JP6479864B2 - 防振床構造 - Google Patents

Description

本発明は、防振機能を床に付与する防振床構造に関する。

合成樹脂発泡体を材料とし、片面に所定間隔をおいて配置された複数の凸部を有する平板と、凸部の動的バネ定数よりも小さな動的バネ定数を有し、前記の平板を貫通させるようにして取り付けた防振ゴムと、を備えた防振材が開示されている（特許文献１参照）。

また、床スラブ上に緩衝体を配置した後、この緩衝体の上にコンクリートを打設して床部を形成し、この床部の荷重を緩衝体を介して支持するようにした浮床構造が知られている。より具体的には、この浮床構造は、緩衝体を多数の独立気泡を備えた発泡体で形成すると共に、発泡体よりもクリープ変形の小さい耐水性を持つ弾性体を床スラブと床部との間に介在させることで、床部からの荷重による発泡体の圧縮変形に伴い、弾性体が荷重を支持するものとなっている（特許文献２参照）。

さらに、発泡層を有する音減衰層の上下両面にシートやフィルムを積層し、この音減衰層に間隔をおいて形成された小切欠孔内に、音減衰層の高さとほぼ同等の高さで略々球状を有しかつこの音減衰層よりも圧縮硬さの高いゴムや合成ゴム主体の突子が挿入された床材を備え、この床材の突子によって床荷重が支承されている衝撃音減衰床なども提案されている（特許文献３参照）。

実用新案登録第３１５９２９５号公報 特許第４５６０１６２号公報 特許第３３５３０４８号公報

特許文献１の防振材については、固有振動数の低減を図り、防振性能を高めることへの要請がある。一方、特許文献２の浮床構造は、床部荷重を緩衝体が支持するため、緩衝体のへたりなど、長期信頼性に懸念がある。また、弾性体に作用する荷重の増加に伴い、弾性体の床部に対する接触面積が増えて、ばね特性が非線形に立ち上がるので、防振性能としては好ましくないものである。

さらに、特許文献３の衝撃音減衰床は、防振ゴムとしての突子が、略々球状とされているので、支持部分に対して点接触となってしまううえ、支持個数も１ｍ²あたり２０〜３０個もの多数の防振ゴムが必要となる。また、特許文献３の床構造における初期荷重の支持は、点接触となるため、荷重の増加に伴い弾性体の床部に対する接触面積が増え、これによって、ばね特性が非線形に立ち上ることが示唆されるので、防振性能としては好ましくない。さらに、特許文献３の衝撃音減衰床は、発泡体にも床荷重が加わることが想定され、耐久性の点で課題を残している。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、長期にわたって良好な防振効果を得ることができる防振床構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る防振床構造は、第１及び第２の防振部材を備えている。第１の防振部材は、発泡体を材料とし、板状に構成されている。この第１の防振部材は、床基盤と床スラブとの間に介在されている。一方、第２の防振部材は、ゴム製であり、第１の防振部材の高さと一致する高さで構成されている。さらに、第２の防振部材は、第１の防振部材を高さ方向に貫通するように配置されている。

すなわち、この防振床構造では、床基盤と床スラブとの間に介在された発泡体製の第１の防振部材と、この第１の防振部材を、その高さ方向に貫通するように配置されたゴム製の第２の防振部材と、が互いに一致する高さで（荷重支持方向の長さを同じにして）構成されている。したがって、本発明の一態様に係る防振床構造によれば、剛性の高いゴム製の第２の防振部材が、床基盤上で床スラブの荷重を実質的に支持することになり、発泡体製の第１の防振部材が、荷重を受けて消耗する（へたる）ことなどが低減され、長期にわたって良好な防振効果を得ることができる。

また、上記した第１の防振部材は、その高さ方向に突出する複数の凸部を有し、かつ前記複数の凸部の先端を前記床基盤側に向けて配置されている。さらに、このような防振床構造は、前記第１の防振部材の前記凸部どうしの間隙によって構成された流水路を備えている。この流水路によって、湧水処理への対応が可能となる。

