JP2018003334A - 木鋼合成床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等の規模の大きい木造建築物を対象として、床振動を抑制して環境性能を向上させた木鋼合成床構造を提供する。【解決手段】本発明を適用した木鋼合成床構造１は、木造建築物８の床構造として設けられるものであり、柱材８１に架設される複数の主梁材２と、主梁材２に架設される副梁材３及び補剛材４と、副梁材３及び補剛材４に載置されて固定される床面材６とを備える。複数の主梁材２は、床面材６の面内方向の隅部６０で互いに交差するように設けられるとともに、互いに交差させた一方の主梁材２に副梁材３が接続される。補剛材４は、材軸方向で一方の端部が副梁材３又は主梁材２に接続されるとともに、材軸方向で他方の端部が互いに交差させた他方の主梁材２に接続されて、床面材６の面内方向の中央Ｃよりも隅部側に寄せた位置に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、木造建築物の床構造として設けられる木鋼合成床構造に関する。

従来から、生産・施工上の最小単位である建物ユニットの構成を生かし、設計・生産が容易で、構成が簡単でコストダウンでき、施工性を向上できるものとして、特許文献１に開示される免震建物用の補強架台が提案されている。

特許文献１に開示される免震建物用の補強架台は、ユニット建物による免震建物の上部構造体の最下層に設けられ、免震支承装置と前記上部構造体との間に位置する免震建物用の補強架台であって、ユニット建物を構成する各建物ユニットの床梁の外周面に対向する立ち上がり片と、床梁の下面が対接する水平片とを有する枠状の架台フレームを１単位として、その組み合わせにより構成されることを特徴とする。

そして、特許文献１に開示される免震建物用の補強架台は、必要に応じて、補強架台を構成する架台フレームが、建物ユニットの床梁に対接する４辺の長方形状の架台フレームより構成され、該４辺の架台フレームの１つのコーナ部に、架台フレームを構成する床梁に対して傾斜して設けられる火打ち梁を備えるものとなる。

特開２００２−１８０５４６号公報

新日鐵住金株式会社 プレスリリース ２０１３年 インターネット＜URL：http://www.nssmc.com/news/20130307_100.html＞ 宍戸唯一、小林努、秋岡幸司、中安誠明、大島康弘、金山和 スマートビームの新製品と利用技術 新日鉄住金技報 第４０３号 ｐ．１１３−ｐ．１２０

ここで、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等の木造建築物の床構造においては、面外方向及び面内方向の耐力又は剛性等の構造性能だけでなく、上下階の遮音又は床上歩行時の床振動等の環境性能を考慮した設計が必要となる。そして、床振動の評価手法の一つとして、例えば、日本建築学会 実務的騒音対策指針 応用編等に示されるように、周波数ごとの振動速度に注目するものがある。

この評価手法では、周波数ごとの振動速度の応答をその許容値と比較するものとなるが、振動速度の許容値は８Ｈｚ以上の領域で線形的に増加する傾向がある。このため、この評価手法では、一般的な住宅での床の一次固有振動数が８Ｈｚ以上であることを踏まえると、床の一次固有振動数が大きいほど振動速度の許容値が線形的に大きくなり、床振動を抑制する効果が得られるものとなる。

特許文献１に開示される免震建物用の補強架台では、架台フレームのコーナ部の床梁に対して火打ち梁が傾斜して設けられるものの、火打ち梁の目的が面内剛性や耐力の向上であるため、火打ち梁はそのウェブ部分が床梁のウェブ部分に対してピン接合で接合されるものの、火打ち梁が床材に全く固定されないものとなる。このとき、特許文献１に開示される免震建物用の補強架台では、火打ち梁が床材に固定されず、床材から火打ち梁に曲げ力が伝達されないことから、床材の全面が床振動領域となって、床振動を抑制するという付加的な効果は得られにくいという課題がある。

非特許文献１に開示される床構造は、主支持横架材（大梁相当材）の胴差材を集成材として、副支持横架材（小梁相当材）の根太材を鋼材とすることで、特に、副支持横架材のスパン長が５ｍ〜６ｍとなる場合に床振動を抑制する効果が得られるものとなる。しかし、非特許文献１に開示される床構造では、副支持横架材のスパン長が７ｍ〜８ｍと大きい場合に、天井裏のスペースの制約により副支持横架材の部材成に限界があるといったことや、床面材を前記横架材にねじ等で留め付けることを踏まえれば横架材に使用可能な板厚にも限界があるといった現実的な条件を考慮すると、床振動を抑制する効果が得られにくいという課題がある。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、主に、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等の規模の大きい木造建築物を対象として、床振動を抑制して環境性能を向上させた木鋼合成床構造を提供することにある。

