JP2021011755A - 壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】建築物の壁構造において、剛性を確保しながら、遮音性能を向上させる。【解決手段】建築物内の空間を第１および第２の区画Ｐ１，Ｐ２に隔てる壁構造１であって、区画Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ面する第１および第２の仕上材３１，３２と、高さ方向Ｙに延び、壁幅方向Ｚに沿って１列に配列され、第１および第２の仕上材３１，３２を壁厚方向Ｘ内側からそれぞれ支持する第１および第２のスタッド６１，６２とを備え、第１のスタッド６１の壁厚方向Ｘの外法寸法と、第２のスタッド６２の壁厚方向Ｘの外法寸法との和が、第１および第２の仕上材３１，３２の互いに対向する面の間の距離Ｄよりも小さく、第１の仕上材３１および第１のスタッド６１を含む第１の壁体２１の高さ方向Ｙおよび壁幅方向Ｚを含む面に対する面外方向の曲げ剛性と、第２の仕上材３２および第２のスタッド６２を含む第２の壁体２１の面外方向の曲げ剛性とが異なっている壁構造１を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、壁構造に関する。

例えば、集合住宅の戸境壁のような、建築物内の空間を２つの区画に隔てる壁構造では、一方の区画から他方の区画に入る音を遮る遮音性能の向上が求められている。
壁構造としては、木製または鋼製の下地材に石膏ボードなどの仕上材を取り付ける構成が一般的であり、特許文献１には、遮音性能を向上させるために、下地材の縦桟と横桟とを弾性緩衝材を介して連結する技術が開示されている。すなわち、特許文献１に記載の壁構造は、仕上材が縦桟に弾性的に支持されることによって、壁全体をフレキシブルな構造とし、遮音性能の向上を図っている。

特開２００２−３４８９８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の壁構造では、下地材の剛性が低下するため、仕上材を下地材にビスなどで固定する際に下地材が変形することがある。仕上材の固定の際に下地材が変形すると、施工性が損なわれるという課題がある。

そこで、本発明は、剛性を確保しながら、遮音性能を向上させることができる壁構造を提供することを目的とする。

本発明のある観点によれば、壁構造は、建築物内の空間を第１および第２の区画に隔てる壁構造であって、前記第１および第２の区画にそれぞれ面する第１および第２の仕上材と、高さ方向に延び、壁幅方向に沿って１列に配列され、前記第１および第２の仕上材を壁厚方向内側からそれぞれ支持する第１および第２のスタッドとを備え、前記第１のスタッドの前記壁厚方向の外法寸法と、前記第２のスタッドの前記壁厚方向の外法寸法との和が、前記第１および第２の仕上材の互いに対向する面の間の距離よりも小さく、前記第１の仕上材および前記第１のスタッドを含む第１の壁体の前記高さ方向および前記壁幅方向を含む面に対する面外方向の曲げ剛性と、前記第２の仕上材および前記第２のスタッドを含む第２の壁体の前記面外方向の曲げ剛性とが異なっている。

上記壁構造において、前記第１の仕上材と前記第２の仕上材との間に吸音材が配置されていなくてもよい。

上記壁構造において、前記第１のスタッドは前記壁幅方向に第１の間隔で配置され、前記第２のスタッドは前記壁幅方向に第２の間隔で配置され、前記第１の間隔と前記第２の間隔とは異なっていてもよい。

上記壁構造において、前記第１の仕上材の面外曲げ剛性が第１の面外曲げ剛性であり、前記第２の仕上材の面外曲げ剛性が第２の面外曲げ剛性であり、前記第１の面外曲げ剛性と前記第２の面外曲げ剛性とは異なっていてもよい。

上記壁構造において、前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、同じ材質によって形成され、断面形状が異なっていてもよい。

上記壁構造において、前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、ともにリップ溝形鋼であり、互いに呼び寸法が異なっていてもよい。

上記壁構造において、前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、異なる材質によって形成されてもよい。

