JP2009030249A - 建物の床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】横架材に減衰装置を設置することなく横架材の共振を軽減することができる建物の床構造を提供する。
【解決手段】 互いに間隔を隔てて平行に架け渡された鋼製材料からなる複数の横架材２と、前記複数の横架材２の上面２ａに亘って設置された床板３と、を有する建物の床構造１であって、前記複数の横架材２の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材２の断面二次モーメントが異なることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、共振を軽減することができる建物の床構造に関する。

建物の床構造において、床根太や床梁などの横架材として同一断面の鋼製部材を複数架け渡した上に床板を設置することが行われている。鋼製部材は、材質や寸法のばらつきが少ないため、それぞれの固有振動数が略等しく、歩行などの振動によって一の横架材が振動すると、床板で繋がれた他の横架材が共振してしまうことがあった。

一方、特許文献１には、Ｈ形鋼からなる床梁の上下フランジ間にダンパーを振動可能に架設し、このダンパーを振動させることで建物の床の振動や騒音を低減する技術が開示されている。

特開２００４−９２１１２号公報（段落０００７−００１３、図１−２）

しかしながら、特許文献１には、共振の軽減についてなんら記載されていない。また、横架材は、例えば住宅の場合３００ｍｍ〜６００ｍｍ程度の間隔で多数設置されるものであるから、横架材にダンパーを設置すると、部品点数や部材重量が増加するとともに、部品コスト、取付コストが上昇してしまうという問題がある。

また、従来は、床根太の剛性を上げることで床の振動を抑えることが行われていたが、床荷重に対して必要な断面性能よりも大きな断面性能の横架材が用いられることになるため、部材重量が増加するとともに、部材コストが上昇してしまうという問題がある。
また、床根太の剛性を上げる方法では、床根太に振動が生じた場合に共振を軽減できない。

本発明は、かかる問題を解決するために成されたものであり、横架材に減衰装置を設置することなく横架材の共振を軽減することができる建物の床構造を提供することを課題とする。

本発明は、互いに間隔を隔てて平行に架け渡された鋼製材料からなる複数の横架材と、前記複数の横架材の上部に亘って設置された床板と、を有する建物の床構造であって、前記複数の横架材の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材の断面二次モーメントが常に異なることを特徴とする。

かかる構成によれば、隣り合う２つの横架材の断面二次モーメントが異なっているので、両者の固有振動数も異なることとなる。そのため、一の横架材の振動が、床板を伝って隣の横架材に伝播しても、隣の横架材が共振することがない。そして、すべての隣り合う２つの横架材同士の間で共振が防止されるので、床構造全体として共振を軽減することができる。

また、前記複数の横架材は、異なる断面二次モーメントを有する複数種類の横架材を順番に繰り返し架け渡して成るのが好ましい。

かかる構成によれば、複数の横架材の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材の断面二次モーメントが異なる構成を、容易に実現することができる。

また、前記複数の横架材は、異なる断面二次モーメントを有する２種類の横架材を交互に架け渡して成るのが好ましい。

かかる構成によれば、複数の横架材の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材の断面二次モーメントが異なる構成を、少ない部材種類数で容易に実現することができる。

また、前記複数の横架材は、高さ寸法が等しく構成されているのが好ましい。

かかる構成によれば、複数の横架材の上面の高さ位置を容易に揃えることができるので、共振を軽減しながら、床板の取り付け易さを従来と同程度にすることができる。

本発明によれば、横架材に減衰装置を設置することなく横架材の共振を軽減することができる建物の床構造を提供することができる。

本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、いわゆる枠組壁工法における床パネルに適用した場合を例にとって説明する。
図１は、本実施形態に係る建物の床構造を一部切り欠いて示した斜視図である。図２は、本実施形態に係る建物の床構造を図１のＡ方向から見た断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る建物の床構造１は、例えば、建物の下階と上階との間に設置されて上階の床を構成するものである。建物の床構造１は、主に、所定の間隔を隔てて平行に設置された端根太５（一方のみ図示）と、この端根太５の端部同士を連結する側根太６（一方のみ図示）と、端根太５の間に架設された複数の横架材２と、この横架材２の上面２ａに亘って設置された床板３と、横架材２と端根太５とを連結するブラケット４と、を備えて構成されている。

図１、図２に示すように、横架材２は、例えば断面Ｉ形状を呈する軽量形鋼で構成されており、いわゆる床根太として機能するものである。本実施形態の横架材２は、第１横架材２１と、第１横架材２１よりも高さ寸法（梁せい）の小さい第２横架材２２と、で構成されている。第１横架材２１及び第２横架材２２は、対向して設置された端根太５，５（一方のみ図示）の間に、互いに間隔を隔てて平行かつ交互に架け渡されている。第１横架材２１及び第２横架材２２は、それぞれ、全長に亘って同一断面で形成されている。第１横架材２１及び第２横架材２２は、その上面２ａが端根太５及び側根太６の上面と面一になるように架け渡されており、ブラケット４を介して端根太５に連結されている。
なお、本実施形態においては、断面Ｉ形状を呈する軽量形鋼を用いたが、断面形状は特に限定されるものではなく、また、鋼材の種別も限定されるものではない。

