JP2020176493A - 床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】重量床衝撃音の遮音性能のさらなる向上を図ることが可能な床構造を提供すること。【解決手段】床大梁１２、１２に架け渡された複数の床小梁１５と、床小梁１５、１５に架け渡された補強小梁２０と、補強小梁２０に設けられ、補強小梁２０に伝達された重量床衝撃音の振動を吸収する補強小梁ダイナミックダンパ２００と、床小梁１５に設けられ、床小梁１５の振動を吸収する床小梁ダイナミックダンパ１００と、を備える。 そして、補強小梁ダイナミックダンパ２００は、補強小梁００と床材１４との間に設けられた空間ＳＰ内に配置され、かつ、補強小梁２０に弾性支持される上側プレート２３０と、上側プレート２３０に支持される板状の錘２４０とを備え、床小梁ダイナミックダンパ１００は、床小梁１５に支持され、弾性を有した板状部材１２０と、板状部材１２０に支持された板状の第１の錘１３１および第２の錘１３２と、を備える床構造とした。【選択図】図３

Description

本開示は、床構造に関する。

従来、上階において、子供が飛び跳ねたり、物を落下させたりした場合に発生する衝撃音である重量床衝撃音が、下階における騒音として問題となっている。
この衝撃音を低減する方法として、例えば特許文献１ に示す工法が知られている。この工法は、床小梁間に重錘機能を有する鋼板を架設するとともに、この鋼板と床小梁の間に粘性材を介装し、鋼板ダンパを構成するものである。
このように鋼板ダンパを構成することで、床の振動を鋼板ダンパが吸収するため、床振動の減衰性が高くなり、重量音を抑えることができる。

また、特許文献２ には、対向する床小梁の略中央に横架材が差し渡され、この横架材に錘を吊り下げたダンパが設けられた床構造が開示されている。

特開２００３−２４７２９４号公報 特開２００１−６５０９９号公報

ところで、重量床衝撃音は、その発生原因によって様々な周波数帯の音が含まれている。それに対し、ダンパは、特定の衝撃音の周波数に応じた位置に設置されて、特定の周波数の衝撃音の吸収を行うものが設けられている。したがって、複数の周波数帯の衝撃音を低減するためには、それぞれ周波数帯に応じた位置に、その周波数帯に応じた振動を吸収するダンパを設ける必要がある。しかしながら、床小梁において複数の位置に複数のダンパを設けるには限界があり、十分な遮音性能を得ることができなかった。

本開示は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、重量床衝撃音の遮音性能のさらなる向上を図ることが可能な床構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本開示の床構造は、床大梁に架け渡された複数の床小梁と、前記床小梁に架け渡された補強小梁と、前記補強小梁に設けられ、前記補強小梁の振動を吸収する補強小梁ダイナミックダンパと、前記床小梁に設けられ、前記床小梁の振動を吸収する床小梁ダイナミックダンパと、を備える。そして、前記補強小梁ダイナミックダンパは、前記補強小梁と、前記床小梁に支持された床材との間に設けられた前記空間内に配置され、かつ、前記補強小梁に弾性支持される支持部材と、前記支持部材に支持される板状の錘とを備える。また、前記床小梁ダイナミックダンパは、前記床小梁に支持され、弾性を有した板材と、前記板材に支持された板状の錘と、を備える。

本開示の床構造では、床小梁に設けられた床小梁ダイナミックダンパと、床小梁の間に設けた補強小梁に設けられた補強小梁ダイナミックダンパとにより、広周波数帯域で遮音性能を向上できる。しかも、補強小梁を設けることで、ダイナミックダンパの設置可能な領域を拡大できるとともに、床の剛性を向上させて低音域の遮音性向上を図り、相乗的に遮音性能を向上できる。加えて、補強小梁と床材との間の空間部に設置された補強小梁ダイナミックダンパは、補強小梁に弾性支持される支持部材と、支持部材に支持される板状の錘とを備えるため、限られた空間に重い錘を振動可能に設置し、広範囲の周波数帯での遮音性能の向上をさらに図ることができる。