上記の構成によれば、第１および第２のスタッドの外法寸法の和が第１および第２の仕上材の互いに対向する面の間の距離よりも小さいことによって、壁構造内の空気層が厚くなる。これにより、音の減衰が大きくなり、広い周波数帯域で透過損失を大きくすることで壁構造の遮音性能を向上させることができる。
また、第１の壁体の面外方向の曲げ剛性と第２の壁体の面外方向の曲げ剛性とを異ならせることにより、第１の壁体と第２の壁体とで、コインシデンス効果の生じる周波数を異ならせることが可能となる。これにより、特定の周波数帯域における透過損失の低下を抑制することができ、壁構造の遮音性能を向上させることができる。
また、第１の壁体の曲げ剛性と第２の壁体の曲げ剛性とが異なっていればよく、曲げ剛性自体を低くしなくてもよいため、壁構造の剛性も確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る壁構造の図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 面外方向の曲げ剛性を異ならせた壁構造の遮音性能を比較するために実施した試験の結果を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る壁構造の図２に対応する断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る壁構造の図２に対応する断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る壁構造の図２に対応する断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る壁構造の図２に対応する断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１および図２に、本発明の第１の実施形態に係る壁構造１を示す。図１および図２に示されるように、壁構造１は、例えば、集合住宅などの階層構造の建築物内で床スラブＳＬによって区切られた空間を第１および第２の区画Ｐ１，Ｐ２に隔てる戸境壁である。なお、建築物は、集合住宅に限ることはなく、病院やオフィスとして用いられてもよい。また、建築物は、階層構造に限ることはなく、一階建てであってもよい。また、壁構造１は、戸境壁に限らず、間仕切壁として使用してもよい。

壁構造１は、区画Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ面する第１および第２の仕上材３１，３２と、仕上材３１，３２を壁厚方向Ｘ内側からそれぞれ支持するランナー５、およびスタッド６１，６２を含む第１および第２の鋼製下地材４１，４２と、を有する。

仕上材３１，３２は、例えば略平板状等に成形された石膏ボード、ロックウール板、けい酸カルシウム板、ＡＬＣ板（高温高圧蒸気養生された軽量気泡コンクリート板）又はＧＲＣ板（セメントモルタルとガラス繊維との複合板）等、所定の断熱性能を発揮する耐火板である。仕上材３１，３２は、複数の耐火板の積層構造とすることができる。この場合、同じ種類の耐火板を重ねてもよいし、互いに異なる種類の耐火板を重ねてもよい。仕上材３１，３２は、例えば、ねじ等によって第１および第２のスタッド６１，６２に接合されている。具体的には、複数の耐火板のうち、最も内側の耐火板がねじによってスタッド６に接合され、それ以外の耐火板は、最も内側の耐火板にステープルおよび接着剤によって接合されている。なお、耐火板をスタッド６１，６２に接合する手段は、ねじに限ることはなく、釘などの手段を用いてもよい。また、耐火板同士を接合する手段も、ステープルおよび接着剤に限らず、例えば、両面テープを用いて接合することもできる。
なお、スタッド６１，６２と仕上材３１，３２との間に、敷目板などを介在させてもよい。

第１および第２の鋼製下地材４１，４２は、例えば、ＪＩＳ Ａ ６５１７で定められた規格に基づいて組み立てることができる。具体的には、鋼製下地材４は、上記のようにランナー５、およびスタッド６１，６２を含む。ランナー５は、床スラブＳＬに固定され、壁構造１の上端および下端で壁幅方向Ｚに延びるレール状の部材である。第１および第２のスタッド６１，６２は、ランナー５に支持されて高さ方向Ｙに延び、仕上材３１，３２に接合される。より具体的な構成として、例えば、スタッド６１，６２は、例えば厚さ０．８ｍｍ程度の薄鋼板によって形成されたリップ溝形鋼であってもよい。あるいは、アルミニウム合金などの他の金属材料でスタッド６１，６２を形成してもよい。鋼製下地材４１，４２は、スタッド６１，６２に設けられた貫通穴を貫通してスタッド６１，６２の振れを防止する鋼製の振れ止め（図示せず）をさらに有してもよい。図２に示されるように、壁構造１では複数のスタッド６１，６２が壁幅方向Ｚに配列される。

本実施形態の壁構造１において、壁幅方向Ｚに隣り合うスタッド６１同士は間隔（ピッチ）Ｌ１で配置され、壁幅方向Ｚに隣り合うスタッド６２同士は間隔Ｌ２で配置される。ここで、Ｌ１≠Ｌ２とする、すなわちスタッド６１を第１の間隔Ｌ１で配置し、スタッド６２を第１の間隔Ｌ１とは異なる第２の間隔Ｌ２で配置することによって、仕上材３１およびスタッド６１を含む第１の壁体２１と、仕上材３２およびスタッド６２を含む第２の壁体２２との間で、Ｙ−Ｚ面に対する面外方向の曲げ剛性を異ならせることができる。