第１発明に係る木鋼合成床構造は、木造建築物の床構造として設けられる木鋼合成床構造であって、柱材に架設される複数の主梁材と、前記主梁材に架設される副梁材及び補剛材と、前記副梁材及び前記補剛材に載置されて固定される床面材とを備え、複数の前記主梁材は、前記床面材の面内方向の隅部で互いに交差するように設けられるとともに、互いに交差させた一方の前記主梁材に前記副梁材が接続されて、前記補剛材は、材軸方向で一方の端部が前記副梁材に接続されるとともに他方の端部が互いに交差させた他方の前記主梁材に接続されて、又は、材軸方向で各々の端部が互いに交差させた各々の前記主梁材に接続されて、前記床面材の面内方向の中央よりも隅部側に寄せた位置に配置されることを特徴とする。

第２発明に係る木鋼合成床構造は、第１発明において、前記補剛材は、前記床面材の面内方向の隅部側で、前記主梁材に対して傾斜するように配置されて、材軸方向で一方の端部が互いに交差させた一方の前記主梁材に接続されるとともに、材軸方向で他方の端部が互いに交差させた他方の前記主梁材に接続されることを特徴とする。

第３発明に係る木鋼合成床構造は、第１発明又は第２発明において、前記補剛材は、前記床面材の面内方向の隅部側で、１又は複数の前記副梁材により材軸方向に分断させて設けられて、材軸方向に分断された前記補剛材の一部又は全部が、前記副梁材に対して傾斜するように配置されて、又は、前記副梁材に対して略直交するように配置されることを特徴とする。

第４発明に係る木鋼合成床構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記主梁材及び前記床面材に木材が用いられるとともに、前記副梁材及び前記補剛材に鋼材が用いられることを特徴とする。

第５発明に係る木鋼合成床構造は、第４発明において、前記副梁材及び前記補剛材の何れか一方又は両方は、高さ方向で一対となったフランジの材幅方向の中間部に高さ方向に延びるウェブが形成された断面形状の軽量Ｈ形鋼、又は、高さ方向で一対となったフランジの材幅方向の片端部に高さ方向に延びるウェブが形成された断面形状の薄板軽量形鋼が用いられることを特徴とする。

第１発明〜第５発明によれば、床面材が補剛材に載置されて固定されて、床面材の中央よりも隅部側に寄せた位置に補剛材が配置されることで、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等の規模の大きい木造建築物を対象として、副梁材及び補剛材の部材成や板厚を大きくすることなく床振動を抑制して、木造建築物の環境性能を向上させることが可能となる。

第１発明〜第５発明によれば、床面材の奥行方向の全長に亘った直交梁材を設けるまでもなく、床面材の隅部側に寄せた位置に補剛材を配置することで、鋼材重量を抑制しながら一次固有振動数を向上させて、また、鋼材重量により一次固有振動数が低下する作用を回避することできるため、一次固有振動数を効率的に向上させることが可能となる。

第１発明〜第５発明によれば、床面材の面内方向の隅部側に寄せた位置に補剛材が配置されることで、床面材の中央側における天井裏に大きいスペースを確保できるため、この天井裏のスペースに天井埋込式の空調機等の設置スペースを確保することが可能となる。

特に、第２発明、第３発明によれば、補剛材が材軸方向に分断されて主梁材に対して傾斜するように配置されることで、単位重量あたりの一次固有振動数が向上するだけでなく、床面材の一次固有振動数そのものが大きくなるため、鋼材重量の抑制と一次固有振動数の確実な向上とを両立させることが可能となる。

特に、第４発明によれば、副梁材及び補剛材となる鋼材の部材成や板厚を大きくしなくても、床上歩行時の床振動を抑制することができるため、副梁材及び補剛材が設けられる天井裏を必要以上に厚くしないものとして、室内空間を大きく確保することが可能となる。

特に、第５発明によれば、副梁材又は補剛材として軽量Ｈ形鋼又は薄板軽量形鋼等の鋼材が用いられることで、副梁材又は補剛材となる鋼材重量の増大を確実に抑制しながら、床面材の一次固有振動数を効率的に向上させることが可能となる。

