JP2007100449A - 住宅用ダイナミックダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】温度依存性や振幅依存性等の信頼性に優れ、重量床衝撃音の良好な遮音性能をより安定して発揮し得るようにした住宅用ダイナミックダンパを提供する。
【解決手段】ダイナミックダンパは、Ｃ型鋼５のウェブの内面に距離を隔てて取付けられる一対の取付部材１ａ、１ｂと、一対の取付部材１ａ、１ｂの間に配置される柱状のマス部材２と、各取付部材１ａ、１ｂにそれぞれ設けられてマス部材２の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体３ａ、３ｂとを備え、その共振周波数が３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲内にチューニングされている。ゴム弾性体３ａ、３ｂは、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置され、ｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば一般住宅及び集合住宅（アパート、マンション）等の建築構造物において、床や天井を支持する支持部材あるいは鉄骨系住宅のＣ型鋼及びＨ型鋼で組まれた梁又は根太に設置され、床に発生する振動や衝撃音を低減する住宅用ダイナミックダンパに関する。

一般住宅等においては、飛び跳ねや踏み台からの降下等による衝撃が床に加わるといわゆる重量床衝撃音が発生し、その衝撃音が不快音や不快震動等の原因となることから問題となる。特に、複数階建ての戸建住宅や集合住宅等においては、上階の居室や廊下の床に発生する振動や衝撃音が下階に直接的に伝播されるため、下階の住人にとっては甚だしい騒音となる場合がある。

そこで、一般住宅等の床に発生する振動や衝撃音を抑制するために、従来より種々の対策が講じられており、現状での重量床衝撃音対策としては、床を重くする方法や床の剛性を高くする方法が主流である。しかし、これらの方法を採用した場合、床重量がアップするのに伴い、躯体や基礎を大きくしたり頑強に補強する必要があるため、住宅等の基本構造の変更やコストアップを招くこととなり、これらの方法の採用にも限界がある。

また、近年においては、例えば特許文献１及び２に開示されているように、床を支持する梁や根太等に対して、ばねとして機能するゴム弾性体（ばね部材）と、該ゴム弾性体に弾性支持され質量体として機能するマス部材とからなるダイナミックダンパを設置して、床に発生する振動や衝撃音を低減する方法が提案されている。このダイナミックダンパの共振周波数は、ばね部材のばね定数とマス部材の質量とによって基本的に定まり、低減すべき振動や衝撃音の周波数に合わせてチューニングされる。

ところで、上記特許文献２に開示されたダイナミックダンパは、ゴム弾性体が角型のブロック状に形成されてマス部材を上方に片持ち支持するように構成され、振動入力時には圧縮変形するようにされており、且つゴム弾性体が０．１から０．７の範囲内で比較的減衰のあるゴムで形成されている。そのため、クリープ変動や温度依存性、振幅依存性が大きく、また、振動入力方向が異なるとばね定数が変化し共振周波数が変動してしまうことから、遮音性能を安定して発揮することができないという問題がある。
特開２０００−３５５９９４号公報 特開２００４−３２８０号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、温度依存性や振幅依存性等の信頼性に優れ、重量床衝撃音の良好な遮音性能をより安定して発揮し得るようにした住宅用ダイナミックダンパを提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する本発明は、住宅等の建築構造物に設置されるダイナミックダンパであって、前記住宅等の建築構造物に互いに距離を隔てて取付けられる一対の取付部材と、一対の該取付部材の間に配置される柱状のマス部材と、一対の前記取付部材にそれぞれ設けられて前記マス部材の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体と、を備え、その共振周波数が３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲にチューニングされていると共に、前記ゴム弾性体は、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置され、前記ゴム弾性体のｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有することを特徴としている。

本発明の住宅用ダイナミックダンパは、マス部材の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体が、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置された構成とされている。これにより、ゴム弾性体の形状が円柱状にされていることで径方向においてばね定数の異方性がなくなるため共振周波数の変動が抑制され、且つゴム弾性体が径方向において剪断変形するように配置されていることで振幅依存性が軽減されることから、ゴム弾性体の性能が安定化される。また、ゴム弾性体は、ｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有することからクリープ変動が軽減され、温度依存性や経年変動、振幅依存性等の信頼性が向上する。よって、本発明のダイナミックダンパは、重量床衝撃音の良好な遮音性能をより安定した状態で発揮することができる。