一方、第１のスタッド６１の壁厚方向Ｘの外法寸法をＳ１、第２のスタッド６２の壁厚方向Ｘの外法寸法をＳ２、仕上材３１，３２の互いに対向する面の間の距離をＤとすると、Ｄ＞Ｓ１＋Ｓ２である。すなわち、壁厚方向Ｘの両側の仕上材３１，３２をそれぞれ支持するスタッド６１，６２は、壁幅方向Ｚから見た場合に互いに干渉しないように、壁厚方向Ｘに離間して配置されている。

このような構成とすることによって、仕上材３１，３２間の空気層が厚くなり、音の減衰が大きくなることで、広い周波数帯域で透過損失を大きくすることができる。さらに、低音域共鳴透過（空気層をばねとして第１の壁体２１と第２の壁体２２が共鳴することによる音の透過）が生じる周波数が評価範囲外にシフトし、低周波数帯域における透過損失の低下を抑制できる。これにより、壁構造１の遮音性能を向上させることができる。このため、本実施形態の壁構造１では、仕上材３１，３２間に配置する吸音材を省略してもよい。吸音材を省略することで、現場での施工の際に省力化が可能となる。また、可燃物である吸音材の省略により、耐火性能を向上させることができる。
また、スタッド６１、６２が互いに干渉することを避けつつ、それぞれのピッチを任意に変更することができる。

本実施形態では、上述のように仕上材３１およびスタッド６１を含む第１の壁体２１と仕上材３２およびスタッド６２を含む第２の壁体２２との間で、高さ方向Ｙおよび壁幅方向Ｚを含む面に対する面外方向の曲げ剛性を異ならせている。これによって、壁体２１，２２とで、コインシデンス効果（壁体２１，２２の屈曲振動と入射音波の振動が一致し共振することで音が透過する現象）の生じる周波数を異ならせることが可能となる。これにより、特定の周波数帯域での透過損失が低下することを抑制し、特定の周波数帯域における壁構造１の遮音性能を向上させることができる。さらに、低音域共鳴透過が生じる周波数が評価範囲外にシフトし、低周波数帯域における透過損失の低下を回避できる場合がある。

図３は、図２に示されるように、第１の壁体と第２の壁体とでスタッドの間隔を異ならせた実施例と、第１の壁体と第２の壁体とでスタッドの間隔を同じにした比較例との遮音性能を比較するために実施した試験の結果を示すグラフである。
図３の横軸は１／３オクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は比較例に対する実施例の音響透過損失（ｄＢ）の比である。試験では、壁構造の片側に所定の周波数の音源を配置し、壁構造の反対側で受音したときの音響透過損失を測定した。試験は、ＪＩＳ Ａ １４１６（実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法）に規定された測定方法で行った。

図３に示されるように、１／３オクターブバンド中心周波数が５０Ｈｚ、６３Ｈｚ、８０Ｈｚのいずれの周波数の場合においても、実施例の音響透過損失が比較例に比べて大きく、スタッドの配置間隔を異ならせて壁体同士の面外方向の曲げ剛性を異ならせることによって、遮音性能が向上することが確認できた。

上記で説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、第１および第２のスタッド６１，６２の外法寸法の和が第１および第２の仕上材３１，３２の互いに対向する面の間の距離よりも小さいことによって、壁構造１内の空気層が厚くなる。これにより、音の減衰が大きくなり、広い周波数帯域で透過損失を大きくすることで壁構造１の遮音性能を向上させることができる。
また、第１の壁体２１の面外方向の曲げ剛性と第２の壁体２２の面外方向の曲げ剛性とを異なるものとすることによって、第１の壁体２１と第２の壁体２２とで、コインシデンス効果の生じる周波数を異ならせることが可能となる。これにより、特定の周波数帯域における透過損失の低下を抑制することができる。これにより、壁構造１の遮音性能を向上させることができる。また、第１の壁体２１と第２の壁体２２のそれぞれで、スタッド６１，６２同士の間隔を等間隔としたことによって、鋼製下地材４の組み立てを容易とすることができる。
また、第１の壁体２１の曲げ剛性と第２の壁体２２の曲げ剛性とが異なっていればよく、曲げ剛性自体を低くしなくてもよいため、壁構造１の剛性も確保することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る壁構造１Ｂの断面図である。なお、本実施形態の構成は、図４に示す仕上材３１Ｂおよびスタッド６１，６２の配置構成以外では第１の実施形態と同様であるため、重複した詳細な説明は省略する。
本実施形態の壁構造１Ｂでは、第１の壁体２１Ｂと第２の壁体２２Ｂの面外方向の曲げ剛性を異ならせるために、仕上材３１Ｂ，３２Ｂの面外曲げ剛性を異ならせている。スタッド６１，６２は、上記の第１の実施形態とは異なり、どちらも同じ間隔Ｌで配置される。

