JP2008202333A - 床パネル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量床衝撃音性能を改善しつつ、軽量化を実現することができる床パネル構造を提供すること。
【解決手段】平面形状が略正方形をなす下地材Ｐ１と、その上面にシート状の緩衝材Ｐ２を介して積層された表面材Ｐ３との複層構造体によって床パネルＰが構成されている。緩衝材Ｐ２は、反毛フェルト若しくは発泡樹脂体により構成され、その固有音響抵抗Ｚとすると、５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）＜Ｚ＜５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）を満たす範囲内に設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、床パネル構造に係り、更に詳しくは、主として遮音二重床に用いられ、重量床衝撃音性能を改善することができる床パネル構造に関する。

従来より、コンクリート製のスラブや木製或いは鋼製の梁からなる躯体の上面側に一定の空間を形成するように床パネルを配置した二重床が知られている。この二重床は、スラブ上に複数の防振支持具或いは根太を配置し、これら防振支持具等に床パネルを支持させている。

前記二重床においては、床パネルに歩行等の衝撃が加わると当該床パネルが変形し、発生した振動エネルギーがスラブに伝播し、階下に音として放射される。この重量床衝撃音を低減するための床パネルとしては、下地材と表面材との間にシート状のアスファルト系制振材を介在させたタイプのもの（特許文献１，２参照）が知られている。

特開平１０−２５８８４号公報 特開平１０−２５９６５８号公報

しかしながら、このような床パネルでは、制振材自体の密度が極めて大きくなり、ひいては、床パネル全体が非常に高重量となる。具体的には、特許文献１の制振材は、面密度１５ｋｇ／ｍ^２以上、厚さ４〜８ｍｍ（同文献段落［００２１］参照）であるため、密度１８７５ｋｇ／ｍ^３以上となり、特許文献２の制振材は、密度２０００ｋｇ／ｍ^３以上（同文献段落［００１７］参照）となる。このため、床パネルを支持する防振支持具やスラブ等に大きな負荷が常時付与される他、床パネルの施工時に多大な手間や負担を強いられ、施工時間や施工費用が上昇するという不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、重量床衝撃音性能を改善しつつ、床パネル全体の軽量化を図ることができる床パネル構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、下地材に緩衝材を介して積層された表面材を有する床パネルであって、
前記緩衝材の固有音響抵抗Ｚとすると、
５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）＜Ｚ＜５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
を満たす、という構成が採用されている。

また、本発明は、下地材に緩衝材を介して積層された表面材を有する床パネルであって、
前記緩衝材のヤング率Ｅ、密度ρとすると、
１．２５×１０^６Ｎ／ｍ^２＜Ｅ＜５×１０^８Ｎ／ｍ^２
２０×１０^０ｋｇ／ｍ^３＜ρ＜５×１０^２ｋｇ／ｍ^３
を満たす、という構成も採用することができる。

本発明において、前記緩衝材は、シート状の反毛フェルト若しくは発泡樹脂材により構成されるとよい。

また、前記下地材は、所定方向に沿って延びる複数の空間が内部に形成された中空パネルによって構成することができる。

本発明によれば、表面材及び下地材に木材を用いることにより、重量床衝撃音性能を良好に発揮させることができる。これは、木材の固有音響抵抗Ｚは約１．９×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）であり、表面材及び緩衝材の境界面と、下地材及び緩衝材の境界面とにおいて、固有音響抵抗の違いによる振動エネルギーの反射、減衰が発生することに起因するものと推考される。しかも、前述した固有音響抵抗Ｚの範囲内において、従来の制振材や木材より密度の小さい種々の材料を選択でき、床パネル全体の軽量化を図ることが可能となる。

また、ヤング率Ｅ及び密度ρを前述のように設定したので、（ヤング率Ｅ×密度ρ）^０．５＝固有音響抵抗Ｚであるから、当該固有音響抵抗Ｚが約５×１０^３〜５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）となり、前述と同様の理由により重量床衝撃音を低減することができる。また、前述した従来の制振材よりも格段に軽量化が達成でき、防振支持具への負荷や施工労力を軽減することが可能となる。しかも、重量床衝撃源により加振されたときに、表面材を広い領域に亘って沈み込ませるように緩衝材が変形するようになり、これによっても、振動エネルギーを効果的に減衰させることができる。更には、床パネル上を歩いたときに、足裏に対応する領域が部分的に凹むことを回避し、歩行者にふかふかするような不快な感触を付与することもない。

