JP4930183B2 - 制振床構造 - Google Patents

Description

この発明は、床構造体を構成する横架材に動吸振器を組み込んでなる住宅やマンション等の建物の制振床構造に関する。

従来より、戸建て住宅において、空間設計上の自由度の拡大、開放的な大空間の構築等を目的として、大スパンの床梁を用いた床構造が採用されている。ところが、このような大スパンの床梁を採用した床構造においては、固有振動数が低くなるとともに、振動減衰性能も悪くなることから、歩行振動に代表される床振動が問題となる。このような床振動を低減するために、構造計算よりかなり大きな梁断面を有する床梁を使用したり、梁ピッチを細かく設定するといった対策を講じているが、この場合、床施工が煩雑になるとともに、材料費や施工費が多くかかるといった不具合があった。

そこで、近年では、例えば特許文献１や特許文献２にも開示されているように、床構造体を構成する床梁や根太に動吸振器(ダイナミックダンパー)を取り付けて、床振動を抑制するようにした制振床構造が提案されている。このような制振床構造においては、歩行や飛び跳ねによって床面に衝撃が加わって床梁や根太が振動すると、これに伴ってダイナミックダンパーが逆位相で振動して、床振動を減衰するようになっている。

特開２００４−３２８０号公報 特開２００６−７０４９４号公報

しかしながら、従来の制振床構造においては、床梁や根太から大きく張り出すようにダイナミックダンパーが露出して取り付けられるので、床下空間におけるスペースの確保が困難な箇所にはダイナミックダンパーを設置することができなかったり、ダイナミックダンパーが他部材と干渉し易くなるといった不具合があった。また、火災時にダイナミックダンパーの防振ゴム部分が焼け落ちると、マス部分が落下するといった危険性があった。

さらに、例えば工場等において予め床梁や根太にダイナミックダンパーを取り付けて、これを現場へ搬送するような場合、張り出したダイナミックダンパーが邪魔になって搬送効率の悪化を招くとともに、搬送途中でダイナミックダンパーが衝突により破損するといった危険性もあった。かといって、重量の重いダイナミックダンパーを現場で取り付ける場合には、危険で手間のかかる作業を強いられていた。

また、床梁や根太にダイナミックダンパーを取り付けるにあたって、床梁や根太に対して取付用孔を形成するといったような何らかの加工を必要とする場合が多く、施工性が悪いといった不具合もあった。

そこで、この発明は、上記不具合を解消して、床構造体を構成する横架材に動吸振器を納まり良く組み込んで、施工性や安全性の向上を図ることができる制振床構造の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、この発明の制振床構造は、床構造体１を構成する横架材４・・に動吸振器２・・を取り付けたものであって、前記動吸振器２は、前記横架材４を横方向に貫通する貫通孔１４に収容された質量体２０と、この質量体２０と前記貫通孔１４の孔壁１４ａとの間に介装されて、前記質量体２０を前記孔壁１４ａから離間させた状態で弾性支持する防振材２１、２１とからなることを特徴とする。

具体的には、前記防振材２１、２１を、前記質量体２０を挟んだ左右両側に配置して、前記質量体２０の上方及び下方において前記孔壁１４ａとの間に隙間２２、２２を確保している。

また、前記防振材２１、２１の一部を、上下方向に振動する前記質量体２０の前記孔壁１４ａへの衝突を防止するストッパー部２１ａ、２１ｂ・・としている。

さらに、前記横架材４は、Ｈ形鋼からなり、そのＨ形鋼の上下フランジ１０、１１の幅寸法内に収まるようにして、Ｈ形鋼のウエブ１２にスリーブ１３を貫通支持し、このスリーブ１３の内側を前記貫通孔１４としている。

さらにまた、前記貫通孔１４は、既設の配管用スリーブ孔からなり、前記横架材４は、床梁３、３間に架け渡されるつなぎ梁からなる。

この発明の制振床構造では、横架材を横方向に貫通する貫通孔に質量体及び防振材を収容して、横架材に対して動吸振器を納まり良く組み込んでいるので、動吸振器の露出及び張り出しを抑えて、動吸振器の施工に伴うスペース的な制約や他部材との干渉を低減することができ、床構造の納まりに自由度を持たせて施工性の向上を図ることができる。また、火災時に防振材部分が焼け落ちたときの質量体の落下を防止することができ、安全性も高めることができる。さらに、例えば工場等において予め横架材に動吸振器を組み付けて、これを現場へ良好に搬送することが可能となり、現場での動吸振器の設置作業を安全且つ効率良く行うことができる。

また、動吸振器は、質量体を防振材によって左右両側から挟み込んで、防振材の剪断力によって質量体を弾性支持する構造となっているので、共振周波数の調整を精度良く行うことができる。しかも、動吸振器の作動時には、防振材のストッパー部によって上下方向に振動する質量体の孔壁への衝突を防止するので、衝突音の発生を防止して安定した制振性能を発揮させることができる。

