JP5301204B2 - 建物の床衝撃音低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、住宅、オフィス、商業店舗、病院、学校など、各種建物において、床の衝撃音を低減するための構造に関する。

各種建物内で人が跳びはねたり、歩いたり走ったりすることによる床の振動に起因する床衝撃音を低減するには、従来、スラブを厚くする方法や、スラブの下に縦横に梁を設けることによって補強する方法や、スラブの上に緩衝材を介して床パネルを敷設した二重床とする方法や、スラブの下にＴＭＤ（Tuned Mass Damper）を設ける方法などが知られている。なお、二重床や、ＴＭＤによる床の防音構造としては、例えば下記の特許文献１に記載のようなものが知られている。
特開２００７−２３９１９４号公報

しかしながら、例えば集合住宅の場合、スラブを厚くしたりスラブを梁で補強したりする方法は、建物躯体の重量増加を来たすばかりか、室内に梁が突出して間仕切壁の納まりが悪くなったり、居住空間の確保の面からも問題となる。また、スラブや梁に制振装置であるＴＭＤを設置する方法では、ＴＭＤの設置スペースの確保が必要となる。

近年、特に高層集合住宅では、梁を室外に設ける構造が増え、それに伴いスラブも大型化し、躯体の軽量化から間仕切壁もコンクリートではなく、石膏ボードなどによるもの（乾式間仕切壁）になっているが、従来の乾式間仕切壁では、大型スラブに対して、衝撃音を低減するほどの拘束力は発揮されない。

また、仕上げ床に乾式二重床を使用した場合は、二重床を構成する床パネルの質量と、これをスラブ上に支持する防振支持脚のバネ定数により決まる共振周波数が入力振動の周波数と一致することによる共振や、スラブと床パネルとの間の空間での共鳴現象が起こり、床衝撃音（スラブの固有振動数付近）が、スラブ素面の時の床衝撃音よりも大きくなってしまう。

さらに、スラブの下に石膏ボードなどにより二重天井を設けた場合は、スラブと天井の間の空間で共鳴現象が起こり、周波数によっては床衝撃音を増幅させてしまうことがある。

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、防音のためのスペース増大を来たすことなくスラブ振動を低減させ、もって床衝撃音を低減させることにある。

上述の技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る建物の床衝撃音低減構造は、建物の壁に動的吸振ダンパが内蔵され、この動的吸振ダンパが、前記壁の上下のスラブ間に固定された中空板状のケーシングと、このケーシング内に上下変位可能に収納された板状の質量体と、この質量体を前記壁の上下のスラブ間に弾性的に支持する弾性体とからなり共振周波数を前記スラブの固有振動数に同調させたものであり、前記ケーシングと前記質量体の間に粘性流体を封入したものである。

請求項１の発明に係る建物の床衝撃音低減構造によれば、建物の壁の内部空間を利用して設置した動的吸振ダンパによる動的吸振作用によって、床衝撃音に大きく寄与するスラブの振動を低減させるため、省スペースで床衝撃音を有効に低減させることができる。

また、ケーシングと質量体の間に封入した粘性流体によって、スラブの振動を速やかに収束することができる。

また、動的吸振ダンパの質量体の収まりが良く、しかも質量体に大きな慣性質量を設定できるので、大きな動的吸振効果を得ることができる。

以下、本発明に係る建物の床衝撃音低減構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る建物の床衝撃音低減構造の好ましい第一の形態を示す建物の概略的な平面図、図２は、図１のII−II’で切断した断面図、図３は、図１のIII−III’で切断した断面図である。

図１における参照符号１は建物の躯体外壁、図２及び図３における参照符号２，３は建物のスラブ、図１〜図３における参照符号４は上下のスラブ２，３間に立設されて建物内部を複数の住戸Ｌ１，Ｌ２に区画する界壁（乾式耐火遮音壁）である。

界壁４は、請求項１に記載された「壁」に相当するものであって、スラブ２の下面に取り付けたランナ４１及びその鉛直下方に位置してスラブ３の上面に取り付けたランナ４２の間に、一列に並んで鉛直に立てられた軽鉄スタッドあるいは木材等からなる複数の間柱４３と、この間柱４３の列の両側に設けられて、界壁４の両面を構成する石膏ボード４４，４５とを備える。