本発明において、ゴム弾性体は、耐へたり性の良い天然ゴム（ＮＲ）系のゴム材料を好適に採用して形成することができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）のみのゴム材料、又は天然ゴム（ＮＲ）にスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）やブタジエンゴム（ＢＲ）等の合成ゴムをブレンドしたＮＲ／ＳＢＲ、ＮＲ／ＢＲのゴム材料であっても良い。天然ゴム（ＮＲ）系のゴム材料を採用すれば、ｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有するように、ゴム弾性体を有利に形成することができる。なお、ダイナミックダンパの共振周波数は、マス部材の質量とゴム弾性体の剪断方向のばね定数とに基づいて、３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲で低減すべき周波数に合わせてチューニングされる。

なお、本発明の住宅用ダイナミックダンパは、住宅のＣ型鋼及びＨ型鋼で組まれた梁や根太に好適に設置され、その際にはＣ型鋼及びＨ型鋼のウェブに取付けられ、マス部材が取付部材やゴム弾性体から離脱した場合にそのマス部材の落下を防止する落下防止部材が取付部材に設けられているのが好ましい。この落下防止部材は、例えば、マス部材の端部のＣ型鋼及びＨ型鋼開口側を覆うように取付部材から突出する落下規制部を有するように構成することができる。このようにすれば、落下防止部材を取付部材と一体的に簡易な構造で容易に設けることができる。

本発明の住宅用ダイナミックダンパによれば、マス部材の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体は、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置され、ゴム弾性体のｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有するように構成されているため、温度依存性や振幅依存性等の信頼性に優れ、良好な遮音性能をより安定して発揮することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す平面図であり、図２はそのダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す正面図であり、図３はそのダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す側面図である。

本実施形態の住宅用ダイナミックダンパは、住宅のＣ型鋼及びＨ型鋼で組まれた梁又は根太に設置されるダイナミックダンパであって、図１〜図３に示すように、Ｃ型鋼５のウェブの内面に距離を隔てて取付けられる一対の取付部材１ａ、１ｂと、一対の取付部材１ａ、１ｂの間に配置される柱状のマス部材２と、各取付部材１ａ、１ｂにそれぞれ設けられてマス部材２の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体３ａ、３ｂと、マス部材２の落下を防止する一対の落下防止部材４ａ、４ｂと、から構成されている。

一対の取付部材１ａ、１ｂは、１枚の鉄板を略直角に折り曲げてそれぞれ断面Ｌ字形状に形成された同一形状のものであり、矩形に形成されてＣ型鋼５のウェブの内面に接面する状態で固定される取付基部１１ａ、１１ｂと、取付基部１１ａ、１１ｂの一端から立ち上がる矩形に形成された立上り部１２ａ、１２ｂとからなる。取付基部１１ａ、１１ｂと立上り部１２ａ、１２ｂとが交わる折り曲げ角部には、それぞれ２箇所にリブ１３ａ、１３ｂが設けられていることより補強されている。取付基部１１ａ、１１ｂの中央部には、取付ボルト１４ａ、１４ｂが挿通される挿通孔（図示せず）が設けられている。また、各立上り部１２ａ、１２ｂの上端部には、幅方向両サイドの２箇所にリベット１５ａ、１５ｂが挿通される挿通孔（図示せず）が設けられている。一対の取付部材１ａ、１ｂは、Ｃ型鋼５の長手方向において立上り部１２ａ、１２ｂが所定距離を隔てて対向するようにして、取付基部１１ａ、１１ｂがＣ型鋼５のウェブの内面に取付ボルト１４ａ、１４ｂにより取付けられている。

マス部材２は、鉄系金属により径が一定で長尺の円柱状に形成されており、所定の質量を有する。このマス部材２は、その長手方向がＣ型鋼５の長手方向に沿うようにして、一対の取付部材１ａ、１ｂの間に配置されている。このマス部材２は、一対の取付部材１ａ、１ｂにそれぞれ固定された一対のゴム弾性体３ａ、３ｂによりその両端部が保持された状態で弾性支持されている。

ゴム弾性体３ａ、３ｂは、天然ゴム（ＮＲ）系のゴム材料で、円形板状（円柱状）に形成されており、直径が５０ｍｍ、厚みが８ｍｍの大きさに形成されている。このゴム弾性体３ａ、３ｂは、ｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる範囲の特性を有し、クリープ変動が小さく、耐へたり性が良い。