さらに、既設の配管用スリーブ孔を利用して動吸振器を取り付けることで、動吸振器を取り付けるにあたっての横架材側における加工をなくして、施工性をさらに高めることができる。さらにまた、床梁間に架け渡されるつなぎ梁に動吸振器を組み込むことで、床構造体に構造的負荷を与えずに、振動対策を重点的に行う箇所に的確に動吸振器を配置することが可能となっている。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の一実施形態に係る制振床構造は、例えば鉄骨系住宅の上層階の床に適用され、床構造体１に対して複数の動吸振器(ダイナミックダンパー)２・・を組み込むことによって、主として床面を歩行したときに発生する歩行振動を低減するように構成されている。

床構造体１は、図１に示すように、例えば合計６本のＨ形鋼からなる床梁３・・及び合計９本のＨ形鋼からなるつなぎ梁４・・を組み付けて構成されている。これら床梁３・・は、約６ｍの梁スパンを有しており、つなぎ梁４・・は、約２ｍの梁スパンを有している。そして、約２ｍピッチで互いに平行に配された４本の縦方向の床梁３・・の端部間を、２本の横方向の床梁３、３によって連結して、縦方向の床梁３・・の略中央部間に、互いに平行に配された３本の横方向のつなぎ梁４・・を夫々架け渡している。なお、この床構造体１上には、図示しないＡＬＣ等からなる床下地パネルが設置され、さらに床下地パネル上には、フローリング等の床仕上げ材が敷設されるようになっている。

上記床構造体１を構成する横架材である各つなぎ梁４・・には、図２乃至図５に示すように、その上下フランジ１０、１１の幅寸法内に収まるようにして、そのウエブ１２の高さ方向略中央に、例えば長手方向に約０．５ｍの間隔をあけて合計３個の短筒状の配管用スリーブ１３・・が貫通支持されている。各スリーブ１３・・は、例えば直径約１４０ｍｍ、長さ約９０ｍｍとされており、その内側がつなぎ梁４を横方向に貫通する貫通孔としての既設の配管用スリーブ孔１４となっている。なお、図示しないが、床梁３・・の要所要所にも、配管用スリーブが貫通支持されている。

そして、各つなぎ梁４・・における各スリーブ１３・・のスリーブ孔１４を利用して、動吸振器２・・がそれぞれ取り付けられている。各動吸振器２・・は、つなぎ梁４のスリーブ孔１４に収容された質量体２０と、この質量体２０とスリーブ孔１４の孔壁１４ａとの間に介装されて、質量体２０を孔壁１４ａから離間させた状態で支持する防振材２１、２１とからなる。

質量体２０は、例えば直径約１００ｍｍ、長さ９０ｍｍの略円柱状に形成された金属製重錘からなる。そして、この質量体２０の重量は、約５．５ｋｇとされている。なお、質量体２０の中心軸方向の長さ(奥行き方向の長さ)を微調整することにより、質量体２０の重量調整が可能となっている。

防振材２１、２１は、所定の厚みを有する板状の防振ゴムを略円弧状に湾曲させてなり、スリーブ孔１４において質量体２０を挟んだ左右両側に配置されて、その剪断力によって質量体２０を弾性支持している。これにより、質量体２０の上方及び下方において、質量体２０とスリーブ孔１４の孔壁１４ａとの間に隙間２２、２２が確保されて、質量体２０が上下方向にスムーズに振動するようになっている。

また、この防振材２１、２１においては、上端部２１ａ、２１ａが、上動する質量体２０と孔壁１４ａとの間に食い込むことで、質量体２０の孔壁１４ａの上面への衝突を防止して、下端部２１ｂ、２１ｂが、下動する質量体２０と孔壁１４ａとの間に食い込むことで、質量体２０の孔壁１４ａの下面への衝突を防止するようになっている。すなわち、防振材２１、２１の上端部２１ａ、２１ａ及び下端部２１ｂ、２１ｂが、上下方向に振動する質量体２０の孔壁１４ａへの衝突を防止するストッパー部となっている。従って、質量体２０が上下方向に振動しても、質量体２０の衝突音が発生することはない。

このように、質量体２０を防振材２１、２１によって左右両側から挟み込んで、防振材２１、２１の剪断力によって質量体２０を弾性支持する構造の動吸振器２・・では、防振材２１、２１の性能が安定化して、共振周波数の調整が容易となっている。これら動吸振器２・・の共振周波数は、例えば歩行振動に対応した１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ、より具体的には１５Ｈｚ付近にチューニングされている。すなわち、床面の一次固有周期(１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ)に動吸振器２・・を同調させている。なお、動吸振器２・・の共振周波数は、別途対策が必要となる周波数に対応して適宜チューニングしても良い。例えば、重量床衝撃音の低減対策として利用する場合には、動吸振器２・・の共振周波数を５０Ｈｚ付近にチューニングすれば良い。また、各動吸振器２・・における質量体２０の重量や防振材２１、２１のバネ定数を適宜調整して、１本のつなぎ梁４に設置する各動吸振器２・・の共振周波数を異ならせて、幅広い周波数帯域での制振効果を発揮させたり、様々な振動対策に適用させても良い。

