JP2016037776A - 床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】住戸の使用形態に応じて適宜調整が可能で、かつ、コンクリート床の振動を効果的に低減させることを可能とした床構造を提案する。
【解決手段】コンクリート床２と、コンクリート床２の上方に設けられた床仕上げ材３と、コンクリート床２に上載された複数の吸振体５とを備え、吸振体５は、無機質材料である粒状体と、粒状体を収容する袋とを有していて、複数の吸振体５の総質量が、コンクリート床２の質量の３〜１５％である床構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、床衝撃音対策用の床構造に関する。

床衝撃音は、衝撃加振するものの柔らかさと衝撃時間に応じて、広い周波数成分の振動が発生し、これが伝搬して下階室にて観測される音である。床衝撃音は、マンション等の集合住宅においてトラブルの原因となる場合がある。このような床衝撃音には、家具の引き摺りや小物類の落下等により生じる軽量床衝撃音と、人の飛び跳ね、飛び降り等により生じる重量床衝撃音とに分けられる。

軽量床衝撃音は、緩衝材を含む材料等、床仕上げ材を適切に選定することにより低減することができる。
一方、重量床衝撃音に対しては、コンクリート部材である床スラブの厚さを増加する等、構造的な対策を行うのが一般的であった。乾式二重床は、一般的に重量床衝撃音を増幅させるため、床スラブの厚さをさらに増加させる必要があった。
このように、床スラブの質量を増加させる床衝撃音対策工法は、建物の構造的負担を増加させてしまう。そのため、床スラブの部材厚を増加させることなく、床衝撃音を抑制することを可能とした床構造が求められていた。

コンクリート部材は内部損失が小さいため、コンクリート部材の振動は、コンクリート部材の形状によって特定の周波数で共振し、増幅する傾向にある。
そのため、スラブ厚の増加を抑える床衝撃音低減化工法として、例えば、特許文献１には、コンクリート床（セメント成形押し出し板）の内部に粒状体を配設して、振動の増幅を抑制する振動低減部材が開示されている。

また、特許文献２には、床スラブ上に粉体層を敷設し、この粉体層を構成する粉体により床仕上げ材の下面から放射された音を吸収する床構造が開示されている。

特開２０１２−４６９３８号公報 特開平０６−１５８８３８号公報

特許文献１に記載の床構造は、床スラブ内に収容された粒状体により振動を吸収するものであるため、床スラブの施工後に床スラブの振動特性を調整することはできなかった。そのため、居室のレイアウト等が変更した場合であっても、レイアウトに応じて調整することはできなかった。

また、特許文献２に記載の床構造は、床仕上げ材から放射されて空気層を伝搬する音を吸収することは可能であるものの、床仕上げ材の支持部材等を介して床スラブに伝搬された振動を低減する効果はほとんど得られなかった。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、住戸の使用形態に応じて適宜調整が可能で、かつ、コンクリート床の振動を効果的に低減させることを可能とした床構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の床構造は、コンクリート床と、前記コンクリート床の上方に設けられた床仕上げ材と、前記コンクリート床に上載された複数の吸振体とを備えるものであって、前記吸振体は無機質材料である粒状体と前記粒状体を収容する袋とを有していることを特徴としている。

かかる床構造によれば、コンクリート床の振動を効果的に低減させることができる。また、コンクリート床上に吸振体（粒状体を収容した袋）を敷設する構成であるため、居室のレイアウト等に応じて任意に吸振体の位置を調整することが可能である。
また、吸振体は、バネ性を有しており、粒状体と袋とで対象とする周波数の振動を低減させる動吸振を形成する。

前記複数の吸振体の総質量が、前記コンクリート床の質量の３〜１５％であれば、建物の構造的負担を増加させることなく、効果的に床衝撃音などの固体伝播音を低減させることができる。
また、吸振体の重量およびバネを調整することで、吸収体の周波数をコンクリート床が振動し易い周波数にチューニングすることができる。

本発明の床構造によれば、住戸の使用形態に応じて適宜調整が可能で、かつ、効果的にコンクリート床の振動を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る床構造の概要を示す断面図である。 動吸振のモデルを示す模式図である。 （ａ）はコンクリート床の振動低減実験のモデルを示す側面図、（ｂ）は同実験の受振点を示す平面図、（ｃ）は質量比と低減効果量の関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は振動低減実験の吸振体の配置を示す平面図である。 鉄筋コンクリート造の集合住宅における重量床衝撃音の低減実験のモデルを示す平面図であって、（ａ）はコンクリート床の全体に吸振体を配置した場合、（ｂ）は部分的に吸振体を配置した場合である。 振動低減実験のモデルを示す断面図であって、（ａ）は直床の場合、（ｂ）は乾式二重床の場合である。 （ａ）および（ｂ）は振動低減実験の結果を示すグラフである。

本実施形態の床構造１は、いわゆる乾式二重床であって、図１に示すように、コンクリート床２と、コンクリート床２の上方に設けられた床仕上げ材３と、床仕上げ材３を支持する支持脚４と、コンクリート床２に上載された複数の吸振体５とを備えている。