床板３は、例えば、平面視長方形状の構造用合板で構成されており、いわゆる床下地として機能するものである。床板３の上部には、例えば図示しないフローリング材などが取り付けられる。床板３は、複数の横架材２の上部に亘って設置されている。より詳しくいえば、床板３は、複数の横架材２に跨った状態で、横架材２の上面２ａに例えばビス止めによって固定されている。床板３は、隣り合う床板３と付き合わされて隙間なく敷き詰められている。
なお、本実施形態においては、床板３として構造用合板を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば軽量気泡コンクリートパネル（ＡＬＣパネル）やフラッシュパネルなどであってもよい。

図２に示すように、第１横架材２１及び第２横架材２２は、等間隔で交互に配置されている。本実施形態では、第１横架材２１の高さ寸法ｈ１は、第２横架材２２の高さ寸法よりも大きくなっている。一方、第１横架材２１のフランジ幅ｗ１、ウェブ厚ｔ１、フランジ厚ｄ１は、第２横架材２２のフランジ幅ｗ２、ウェブ厚ｔ２、フランジ厚ｄ２とそれぞれ等しくなっている。そのため、第１横架材２１の断面二次モーメントは、第２横架材２２の断面二次モーメントよりも大きくなっている。
固有振動数は、振動体の振動方向の剛性（ＥＩ）の関数であるところ、鋼製材料からなる横架材２のヤング率（Ｅ）はばらつきが少なく略一定なので、横架材２の固有振動数は、断面二次モーメント（Ｉ）の関数になる。したがって、断面二次モーメントが異なればそれぞれの固有振動数も異なることとなる。その結果、第１横架材２１に生じた振動が、床板３を介して第２横架材２２に伝わったとしても、第２横架材２２が共振することがなく、すべての横架材２を同一断面にした場合に比較して、共振を軽減することができる。

また、第１横架材２１及び第２横架材２２は、等間隔で交互に配置されているので、複数の横架材２の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材２は、必ず、第１横架材２１と第２横架材２２の組み合わせになる。したがって、隣り合う２つの横架材２の断面二次モーメントは、必ず異なることとなり、共振を軽減することができる。

なお、図２中に２点鎖線で示すように、第１横架材２１と第２横架材２２との中間には、野縁１１がこれらと平行に架設されている。野縁１１の下面は、端根太５及び側根太６の下面と面一に配置されており、この野縁１１の下面には天井板１２が取り付けられている。このように、床根太である横架材２と野縁１１及び天井板１２とが分離されているので、床に生じた振動、騒音が下階に伝わり難くなっている。なお、下階の天井構造は、これに限られるものではなく、公知の天井構造の中から適宜選択すればよい。

図３は、横架材と端根太との連結部を示す図であり、（ａ）は図１の矢印Ｂ方向から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１及び図３に示すように、ブラケット４は、平面視略Ｔ字形状を呈する鋼製部材であり、横架材２を端根太５に連結する機能を有する。ブラケット４は、第１横架材２１用のブラケット４１と、第２横架材２２用のブラケット４２とから構成されている。第１横架材２１用のブラケット４１は、第２横架材２２用のブラケット４２よりも高さ寸法が大きく形成されている。

図３に示すように、ブラケット４１は、端根太５の側面に沿って配置されるフランジ部４１ａと、このフランジ部４１ａの中央から第１横架材２１側に突出する突出部４１ｂと、を備えている。フランジ部４１ａは、端根太５の所定位置に例えばタッピングねじ４３などによって固定されている。突出部４１ｂは、第１横架材２１のウェブ部２１ｂの高さ寸法と略同じか若干小さい寸法に形成されており、第１横架材２１の端部のウェブ部２１ｂの側面に当接された状態で、例えばボルト・ナット４４などによって固定されている。
なお、ブラケット４２については、高さ寸法以外の点はブラケット４１と略同一の構造であるのでその説明を省略する。

図１に示すように、端根太５及び側根太６は、長尺の板状部材を２枚重ねた状態で、断面視で縦長に成るように設置されている。端根太５は、床根太となる横架材２と直行する方向に配置されている。また、側根太６は、横架材２と平行に配置されている。
端根太５及び側根太６は、例えば建物の構造壁１０の上部に設置されている。建物の構造壁１０は、複数の壁パネルを壁つなぎ材９で連結して構成されている。また、壁パネルは、図示しない下枠とこの下枠の上に所定間隔で立設された複数の竪枠７と竪枠７同士の上端を連結する上枠８とで構成された壁枠材と、この壁枠材の側面に取り付けられた合板（図示せず）と、から構成されている。

以上のように、本実施形態に係る建物の床構造１は、断面二次モーメントの異なる２種類の横架材２、すなわち第１横架材２１と第２横架材２２とが、互いに間隔を隔てて交互に架け渡されているので、すべての隣り合う２つの横架材２同士の断面二次モーメントが異なることとなる。そのため、例えば１つの第１横架材２１が振動したとしても、隣り合う第２横架材２２が共振することがない。よって、横架材２に減衰装置を設置することなく横架材２の共振を軽減することができる。