本発明を適用した木鋼合成床構造が設けられる木造建築物を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で床面材の隅部を示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で副梁材及び補剛材となる軽量Ｈ形鋼を示す正面図であり、（ｂ）は、その薄板軽量形鋼を示す正面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第１実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第２実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第３実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第４実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第５実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で第６実施例の補剛材を示す平面図である。 本発明を適用した木鋼合成床構造で副梁材に対して傾斜するものと略直交するものとが組み合わされた補剛材を示す平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で材軸方向の一方の端部が副梁材に接続された補剛材を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で材軸方向の分断箇所が副梁材に接続された補剛材を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で補剛材に固定される床面材を示す正面図であり、（ｂ）は、従来の免震建物用の補強架台で床材に固定されない火打ち梁を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造で補剛材が設けられた振動固有値解析の解析モデルを示す斜視図であり、（ｂ）は、比較例で補剛材が設けられていない振動固有値解析の解析モデルを示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造の第２実施例における床面材の高さ方向のモードベクトルを示すコンター図であり、（ｂ）は、比較例における床面材の高さ方向のモードベクトルを示すコンター図である。 （ａ）は、本発明を適用した木鋼合成床構造の第１実施例〜第４実施例及び第６実施例と比較例とで床面材の一次固有振動数を比較したグラフであり、（ｂ）は、その単位重量あたりの一次固有振動数を比較したグラフである。

以下、本発明を適用した木鋼合成床構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図１に示すように、主に、住宅又は事務所等の木造建築物８に設けられる。本発明を適用した木鋼合成床構造１は、特に、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等、比較的規模の大きい木造建築物８の床構造として設けられる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、例えば、２階建又は３階建等の複数の階層からなる木造建築物８において、下階から上階まで連続する柱材８１、各々の階層の耐力壁等の壁材８２及び木根太８３等とともに設けられて、上階と下階とを隔てる床構造となる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、柱材８１に架設される複数の主梁材２と、複数の主梁材２に架設される副梁材３及び補剛材４と、副梁材３及び補剛材４に載置されて固定される床面材６とを備える。なお、本発明を適用した木鋼合成床構造１では、床面材６が固定されることで、補剛材４と主梁材２又は副梁材３とが、全モーメント及び全せん断力が伝達される剛接合、又は、一部のモーメント及び全せん断力が伝達される半剛接合で接合される。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、木造建築物８の外周に沿って複数の主梁材２が配置されるとともに、木造建築物８の外周から内部に向けて延びるように副梁材３が配置される。本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の平面形状が略矩形状等に形成されて、略矩形状の床面材６の四辺に各々の主梁材２が配置される。

床面材６は、主に、無垢材、合板、集成材、ＬＶＬ又はＣＬＴ等の略板状に形成された木材が用いられて、木造建築物８の奥行方向Ｘ及び幅方向Ｙが面内方向となる。床面材６は、奥行方向Ｘ及び幅方向Ｙの略中央となる位置が面内方向の中央Ｃとなって、面内方向の四隅となる位置で各々の隅部６０に柱材８１が配置される。

主梁材２は、主に、無垢材、集成材、ＬＶＬ又はＣＬＴ等の木材が用いられて、主梁材２の断面形状が略矩形状等に形成される。各々の主梁材２は、木造建築物８の奥行方向Ｘに隣り合って高さ方向Ｚに延びる複数の柱材８１、又は、木造建築物８の幅方向Ｙに隣り合って高さ方向Ｚに延びる複数の柱材８１に架設される。

複数の主梁材２は、図２に示すように、床面材６の四辺の各々に配置されて、奥行方向Ｘに延びる主梁材２が幅方向Ｙに一対となって設けられるとともに、幅方向Ｙに延びる主梁材２が奥行方向Ｘに一対となって設けられる。複数の主梁材２は、床面材６の面内方向の各々の隅部６０で、各々の主梁材２が柱材８１に架設される。

複数の主梁材２は、例えば、幅方向Ｙに一対となった主梁材２の間に、１又は複数の副梁材３が配置される。このとき、複数の主梁材２は、複数の副梁材３が配置される場合に、幅方向Ｙに一対となった主梁材２の間で、複数の副梁材３が略等間隔に配置されて、例えば、１本の副梁材３が床面材６の面内方向の中央Ｃを通過するように配置される。

