JP2019137976A - 木造床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でありながら高い振動抑制を得ることができ、特に重量床衝撃音を低減させることのできる木造床構造を、施工性を損なうことなく提供する。【解決手段】梁部材１，２，４と柱部材３、および、梁部材同士を接合金具およびダボにより格子状につなぐことで軸組構造を形成し、格子状につながれた梁部材１，２，４の上部に木質床板５を配置することで構成される木造床構造であって、梁部材２が繊維強化樹脂材と木材とを一体化した繊維強化樹脂木材複合材である。【選択図】図１

Description

本発明は木造床構造に関する。

木質材料は、軽量で加工性がよい材料的な特徴と、癒し効果やリラックス効果などの意匠的な特徴を合わせ持ち、従来から住宅用の建築物に多く使用されてきた。近年、木材、特に国産木材の利用がさらに進められており、住宅用の建築物を含む木造建築物の大型化と高層化の技術開発が盛んに行われている。

住宅用木造建築物において複数階のフロアを有する場合、快適な居住性を得るために、比較的高い遮音性能が必要とされる。木造床の遮音性能を向上する方法として、例えば、緩衝材や充填剤を含むポリマーシートを木質板材に積層したものを床材として用いる方法がこれまで提案されている（特許文献１）。しかし、この方法で低減できるのはいわゆる軽量床衝撃音であり、集合住宅で問題となる重量床衝撃音（例えば子供の飛び跳ねなどで発生する音など）の低減には至っていない。

重量床衝撃音を低減する方法として、質量層を床構造内に設け、床構造自体の重量を積極的に増加させる方法が提案されている（特許文献２）。しかし、床重量を増加させるために、柱や梁の強度を高くせざるを得ずコスト高を招き、さらに質量層による重量や施工工程の増加により、施工性の低下を招く。

特開平６−９３７０６号公報 特開２００３−２９３５７１号公報

本発明は、軽量でありながら高い振動抑制を得ることができ、特に重量床衝撃音を低減させることのできる木造床構造を、施工性を損なうことなく提供することを課題とする。

本発明は、梁部材と柱部材、および、梁部材同士を接合金具およびダボにより格子状につなぐことで軸組構造を形成し、格子状につながれた梁部材の上部に木質床板を配置することで構成される木造床構造であって、梁部材が繊維強化樹脂材と木材とを一体化した繊維強化樹脂木材複合材であることを特徴とする木造床構造である。

本発明によれば、軽量でありながら高い振動抑制を得ることができ、特に重量床衝撃音を低減させることのできる木造床構造を、施工性を損なうことなく提供することができる。

実施例での評価に用いた木造床構造の説明図（伏図） 実施例での評価に用いた木造床構造の説明図（立面図）

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明は、梁部材と柱部材、および、梁部材同士を接合金具およびダボにより格子状につなぐことで軸組構造を形成し、格子状につながれた梁部材の上部に木質床板を配置することで構成される木造床構造であって、梁部材が繊維強化樹脂材と木材とを一体化した繊維強化樹脂木材複合材であることを特徴とする木造床構造である。
本発明の木造床構造の代表的な例を図１に示す。

本発明では梁部材として繊維強化樹脂木材複合材を用いる。繊維強化樹脂木材複合材で梁部材の全てを構成してもよく、一部を構成してもよい。重量床衝撃音を低減する観点から、梁部材のうち小梁部材の全てを繊維強化樹脂木材複合材で構成することが好ましい。

木造床構造としては、格子状につながれた梁部材の上部に根太が設置され木質床材が該根太の上部に配置されている態様や、格子状につながれた梁部材の上部に木質床板が根太を介することなく配置されている態様であってもよい。

以下、梁部材に用いる繊維強化樹脂木材複合材について詳細に説明する。
繊維強化樹脂木材複合材は、繊維強化樹脂材と木材とを接着剤を介して一体化したものである。本発明ではこれにより、梁部材の曲げ剛性を向上させており、木造床構造の軽量性と高い振動抑制効果を両立している。

［繊維］
繊維強化樹脂木材複合材における繊維強化樹脂材に用いる繊維として、無機繊維または有機繊維を用いることができる。無機繊維としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維を用いることができる。有機繊維としては、例えばアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、四フッ化エチレン繊維を挙げることができる。有機繊維は、ガラス転移温度が２００℃以上である有機繊維が好ましい。