また、上記した第２の防振部材は、逆錐台状に構成されている。より具体的には、第２の防振部材は、逆四角錐台状の形状を有し、前記床スラブと対向する側の第１の面の面積を基準とした場合、前記床基盤と対向する側の第２の面の面積が、前記第１の面の面積の１０％以上４０％以下の範囲内にある。さらに、前記逆四角錐台状の第２の防振部材における傾斜面と前記第２の面とがなす外角（傾斜角度）は、４５°以上６０°以下の範囲内にある。このような構成をさらに加えることで、第１及び第２の防振部材によって構成される構造体は、固有振動数を低く設定することが可能になると共に、ばね特性が線形（荷重−たわみ特性がリニアな特性）になり、これにより、優れた防振効果が発揮される。

また、このような防振床構造は、第１及び第２の防振部材と床スラブとの間に介在された補強板をさらに備えるものであってもよい。この構成によって、許容荷重が向上し、床スラブ側からの荷重が比較的大きい場合でも必要な施工性を確保することができる。

本発明によれば、長期にわたって良好な防振効果を得ることが可能な防振床構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る防振床構造を示す断面図。 図１に示す防振床構造が備える第１の防振部材を底面側から観た図。 図２に示す第１の防振部材のＡ−Ａ断面図。 図１に示す防振床構造が備える第２の防振部材の正面図。 図４に示す第２の防振部材の底面図。 本発明の他の実施形態に係る防振床構造を示す断面図。 本発明の実施例（実施例１及び比較例３）に係る第１及び第２の防振部材の積載荷重と固有振動数との関係を示すグラフ。 本発明の実施例（実施例１及び比較例１〜３）に係る第２の防振部材（防振ゴム）の圧縮試験の結果を示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る防振床構造１０は、床基盤２、床スラブ３、第１の防振部材５、及び複数の第２の防振部材７を備えている。床基盤２は、鉄筋コンクリートなどによって構成された例えば躯体（コンクリート躯体）などである。床スラブ３は、第１の防振部材５及び第２の防振部材７上に打設したコンクリートを固化（養生固化）させることによって形成されている。

図１〜図３に示すように、第１の防振部材５は、ポリオレフィン系樹脂発泡体などの発泡体を材料とし、板状（平板状）に構成されている。この第１の防振部材５は、床基盤２と床スラブ３との間に介在されている。図３に示すように、第１の防振部材５は、その一方の主面（図１中の下方の面）５ｅから高さ方向にそれぞれ突出する複数の凸部５ａ、複数の凸部５ｂを有している。

凸部５ａは、矩形状の１つのリブとこのリブを両面から支える直角三角形状の２つのリブとを備える。図２に示すように、凸部５ｂは、凸部５ａに対して、上記２種類のリブの縦横の配置関係が異なっている。複数の凸部５ａと複数の凸部５ｂとは、第１の防振部材５の主面５ｅ上で、所定のピッチを空けて格子状に交互に配置されている。ここで、第１の防振部材５は、図１〜図３に示すように、複数の凸部５ａ、５ｂどうしの間隙によって構成された流水路５ｃを備えている。この流水路５ｃによって、湧水処理への対応が可能となる。

また、図１〜図３に示すように、第１の防振部材５には、複数の第２の防振部材７をそれぞれ貫通させる（挿着する）ための矩形状の複数（例えば４個、６個、８個、１２個）の貫通穴５ｄが、所定の間隔を空けてそれぞれ穿孔されている。図２では、１つの貫通穴５ｄの周辺部分を拡大して図示している。つまり、第２の防振部材７は、複数設けられていると共に、当該複数の第２の防振部材７は、第１の防振部材５の平面方向に分散して配置されている。詳述すると、例えば、複数の第２の防振部材７は、均等に荷重を支持できるように、第１の防振部材５に対して中心振り分けでバランス良く配置されている。また、同じ平面寸法（例えば１２００ｍｍ×９００ｍｍ）の第１の防振部材５に対して、第２の防振部材７の個数を適宜増やしていくことで、許容荷重を増加させることが可能となる。さらに、第１の防振部材５の周縁部には凸部が形成されていないため、第１の防振部材５どうしを複数個床に並べていっても流水路を確保することが可能となる。