具体的には、第１の壁体２１Ｂの仕上材３１Ｂは、厚さ１５ｍｍの強化石膏ボード２枚で構成され、合計厚さは３０ｍｍである。一方、第２の壁体２２Ｂの仕上材３２は、厚さ１２．５ｍｍの強化石膏ボード３枚で構成され、合計厚さは３７．５ｍｍである。例えば、それぞれの強化石膏ボードが同じ材質で形成される場合、上記のように厚さを異ならせることによって、第１の仕上材３１Ｂと第２の仕上材３２の面外曲げ剛性は異なるものとなる。すなわち、第１の仕上材３１Ｂの面外曲げ剛性が第１の面外曲げ剛性であり、第２の仕上材３２の面外曲げ剛性が第２の面外曲げ剛性であるとすると、第１の面外曲げ剛性と第２の面外曲げ剛性とは異なる。これによって、図示された例のようにスタッド６１，６２が同じ間隔Ｌで配置される場合であっても、第１の壁体２１Ｂと第２の壁体２２Ｂの面外方向の曲げ剛性を異ならせることができる。なお、スタッド６１，６２は、第１の実施形態と同様にそれぞれ異なる間隔で配置されてもよい。例えば、構造的に十分な剛性を確保した上で、合計厚さが薄い仕上材３１Ｂを支持するスタッド６１の間隔をより大きくし、合計厚さが厚い仕上材３２を支持するスタッド６２の間隔をより小さくすることによって、第１の壁体２１Ｂと第２の壁体２２Ｂの面外方向の曲げ剛性の差をより大きくすることができる。

上記で説明したような本発明の第２の実施形態によれば、仕上材３１Ｂ，３２の構成を変更することによって、第１の実施形態と同様に第１の壁体２１Ｂの面外方向の曲げ剛性と第２の壁体２２Ｂの面外方向の曲げ剛性とを異ならせ、コインシデンス効果の生じる周波数を異ならせることで透過損失の低下を抑制することができる。これにより、壁構造１Ｂの遮音性能を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、強化石膏ボードの枚数や厚さを変更することによって仕上材３１Ｂ，３２の面外曲げ剛性を異ならせたが、他の例では、仕上材３１Ｂ，３２の材質を変更することによって仕上材３１Ｂ，３２の面外曲げ剛性を異ならせてもよい。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る壁構造１Ｃの断面図である。なお、本実施形態の構成は、図５に示すスタッド６１Ｃの断面寸法、およびスタッド６２の壁幅方向Ｚの間隔以外では第１の実施形態と同様であるため、重複した詳細な説明は省略する。
本実施形態の壁構造１Ｃでは、第１の壁体２１Ｃと第２の壁体２２Ｃの面外方向の曲げ剛性を異ならせるために、スタッド６１Ｃの断面寸法を異ならせている。

具体的には、第１の壁体２１Ｃのスタッド６１Ｃは、スタッドの呼び寸法のうち、壁厚方向Ｘの寸法Ｈ１が９０ｍｍであり、第２の壁体２２Ｃのスタッド６２は、壁厚方向Ｘの寸法Ｈ２が６５ｍｍである。第１の壁体２１Ｃのスタッド６１Ｃ、第２の壁体２２Ｃのスタッド６２とも、壁幅方向Ｚの寸法は４５ｍｍであり、板厚は０．８ｍｍである。すなわち、第１の壁体２１Ｃのスタッド６１Ｃと第２の壁体２２Ｃのスタッド６２とは、壁厚方向Ｘの寸法Ｈ１，Ｈ２のみが異なっている。

また、本実施形態の壁構造１Ｃでは、第１の壁体２１Ｃと第２の壁体２２Ｃとで、スタッド６１Ｃ，６２の壁幅方向Ｚの間隔を同じにしている。
このように、第１の壁体２１Ｃと第２の壁体２２Ｃとでスタッド６１Ｃ，６２の壁幅方向Ｚの間隔を同じにした場合においても、スタッド６１Ｃ，６２の断面寸法を異ならせることによって第１の壁体２１Ｃと第２の壁体２２Ｃの面外方向の曲げ剛性を異ならせ、壁構造１Ｃの遮音性能を向上させることができる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る壁構造１Ｄの断面図である。なお、本実施形態の構成は、図６に示すスタッド６１Ｄの断面形状以外では第３の実施形態と同様であるため、重複した詳細な説明は省略する。
本実施形態の壁構造１Ｄでは、第１の壁体２１Ｄと第２の壁体２２Ｄの面外方向の曲げ剛性を異ならせるために、スタッド６１Ｄの断面形状を異ならせている。
具体的には、第１の壁体２１Ｄのスタッド６１Ｄは、角形鋼管であり、第２の壁体２２Ｄのスタッド６２は、リップ溝形鋼である。