複数の主梁材２は、図３に示すように、床面材６の面内方向の隅部６０で、奥行方向Ｘに延びる主梁材２と幅方向Ｙに延びる主梁材２とが、互いに交差するように設けられる。複数の主梁材２は、奥行方向Ｘに延びる主梁材２と幅方向Ｙに延びる主梁材２とを、互いに略直交するように交差させるほか、例えば、鈍角状又は鋭角状に交差させてもよい。

複数の主梁材２は、互いに交差させた幅方向Ｙに延びる主梁材２を一方の主梁材２１とするとともに、互いに交差させた奥行方向Ｘに延びる主梁材２を他方の主梁材２２とする。なお、複数の主梁材２は、奥行方向Ｘに延びる主梁材２を一方の主梁材２１とするとともに、幅方向Ｙに延びる主梁材２を他方の主梁材２２としてもよい。この主梁材２の関係を示すために、以降、互いに交差させたという表現を用いることとする。

副梁材３及び補剛材４は、図４に示すように、主に、軽量Ｈ形鋼又は薄板軽量形鋼等の鋼材５が用いられる。なお、軽量Ｈ形鋼は、ロール成形若しくはレーザー溶接による組立、電気抵抗溶接による組立又はアーク溶接による組立等によって製造されるものである。フランジ５１及びウェブ５２の板厚は１２ｍｍ程度以下である場合が多い。

ここで、軽量Ｈ形鋼は、図４（ａ）に示すように、高さ方向Ｚで一対となったフランジ５１の材幅方向の中間部に、高さ方向Ｚに延びるウェブ５２が形成された断面形状となる。薄板軽量形鋼は、図４（ｂ）に示すように、高さ方向Ｚで一対となったフランジ５１の材幅方向の片端部に、高さ方向Ｚに延びるウェブ５２が形成された断面形状となる。

副梁材３及び補剛材４の何れか一方又は両方は、軽量Ｈ形鋼の鋼材５が用いられる場合に、例えば、８０ｍｍ〜４５０ｍｍ程度の部材成Ｈとなり、４０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の幅寸法Ｂとなる。また、ウェブ５２の板厚寸法ｔ１は、２．３ｍｍ〜６ｍｍ程度となり、フランジ５１の板厚寸法ｔ２は、２．３ｍｍ〜１２ｍｍ程度となる。

副梁材３及び補剛材４の何れか一方又は両方は、薄板軽量形鋼の鋼材５が用いられる場合に、例えば、８０ｍｍ〜３００ｍｍ程度の部材成Ｈとなり、３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の幅寸法Ｂとなる。また、ウェブ５２の板厚寸法ｔ１は、０．８ｍｍ〜２．２ｍｍ程度となり、フランジ５１の板厚寸法ｔ２も、０．８ｍｍ〜２．２ｍｍ程度となる。

副梁材３は、図２（ａ）に示すように、奥行方向Ｘにのみ延びて設けられて、奥行方向Ｘに一対となった主梁材２に架設される。このとき、副梁材３は、図２（ｂ）に示すように、幅方向Ｙに延びる主梁材２を一方の主梁材２１として、床面材６の面内方向の隅部６０で互いに交差させた一方の主梁材２１に架設される。

副梁材３は、主梁材２に対して略直交するように架設されるが、必要に応じて、主梁材２に対して傾斜するように架設されてもよい。副梁材３は、特に、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等では、材軸方向のスパン長Ｌが比較的大きく、例えば、６ｍ以上、１０ｍ以下のスパン長Ｌ、さらに限定すると、７ｍ以上、９ｍ以下のスパン長Ｌとなる。

副梁材３は、奥行方向Ｘに連続して延びるように形成されるとともに、奥行方向Ｘに一対となった一方の主梁材２１の各々に、材軸方向の両端部３１の各々が接続される。副梁材３は、例えば、主梁材２の側面及び副梁材３の側面に略Ｌ形状等の接合金物７を取り付けてボルト接合又はねじ接合等することで、主梁材２に両端部３１が接続される。なお、副梁材３は、必要に応じて、幅方向Ｙにのみ延びて設けられて、幅方向Ｙに一対となった主梁材２に架設されてもよい。

補剛材４は、図５〜図１１に示すように、床面材６の面内方向の中央Ｃよりも隅部側Ｓに寄せた位置に配置される。このとき、補剛材４は、図５〜図８に示すように、材軸方向で一方の端部４１及び他方の端部４２の各々が、一方の主梁材２１及び他方の主梁材２２の各々に接続される。また、補剛材４は、図９〜図１１に示すように、一方の端部４１が副梁材３に接続されるとともに他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されてもよい。