一方、図１、図４、図５に示すように、複数の第２の防振部材７は、ゴム製（例えば天然ゴム製）であり、凸部５ａ、５ｂを含む第１の防振部材５の高さ（荷重支持方向の長さ）ｔ１と一致する高さｔ２で構成された防振ゴムである。さらに、複数の第２の防振部材７は、第１の防振部材５をそれぞれ高さ方向に貫通するように配置されている。

詳述すると、第２の防振部材７は、図１、図４、図５に示すように、逆角錐台状や逆円錐台状などの逆錐台状に構成されている。本実施形態では、第２の防振部材７は、逆四角錐台状の形状を有する。つまり、第２の防振部材７は、図４、図５に示すように、一端面７ａ、他端面７ｂ、高さｔ３の傾斜面７ｃ、側面７ｄを備えている。また、前記の一端面７ａ及び他端面７ｂは、矩形状（正方形）に構成されており、それぞれ、長さｓ３、ｓ４の辺部、及び、長さｓ１、ｓ２の辺部を縦横に有している。

ここで、第２の防振部材７は、図１、図３、図５に示すように、第１の防振部材５の矩形状の貫通穴５ｄを貫通すると共に、当該第２の防振部材７の他端面（図１中の上端側の第１の面）７ｂと第１の防振部材５の他方の主面（図１中の上方の面）５ｆとが面一になり、かつ当該第２の防振部材７の一端面（図１中の下端側の第２の面）７ａと第１の防振部材５の凸部５ａ、５ｂの先端面とが面一になるようにして、矩形状の貫通穴５ｄ内に挿着されている。

したがって、本実施形態の防振床構造１０では、剛性の高いゴム製の第２の防振部材７が、床基盤２上で床スラブ３の荷重を実質的に支持することになり、発泡体製の第１の防振部材５が、床スラブ３の荷重を受けて、消耗（へたって）しまうことなどが抑制され、優れた防振効果を継続的に得ることが可能となる。なお、本実施形態の防振床構造１０では、時間の経過に伴い、発泡体製の第１の防振部材５が、仮に塑性変形してしまったとしても、剛性の高いゴム製の第２の防振部材７で、床スラブ３の荷重を支持できるので、高い防振効果を長期にわたって得ることができる。また、本実施形態では、第１の防振部材５に第２の防振部材７を取り付けて設置することにより防振床構造が実現されるので、当該防振床構造を施工する過程において型枠などの設置が不要となる。

ここで、逆四角錐台状の第２の防振部材７は、床スラブ３と対向する側の他端面（第１の面）７ｂの面積を基準とした場合、床基盤２と対向する側の一端面（第２の面）７ａの面積が、前記他端面（第１の面）７ｂの面積の１０％以上４０％以下の範囲内にある。さらに、当該逆四角錐台状の第２の防振部材７における傾斜面７ｃと一端面（第２の面）７ａとがなす外角（傾斜角度）αは、４５°以上６０°以下の範囲内にある。

この構成により、第１及び第２の防振部材５、７によって構成される構造体は、固有振動数を低く設定（例えば１２．０Ｈｚ以上１３．０Ｈｚ以下に設定）することが可能になると共に、ばね特性（荷重−たわみ特性）が直線的（リニア）な特性になり、これによって、優れた防振効果が発揮される。

既述したように、本実施形態に係る防振床構造１０によれば、長期にわたって良好な防振効果を得ることができる。なお、図１に示した防振床構造１０に代えて、図６に示すように、第１及び第２の防振部材５、７と床スラブ３との間に介在された補強板３１をさらに備える防振床構造３０を適用することも可能である。この防振床構造３０は、許容荷重が向上し、床スラブ３側からの荷重が比較的大きい場合でも所望の防振性能を維持することができる。