実施の形態１の床構造を適用したユニット建物ＵＨを示す斜視図である。 ユニット建物ＵＨに用いた建物ユニット１の構造を示す斜視図である。 実施の形態１の床構造における床小梁ダイナミックダンパ１００と補強小梁ダイナミックダンパ２００とを示す斜視図である。 補強小梁ダイナミックダンパ２００を示す断面図である。 床小梁および補強小梁を示す斜視図である。 補強小梁ダイナミックダンパ２００の要部を示す斜視図である。 実施の形態１の床構造における重量床衝撃音の遮音特性図である。

以下、本開示による床構造を実現する実施形態を、図面に基づいて説明する。
実施の形態１の床構造は、図１に示すユニット建物ＵＨに適用されている。

（ユニット建物の説明）
まず、ユニット建物ＵＨについて説明する。
このユニット建物ＵＨは、複数の階を有する。すなわち、基礎２の上に１階部分となる複数の建物ユニット１Ａ，・・・が水平方向に並列に設置されて１階部分が構築されている。そして、この建物ユニット１Ａ，・・・の上に２階部分となる複数の建物ユニット１，・・・が水平方向に並列に設置されて２階部分が構築され、さらに２階部分を構築する複数の建物ユニット１，・・・の上に屋根パネル４が取り付けられている。

本実施の形態の床構造は、２階部分の建物ユニット１に適用されている。
ここで、建物ユニット１の構成を説明する。
この建物ユニット１は、図２に示すように、４本の柱１１，・・・と、この柱１１，・・・の下端を連結した４本の床大梁１２，・・・と、この柱１１，・・・の上端を連結した４本の天井梁１３，・・・と、を有する骨組み構造体を備えている。

上記の骨組み構造体において、柱１１，・・・としては角形鋼管などを使用することができる。また、床大梁１２，・・・及び天井梁１３，・・・としては、溝形鋼などを使用することができる。

さらに、対向する一対の長辺の床大梁１２，１２には、複数の床小梁１５，・・・が略平行に架け渡され、この床小梁１５，・・・の上にパーティクルボードなどの床材１４が取り付けられて床ＦＬが形成される。

さらに、対向する長辺の天井梁１３，１３に複数本の天井野縁１７，・・・が架け渡され、この天井野縁１７，・・・の下に石膏ボードなどの天井材１８が取り付けられて天井が形成されている。

そして、建物ユニット１において、外壁（図示せず）を設ける場所には、床大梁１２と天井梁１３との間に上下に間柱１９が取り付けられ、間柱１９の屋外側と屋内側にそれぞれ外壁材と内壁材とが取り付けられている。さらに、外壁材と内壁材との間にガラスウールなどの断熱材が設けられて壁が形成される。

なお、建物ユニット１において、床材１４は単層に限定されるものではなく、防音シート等を貼設することで複層としたり、床小梁１５と床材１４との間に床根太を設けたりするものであってもよい。

（床構造の説明）
次に、建物ユニット１における本実施の形態１の床構造について説明する。
本実施の形態１の床構造では、図３に示すように、床小梁ダイナミックダンパ１００と補強小梁ダイナミックダンパ２００とを備える。これらの床小梁ダイナミックダンパ１００と補強小梁ダイナミックダンパ２００とは、それぞれ、重量床衝撃音を吸収するものであるが、吸収する周波数帯が異なる。以下に、各ダイナミックダンパ１００，２００について説明する。

床小梁ダイナミックダンパ１００は、複数の床小梁１５において、一つおきに設けられており、取付部材１１０と、板状部材１２０と、第１の錘１３１および第２の錘１３２とを備える。

取付部材１１０は、長尺の木製の角材などから成り、床小梁１５に沿って固定されている。
板状部材１２０は、木製の矩形の板材であり、パーティクルボードやＯＳＢ（Oriented Strand Board）などを用いることができ、その幅方向（矢印ｘ方向）の中間部が、床小梁１５に固定されている。この板状部材１２０は、床小梁ダイナミックダンパ１００のばねとして機能し、その幅方向の両端に、床小梁ダイナミックダンパ１００の質量体として、第１の錘１３１および第２の錘１３２が設けられている。なお、矢印ｘは、建物ユニット１において長い床大梁１２に沿う方向であり、矢印ｙ方向は、短い床大梁１２に沿う方向である。