更に、シート状の反毛フェルト若しくは発泡樹脂材により緩衝材を構成した場合には、材料コストの低廉化を図ることができる他、緩衝材の切断等の加工作業も容易に行うことが可能となる。

また、下地材を中空パネルとしたから、当該下地パネルによっても軽量化に寄与することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１には、本実施形態に係る二重床の側面図が示され、図２には、その平面図が示されている。また、図３には、図１の一部拡大図が示されている。これらの図において、コンクリート製のスラブＳの上面側で空間Ｃを形成する所定の高さ位置に床パネルＰを配置して二重床が形成されている。床パネルＰは、前記スラブＳ上に設置された複数の防振支持具１０を介してコーナー下面側で支持されている。

前記床パネルＰは、平面形状が略正方形をなす下地材Ｐ１と、その上面にシート状の緩衝材Ｐ２を介して積層された表面材Ｐ３との複層構造体によって構成されている。床パネルＰの壁面Ｗ側端は、壁面Ｗ及び巾木Ｈに対して隙間が確保される状態で配置され、これにより、壁面Ｗへの固体伝播が生じないように保たれている。

前記下地材Ｐ１は、厚みｔ１が約６ｍｍとなる一対の平板部Ｐａ，Ｐａと、これら平板部Ｐａ，Ｐａによってサンドイッチされる厚みｔ２が約６ｍｍの波板部Ｐｂと、各平板部Ｐａ，Ｐａの間であって当該平板部Ｐａの外周に沿って位置するフレーム部Ｐｃとを備え、平板部Ｐａ，Ｐａの間に図３中紙面直交方向に延びる複数の空間Ｐｄが内部に形成された中空パネルにより構成されている。波板部Ｐｂの図３中上下高さ（上下厚み）ｔ３は、約２４ｍｍに設定されている。波板部Ｐｂは、図３中左右方向に沿って所定間隔毎に位置するとともに、略同一の傾斜角度で傾斜向きが交互に異なる方向に設けられた隔壁部Ｐｅと、隣り合う隔壁部Ｐｅの上端若しくは下端間を連結するとともに、適宜な接着剤を介して平板部Ｐａに接着される水平壁部Ｐｆとからなり、各空間Ｐｄが略台形の断面形状を呈するように設けられている。ここで、平板部Ｐａは、本実施形態では、構造用合板、パーチクルボード等が用いられる。波板部Ｐｂは、固形物の粉やチップ等を成形材料としたプレス成形品とされる。具体的には、前記成形材料は、建築材料として、木質ストランド、ウェーハー、木粉、チップ、パーティクル、木質繊維、合成繊維等や、それらを組み合わせたものにバインダーを付着させたものが用いられ、当該バインダーは、発泡性バインダー、非発泡性バインダー及びこれらの混合物の何れも採用することができる。また、下地材Ｐ１は、全体の厚みが約３６ｍｍ、固有音響抵抗Ｚが約１．１×１０^６〜３．７×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）のものが用いられている。ここで、例えばＡＬＣ（軽量気泡コンクリート、Ｅ＝２．０×１０^９Ｎ／ｍ^２、ρ＝０．６×１０^３ｋｇ／ｍ^３）でＺ＝１．１×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）、木材の樫（Ｅ＝１．５×１０^１０Ｎ／ｍ^２、ρ＝０．９×１０^３ｋｇ／ｍ^３）でＺ＝３．７×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）等である。なお、下地材Ｐ１は中実の平板状のものを用いてもよく、この場合、下地材Ｐ１の材質は、平板部Ｐａと同様とされる。