この制振床構造においては、合計９本のつなぎ梁４・・のそれぞれに、３セットの動吸振器２・・が取り付けられているので、全体として約１５０ｋｇの質量が付加されている。そして、床構造体１を構成する床梁３・・及びつなぎ梁４・・のうち、特に構造上の影響の少ないつなぎ梁４・・に動吸振器２・・を取り付けることで、床構造体１に構造的負荷を与えずに、振動対策を重点的に行う箇所(例えば、床の中央付近)に的確に動吸振器２・・を配置することが可能となっている。また、つなぎ梁４・・の本数を調整したり、つなぎ梁４・・に取り付ける動吸振器２・・の個数を調整することで、重量の異なる床に対しても簡単に対応可能となっている。

制振床構造の実際の施工に際しては、工場等において予めつなぎ梁４・・のスリーブ孔１４に動吸振器２・・を一体に取り付けておいて、それらつなぎ梁４・・を現場へ搬送して、床梁３、３間へ架け渡すだけで、動吸振器２・・を床構造体１に対して簡単且つ安全に組み込むことができ、これによって施工性の向上を図るようにしている。

上記構成の制振床構造において、その床面上を歩行したときの歩行振動が床構造体１に伝搬すると、つなぎ梁４・・に取り付けてある動吸振器２・・の質量体２０が上下方向に振動して、動吸振器２・・がつなぎ梁４・・と共振することで歩行振動が減衰される。なお、動吸振器２・・の共振周波数を、重量床衝撃音に対応してチューニングしておけば、下階へ伝搬される重量床衝撃音を低減することができる。

この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、動吸振器は、必ずしもつなぎ梁に組み込む必要はなく、例えば床梁や根太等に組み込むようにしても良い。また、動吸振器は、必ずしも既設のスリーブ孔を利用して取り付ける必要はなく、横架材を横方向に貫通する貫通孔を新規に設けて、その貫通孔に取り付けるようにしても良い。さらに、この発明の制振床構造は、鉄骨系住宅の床に適用するだけでなく、木造住宅の床に適用しても良い。この場合、図６に示すように、木製梁３０を横方向に貫通する貫通孔(配管用スリーブ孔)３１に動吸振器２・・を取り付けるようにすれば良い。

この発明の一実施形態に係る制振床構造の床構造体を示す平面図である。 つなぎ梁の側面図である。 つなぎ梁の動吸振器付近の拡大斜視図である。 つなぎ梁の動吸振器付近の拡大側面図である。 つなぎ梁の動吸振器付近の拡大縦断面図である。 木製梁の動吸振器付近の拡大斜視図である。

符号の説明

１・・床構造体、２・・動吸振器、３・・床梁、４・・横架材、１０・・上フランジ、１１・・下フランジ、１２・・ウエブ、１３・・スリーブ、１４・・貫通孔(配管用スリーブ孔)、１４ａ・・孔壁、２０・・質量体、２１・・防振材、２１ａ、２１ｂ・・ストッパー部、２２・・隙間

Claims (6)

1. 床構造体（１）を構成する横架材（４）・・に動吸振器（２）・・を取り付けた制振床構造であって、前記動吸振器（２）は、前記横架材（４）を横方向に貫通する貫通孔（１４）に収容された質量体（２０）と、この質量体（２０）と前記貫通孔（１４）の孔壁（１４ａ）との間に介装されて、前記質量体（２０）を前記孔壁（１４ａ）から離間させた状態で弾性支持する防振材（２１）（２１）とからなることを特徴とする制振床構造。
2. 前記防振材（２１）（２１）を、前記質量体（２０）を挟んだ左右両側に配置して、前記質量体（２０）の上方及び下方において前記孔壁（１４ａ）との間に隙間（２２）（２２）を確保した請求項１記載の制振床構造。
3. 前記防振材（２１）（２１）の一部を、上下方向に振動する前記質量体（２０）の前記孔壁（１４ａ）への衝突を防止するストッパー部（２１ａ）（２１ｂ）・・とした請求項２記載の制振床構造。
4. 前記横架材（４）は、Ｈ形鋼からなり、そのＨ形鋼の上下フランジ（１０）（１１）の幅寸法内に収まるようにして、Ｈ形鋼のウエブ（１２）にスリーブ（１３）を貫通支持し、このスリーブ（１３）の内側を前記貫通孔（１４）とした請求項１乃至３のいずれかに記載の制振床構造。
5. 前記貫通孔（１４）は、既設の配管用スリーブ孔からなる請求項１乃至４のいずれかに記載の制振床構造。
6. 前記横架材（４）は、床梁（３）（３）間に架け渡されるつなぎ梁からなる請求項１乃至５のいずれかに記載の制振床構造。