界壁４における石膏ボード４４，４５の間の空間には、間柱４３，４３・・・の間に位置して、ＴＭＤ（Tuned Mass Damper）５と吸音材６が交互に内蔵されている。

ＴＭＤ５は、請求項１に記載された「動的吸振ダンパ」に相当するものであって、上下のスラブ２，３にそれぞれ界壁４のランナ４１，４２又はアンカ５１ａ，５１ｂ又は不図示の接着剤により固定された扁平な中空板状のケーシング５１と、このケーシング５１内に上下変位可能に収納された質量体５２と、この質量体５２を前記ケーシング５１と、アンカ５１ａ，５１ｂ又はランナ４１，４２を介してスラブ２，３に弾性的に支持する弾性体５３とからなる。

質量体５２と弾性体５３は、マス−ばねによる副振動系を構成するものであって、質量体５２の慣性質量と弾性体５３のばね定数とにより決まる共振周波数を、スラブ２又は（及び）スラブ３に上下振動を加えた時の振幅が最大となる周波数帯域、すなわちスラブ２又は（及び）スラブ３の固有振動数（共振周波数）の帯域に同調させてある。このため、スラブ２又は（及び）スラブ３からの上下振動がＴＭＤ５に入力されると、質量体５２と弾性体５３からなる副振動系がこの入力振動と異なる位相角（逆位相）で共振し、スラブ２又は（及び）スラブ３の上下振動を相殺する動的吸振作用を発揮するものである。

質量体５２は比重の大きな材質からなる板、例えば所要の厚みの鉄板からなり、弾性体５３としては、金属製のスプリングが適用可能である。

弾性体５３が、金属製のスプリングからなる場合は、ケーシング５１内（ケーシング５１と質量体５２及び弾性体５３との間の隙間）に不図示の減衰手段を設ける。この場合の減衰手段としては、オイルやシリコンなどの粘性流体を封入することが有効である。

減衰手段が粘性流体によるものである場合は、振動によってＴＭＤ５のケーシング５１と質量体５２が相対変位した時に、両者間に介在する粘性流体が剪断を受けて粘性抵抗を発生することによって、運動エネルギを熱エネルギとして消費し、振動を収束させる振動減衰作用を有する。

吸音材６は、グラスウールなどの繊維による多孔質材料からなるものであって、音波が入射されることによって繊維が振動し、あるいは繊維間の無数の間隙に存在する空気が振動して、空気と繊維の摩擦により音響エネルギが熱エネルギに変換されるので、これによって吸音効果を発揮するものである。

また、ＴＭＤ５のケーシング５１に吸音材６を貼り付け、あるいは前記ケーシング５１と界壁４における石膏ボード４４，４５の間に吸音材６を充填しても良い。

以上のように構成された第一の形態によれば、建物内で人が跳びはねたり、歩いたり走ったりすることによってスラブ２又は（及び）スラブ３がその固有振動数をもって上下に加振され、この振動がアンカ５１ａ，５１ｂあるいはランナ４１，４２を介して界壁４の内部のＴＭＤ５に入力されると、質量体５２と弾性体５３で構成される副振動系（ダンパ本体）が入力振動と逆位相で上下に共振する。すなわちこの共振による質量体５２の振動変位の方向は、振動源の振動変位の方向と逆になるので、このような動的吸振効果によってスラブ２又は（及び）スラブ３の上下振動自体の振幅が低減される。このため、スラブ２又は（及び）スラブ３から各住戸Ｌ１，Ｌ２内へ放射される床衝撃音が有効に低減される。

また、ＴＭＤ５が減衰手段を有し、あるいは弾性体５３が振動減衰機能を有するため、スラブ２又は（及び）スラブ３の上下振動が速やかに収束される。

しかも、界壁４にＴＭＤ５と交互に内蔵された吸音材６によって、住戸Ｌ１，Ｌ２間で界壁４を透過する音を吸収することができ、また、ＴＭＤ５のケーシング５１に吸音材６を貼り付けるか、あるいは前記ケーシング５１と界壁４における石膏ボード４４，４５の間に吸音材６を充填した場合は、ケーシング５１の振動による騒音も有効に吸収することができる。