コンクリート床２は、版状の鉄筋コンクリート部材であって、図示しない梁により支持されている。なお、コンクリート床２は、必ずしも鉄筋コンクリート造である必要はなく、例えば無筋コンクリート造や鉄骨コンクリート造であってもよい。
コンクリート床２の部材厚は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

床仕上げ材３は、コンクリート床２の上面に立設された複数の支持脚４上に敷設されている。
床仕上げ材３の構成は限定されないが、例えば、パーティクルボードなどからなる床パネルと、この床パネル上に敷設されるフローリング材等の仕上げ材とを備えるものを使用することができる。また、床仕上げ材３には、所望の位置に開口部（図示せず）を形成しておいてもよい。

支持脚４は、コンクリート床２上に複数配設されている。
支持脚４の形状・材質等は限定されるものではなく、公知の支持脚を使用すればよい。また、支持脚４の配置や数も限定されるものではない。

吸振体５は、コンクリート床２と床仕上げ材３との間に形成された空間に配置されている。吸振体５は、コンクリート床２の上面に直に載置されている。本実施形態の吸振体５は、隣接する他の吸振体５と隙間をあけて、断続的に配置する。

吸振体５は、粒状体と、粒状体を封入した袋により構成されている。
本実施形態では粒状体として乾燥山砂である中目砂（粒径１．０〜２．５ｍｍ、単位体積重量１．６ｋｇ／Ｌ）を使用する。なお、粒状体は、前記のものに限定されるものではなく、砂、礫、石、砂利等の無機質材料の集合体により構成されていればよい。

本実施形態では、粒状体を不織布からなる袋に封入し、さらに、土嚢袋を２重に重ねることで、吸振体５を構成している。すなわち、本実施形態では、袋として、不織布からなる袋と土嚢袋とを組み合わせた複層構造のものを採用している。
なお、袋の材質および層数（枚数）は限定されなく、例えば、ガラスクロスなど、不燃性・耐火性の材質のものを採用してもよい。また、吸振体５の形状等（袋の大きさや袋に封入された粒状体の量）は限定されるものではなく適宜設定すればよい。

吸振体５の配置や数は限定されるものではないが、吸振体４の総質量が、コンクリート床２の質量の３〜１５％になるように設定する。
吸振体５は等間隔で配置してもよいし、吸振体５同士の間隔を任意に設定してもよい。また、吸振体５は、隣接する他の吸振体５に接していてもよい。また、複数個の吸振体５を隙間なく連続して配設して吸振体５の集合体を形成し、吸振体５の集合体同士の間に隙間を形成するように配置してもよい。

本実施形態の床構造１によれば、コンクリート床２の振動を、複数の吸振体５により減衰させることができる。その結果、固体伝搬音（伝搬した振動が音として放射されるもの）が低減される。なお、床衝撃音も固体伝搬音の一つである。

吸振体５は、粒状体が封入された袋により構成されているため、住戸の施工後に自由に配置することができる。そのため、居室の位置に合わせて吸振体５の配置を適宜設定することができ、また、居室のレイアウトの変更に応じて適宜吸振体の配置を変更することもできる。
また、吸振体５の重量を調整することで、低減効果を生じる周波数をチューニングすることができる。

床構造１は、コンクリート床２上に配設された吸振体により、動吸振の一種である振動低減機構によって、振動を低減する。ここで、動吸振とは、振動する部材（コンクリート床２）に質量とバネと抵抗による振動系を付加することによって、対象とする周波数の振動を低減させるものである（図２参照）。
動吸振の振動伝達率Ｔ_Ｍは、式１で表わすことができる。

減衰定数が小さいコンクリート床２に吸振体５を上載すると、減衰定数が大きくなり、その結果、振動低減効果を得ることができる。
なお、減衰定数が比較的大きい場合（例えば木造床）には、吸振体５を上載させたとしても、質量増加分の振動低減効果しか得ることができない。

以下、本実施形態の床構造１の作用効果を確認するための実証実験について説明する。
まず、コンクリート床２において、振動低減実験を行った。
本実験では、コンクリート床２上の吸振体５の配置を変化させることによる振動の低減効果を比較した。

本実験では、図３の（ａ）に示すように、防振支持したコンクリート床２の端部をハンマー６で加振し、加振時の振動を受振点において受振することで、振動の伝達のインピーダンス（以下、単に「伝達インピーダンス」という）を測定した。なお、コンクリート床２は複数の防振ゴム７により支持した。

受振点８は、図３の（ｂ）に示すように、４．００ｍ×５．５５ｍのコンクリート床２に対して、１３列５段（計６５カ所）配置した。
なお、振動低減実験における吸振体５の配置パターンは、図４（ａ）〜（ｃ）に示す通りである。コンクリート床２に対する吸振体５の質量比は、図４の（ａ）では４％、図４の（ｂ）では７．４％、図４の（ｃ）では１４．２％である。