前記緩衝材Ｐ２は、厚み約５〜１０ｍｍの反毛フェルトや発泡樹脂材により構成されている。前記反毛フェルトは、ウール等の天然繊維、ＰＥＴ樹脂等の化学繊維及びこれらの混紡を素材として例示できる。前記発泡樹脂材としては、発泡スチレン、硬質スチレンフォーム等が例示できる。
緩衝材Ｐ２の固有音響抵抗Ｚとすると、
５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）＜Ｚ＜５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
を満たす範囲内に設定される。前記固有音響抵抗Ｚが５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）以下であると、緩衝材Ｐ２自体の剛性が弱くなり、床パネルに用いるには実用的でない。一方、固有音響抵抗Ｚが５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）以上であると、下地材Ｐ１及び表面材Ｐ３の固有音響抵抗Ｚとの差が小さくなり、十分な重量床衝撃音性能を得ることが困難となる。
緩衝材Ｐ２のヤング率Ｅとすると、
１．２５×１０^６Ｎ／ｍ^２＜Ｅ＜５×１０^８Ｎ／ｍ^２
を満たす範囲内に設定される。前記ヤング率Ｅが１．２５×１０^６Ｎ／ｍ^２以下であると、緩衝材Ｐ２自体の剛性が弱くなり、床パネルに用いるには実用的でない。一方、ヤング率Ｅが５×１０^８Ｎ／ｍ^２以上であると、下地材Ｐ１及び表面材Ｐ３のヤング率Ｅ（又は固有音響抵抗Ｚ）との差が小さくなり、前述と同様に、十分な重量床衝撃音性能を得ることが困難となる。ここで、例えば、合板（Ｅ＝４．０〜６．０×１０^９Ｎ／ｍ^２、ρ＝０．６×１０^３ｋｇ／ｍ^３）でＺ＝１．５〜１．９×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）、パーティクルボード（Ｅ＝３．０×１０^９Ｎ／ｍ^２、ρ＝１．０×１０^３ｋｇ／ｍ^３）でＺ＝１．７×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）等である。
緩衝材Ｐ２の密度ρとすると、
２０×１０^０ｋｇ／ｍ^３＜ρ＜５×１０^２ｋｇ／ｍ^３
を満たす範囲内に設定される。密度ρが５×１０^２ｋｇ／ｍ^３以上であると、緩衝材Ｐ２が高重量となり、施工容易性を阻害するおそれがある。なお、上記ρの上限値（５×１０^２ｋｇ／ｍ^３）は、上記Ｚの上限値（５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ））と上記Ｅの上限値（５×１０^８Ｎ／ｍ^２）とを、後述する段落００２０の式：固有音響抵抗Ｚ＝（ヤング率Ｅ×密度ρ）^０．５に代入して求めたものである。同様に、上記ρの下限値（２０×１０^０ｋｇ／ｍ^３）は、上記Ｚの下限値（５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ））と上記Ｅの下限値（１．２５×１０^６Ｎ／ｍ^２）とを、上記式に代入して求めたものである。

前記表面材Ｐ３は、特に限定されるものでないが、本実施形態では、厚み約１２ｍｍのフローリング材や捨て張り合板からなる。表面材Ｐ３は、固有音響抵抗Ｚが約１．３×１０^６〜３．７×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）のものが用いられている。

なお、前記ヤング率Ｅは、木材の試験方法（ＪＩＳ Ｚ２１０１：１９９４）又は建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法（ＪＩＳ Ａ１４０８：２００１）によって測定される。また、前記固有音響抵抗Ｚは、以下の式によって求められる。
固有音響抵抗Ｚ＝（ヤング率Ｅ×密度ρ）^０．５

前記防振支持具１０は、図３及び図４に示されるように、床パネルＰの下面側に位置する平面視略方形の受け板２０と、この受け板２０の中央部下面側に位置する支持脚１２と、この支持脚１２を支える防振弾性体１３と、当該防振弾性体１３の外周側に装着された錘部材１４とを構えて構成されている。

支持脚１２は、上下方向に軸線が向けられたナット部材１２Ａと、このナット部材１２Ａの上端側からねじ込まれて上下方向に進退可能なボルト１２Ｂとからなり、このボルト１２Ｂの上端は、図示しないナットを介して前記受け板２０に固定されている。

前記防振弾性体１３はゴム製であり、当該防振弾性体１３は、略円盤状をなす内周弾性部２１と、この内周弾性部２１と一体に成形されるとともに、当該内周弾性部２１と略同心円上に設けられた略円筒状の外周弾性部２２とにより構成されている。内周弾性部２１は、前記支持脚１２のナット部材１２Ａを上部中央で支持する一方、下面がコンクリートスラブＳとの間に空間Ｃ１を形成する高さに設けられ、上方からの衝撃に対して剪断力を受ける領域が形成されるようになっている。この内周弾性部２１は、ナット部材１２Ａ回りにおいて、上方に向かうに従って次第に縮径する傾斜面となる二段階のテーパ面部を備え、下面外周側にも同様に縮径する傾斜面となるテーパ面部を備えた形状に設けられ、これにより、ナット部材１２Ａの支持安定性が確保されると同時に、上方から加えられる衝撃によって剪断方向に変形する時の一定の抵抗が付与されるようになっている。

