄骨階段であって、前記段板部材の踏面に加わる衝撃を緩和する第一の緩衝部材と、前記段板部材から前記桁へ伝わる衝撃を緩和する第二の緩衝部材と、前記踏面の下面と前記蹴込板の裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る鉄骨階段の第２の構成は、第１の構成の鉄骨階段において、前記桁は、前記段板部材の両端に１本づつ設けられ、それぞれの桁の内側に設けた段板受け部材を介して前記段板群を支持する側桁であり、隣接する段板部材同士は、上段の前記段板部材の前記蹴込板の下端に設けられた下連結部が下段の前記段板部材の前記踏面の後端に設けられた上連結部に重なるように結合され、前記第二の緩衝部材は、前記段板部材の踏面と前記段板受け部材との間と、前記上連結部と前記下連結部との間に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る鉄骨階段の第３の構成は、第１の構成の鉄骨階段において、前記桁は、前記段板部材の両側に１本づつ設けられ、それぞれの桁の上端に設けたフランジで前記段板部材を該段板部材の下側から支持する力桁であり、前記段板部材は、前記フランジの上部に、上段の前記段板部材の前記蹴込板の下端に設けられた下連結部が下段の前記段板部材の前記踏面の後端に設けられた上連結部に重なるように結合され、前記第二の緩衝部材は、上段の前記段板部材の下連結部と下段の前記段板部材の上連結部との間に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る鉄骨階段の構成において、段板部材の踏面の上部に第一の緩衝部材を設けた。これにより、踏面への衝撃による衝撃音をおさえることができる。また、段板部材の振動音をおさえることができる。

また、前記段板部材から前記桁へ伝わる衝撃を緩和する第二の緩衝部材を設けた。これにより、段板部材から桁に伝わる衝撃を緩和し、桁が振動して発生する振動音をおさえることができる。

また、側桁方式の鉄骨階段において、隣接する段板部材同士を、上段の前記段板部材の前記蹴込板の下端に設けられた下連結部が下段の前記段板部材の前記踏面の後端に設けられた上連結部に重なるように結合した。これにより、上段の段板部材の受けた衝撃が、下段の段板部材に伝わり、この衝撃荷重が下段の段板部材からも側桁に伝達される。このため、衝撃荷重が分散して側桁に加わり、桁の振動音をさらに低減することができる。また、それぞれの段板部材の受ける衝撃荷重も分散されて小さくなり段板部材の振動音を低減することができる。さらに、衝撃荷重が側桁に伝わるまでに衝撃を緩和する第二の緩衝部材の数が増えることによっても、側桁の振動音をさらに低減することができる。

また、踏面の下面と蹴込板の裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材を設けた。これにより、段板部材の剛性を高めて、踏面の受けた衝撃により段板部材が振動して発生する振動音をおさえることができる。

[第一実施形態]
本発明に係る鉄骨階段の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る側桁方式の鉄骨階段の構成図、図２は側桁方式の鉄骨階段の側面図、図３は鉄骨階段の消音効果の実験結果を示す図である。

（鉄骨階段の構成）
図１、図２に示すように、本実施形態にかかる鉄骨階段Ａは、側桁１、段板部材２、段板受け部材３を備えた側桁方式の鉄骨階段である。

側桁１は、段板部材２の両端に１本づつ合計２本、傾斜して配設されており、それぞれの側桁１の内側に取り付けた段板受け部材３を介して段板部材２を支持している。

段板部材２は、１枚の鋼板を略Ｌ字状に折り曲げて踏面２ａ及び蹴込板２ｂを形成している。また、段板部材２は、踏面２ａの後端に、斜め上方へ折り曲げた上連結部２ｃと、蹴込板２ｂの下端に、斜め上方へ折り曲げた下連結部２ｄとを有している。

踏面２ａの全面には、順に、粘着シート４、第一の緩衝部材である緩衝材５、沈み込み防止鋼板６、化粧板７が貼付されている。踏面２ａは、両側に２つづつ結合孔２ｅを穿孔している。また、上連結部２ｃと下連結部２ｄは平行に形成されている。上連結部２ｃは、両側に１つづつ結合孔２ｆを穿孔している。同様に、下連結部２ｄは、両側に１つづつ、結合孔２ｆに対応するように結合孔２ｇを穿孔している。