また、板状部材１２０は、幅方向の両端縁の位置と床小梁１５との距離が、それぞれ異なって取り付けられている。よって、第１の錘１３１と第２の錘１３２と、床小梁１５との距離が、それぞれ異なる。さらに、第１の錘１３１と第２の錘１３２とは、大きさ、すなわち、質量が異なる。

すなわち、床小梁ダイナミックダンパ１００は、床小梁１５から板状部材１２０の幅方向の端縁までの長さによりダイナミックダンパとして機能するばね定数を設定することができる。そして、このばね定数と、第１の錘１３１および第２の錘１３２のそれぞれの質量により、ダイナミックダンパとして吸振する周波数帯を任意に設定することができる。

そこで、本実施の形態１では、床小梁ダイナミックダンパ１００は、５０Ｈｚを中心周波数とする３分の１オクターブバンドの振動を吸収するよう、板状部材１２０によるばね定数および両錘１３１，１３２の質量が設定されている。また、この床小梁ダイナミックダンパ１００は、床ＦＬにおいて５０Ｈｚで共振する位置に取り付けられている。

次に、補強小梁ダイナミックダンパ２００について説明する。
この補強小梁ダイナミックダンパ２００は、床小梁１５に掛け渡された補強小梁２０に設けられている（図４、図５参照）。図４は、図３のＳ４−Ｓ４線の位置における断面図であり、補強小梁２０は、その長手方向の両端を、床小梁１５の下端部に溶接などにより固定されている。また、補強小梁２０は、その上下方向寸法が、床小梁１５の上下方向寸法よりも小さな寸法とされている。したがって、補強小梁２０の上面２１は、床小梁１５の上面１５１よりも低い位置に配置され、床小梁１５に支持された床材１４との間に空間ＳＰが確保されている。なお、補強小梁２０としては、角形鋼管や溝形鋼などを用いることができる（図５、図６参照）。

補強小梁ダイナミックダンパ２００は、補強小梁２０の上面２１に取り付けられており、図４に示すように、一対の下側プレート２１０，２１０および弾性体２２０，２２０と、上側プレート２３０、錘２４０を備える。

下側プレート２１０は、金属製の板材により、図６に示すように補強小梁２０の上面２１の幅内に収まる寸法の矩形板状に形成されており、補強小梁２０にビス（不図示）により固定されている。そして、一対の下側プレート２１０の上面に、それぞれ、ゴムや樹脂などにより形成された弾性体２２０が設けられ、これらの一対の弾性体２２０、２２０により上側プレート２３０が支持されている（図４参照）。

上側プレート２３０は、金属製の板材により矩形の板状に形成され、その中央に、ボルト２３１が起立状態で固定されている。

錘２４０は、図３に示すように、矩形の板状に形成され、図４に示すように、上側プレート２３０に下面を支持されている。そして、錘２４０を貫通したボルト２３１にナット２５０を締結することにより、錘２４０が上側プレート２３０に固定されている。

また、錘２４０は、木製のベース板材２４１の上に、制振・遮音マット２４２を敷いた上下二重構造となっている。なお、ベース板材２４１としては、パーティクルボードやＯＳＢを用いることができる。制振・遮音マット２４２としては、アスファルト、アスファルトに高比重フィラーを添加したもの、樹脂、発泡体などを用いることができるが、ダイナミックダンパの質量として機能する重量を有するものを用いる。本実施の形態では、錘２４０として、アスファルトに高比重フィラーを添加したものを用い、３〜４Ｋｇ程度（好ましくは、３．１５Ｋｇ程度）の重量を有したものを用いる。

また、錘２４０の大きさは、例えば、縦（図３のｘ方向）の寸法が、３００〜４００ｍｍ程度（例えば、３３３ｍｍｍ）、横（図３のｙ方向）の寸法が、２００〜３００ｍｍ程度（例えば、２５０ｍｍ）の大きさに形成されている。

すなわち、補強小梁ダイナミックダンパ２００は、６３Ｈｚを中心周波数とする３分の１オクターブバンドの振動を吸収するように、弾性体２２０のばね定数および錘２４０の質量が設定されている。また、この補強小梁ダイナミックダンパ２００は、床ＦＬにおいて６３Ｈｚで共振する位置に取り付けられている。