前記外周弾性部２２は、その硬度が内周弾性部２１の硬度よりも相対的に大きな材質により構成されている。この外周弾性部２２は、その下面側が内周弾性部２１の下面よりも低位置に設けられてスラブＳへの設置部とされている。この外周弾性部２２の外周面には、上下方向中間部に段部２５が形成されており、この段部２５により、外周弾性部２２の上部外径が下部外径よりも小径とされている。外周弾性部２２の設置部側には、前記空間Ｃ１を内外に連通させる通路２９が形成され、この通路２９により、内周弾性部２１が剪断方向に変形したときの空間Ｃ１内の空気逃げが行われる一方、元の位置に戻るときに外気を導入して空間Ｃ１内の負圧化を防止できるようになっている。

前記外周弾性部２２の外周に設けられた錘部材１４は、金属もしくは樹脂により構成されている。この錘部材１４は略円筒状をなし、その下端が前記段部２５に着座する状態に保たれ、これにより、防振支持具１０の全体に対して上方から衝撃が加えられた時でも防振弾性体１３と錘部材１４との一体性が確実に保たれる。

次に、本発明に係る効果を確認するため、以下の実施例を比較例と共に示す。

［実施例］
床パネルＰ：縦９００ｍｍ、横９００ｍｍ
（１）下地材Ｐ１：中空パネル
厚み３６ｍｍ
固有音響抵抗Ｚ：１．９×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
（２）緩衝材Ｐ２：反毛フェルト
厚み８ｍｍ
固有音響抵抗Ｚ：８．０×１０^４ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
ヤング率Ｅ：３．０×１０^７Ｎ／ｍ^２
密度ρ：２１４ｋｇ／ｍ^３
（３）表面材Ｐ３：フローリング材
厚み１２ｍｍ
固有音響抵抗Ｚ：１．９×１０^６ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
防振支持具：床パネルコーナー各１個配置

［比較例］
床パネルは、実施例と同一の下地材Ｐ１に表面材Ｐ３を積層したものであり、緩衝材Ｐ２を有しないものとした。また、防振支持具による支持形態は、実施例と同一とした。

図５は、実施例と比較例の結果を示したものである。これらの図表から明らかなように、重量床衝撃音性能の決定周波数となる６３Ｈｚでの床衝撃音レベルが、本発明では７２ｄＢであったに対し、比較例は７５ｄＢであった。これにより、本発明の構造が比較例に対して優れた結果となり、重量床衝撃音性能が向上していることが理解される。

なお、前述した実施例以外の条件、例えば、防振支持具に代えて根太を床パネルＰの外周に沿って配置したり、緩衝材Ｐ２を他の反毛フェルト（固有音響抵抗Ｚ：１．８×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）、ヤング率Ｅ：１．３×１０^８Ｎ／ｍ^２、密度ρ：２５０ｋｇ／ｍ^３）や発泡スチレン（固有音響抵抗Ｚ：７．０×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）、ヤング率Ｅ：２．０×１０^６Ｎ／ｍ^２、密度ρ：２５ｋｇ／ｍ^３）により構成したりしても、前記実施例と同等の結果が得られることが期待される。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施例に対し、形状、位置若しくは方向、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本実施形態に係る二重床の概略側断面図。 図１の概略平面図。 図１の一部を拡大した断面図。 図１の一部を拡大して示す概略斜視図。 実施例による重量床衝撃音実験結果を示す線図。

符号の説明

Ｐ・・・床パネル、Ｐ１・・・下地材、Ｐ２・・・緩衝材、Ｐ３・・・表面材、Ｐｄ・・・空間

Claims (4)

1. 下地材に緩衝材を介して積層された表面材を有する床パネルであって、
   前記緩衝材の固有音響抵抗Ｚとすると、
   ５×１０^３ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）＜Ｚ＜５×１０^５ｋｇ／（ｍ^２・ｓｅｃ）
   を満たすことを特徴とする床パネル構造。
2. 下地材に緩衝材を介して積層された表面材を有する床パネルであって、
   前記緩衝材のヤング率Ｅ、密度ρとすると、
   １．２５×１０^６Ｎ／ｍ^２＜Ｅ＜５×１０^８Ｎ／ｍ^２
   ２０×１０^０ｋｇ／ｍ^３＜ρ＜５×１０^２ｋｇ／ｍ^３
   を満たすことを特徴とする床パネル構造。
3. 前記緩衝材は、シート状の反毛フェルト若しくは発泡樹脂材により構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の床パネル構造。
4. 前記下地材は、所定方向に沿って延びる複数の空間が内部に形成された中空パネルにより構成されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の床パネル構造。

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