このゴム弾性体３ａ、３ｂは、軸方向一端面がマス部材２の端面に加硫接着されていると共に、軸方向他端面が立上り部１２ａ、１２ｂの内側面中央部にそれぞれ加硫接着されていることにより、一対の取付部材１ａ、１ｂに対してそれぞれ一体的に連結された状態で強固に固定されている。これにより、一対のゴム弾性体３ａ、３ｂは、マス部材２の両端を弾性支持し、両ゴム弾性体３ａ、３ｂが振動入力時に径方向において剪断変形するように配置されている。この場合、ゴム弾性体３ａ、３ｂは、径方向の全方向において均等に剪断変形することが可能であり、また、円柱状に形成されていることからばね定数の異方性がない。

なお、各ゴム弾性体３ａ、３ｂの剪断方向のばね定数は、マス部材２の質量との関係において適宜設定されており、これら各ゴム弾性体３ａ、３ｂの剪断方向のばね定数とマス部材２の質量とに基づいて、３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲で低減すべき周波数に合わせてダイナミックダンパの共振周波数がチューニングされている。

一対の落下防止部材４ａ、４ｂは、１枚の鉄板を略直角に折り曲げてそれぞれ断面Ｌ字形状に形成された同一形状のものである。この落下防止部材４ａ、４ｂは、矩形に形成されて各取付部材１ａ、１ｂの立上り部１２ａ、１２ｂの外側面に接面する状態で固定される固定基部４１ａ、４１ｂと、矩形に形成されて立上り部１２ａ、１２ｂの立上り上端からマス部材２の軸方向内方へ突出する落下規制部４２ａ、４２ｂとからなる。

固定基部４１ａ、４１ｂの所定の２箇所には、立上り部１２ａ、１２ｂの上端部の２箇所に設けられた挿通孔（図示せず）と符合するようにして挿通孔（図示せず）が設けられており、これらの挿通孔に挿通されたリベット１５ａ、１５ｂにより、落下防止部材４ａ、４ｂが取付部材１ａ、１ｂにそれぞれ固定されている。この落下防止部材４ａ、４ｂは、落下規制部４２ａ、４２ｂがマス部材２の端部の外側（Ｃ型鋼５の開口側）に位置するように配置されていることにより、マス部材２がゴム弾性体３ａ、３ｂや取付部材１ａ、１ｂから離脱した場合にも、落下規制部４２ａ、４２ｂにより規制されてＣ型鋼５から落下しないようにされている。

以上のように構成された本実施形態のダイナミックダンパＤは、例えば図４及び図５に示すように、Ｃ型鋼５で組まれた梁により上階の床パネル５０を支持するように構成される鉄骨系住宅の床において、Ｃ型鋼５のウェブの内面に取付けられてＣ型鋼５内に収納された状態で複数のものが設置される。この場合には、矩形に組まれた大梁内に根太として並列状に配設された６本のＣ型鋼５に対して、それぞれ５セットづつ合計３０セットのダイナミックダンパＤが、大梁内において略均等に分散された状態に配置されている。ここで用いられる床パネル５０としては、例えばＡＬＣ製のものやＰＣＣ製のものが好適に用いられる。

上記のようにダイナミックダンパＤが設置された床に対して、飛び跳ねや踏み台からの下降等による衝撃が加わって振動や衝撃音が発生すると、その振動や衝撃音が床パネル５０を支持するＣ型鋼５に伝達されることにより、Ｃ型鋼５も振動する。このとき、Ｃ型鋼５に収納された状態で設置された各ダイナミックダンパＤがＣ型鋼５と共振することによって、床の振動が効果的に減衰され、下階へ伝播される重量床衝撃音（６３Ｈｚ帯域）が効果的に低減される。

本実施形態のダイナミックダンパＤの場合には、マス部材２の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体３ａ、３ｂが、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置されていることから、共振周波数の変動が抑制され、且つ振幅依存性が軽減されることにより、ゴム弾性体３ａ、３ｂの性能が安定化される。また、ゴム弾性体３ａ、３ｂは、ｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有することからクリープ変動が軽減され、温度依存性や経年変動、振幅依存性等の信頼性が向上する。よって、本実施形態のダイナミックダンパＤは、重量床衝撃音の良好な遮音性能をより安定した状態で発揮することができる。