粘着シート４は緩衝材５を踏面２ａ上に接着している。緩衝材５は、クッション性が高く、振動に対する減衰効果の高い、いわゆる密度が小さく変形量の多い弾性体、例えば、発泡ゴム等で形成されている。このため、緩衝材５は、踏面２ａへ伝わる衝撃を緩和するとともに、踏面２ａの振動を減衰させている。

沈み込み防止鋼板６は両面に接着剤を塗布されており、緩衝材５と化粧板７を接着している。また、沈み込み防止鋼板６は変形しにくい剛性部材であり、緩衝材５による足元の沈み込みを防止し、足元の沈み込みによる転倒を防止して鉄骨階段Ａの安全性を高めている。化粧板７は、塩ビシート等で形成されており、蹴込板２ｂの上部から踏面２ａの全面に渡って段板部材２の表面をカバーしている。

段板受け部材３は、鋼板を直角に折り曲げて形成されており、一方の面を側桁１の内側に取り付け、他方の支持面３ａに踏面２ａの結合孔２ｅに対応する位置に２つ結合孔３ｂを穿孔している。支持面３ａ上には、第二の緩衝部材である緩衝材８が載置され、緩衝材８を挟むように踏面２ａが重ね合わせられている。緩衝材８は支持面３ａと同じ寸法で形成され、結合孔３ｂと対応する位置に結合孔８ａを２つ穿孔されている。段板部材２は、結合孔２ｅ、３ｂ、８ａにボルト11を通すことで、段板受け部材３を介して側桁１の内側にボルト結合される。

ここで、緩衝材８は、クッション性があり、比較的高荷重に耐えられる弾性体、例えば、高密度のゴム板等で形成されており、歩行等により衝撃荷重を受けた段板部材２が段板受け部材３（側桁１）に伝える衝撃を緩和している。

下段の段板部材２の上連結部２ｃの上には、第二の緩衝部材である緩衝材９が載置され、緩衝材９を挟むように上段の段板部材２の下連結部２ｄが重ね合わせられている。緩衝材９は上連結部２ｃと同じ寸法で形成され、結合孔９ａと対応する位置に結合孔９ａを２つ穿孔されている。そして、結合孔２ｆ、２ｇ、９ａにボルト12を通すことで、下段の段板部材２上に上段の段板部材２がボルト結合され、この結合を階段の下から上まで複数段に渡って行うことで段板群が形成されている。

ここで、緩衝材９は、クッション性があり、比較的高荷重に耐えられる弾性体、例えば、高密度のゴム板等で形成されており、歩行等により衝撃荷重を受けた上段の段板部材２が下段の段板部材２に伝える衝撃を緩和している。

段板部材２の裏側には、段板部材２を補強する段板補強部材10が設けられている。段板補強部材10は、上側を踏面２ａの下面と接合し、下側を蹴込板２ｂの裏面と接合し、踏面２ａの下面と蹴込板２ｂの裏面を橋渡し状に連結している。また、段板補強部材10は、段板部材２の幅とほぼ同じ長さの１枚の鋼板で形成されており、段板部材２の全長（幅方向全域）に渡って段板部材２に溶接されている。段板補強部材10の上側の両端には、段板受け部材３に干渉しないようにＬ字状に切り欠きが入っている。

（鉄骨階段の消音効果）
次に、鉄骨階段Ａの消音効果について説明する。まず、歩行者が鉄骨階段Ａを昇降する際に化粧板７上に足をかけると、衝撃荷重が化粧板７を介して沈み込み防止鋼板６に伝わり、沈み込み防止鋼板６全体に分散されて緩衝材５に伝わる。ここで、衝撃荷重により緩衝材５が変形して衝撃が緩和され、緩和された衝撃荷重が踏面２ａに伝達される。

これにより、衝撃荷重が化粧板７から踏面２ａへ直接加わる鉄骨階段に比べて、踏面２ａへの衝撃による衝撃音をおさえることができる。

次に、踏面２ａに伝わった衝撃荷重は、踏面２ａから緩衝材８、段板受け部材３を介して側桁１に鉛直方向下向きに伝達される。ここで、緩衝材８は、衝撃荷重を伝達する際に変形して、衝撃を緩和している。これにより、側桁１に伝わる衝撃荷重を小さくし、側桁１の振動を小さくして、側桁１から発生する振動音をおさえることができる。

