JP2020176493A - 床構造 - Google Patents

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新一 木村
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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。
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