振動低減実験により得られた各受振点の伝達インピーダンスを平均し、吸振体５を設置していない条件下における伝達インピーダンスの平均値を基準として、吸振体５による振動低減効果を算出した。
図３の（ｃ）に、各条件による振動低減効果を示す。

図３の（ｃ）に示すように、いずれの質量比においても６３Ｈｚ帯域において、最も大きな効果が得られた。ここで、６３Ｈｚ帯域は、重量床衝撃音や、地下鉄による固体伝搬音で重要な周波数帯域である。したがって、本実施形態の床構造１によれば、重量床衝撃音等の振動を低減できることが実証された。

なお、図３の（ｃ）に示すように、コンクリート床２に対する吸振体の質量比が約３％であっても、６３Ｈｚ帯域の振動を３ｄＢ以上低減することができる。また、同質量比が１４．２％であれば、６３Ｈｚ帯域の振動を７ｄＢ以上低減することができる。
したがって、本実施形態の床構造１によれば、コンクリート床２に対する吸振体５の質量比を３％〜１５％の範囲内、好ましくは４％〜１４％の範囲内に設定することで、重量床衝撃音を効果的に低減することができる。

ところで、面積が無限大の板材の振動し難さは、式２で表わされる。
Ｌ_Ｚ＝２０log_１０（４/√３×√（ρ×Ｅ×ｈ^４） ・・・ 式２
ただし、Ｅ：ヤング率（Ｎ／ｍ^２）、ρ：密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｈ：厚さ（ｍ）

式２によれば、密度が１４％増加したとして、０．５７ｄＢしかインピーダンスレベルは大きくならず、振動低減効果はほとんど得られない。
一方、本実施形態の床構造１によれば、コンクリート床２の質量に対して、１４％程度の質量の吸振体を配設することで、７ｄＢの低減効果が得られる。

また、コンクリート床２の部材厚を増加させることによって、７ｄＢの振動低減効果を得ようとすれば、５０％の質量増加が必要となる。例えば、コンクリート床２が厚さ２００ｍｍの場合は、３００ｍｍに増加させる必要がある。
一方、本実施形態の床構造１によれば、少ない質量増加により効果的に振動低減効果を得ることができる。

次に、鉄筋コンクリート造の集合住宅における重量床衝撃音の低減実験を行った。
本実験は、コンクリート床２の寸法が６ｍ四方の場合について、コンクリート床全体に吸振体５を設置した場合（条件Ｉ、図５の（ａ）参照）と、対象居室９のみに吸振体５を設置した場合（条件II、図５の（ｂ）参照）との２条件について、それぞれ直床（条件Ｉ−Ａおよび条件II−Ａ，図６の（ａ）参照）と、乾式二重床（条件Ｉ−Ｂおよび条件II−Ｂ，図６の（ｂ））について実施した。

本実験では、対象居室９において重量床衝撃音遮断性能を測定した。なお、測定方法は、ＪＩＳ Ａ １４１８−２（建築物の床衝撃音遮断性能の測定方法：標準重量衝撃源による方法）を採用した。また、吸振体５は、コンクリート床２の梁で囲まれた範囲の質量に対する質量比が条件Ｉ（図５の（ａ））の場合には１５％、条件II（図５の（ｂ））の場合には７％となるように設置した。

図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、吸振体５を設置すると、６３Ｈｚ帯域付近において、大きな低減効果を得ることができる。
また、対象居室９のみに吸振体５を配置した場合であっても、低減効果が得られることが実証された。すなわち、本実施形態の床構造１によれば、少ない吸振体５によって、重量床衝撃音遮断性能を改善することができる。また、床構造１によれば、居室の配置換えに応じて、吸振体５の配置を適宜調整することで、振動低減効果を得ることができる。

また、乾式二重床は一般的に重量床衝撃音を増幅させるものであるが、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、乾式二重床の場合の６３帯域における振動低減効果が、乾式二重床ではない場合の６３帯域における振動低減効果と同等であった。

ここで、コンクリート床２の厚さを増加させることで、５ｄＢの振動低減効果を得ようとすれば、３５％程度の質量増加が必要となる。例えば、２５０ｍｍの厚さのコンクリート床２であれば、３３５ｍｍに厚さを増加させる必要がある。
したがって、建物の構造的負担が増加してしまう。一方、本実施形態の床構造１によれば、少ない質量で、建物の構造的負担を増加させることなく、固体伝搬音（床衝撃音）を低減させることができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、床構造１が適用可能な建物の使用目的は限定されない。

１ 床構造
２ コンクリート床
３ 床仕上げ材
４ 支持脚
５ 吸振体

Claims (2)

1. コンクリート床と、
   前記コンクリート床の上方に設けられた床仕上げ材と、
   前記コンクリート床に上載された複数の吸振体と、を備えた固体伝播音を低減する床構造であって、
   前記吸振体は、無機質材料である粒状体と、前記粒状体を収容する袋と、を有していることを特徴とする床構造。
2. 前記複数の吸振体の総質量が、前記コンクリート床の質量の３〜１５％であることを特徴とする、請求項１に記載の床構造。

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