なお、本実施形態で採用されたゴム弾性体３ａ、３ｂについて、図６に示すような動ばね試験機を用いてｔａｎδの測定を行った。図６で使われているゴム弾性体３ａ、３ｂは、図１、図２に示されている本実施形態のダイナミックダンパのゴム弾性体３ａ、３ｂと形状寸法が同じであり、そのため同じ符号としている。動ばね試験機は、加振台６１上に立設された２本の支持脚６２、６２と、両支持脚６２、６２の間に配置された治具６３とを備えており、各支持脚６２、６２と治具６３との間に軸方向両端面がそれらに対向するようにゴム弾性体３ａ、３ｂをプレロード（予圧縮）が無い状態でそれぞれ取付けた後、ロードセル（図示せず）により治具６３を上下方向に加振させ、ゴム弾性体３ａ、３ｂが径方向において剪断変形するようにした。加振条件は±０．２ｍｍとし、常温環境下において、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数範囲でｔａｎδの測定を行った。その結果、下記の表１からも明らかなように、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数範囲におけるｔａｎδの値は、０．０４４〜０．０６０の範囲であることが確認された。

以上のように、本実施形態のダイナミックダンパによれば、マス部材２の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体３ａ、３ｂが、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置され、ゴム弾性体３ａ、３ｂのｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有するように構成されているため、温度依存性や振幅依存性等の信頼性に優れ、良好な遮音性能をより安定して発揮することができる。

また、本実施形態のダイナミックダンパは、一対の取付部材１ａ、１ｂにマス部材２の落下を防止する落下防止部材４ａ、４ｂが設けられているため、マス部材２が離脱してＣ型鋼５から落下するのを確実に防止することができる。この落下防止部材４ａ、４ｂは、マス部材２ａ、２ｂ、２ｃの端部のＣ型鋼５開口側を覆うように各取付部材１ａ、１ｂから突出する落下規制部４２ａ、４２ｂを有するように構成されていることから、落下防止部材４ａ、４ｂを取付部材と一体的に簡易な構造に設けることができるため、ダイナミックダンパのコンパクト化を図る上で有利となる。

なお、上記実施形態においては、ダイナミックダンパがＣ型鋼５のウェブの内面に取付けられているが、落下防止部材４ａ、４ｂが機能するように変更を加えるなどして、Ｃ型鋼５のウェブの外面に取付けるようにしてもよい。また、２個一組のダイナミックダンパを、Ｃ型鋼５のウェブを間に挟んで抱き合わせた状態でウェブの内外両面に取付けるようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパがＣ型鋼に設置された状態を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパの設置箇所を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態に係る住宅用ダイナミックダンパの設置箇所を模式的に示す図６の矢印Ａ方向から見た側面図である。 ｔａｎδの測定に使用された動ばね試験機を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ…取付部材 １１ａ、１１ｂ…取付基部
１２ａ、１２ｂ…立上り部 １３ａ、１３ｂ…リブ
１４ａ、１４ｂ…取付ボルト １５ａ、１５ｂ…リベット ２…マス部材
３ａ、３ｂ…ゴム弾性体 ４ａ、４ｂ…落下防止部材
４１ａ、４１ｂ…固定基部 ４２ａ、４２ｂ…落下規制部 ５…Ｃ型鋼
５０…床パネル ６１…加振台 ６２…支持脚 ６３…治具

Claims (3)

1. 住宅等の建築構造物に設置されるダイナミックダンパであって、
   前記住宅等の建築構造物に互いに距離を隔てて取付けられる一対の取付部材と、一対の該取付部材の間に配置される柱状のマス部材と、一対の前記取付部材にそれぞれ設けられて前記マス部材の両端を弾性支持する一対のゴム弾性体と、を備え、その共振周波数が３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲にチューニングされていると共に、
   前記ゴム弾性体は、円柱状に形成されて振動入力時に径方向において剪断変形するように配置され、前記ゴム弾性体のｔａｎδの値が０．０１以上で０．１０未満となる特性を有することを特徴とする住宅用ダイナミックダンパ。
2. 前記取付部材は、Ｃ型鋼及びＨ型鋼で組まれた梁や根太において、前記Ｃ型鋼及びＨ型鋼の少なくともどちらか一方のウェブに取付けられる請求項１に記載の住宅用ダイナミックダンパ。
3. 前記取付部材には、前記マス部材の端部の前記Ｃ型鋼及びＨ型鋼の少なくともどちらか一方の開口側を覆うように前記取付部材から突出する落下規制部を有し、前記マス部材の落下を防止する落下防止部材が設けられている請求項２に記載の住宅用ダイナミックダンパ。

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