（実施の形態の作用）
次に、本実施の形態の床構造の作用について説明する。
子供の飛び跳ねなどによって床材１４で発生した重量床衝撃音は、床小梁１５に伝達される。そして、床小梁１５の振動は、床小梁ダイナミックダンパ１００に伝達され、さらに、補強小梁２０を介して補強小梁ダイナミックダンパ２００に伝達される。

床小梁ダイナミックダンパ１００では、床小梁１５を介して伝達された重量床衝撃音において、第１の錘１３１および第２の錘１３２の質量と板状部材１２０のばね定数とにより規定されるダイナミックダンパの機能により、５０Ｈｚを中心周波数とする３分の１オクターブバンドの振動を吸収する。

また、補強小梁ダイナミックダンパ２００では、弾性体２２０のばね定数と錘２４０の質量により規定されるダイナミックダンパの機能により、補強小梁２０を介して伝達された重量床衝撃音において６３Ｈｚを中心周波数と３分の１オクターブバンドの振動を吸収する。

そして、両ダイナミックダンパ１００，２００により、３分の１オクターブバンドで５０Ｈｚ、６３Ｈｚの制振を行うことで、６３Ｈｚを中心とする１分の１オクターブバンドの重量床衝撃音を制振することができる。

さらに、補強小梁ダイナミックダンパ２００は、床小梁１５、１５に架渡した補強小梁２０の上に設置されている。このように、補強小梁２０の設置により、床構造の剛性が向上し、低周波域の周波数の伝達を抑制するとともに、新たなダイナミックダンパの設置可能な領域を提供することができる。

図７は床材１４に重量床衝撃音が入力された際の音圧レベル特性図である。なお、図においてＬ−５０は、人の走り回りや飛び跳ねが小さく聞こえるレベルを示し、このＬ−５０よりも上側ほど、音が大きく聞こえ、下側ほど音が聞こえないことを示す。

特性Ａは、図３に示す床構造において補強小梁２０および補強小梁ダイナミックダンパ２００を設けない場合のＬＨ特性を示す。特性Ｂは、上記特性Ａの場合の床構造に補強小梁２０を追加した場合のＬＨ特性を示す。特性Ｂは、上記特性Ｂの場合の床構造に、さらに補強小梁ダイナミックダンパ２００を追加した場合のＬＨ特性を示す。

補強小梁２０を設けた場合の特性Ｂを、特性Ａと比較すると、重量床衝撃音の低周波数帯（例えば、６０Ｈｚ程度）において音圧レベルが低下しているのが分かる。このように、補強小梁２０を設けることにより、補強小梁２０を設けない床構造と比較して、重量床衝撃音の入力時に、低周波域の音圧レベルを低減できる。

さらに、補強小梁２０および補強小梁ダイナミックダンパ２００を設けた場合の特性Ｃを、特性Ａと比較すると、重量床衝撃音の低周波数域から高周波数域で音圧レベルが低減しているのが分かる。特に、低周波数域では、補強小梁２０による音圧レベルの低減と、補強小梁ダイナミックダンパ２００による音圧レベルの低位源と、の相乗効果で、他の周波数域よりも大幅に音圧レベルを低減できるのが分かる。

（実施の形態の効果）
以下に、本実施の形態１の床構造の効果を列挙する。
（１）実施の形態１の床構造は、床大梁１２、１２に架け渡された複数の床小梁１５と、床小梁１５、１５に架け渡された補強小梁２０と、補強小梁２０に設けられ、補強小梁２０に伝達された重量床衝撃音の振動を吸収する補強小梁ダイナミックダンパ２００と、を備える。

したがって、床小梁１５、１５の間に補強小梁２０を設けることにより、床ＦＬの剛性を向上させて低音域の遮音性向上を図ることができるとともに、ダンパ（補強小梁ダイナミックダンパ２００）の設置可能な領域を増加し、設置自由度を向上できる。そして、補強小梁２０に補強小梁ダイナミックダンパ２００を設けることで、所定の周波数帯である６３Ｈｚの３分の１オクターブバンドの振動吸収を図り、相乗的に広周波数帯域で重量床衝撃音の２階の床ＦＬの遮音性能を向上できる。