補剛材４は、図５〜図８に示すように、第１実施例〜第４実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、主梁材２に対して傾斜するように配置される。このとき、補剛材４は、図３（ｂ）に示すように、材軸方向で一方の端部４１が床面材６の面内方向の隅部６０で互いに交差させた一方の主梁材２１に接合金物７等で接続される。また、補剛材４は、材軸方向で他方の端部４２が床面材６の面内方向の隅部６０で互いに交差させた他方の主梁材２２に接合金物７等で接続される。

補剛材４は、図５に示すように、第１実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、副梁材３により材軸方向に分断されることなく設けられる。補剛材４は、一方の端部４１から他方の端部４２まで材軸方向に分断されることなく、一方の主梁材２１及び他方の主梁材２２に接続されて、床面材６の隅部６０に近接させた位置に配置される。

補剛材４は、図６に示すように、第２実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、１本の副梁材３により材軸方向で２分割に分断させて設けられる。このとき、補剛材４は、材軸方向で２分割に分断されるものの、一方の端部４１が一方の主梁材２１に接続されるとともに、他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されて、第１実施例の補剛材４よりも床面材６の中央Ｃ側に配置される。

補剛材４は、図７に示すように、第３実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、２本の副梁材３により材軸方向で３分割に分断させて設けられる。このとき、補剛材４は、材軸方向で３分割に分断されるものの、一方の端部４１が一方の主梁材２１に接続されるとともに、他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されて、第２実施例の補剛材４よりも床面材６の中央Ｃ側に配置される。

補剛材４は、図８に示すように、第４実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、３本の副梁材３により材軸方向で４分割に分断させて設けられる。このとき、補剛材４は、材軸方向で４分割に分断されるものの、一方の端部４１が一方の主梁材２１に接続されるとともに、他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されて、第３実施例の補剛材４よりも床面材６の中央Ｃ側に配置される。

補剛材４は、図９、図１０に示すように、第５実施例、第６実施例においては、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、主梁材２に対して略直交するように配置されてもよい。このとき、補剛材４は、特に、材軸方向で一方の端部４１が、互いに交差させた一方の主梁材２１に架設された副梁材３に接続されるとともに、材軸方向で他方の端部４２が、互いに交差させた他方の主梁材２２に接続されるものとなる。

補剛材４は、図９に示すように、第５実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、副梁材３により材軸方向に分断されることなく設けられる。補剛材４は、一方の端部４１から他方の端部４２まで材軸方向に分断されることなく、一方の端部４１が副梁材３に接続されるとともに、他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されて、床面材６の隅部６０に近接させた位置に配置される。

補剛材４は、図１０に示すように、第６実施例において、床面材６の面内方向の隅部側Ｓで、１又は複数の副梁材３により材軸方向で略段状に分断させて設けられる。このとき、補剛材４は、材軸方向で略段状に分断されるものの、一方の端部４１が副梁材３に接続されるとともに、他方の端部４２が他方の主梁材２２に接続されて、第５実施例の補剛材４よりも床面材６の中央Ｃ側に配置される。

補剛材４は、材軸方向に分断された補剛材４の全部が、図５〜図８に示すように、副梁材３に対して傾斜するように配置されて、又は、図９、図１０に示すように、副梁材３に対して略直交するように配置される。また、補剛材４は、図１１に示すように、材軸方向に分断された補剛材４の一部が、副梁材３に対して傾斜又は略直交するように配置されて、副梁材３に対して傾斜する補剛材４と略直交する補剛材４とが組み合わされてもよい。

補剛材４は、材軸方向の一方の端部４１が、主梁材２とともに副梁材３にも接続されてもよい。このとき、補剛材４は、図１２（ａ）に示すように、副梁材３のウェブ５２等の側面及び補剛材４のウェブ５２等の側面に、略Ｖ形状等の端部用接合部材７１を取り付けてボルト接合又はねじ接合等することで、副梁材３に一方の端部４１が接続される。