繊維強化樹脂材では、これら無機繊維または有機繊維を、単独または２種類以上を複合して用いてもよい。繊維の形態としては、一方向に引き揃えたＵＤ基材やその２方向以上の組合せ、織物、不織布などであり、必要とする圧縮強度に対して設計することができる。

［樹脂］
繊維強化樹脂木材複合材における繊維強化樹脂材に用いるマトリックス樹脂として、好ましくは熱硬化性樹脂を用いる。熱硬化性樹脂として、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂を用いることができる。

［曲げ剛性］
本発明において繊維強化樹脂木材複合材は、梁として用いられる。繊維強化樹脂木材複合材の梁の曲げ剛性は、同じ断面寸法の通常の木材製梁との対比で、例えば７〜１０倍、好ましくは７〜８倍になるようにする。曲げ剛性が７倍未満であると梁部材の剛性による振動の抑制効果は小さく、木造床構造の重量が振動抑制効果の大小を主に決定することになる。他方、１０倍を超える曲げ剛性は、繊維強化樹脂材による木材製梁の補強だけでは達成できない。なお、繊維強化樹脂木材複合材の梁の曲げ剛性は、繊維強化樹脂材自体の剛性や繊維強化樹脂材の配置や設計により適宜設定できる。

［表面加工］
高い振動抑制効果を発揮するためには、木材と繊維強化樹脂木材複合材とが強固に接着し一体化されていることが望ましい。そのために、繊維強化樹脂木材複合材の表面にシボ加工が施すことが好ましい。表面のシボ加工により、木材側の接着表面にシボがめり込み、物理的なアンカー効果により強固な接着を木材と繊維強化樹脂材との間で得ることができる。

［多孔質基材］
繊維強化樹脂材の表面に、未硬化樹脂を含浸させた多孔質基材を配置することが好ましい。この場合、接着剤が多孔質基材の孔部分に入り込み、物理的なアンカー効果を得ることができ、さらに強い接着を得ることができる。多孔質基材としては、例えば紙を用いることができ、紙基材に含浸させた未硬化樹脂と接着剤との化学結合による化学的な効果により、木材と繊維強化樹脂材との間で強固かつ高耐久性な接着を得ることができる。

本発明は好ましい態様として、繊維強化樹脂木材複合材が、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた多孔質基材を表面に配置した繊維強化樹脂材と木材とを接着剤を介して一体化させ、その後熱硬化樹脂を硬化させて得た繊維強化樹脂木材複合材である態様をとる。

本発明を、さらに実施例を挙げて具体的に説明する。
（１）木造床構造
木造床構造としての図１の形状および大きさの木造床構造（木造住宅の実寸大の１／３スケール）を作成した。梁と柱、および梁同士はＬ字金具を用いてビス留め固定とした。小梁Ｂ（合計３本）以外の部材は木材を用いた。
（２）振動抑制効果
加速度計を図１の所定の３か所に設置し、図１の所定の衝撃印加点をインパルスハンマーで打撃し、その際に加速度計が取得した振動データのフーリエ変換解析により、周波数６３Ｈｚ（重量床衝撃音に相当する周波数）での機械インピーダンス値を算出した。３か所での機械インピーダンス値の平均値を振動抑制効果の指標とした。なお、この値が高いほど遮音試験体への衝撃印加時の振動抑制効果が大きい。

［実施例１］
図１の小梁Ｂの梁部材（合計３本）として、繊維強化樹脂木材複合材（幅４０ｍｍ×梁成１１７ｍｍ×長さ１１６０ｍｍの木材製梁の梁成の両面に炭素繊維強化樹脂板（厚み７ｍｍ×幅１１７ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、１軸方向に配向した炭素繊維を６０体積％含有するビニルエステル樹脂の引抜成形品）を接着剤（光洋産業（株）製 水性高分子−イソシアネート系接着剤 主剤：ＫＲ１３４Ｌ 硬化剤：ＡＸ２００）による接着で一体化したもの）を用い図１に記載の軸組みを作り、その上部に、縦３００ｍｍ、横６００ｍｍ、厚み８ｍｍの木質合板を隙間なく並べて梁部材に釘で固定して木造床構造を作成した。なお、小梁Ｂとして用いた梁部材の曲げ剛性は、後述の比較例１に使用した木材製梁の７．５倍であった。表１に評価結果を示す。なお、表１では、炭素繊維強化樹脂板をＣＦＲＰ板と表記する。