そして上記構成によれば、ＴＭＤ５が界壁４に内蔵されているので、二重床もしくは二重天井などによってＴＭＤの設置場所を確保する必要がなく、ＴＭＤ５の内蔵によって界壁４の外観が変化するようなこともない。

次に図４は、本発明に係る建物の床衝撃音低減構造の好ましい第二の形態を示す建物の概略的な平面図、図５は、図４のＶ−Ｖ’で切断した断面図、図６は、図４のVI−VI’で切断した断面図である。

図４における参照符号１は建物の躯体外壁、１０は躯体外壁１と一体に設けられて建物内部を複数の住戸Ｌ１，Ｌ２に区画する躯体内壁、図５及び図６における参照符号２，３は建物のスラブ、図４〜図６における参照符号４０は上下のスラブ２，３間に立設されて各住戸Ｌ１，Ｌ２の内部を複数の室Ｒに区画する住戸内間仕切壁である。

住戸内間仕切壁４０は、請求項１に記載された「壁」に相当するものであって、先に説明した第一の形態における界壁４と同様、スラブ２の下面に取り付けたランナ４１及びその鉛直下方に位置してスラブ３の上面に取り付けたランナ４２の間に、一列に並んで鉛直に立てられた軽鉄スタッドあるいは木材等からなる複数の間柱４３と、この間柱４３の列の両側に設けられて、住戸内間仕切壁４０の両面を構成する石膏ボード４４，４５とを備える。

住戸内間仕切壁４０における石膏ボード４４，４５の間の空間には、間柱４３，４３・・・の間に位置して、ＴＭＤ（Tuned Mass Damper）５が適当な間隔で内蔵されている。

なお、石膏ボード４４，４５の間の空間のうちＴＭＤ５が内蔵されていない部分には、第一の形態と同様、グラスウールなどの繊維による多孔質材料からなる吸音材を充填しても良い。

ＴＭＤ５は、基本的には第一の形態と同様の構成を備えるものであって、すなわちスラブ２又は（及び）スラブ３からの上下振動がＴＭＤ５に入力されることによって、質量体５２と弾性体５３からなる副振動系がこの入力振動と異なる位相角（逆位相）で共振して入力振動を相殺する動的吸振作用を発揮すると共に、適当な振動減衰機能を有するものである。

したがって、第二の形態においても、建物内で人が跳びはねたり、歩いたり走ったりすることによるスラブ２又は（及び）スラブ３の上下振動が、ＴＭＤ５における質量体５２と弾性体５３で構成される副振動系（ダンパ本体）の共振による動的吸振効果によって低減され、速やかに減衰されるので、床衝撃音が有効に低減される。

そして上記構成によれば、ＴＭＤ５が住戸内間仕切壁４０に内蔵されているので、二重床もしくは二重天井などによってＴＭＤの設置場所を確保する必要がなく、ＴＭＤ５の内蔵によって住戸内間仕切壁４０の外観が変化するようなこともない。

なお、本発明による床衝撃音低減構造は、住宅、オフィス、商業店舗、病院、学校などの全ての建物について適用可能である。

本発明に係る建物の床衝撃音低減構造の好ましい第一の形態を示す建物の概略的な平面図である。 図１のII−II’で切断した断面図である。 図１のIII−III’で切断した断面図である。 本発明に係る建物の床衝撃音低減構造の好ましい第二の形態を示す建物の概略的な平面図である。 図４のＶ−Ｖ’で切断した断面図である。 図４のVI−VI’で切断した断面図である。

符号の説明

１ 躯体外壁
１０ 躯体内壁
２，３ スラブ
４ 界壁（壁）
４０ 住戸内間仕切壁（壁）
５ ＴＭＤ（動的吸振ダンパ）
５１ ケーシング
５２ 質量体
５３ 弾性体
６ 吸音材

Claims (1)

1. 建物の壁に動的吸振ダンパが内蔵され、この動的吸振ダンパが、前記壁の上下のスラブ間に固定された中空板状のケーシングと、このケーシング内に上下変位可能に収納された板状の質量体と、この質量体を前記壁の上下のスラブ間に弾性的に支持する弾性体とからなり共振周波数を前記スラブの固有振動数に同調させたものであり、前記ケーシングと前記質量体の間に粘性流体を封入したことを特徴とする建物の床衝撃音低減構造。

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