補剛材４は、図１２（ｂ）に示すように、副梁材３とともに床面材６が載置されて固定される。このとき、補剛材４は、副梁材３及び補剛材４の上フランジ５１ａに跨がるように、床面材６がボルト接合又はねじ接合等で固定される。また、補剛材４は、必要に応じて、副梁材３及び補剛材４の下フランジ５１ｂに跨がるように、略平板状等の下面用接合部材７２がボルト接合又はねじ接合等で固定されてもよい。

補剛材４は、副梁材３により材軸方向に分断させて設けられる場合に、例えば、図１３（ａ）に示すように、副梁材３のウェブ５２等の側面及び補剛材４のウェブ５２等の側面に、略山形状等の分断用接合部材７３が取り付けられる。このとき、補剛材４は、副梁材３により分断された分断箇所Ｄで、副梁材３及び補剛材４の側面に分断用接合部材７３を取り付けてボルト接合又はねじ接合等することで、副梁材３に分断箇所Ｄが接続される。

補剛材４は、図１３（ｂ）に示すように、材軸方向に分断された分断箇所Ｄで、副梁材３及び補剛材４に床面材６が載置されて、副梁材３とともに床面材６が固定される。このとき、補剛材４は、副梁材３及び補剛材４の上フランジ５１ａに跨がるように、床面材６がボルト接合又はねじ接合等で固定される。また、補剛材４は、必要に応じて、材軸方向に分断された分断箇所Ｄで、副梁材３及び補剛材４の下フランジ５１ｂに跨がるように、略平板状等の下面用接合部材７２がボルト接合又はねじ接合等で固定されてもよい。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図１４（ａ）に示すように、床面材６が補剛材４に載置されて固定される。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１では、副梁材３から補剛材４に、補剛材４から主梁材２にせん断力Ｑが伝達されるだけでなく、床面材６と一体となった副梁材３から床面材６と一体となった補剛材４に、床面材６と一体となった補剛材４から床面材６と一体となった主梁材２に曲げモーメントＭが伝達されることで、居住者等による床上歩行時の床振動が抑制されるものとなる。

これに対して、従来の免震建物用の補強架台９では、図１４（ｂ）に示すように、架台フレームのコーナ部を構成する床梁９２に対して火打ち梁９１が傾斜して接続されるものの、火打ち梁９１が床材９３に固定されず、せん断力Ｑの伝達のみを目的とし曲げモーメントＭの伝達を意図しないピン接合で、火打ち梁９１のウェブ部のみが床梁９２のウェブ部に接合されるものとなる。このため、従来の免震建物用の補強架台９では、床梁９２から火打ち梁９１にせん断力Ｑが伝達されるものの、床材９３から火打ち梁９１に曲げモーメントＭが伝達されないものとなる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６が補剛材４に載置されて固定されるとともに、特に、図５〜図１１に示すように、床面材６の面内方向の中央Ｃよりも隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４が配置される。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６から補剛材４に曲げモーメントＭが伝達されて、床上歩行時の床振動が抑制されることで、床面材６の隅部側Ｓを除いた中央Ｃ側のみが床振動領域Ｆとなる。

これに対して、図１４（ｂ）に示す従来の免震建物用の補強架台９は、火打ち梁９１が床材９３に固定されないため、床材９３の全面が床振動領域Ｆとなる。このため、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の隅部側Ｓを含めた全面が床振動領域Ｆとなる場合と比較して、床面材６の隅部側Ｓを除いた中央Ｃ側のみに床振動領域Ｆが縮減されるため、床上歩行時の床面材６の一次固有振動数が向上するものとなる。

なお、図１２、図１４（ａ）では、副梁材３と主梁材２とを接続するための図２（ｂ）に示す接合金物７、及び、補剛材４と主梁材２とを接続するための図３（ｂ）に示す接合金物７等の図示を省略している。

ここで、床上歩行時の床振動に係る環境性能を検討するために振動固有値解析を実施した。この振動固有値解析では、図１５に示すように、スパン長Ｌを７２８０ｍｍとした７本の副梁材３が設けられるものとした。また、副梁材３及び補剛材４は、部材成が４００ｍｍ、フランジ幅が１３５ｍｍ、フランジ板厚が６ｍｍ及びウェブ板厚が４．５ｍｍのＨ形鋼として、副梁材３の両端部３１をピン支持とした。さらに、床面材６は、幅寸法及び奥行寸法を７２８０ｍｍとして、板厚２４ｍｍの合板と板厚１２．５ｍｍの石膏ボードと板厚１２ｍｍのフローリングとを重ね合わせたうえで、面内方向の全周をピン支持とした。