つづいて、本実施形態に係る建物の床構造１の変形例１〜３について、図４を参照して説明する。なお、前記した本実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図４は、本実施形態に係る建物の床構造の変形例を示す断面図であり、（ａ）は変形例１、（ｂ）は変形例２、（ｃ）は変形例３をそれぞれ示している。

図４（ａ）に示すように、変形例１に係る建物の床構造１Ａは、第１横架材２１、第２横架材２２及び第３横架材２３という３種類の横架材２が、この順番で繰り返し架け渡されている点が、前記した本実施形態に係る建物の床構造１と異なっている。

第３横架材２３の高さ寸法ｈ３は、第１横架材２１の高さ寸法ｈ１よりも小さく、かつ、第２横架材２２の高さ寸法ｈ２よりも大きく形成されている。そして、変形例１に係る建物の床構造１Ａは、第１横架材２１、第２横架材２２及び第３横架材２３が、この順番で繰り返し架け渡されているので、複数の横架材２の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材２の断面二次モーメントが常に異なることとなる。そのため、例えば第１横架材２１が振動しても、これに隣り合う第２横架材２２及び第３横架材２３が共振することがない。そのため、床全体として共振を軽減することができる。

図４（ｂ）に示すように、変形例２に係る建物の床構造１Ｂは、第１横架材２１と、この第１横架材２１の高さ寸法ｈ１と同じ高さ寸法ｈ４が等しく、かつ、第１横架材２１のフランジ幅ｗ１よりもフランジ幅ｗ３の小さい第４横架材２４と、が交互に架け渡されている点が、前記した本実施形態と異なっている。

第１横架材２１と第４横架材２４とは、フランジ幅ｗ１，ｗ３が異なるので、断面二次モーメントも互いに異なることとなる。そのため、隣り合う横架材２同士の固有振動数が異なることとなるので、互いに共振することがない。そのため、床全体として共振を軽減することができる。
また、第１横架材２１の高さ寸法ｈ１は、第４横架材２４の高さ寸法ｈ４と等しいので、共通のブラケット４を用いることができる。そのため、部材種類数を低減することができるとともに、高さ位置の調整も容易になり施工性が向上する。

図４（ｃ）に示すように、変形例３に係る建物の床構造１Ｃは、第１横架材２１と、この第１横架材２１の高さ寸法ｈ１と同じ高さ寸法ｈ４が等しく、かつ、第１横架材２１のウェブ厚ｔ１及びフランジ厚ｄ１よりもウェブ厚ｔ３及びフランジ厚ｄ３の小さい第５横架材２５と、が交互に架け渡されている点が、前記した本実施形態と異なっている。

第１横架材２１と第５横架材２５とは、互いにウェブ厚ｔ１，ｔ３及びフランジ厚ｄ１，ｄ３が異なるので、断面二次モーメントも互いに異なることとなる。そのため、隣り合う横架材２同士の固有振動数が異なることとなるので、互いに共振することがない。
また、第１横架材２１の高さ寸法ｈ１は、第５横架材２５の高さ寸法ｈ５と等しいので、共通のブラケット４を用いることができる。そのため、部材種類数を低減することができるとともに、高さ位置の調整も容易になり施工性が向上する。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。

例えば、本実施形態では、枠組壁工法で建設された建物に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、建物の建築工法は特に限定されるものではない。

また、本実施形態では、端根太５及び側根太６を木製の板材で構成することとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、端根太５及び側根太６を鋼製部材で構成してもよい。

なお、本発明によれば、横架材に減衰装置を取り付けることなく共振を低減することができるが、さらなる改善のために横架材に減衰装置を取り付けてもよいことはいうまでもない。

本実施形態に係る建物の床構造を一部切り欠いて示した斜視図である。 本実施形態に係る建物の床構造を図１のＡ方向から見た断面図である。 横架材と端根太との連結部を示す図であり、（ａ）は図１の矢印Ｂ方向から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本実施形態に係る建物の床構造の変形例を示す断面図であり、（ａ）は変形例１、（ｂ）は変形例２、（ｃ）は変形例３をそれぞれ示している。

符号の説明

１ 建物の床構造
２ 横架材
２１ 第１横架材
２２ 第２横架材
３ 床板
４ ブラケット
５ 端根太
６ 側根太

Claims (4)

1. 互いに間隔を隔てて平行に架け渡された鋼製材料からなる複数の横架材と、前記複数の横架材の上部に亘って設置された床板と、を有する建物の床構造であって、
   前記複数の横架材の中から任意に選択した隣り合う２つの横架材の断面二次モーメントが常に異なることを特徴とする建物の床構造。
2. 前記複数の横架材は、異なる断面二次モーメントを有する複数種類の横架材を順番に繰り返し架け渡して成ることを特徴とする請求項１に記載の建物の床構造。
3. 前記複数の横架材は、異なる断面二次モーメントを有する２種類の横架材を交互に架け渡して成ることを特徴とする請求項１に記載の建物の床構造。
4. 前記複数の横架材は、高さ寸法が等しいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の建物の床構造。

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