（２）実施の形態１の床構造は、床小梁１５に、床小梁１５の６３Ｈｚの３分の１オクターブバンドの振動を吸収する床小梁ダイナミックダンパ１００を備える。
したがって、重量床衝撃音の吸収性能を向上させ、２階の床ＦＬの遮音性を向上できる。

（３）実施の形態１の床構造は、補強小梁２０と、床小梁１５に支持された床材１４との間に空間ＳＰが設けられ、補強小梁ダイナミックダンパ２００は、空間ＳＰ内に配置され、かつ、補強小梁２０に弾性支持される支持部材としての上側プレート２３０と、上側プレート２３０に支持される板状の錘２４０とを備える。
したがって、限られた空間に重い（３〜４Ｋｇ程度）錘２４０を振動可能に設置することができる。

（４）実施の形態１の床構造は、錘２４０が、上側プレート２３０に支持されるベース板材２４１と、ベース板材２４１に支持される制振性および遮音性を有する板状の制振・遮音マット２４２とを備える。
したがって、錘２４０は、補強小梁ダイナミックダンパ２００の質量としての機能に加え、制振および遮音性を有し、重量床衝撃音の遮音性をさらに高めることができる。

（５）実施の形態１の床構造は、上側プレート２３０は、補強小梁２０に取り付けられた下側プレート２１０と、下側プレート２１０に設けられ、上側プレート２３０を弾性支持する弾性体２２０とに支持されている。

（６）実施の形態１の床構造で、床小梁ダイナミックダンパ１００が、床小梁１５に支持され、弾性を有した板状部材１２０と、板状部材１２０に支持された板状の第１の錘１３１および第２の錘１３２と、を備える。
したがって、限られた空間に両錘１３１，１３２を振動可能に設置することができる。

（７）実施の形態１の建物ユニット１は、上記（１）〜（６）に記載の床構造を備える。
したがって、重量床衝撃音の遮音性に優れる建物ユニット１を提供することができる。

以上、本開示の床構造を実施の形態に基づいて説明してきた。しかし、本開示の床構造の具体的な構成については、これらの実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項の要旨を逸脱しない限り、各実施の形態の組み合わせ、設計の変更や追加などは許容される。

例えば、実施の形態では、本開示の床構造を、ユニット建物の建物ユニットに適用した例を示した。しかし、この床構造は、一般的な鉄骨構造の建物や、在来工法の建物、ツーバイフォー式の建物にも適用可能である。
また、各ダイナミックダンパ１００，２００による制振する周波数域の設定は、実施の形態で示したものに限定されず、任意に設置することができる。

１ 建物ユニット
１２ 床大梁
１４ 床材
１５ 床小梁
２０ 補強小梁
２１ 上面
１００ 床小梁ダイナミックダンパ
１２０ 板状部材（板材）
１３１ 第１の錘
１３２ 第２の錘
１５１ 上面
２００ 補強小梁ダイナミックダンパ
２１０ 下側プレート
２２０ 弾性体
２３０ 上側プレート（支持部材）
２４０ 錘
２４１ ベース板材
２４２ 制振・遮音マット（制振・遮音材）
ＦＬ 床
ＳＰ 空間
ＵＨ ユニット建物

Claims (3)

1. 床大梁に架け渡された複数の床小梁と、
   前記床小梁に架け渡された補強小梁と、
   前記補強小梁に設けられ、前記補強小梁の振動を吸収する補強小梁ダイナミックダンパと、
   前記床小梁に設けられ、前記床小梁の振動を吸収する床小梁ダイナミックダンパと、
   を備え、
   前記補強小梁ダイナミックダンパは、前記補強小梁と前記床小梁に支持された床材との間に設けられた空間内に配置され、かつ、前記補強小梁に弾性支持される支持部材と、前記支持部材に支持される板状の錘とを備え、
   前記床小梁ダイナミックダンパは、前記床小梁に支持され、弾性を有した板材と、前記板材に支持された板状の錘と、を備える床構造。
2. 請求項１に記載の床構造において、
   前記補強小梁ダイナミックダンパの前記錘は、前記支持部材に支持されるベース板と、前記ベース板に支持される制振性および遮音性を有する板状の制振・遮音材とを備える床構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の床構造において、
   前記支持部材は、前記補強小梁に取り付けられた下側板と、前記下側板に設けられ、前記支持部材を弾性支持する弾性体とに支持されている床構造。