［比較例１］
図１の小梁Ｂの梁部材（合計３本）として通常の木材製梁（幅４０ｍｍ×梁成１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、実施例１と同じ材質）を用いたほかは実施例と同様にして木造床構造を作成した。表１に評価結果を示す。

［比較例２］
図１の小梁Ｂの梁部材（合計３本）として、繊維強化樹脂木材複合材（幅４０ｍｍ×梁成１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍの木材製梁（実施例１と同じ材質）の梁成の両面に炭素繊維強化樹脂板（厚み７ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、実施例１と同じ材質）を接着剤（実施例１と同じもの）による接着で一体化したもの）を用いたほかは実施例１と同様にして木造床構造を作成した。なお、小梁Ｂとして用いた梁部材の曲げ剛性は、比較例１に使用した木材製梁の４．９倍であった。表１に評価結果を示す。

［比較例３］
図１の小梁Ｂの梁部材（合計３本）として、通常の木材製梁（幅４０ｍｍ×梁成１７０ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、実施例１と同じ材質）を用いたほかは実施例１と同様にして木造床構造を作成した。なお、小梁Ｂとして用いた梁部材の曲げ剛性は、比較例１に使用した木材製梁の４．９倍であった。表１に評価結果を示す。

［比較例４］
図１の小梁Ｂの梁部材（合計３本）として、鉄鋼板（厚み３．２ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ）２枚で梁成の両面を補強した木材（幅４０ｍｍ×梁成１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、補強は鋼鉄板の梁部材へのビス留めによる）を使用したほかは、実施例１と同様にして、木造床構造を作成した。本梁部材の曲げ剛性は、比較例１に使用した木材製梁の４．５倍であった。表１に評価結果を示す。

［比較例５］
軸組上部に配置する木質合板の厚みを８ｍｍから２８ｍｍに変更した他は比較例２同様にして木造床構造を作成した。表１に評価結果を示す。

本発明の木造床構造は、木造建築物の床構造として好適に使用することができる。

１ 大梁Ａ（幅４０ｍｍ×梁成１００ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ）
２ 小梁Ｂ（幅４０ｍｍ×長さ１１６０ｍｍ、梁成は実施例による）
３ 通し柱（幅４０ｍｍ×梁成４０ｍｍ×長さ２００ｍｍ）
４ 小梁Ｃ（幅４０ｍｍ×梁成４０ｍｍ×長さ２６０ｍｍ）
５ 床板（幅３００ｍｍ×長さ６００ｍｍ×厚さ８ｍｍまたは２８ｍｍ）
６ インパルスハンマーによる打撃印加点
７ 加速度計取付位置（３か所・床板裏側に取付）

Claims (5)

1. 梁部材と柱部材、および、梁部材同士を接合金具およびダボにより格子状につなぐことで軸組構造を形成し、格子状につながれた梁部材の上部に木質床板を配置することで構成される木造床構造であって、梁部材が繊維強化樹脂材と木材とを一体化した繊維強化樹脂木材複合材であることを特徴とする木造床構造。
2. 繊維強化樹脂木材複合材の繊維強化樹脂材が、無機繊維または融点もしくはガラス転移温度が２００℃以上である有機繊維を含有する熱硬化性樹脂の硬化物である、請求項１記載の木造床構造。
3. 繊維強化樹脂木材複合材が、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた多孔質基材を表面に配置した繊維強化樹脂材と木材とを接着剤を介して一体化させ、その後熱硬化樹脂を硬化させて得た繊維強化樹脂木材複合材である、請求項１記載の木造床構造体。
4. 格子状につながれた梁部材の上部に根太が設置され、木質床材が該根太の上部に配置されている、請求項１記載の木造床構造。
5. 格子状につながれた梁部材の上部に、木質床板が根太を介することなく配置されている、請求項１記載の木造床構造。

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