図３（ａ−１）は段板補強部材10あり、緩衝材８、９なしの鉄骨階段ａの断面図、図３（ｂ−１）は段板補強部材10、緩衝材８あり、緩衝材９なしの鉄骨階段ｂの断面図、図３（ａ−２）、図３（ｂ−２）は、鉄骨階段ａ、ｂの踏面２ａ上にボールを落下させた際の消音効果の実験結果を示す図である。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、緩衝材８のない鉄骨階段ａに比べて、緩衝材８を設けた鉄骨階段ｂの方が計測された音が小さく、消音効果が高いことがわかる。

また、踏面２ａに伝わった衝撃荷重の一部は、踏面２ａから蹴込板２ｂ、下連結部２ｄへと伝わり、下連結部２ｄから緩衝材９を介して下段の段板部材２の上連結部２ｃに鉛直方向下向きに伝達される。そして、下段の段板部材２からも段板受け部材３を介して側桁１に衝撃荷重が伝達される。

ここで、緩衝材９は、衝撃荷重を伝達する際に変形して、衝撃を緩和している。これにより、上段の段板部材２から下段の段板部材２に伝わる衝撃荷重を小さくし、下段の段板部材２から側桁１へ伝わる衝撃荷重を小さくし、側桁１の振動を小さくして、側桁１から発生する振動音をおさえることができる。

図３（ｄ−１）は、段板補強部材10、緩衝材８、９ありの鉄骨階段ｄの断面図、図３（ｄ−２）は、鉄骨階段ｄの踏面２ａ上にボールを落下させた際の消音効果の実験結果を示す図である。

図３（ｂ）、図３（ｄ）に示すように、緩衝材９のない鉄骨階段ｂに比べて、緩衝材９を設けた鉄骨階段ｄの方が計測された音が小さく、消音効果が高いことがわかる。

また、隣接する段板部材同士を、上段の段板部材２の下連結部２ｄが下段の段板部材２の上連結部２ｃに重なるように結合した。これにより、段板部材２の受けた衝撃が、下段の段板部材２に伝わり、この衝撃荷重が下段の段板部材２からも側桁１に伝達される。逆に、わずかながら、段板部材２の受けた衝撃は、上段の段板部材２にも伝わり、この衝撃荷重が上段の段板部材２からも側桁１に伝達される。このように、衝撃荷重が分散して側桁１に加わることで、側桁１の振動音をさらに低減することができる。また、それぞれの段板部材２の受ける衝撃荷重も分散されて小さくなり段板部材２の振動音を低減することができる。さらに、衝撃荷重が側桁１に伝わるまでに衝撃を緩和する緩衝材８、９の数が増え、側桁１の振動音をさらに低減するという効果もある。

次に、踏面２ａに伝わった衝撃荷重は、段板部材２を振動させて振動音を発生させる。かかる振動音は、緩衝材５が踏面２ａの振動を吸収することでおさえられている。しかし、段板部材は、剛性が低い場合に振動しやすく、振動音が大きくなってしまう。

ここで、段板部材２は１枚の鋼板を折り曲げて形成されているため、剛性が高くなっている。さらに、段板部材２は、踏面２ａの下面と蹴込板２ｂの裏面を段板補強部材10で橋渡し状に連結して、トラス構造とし、段板部材２の剛性を高めている。これにより、段板部材２の振動をおさえ、段板部材２が振動して発生する振動音をおさえることができる。また、段板補強部材10は段板部材２の全長（幅方向全域）に渡って連結されているため、踏面２ａのどこに衝撃荷重がかかっても段板部材２の振動音をおさえることができる。

図３（ｃ−１）は段板補強部材10なし、緩衝材８、９ありの鉄骨階段ｃの断面図、図３（ｃ−２）は、鉄骨階段ｃの踏面２ａ上にボールを落下させた際の消音効果の実験結果を示す図である。

図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、段板補強部材10のない鉄骨階段ｃに比べて、段板補強部材10を設けた鉄骨階段ｄの方が計測された音が小さく、消音効果が高いことがわかる。