この振動固有値解析では、図１５（ａ）に示す本発明を適用した木鋼合成床構造１として、図５〜図８に示す第１実施例〜第４実施例及び図１０に示す第６実施例を解析モデルとした。また、本発明を適用した木鋼合成床構造１と比較する比較例として、図１５（ｂ）に示すように、床面材６の幅方向Ｙの全長に亘った３本の直交梁材９０が、副梁材３と直交して略等間隔に設けられるものの、補剛材４が設けられていない解析モデルとした。なお、副梁材３及び補剛材４と床面材６とのねじ接合は、実験結果と解析結果とが一致するように、所定のばね定数に設定した。

図１６では、床面の対称性を踏まえて、床面材６の面内方向の中央Ｃ側から隅部側Ｓまでの１／４の領域についてのみ、床面材６の高さ方向Ｚのモードベクトルを示した。ここでは、床面材６の高さ方向Ｚの成分が相対的に大きい領域を濃色で示すとともに、床面材６の高さ方向Ｚの成分が相対的に小さい領域を薄色で示している。このとき、図１６（ａ）に示す本発明を適用した木鋼合成床構造１の第２実施例は、図１６（ｂ）に示す比較例よりも濃色部分が狭くなり、床面材６の高さ方向Ｚの成分が大きくなる領域が縮減されることがわかる。

図１７では、本発明を適用した木鋼合成床構造１で補剛材４が設けられる第１実施例〜第４実施例及び第６実施例と、３本の直交梁材９０が設けられる比較例とで、床面材６の一次固有振動数を比較した。ここで、図１７（ａ）に示すように、３本の直交梁材９０が設けられる比較例においても、７本の副梁材３とともに３本の直交梁材９０が床面材６の剛性向上に寄与するため、床面材６の一次固有振動数そのものは向上することがわかる。

しかし、３本の直交梁材９０が設けられる比較例においては、床面材６の幅方向Ｙの全長に亘った直交梁材９０が設けられるため、直交梁材９０に用いられる鋼材重量が増大する。このため、図１７（ｂ）に示すように、鋼材重量の抑制と一次固有振動数の向上との両立を検討するため、複数の副梁材３と補剛材４又は直交梁材９０との鋼材重量の合計で床面材６の一次固有振動数を除して、単位重量あたりの一次固有振動数を比較した。

そして、単位重量あたりの一次固有振動数は、比較例を基準値（＝１．０）とした場合に、本発明の第１実施例〜第４実施例及び第６実施例の何れについても、単位重量あたりの一次固有振動数が向上することがわかる。このため、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の幅方向Ｙの全長に亘った直交梁材９０を設けるまでもなく、床面材６の隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４を配置することで、鋼材重量を抑制しながら一次固有振動数を向上させることが可能となる。

また、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、単位重量あたりの一次固有振動数が向上するだけでなく、特に、第３実施例又は第４実施例においては、図１７（ａ）に示すように、直交梁材９０を設ける比較例よりも床面材６の一次固有振動数そのものが大きくなる。このため、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図７、図８に示すように、補剛材４が材軸方向に分断されて主梁材２に対して傾斜するように配置されることで、鋼材重量の抑制と一次固有振動数の確実な向上とを両立させることが可能となる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図１４（ａ）に示すように、床面材６が補剛材４に載置されて固定されて、副梁材３から補剛材４に、補剛材４から主梁材２にせん断力Ｑが伝達されるだけでなく、床面材６と一体となった副梁材３から床面材６と一体となった補剛材４に、床面材６と一体となった補剛材４から床面材６と一体となった主梁材２に曲げモーメントＭが伝達されて、連続梁の効果が発揮される。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図５〜図１１に示す床振動領域Ｆの周縁部において、連続梁の効果によって、床面材６を補剛材４に強固に固定することが可能となる。

また、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の面内方向の中央Ｃよりも隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４が配置されるため、補剛材４の自重が一次固有振動数を低減させるように作用しないものとなる。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、鋼材重量により一次固有振動数が低下する作用を回避することできるため、一次固有振動数を効率的に向上させることが可能となる。

また、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の面内方向の隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４が配置されるため、床面材６の中央Ｃ側における天井裏に大きいスペースを確保できるものとなる。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の中央Ｃ側における天井裏のスペースが大きくなることで、この天井裏において天井埋込式の空調機等の設置スペースを確保することが可能となる。