このように、スタッド６１Ｄ，６２の断面形状を異ならせることによっても第１の壁体２１Ｄと第２の壁体２２Ｄの面外方向の曲げ剛性を異ならせ、壁構造１Ｄの遮音性能を向上させることができる。
また、本実施形態の壁構造１Ｄでは、第１の壁体２１Ｄと第２の壁体２２Ｄとで、スタッドの外形寸法を同じにすることができるため、例えば、壁厚や周辺部材の納まりを変更することなく、スタッドのみを交換することによって壁体の曲げ剛性の変更を容易に行うことができる。

（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る壁構造１Ｅの断面図である。なお、本実施形態の構成は、図７に示すスタッド６１Ｅの材質以外では第３の実施形態と同様であるため、重複した詳細な説明は省略する。
本実施形態の壁構造１Ｅでは、第１の壁体２１Ｅと第２の壁体２２Ｅの面外方向の曲げ剛性を異ならせるために、スタッド６１Ｅの材質を異ならせている。
具体的には、第１の壁体２１Ｅのスタッド６１Ｅは、木製スタッドであり、第２の壁体２２Ｅのスタッド６２は、鋼製スタッドである。
このように、スタッド６１Ｅ，６２の材質を異ならせることによっても第１の壁体２１Ｅと第２の壁体２２Ｅの面外方向の曲げ剛性を異ならせ、壁構造１Ｅの遮音性能を向上させることができる。また、第４の実施形態の壁構造１Ｄと同様に、第１の壁体２１Ｅと第２の壁体２２Ｅとで、スタッド６１Ｅ，６２の外形寸法を同じにすることができるため、例えば、壁厚や周辺部材の納まりを変更することなく、スタッドのみを交換することによって壁体の曲げ剛性の変更を容易に行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１…壁構造、３１，３２…仕上材、４１，４２…鋼製下地材、５…ランナー、６１，６２…スタッド、２１、２２…壁体、Ｐ１，Ｐ２…区画、ＳＬ…床スラブ。

Claims (7)

1. 建築物内の空間を第１および第２の区画に隔てる壁構造であって、
   前記第１および第２の区画にそれぞれ面する第１および第２の仕上材と、
   高さ方向に延び、壁幅方向に沿って１列に配列され、前記第１および第２の仕上材を壁厚方向内側からそれぞれ支持する第１および第２のスタッドとを備え、
   前記第１のスタッドの前記壁厚方向の外法寸法と、前記第２のスタッドの前記壁厚方向の外法寸法との和が、前記第１および第２の仕上材の互いに対向する面の間の距離よりも小さく、
   前記第１の仕上材および前記第１のスタッドを含む第１の壁体の前記高さ方向および前記壁幅方向を含む面に対する面外方向の曲げ剛性と、前記第２の仕上材および前記第２のスタッドを含む第２の壁体の前記面外方向の曲げ剛性とが異なっている壁構造。
2. 前記第１の仕上材と前記第２の仕上材との間に吸音材が配置されていない請求項１に記載の壁構造。
3. 前記第１のスタッドは前記壁幅方向に第１の間隔で配置され、
   前記第２のスタッドは前記壁幅方向に第２の間隔で配置され、
   前記第１の間隔と前記第２の間隔とは異なる、請求項１または請求項２に記載の壁構造。
4. 前記第１の仕上材の面外曲げ剛性が第１の面外曲げ剛性であり、
   前記第２の仕上材の面外曲げ剛性が第２の面外曲げ剛性であり、
   前記第１の面外曲げ剛性と前記第２の面外曲げ剛性とは異なる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の壁構造。
5. 前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、同じ材質によって形成され、断面形状が異なっている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の壁構造。
6. 前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、ともにリップ溝形鋼であり、互いに呼び寸法が異なっている請求項５に記載の壁構造。
7. 前記第１のスタッドと前記第２のスタッドとは、異なる材質によって形成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の壁構造。

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