また、図３に示す鉄骨階段のうち、段板補強部材10、緩衝材８、９をすべて設けた鉄骨階段ｄが一番消音効果が高く、段板補強部材10、緩衝材８、９を組み合わせることによりより高い消音効果が得ることができる。尚、本実験では、段板補強部材10、緩衝材８、９による消音効果を調べるために、緩衝材５のない鉄骨階段としたが、緩衝材５を設けることによりさらに高い消音効果を得ることができる。

上述のごとく、段板部材２の踏面２ａと化粧板７の間に緩衝材５を設けた。これにより、踏面２ａへの衝撃による衝撃音をおさえることができる。また、段板部材２の振動音をおさえることができる。

また、段板部材２の鉛直方向下向きに荷重を伝える部分の下部（段板部材２の踏面２ａと段板受け部材３との間）に緩衝材８を設けた。これにより、段板受け部材３を介して側桁１に伝わる衝撃荷重を小さくし、側桁１の振動を小さくして、側桁１から発生する振動音をおさえることができる。

また、段板部材２の鉛直方向下向きに荷重を伝える部分の下部（上連結部２ｃと下連結部２ｄとの間）に緩衝材９を設けた。これにより、上段の段板部材２から下段の段板部材２に伝わる衝撃荷重を小さくし、下段の段板部材２から側桁１に伝わる衝撃荷重を小さくし、側桁１が振動して発生する振動音をおさえることができる。

また、隣接する段板部材同士を、上段の段板部材２の下連結部２ｄが下段の段板部材２の上連結部２ｃに重なるように結合した。これにより、上段の段板部材２の受けた衝撃が、下段の段板部材２に伝わり、この衝撃荷重が下段の段板部材２からも側桁１に伝達される。このため、衝撃荷重が分散して側桁１に加わり、側桁１の振動音をさらに低減することができる。また、それぞれの段板部材２の受ける衝撃荷重も分散されて小さくなり段板部材２の振動音を低減することができる。さらに、衝撃荷重が側桁１に伝わるまでに衝撃を緩和する緩衝材８、９の数が増えることによっても、側桁１の振動音をさらに低減することができる。

また、踏面２ａの下面と蹴込板２ｂの裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材10を設けることにより、段板部材２の剛性を高めて、踏面２ａの受けた衝撃により段板部材２が振動して発生する振動音をおさえることができる。

[第二実施形態]
次に本発明に係る鉄骨階段の第二実施形態について図を用いて説明する。図４は本実施形態に係る力桁方式の鉄骨階段の構成図、図５は力桁方式の鉄骨階段の側面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

（鉄骨階段の構成）
図４、図５に示すように、本実施形態にかかる鉄骨階段Ｂは、上記第一実施形態の側桁１を力桁21に変えて、段板部材２を力桁21に直接取り付け、段板受け部材３を省略した力桁方式の鉄骨階段である。

段板受け部材３が設けられていないため、鉄骨階段Ｂには、緩衝材８も設けられておらず、踏面２ａには結合孔２ｅも穿孔されていない。また、段板補強部材10は、段板受け部材３と干渉することがないため、切り欠きが入っていない。

力桁21は、段板部材２の両側に１本づつ合計２本、傾斜して配設されており、それぞれの力桁21の上端に設けたフランジ21ａで段板部材２を段板部材２の下側から支持している。

フランジ21ａ上には順に、上連結部２ｃ、緩衝材９、下連結部２ｄが重ね合わせられており、フランジ21ａには、上連結部２ｃ及び下連結部２ｄの結合孔２ｆ、２ｇに対応する結合孔21ｂが穿孔されている。そして、結合孔２ｆ、２ｇ、９ａ、21ｂにボルト12を通すことで、段板部材２が力桁21上にボルト結合され、この結合を階段の下から上まで複数段に渡って行うことで段板群が形成される。

（鉄骨階段の消音効果）
次に、鉄骨階段Ｂの消音効果について説明する。本実施形態の鉄骨階段Ｂでは、緩衝材５と段板補強部材10により上記第一実施形態と同様の消音効果（衝撃音、振動音をおさえる効果）を得ることができる。

また、鉄骨階段Ｂは、段板受け部材３、緩衝材８を設けることなく、上連結部２ｃを力桁21に直接結合している。ここで、緩衝材９は、下連結部２ｄから衝撃荷重を受けて変形して衝撃を緩和し、下段の段板部材２の上連結部２ｃを介してフランジ21ａに衝撃荷重を伝える。このため、緩衝材９は、段板部材２から力桁21に伝わる衝撃荷重を小さくし、力桁21の振動を小さくして、力桁21から発生する振動音をおさえている。