また、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、床面材６の面内方向の隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４が配置されるため、図４に示すように、副梁材３及び補剛材４となる鋼材５の部材成Ｈや板厚を大きくすることなく、床上歩行時の床振動を抑制することができる。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、副梁材３及び補剛材４が設けられる天井裏を必要以上に厚くしないものとして、室内空間を大きく確保することが可能となる。また、鋼材５の板厚が小さくなるため、ねじ接合による簡易な乾式接合も可能となる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、特に、副梁材３又は補剛材４として軽量Ｈ形鋼又は薄板軽量形鋼等の鋼材５が用いられることで、副梁材３又は補剛材４となる鋼材重量の増大を確実に抑制することができる。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、副梁材３又は補剛材４となる鋼材重量を確実に抑制しながら、一次固有振動数を効率的に向上させることが可能となる。

本発明を適用した木鋼合成床構造１は、図２に示すように、主に、主梁材２又は副梁材３のスパン長Ｌが大きく、比較的規模の大きい木造建築物８を対象として、図５〜図１１に示すように、床面材６の中央Ｃよりも隅部側Ｓに寄せた位置に補剛材４が配置される。このとき、本発明を適用した木鋼合成床構造１は、店舗併用住宅又は介護老人保健施設等の規模の大きい木造建築物８を対象として、副梁材３及び補剛材４の部材成や板厚を大きくすることなく床振動を抑制して、木造建築物８の環境性能を向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１ ：木鋼合成床構造
２ ：主梁材
２１ ：一方の主梁材
２２ ：他方の主梁材
３ ：副梁材
３１ ：両端部
４ ：補剛材
４１ ：一方の端部
４２ ：他方の端部
５ ：鋼材
５１ ：フランジ
５１ａ ：上フランジ
５１ｂ ：下フランジ
５２ ：ウェブ
６ ：床面材
６０ ：隅部
７ ：接合金物
７１ ：端部用接合部材
７２ ：下面用接合部材
７３ ：分断用接合部材
８ ：木造建築物
８１ ：柱材
８２ ：壁材
８３ ：木根太
Ｃ ：中央
Ｓ ：隅部側
Ｆ ：床振動領域
Ｘ ：奥行方向
Ｙ ：幅方向
Ｚ ：高さ方向

Claims (5)

1. 木造建築物の床構造として設けられる木鋼合成床構造であって、
   柱材に架設される複数の主梁材と、前記主梁材に架設される副梁材及び補剛材と、前記副梁材及び前記補剛材に載置されて固定される床面材とを備え、
   複数の前記主梁材は、前記床面材の面内方向の隅部で互いに交差するように設けられるとともに、互いに交差させた一方の前記主梁材に前記副梁材が接続されて、
   前記補剛材は、材軸方向で一方の端部が前記副梁材に接続されるとともに他方の端部が互いに交差させた他方の前記主梁材に接続されて、又は、材軸方向で各々の端部が互いに交差させた各々の前記主梁材に接続されて、前記床面材の面内方向の中央よりも隅部側に寄せた位置に配置されること
   を特徴とする木鋼合成床構造。
2. 前記補剛材は、前記床面材の面内方向の隅部側で、前記主梁材に対して傾斜するように配置されて、材軸方向で一方の端部が互いに交差させた一方の前記主梁材に接続されるとともに、材軸方向で他方の端部が互いに交差させた他方の前記主梁材に接続されること
   を特徴とする請求項１記載の木鋼合成床構造。
3. 前記補剛材は、前記床面材の面内方向の隅部側で、１又は複数の前記副梁材により材軸方向に分断させて設けられて、材軸方向に分断された前記補剛材の一部又は全部が、前記副梁材に対して傾斜するように配置されて、又は、前記副梁材に対して略直交するように配置されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の木鋼合成床構造。
4. 前記主梁材及び前記床面材に木材が用いられるとともに、前記副梁材及び前記補剛材に鋼材が用いられること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の木鋼合成床構造。
5. 前記副梁材及び前記補剛材の何れか一方又は両方は、高さ方向で一対となったフランジの材幅方向の中間部に高さ方向に延びるウェブが形成された断面形状の軽量Ｈ形鋼、又は、高さ方向で一対となったフランジの材幅方向の片端部に高さ方向に延びるウェブが形成された断面形状の薄板軽量形鋼が用いられること
   を特徴とする請求項４記載の木鋼合成床構造。