尚、本実施形態では、上連結部２ｃとフランジ21ａとの間に緩衝材を設けていない。これは、階段の昇降の際は主に踏面２ａの中央近傍から先端にかけて衝撃荷重がかかるが、さらに踏面２ａの中央部に段板補強部材10が接合されているため踏面中央近傍にかかる衝撃荷重もほとんど、踏面２ａの先端側（蹴込板２ｂ側）にかかってくる。このため、上連結部２ｃの下部には大きな衝撃荷重はかからず、緩衝材は不要となるためである。

また、斜めに配設された力桁の上において長期に渡って精度を保つためには、下連結部２ｄと上連結部２ｃ、又は上連結部２ｃとフランジ21ａのいずれか一方は緩衝材を介さずに固定するのが好ましいためである。

上述のごとく、上記第一実施形態と同様に、段板部材２の踏面２ａと化粧板７の間に緩衝材５を設けることにより、踏面２ａへの衝撃による衝撃音をおさえることができる。

また、段板部材２の鉛直方向下向きに荷重を伝える部分の下部（下連結部２ｄとフランジ21ａとの間）に緩衝材９を設けた。これにより、段板部材２から力桁21に伝わる衝撃を緩和し、力桁21の振動を小さくし、力桁21が振動して発生する振動音をおさえることができる。

また、上記第一実施形態と同様に、踏面２ａの下面と蹴込板２ｂの裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材10を設けることにより、段板部材２の剛性を高めて、踏面２ａの受けた衝撃により段板部材２が振動して発生する振動音をおさえることができる。

本発明の活用例として、騒音対策が必要な様々な建物の階段にに適用可能である。

第一実施形態に係る側桁方式の鉄骨階段の構成図である。 側桁方式の鉄骨階段の側面図である。 鉄骨階段の消音効果の実験結果を示す図である。 第二実施形態に係る力桁方式の鉄骨階段の構成図である。 力桁方式の鉄骨階段の側面図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、ａ〜ｄ …鉄骨階段
１ …側桁
２ …段板部材
２ａ …踏面
２ｂ …蹴込板
２ｃ …上連結部
２ｄ …下連結部
２ｅ、２ｆ、２ｇ、３ｂ、８ａ、９ａ、21ｂ …結合孔
３ …段板受け部材
３ａ …支持面
４ …粘着シート
５、８、９ …緩衝材
６ …沈み込み防止鋼板
７ …化粧板
10 …段板補強部材
21 …力桁
21ａ …フランジ

Claims (3)

1. 傾斜して配設した２本の桁と、該桁に取り付けられ、踏面及び蹴込板を有する段板部材と、を有する鉄骨階段であって、
   前記段板部材の踏面に加わる衝撃を緩和する第一の緩衝部材と、
   前記段板部材から前記桁へ伝わる衝撃を緩和する第二の緩衝部材と、
   前記踏面の下面と前記蹴込板の裏面を橋渡し状に連結する段板補強部材と、を有することを特徴とする鉄骨階段。
2. 前記桁は、前記段板部材の両端に１本づつ設けられ、それぞれの桁の内側に設けた段板受け部材を介して前記段板群を支持する側桁であり、
   隣接する段板部材同士は、上段の前記段板部材の前記蹴込板の下端に設けられた下連結部が下段の前記段板部材の前記踏面の後端に設けられた上連結部に重なるように結合され、
   前記第二の緩衝部材は、前記段板部材の踏面と前記段板受け部材との間と、前記上連結部と前記下連結部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨階段。
3. 前記桁は、前記段板部材の両側に１本づつ設けられ、それぞれの桁の上端に設けたフランジで前記段板部材を該段板部材の下側から支持する力桁であり、
   前記段板部材は、前記フランジの上部に、上段の前記段板部材の前記蹴込板の下端に設けられた下連結部が下段の前記段板部材の前記踏面の後端に設けられた上連結部に重なるように結合され、
   前記第二の緩衝部材は、上段の前記段板部材の下連結部と下段の前記段板部材の上連結部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨階段。

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