次に、本発明の実施例を、前述した図２〜図４に加え、表１及び図７、図８に基づき説明する。下記の表１は、実施例１、及び比較例１〜３に係る防振床構造についての、静的バネ定数、固有振動数、防振性能、線形性、総合評価などを表している。また、図７は、実施例１、及び比較例３に係る第１及び第２の防振部材の積載荷重と固有振動数との関係を示すグラフである。さらに、図８は、実施例１、及び比較例１〜３にそれぞれ対応した第２の防振部材（防振ゴム）の圧縮試験の結果を示すグラフである。表１中における防振性能、線形性（防振ゴムの荷重−たわみ特性が直線的になるバネ特性）、及び総合評価の、「◎」は、非常に良い、「○」は、良い、「△」は、あまり良いとはいえない、を示している。

また、表１中の左列の各項目は、図４、図５に例示した第２の防振部材やこれに対応する構造を有する防振ゴムの、各部の寸法値や特性を表している。なお、比較例３については、直径６０ｍｍの円筒状の防振ゴムを適用し、さらに、一端面（第２の面）７ａに対応する部位が、床基盤２と点接触する形状のものを準備した。また、表１中の左列の各項目のうち、固有振動数、防振性能、線形性、総合評価は、第２の防振部材やこれに対応する構造を有する防振ゴムを、図２、図３に示した第１の防振部材に取り付けた防振床構造全体の評価結果を示している。

ここで、上記した静的バネ定数については、試験体（第２の防振部材やこれに対応する防振ゴム）の静的特性を得るために、アムスラー試験機にて試験体に０〜２０００Ｎまでの荷重を与えて、荷重−たわみ特性を評価する圧縮試験を行った。図８に示すように、この圧縮試験の結果から、荷重５００Ｎ〜１５００Ｎの２点間の荷重の差を、たわみの差で除した値を、静的バネ定数として求めた。

また、試験体（第２の防振部材やこれに対応する防振ゴムを、第１の防振部材に取り付けた防振床構造全体）の固有振動数を得るために、コンクリート床の上に試験体を置き、その上に試験体と同じ面積の鉄板を載置して試験体に例えば３００ｋｇ／ｍ²〜８５０ｋｇ／ｍ²の荷重を加え、この状態でコンクリート床を加振機（加振試験機）で加振し、鉄板及び加振機上に設置した振動計により、加えた荷重毎に、振動加速度レベルを計測した。この計測結果から、図７及び表１に示すように、当該試験体の固有振動数を導出した。

ここで、図４、図５及び表１に示すように、実施例１の第２の防振部材７は、床スラブ３と対向する側の第１の面７ｂの面積を基準とした場合、床基盤２と対向する側の第２の面７ａの面積が、第１の面７ｂの面積の１０％以上４０％以下の範囲内にある。さらに、第２の防振部材における傾斜面７ｃと第２の面７ａとがなす外角（傾斜角度）αは、４５°以上６０°以下の範囲内にある。

ここで、上記した面積の比率が１０％未満になると、第２の防振部材７の第２の面７ａが床基盤２に接する面積が小さくなり過ぎて、第２の防振部材７が、塑性変形し（へたり）やすくなってしまうため、初期の荷重−たわみ特性の線形性を維持することが困難になる。また、面積の比率が４０％を超えると、ばね定数が増加し固有振動数の上昇を招くこととなる。同様に、上記した傾斜角度が４５°よりも小さくなると、第２の防振部材７のばね定数が増加し、固有振動数の上昇を招くこととなり、一方、傾斜角度が６０°よりも大きくなると、第２の防振部材７が、へたりやすくなってしまうため、荷重−たわみ特性の線形性を維持することが難しくなる。

これに対して、第２の防振部材７の前述した面積比及び傾斜角度が規定範囲内にある実施例１の防振床構造は、表１及び図７、図８から明らかなように、固有振動数を低く設定することが可能になると共に、荷重−たわみ特性がリニアな特性（ばね特性が線形）になり、これにより、優れた防振効果が発揮される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，３０…防振床構造、２…床基盤、３…床スラブ、５…第１の防振部材、５ａ，５ｂ…凸部、５ｃ…流水路、５ｄ…貫通穴、７…第２の防振部材、７ａ…第２の防振部材の一端面（第２の面）、７ｂ…第２の防振部材の他端面（第１の面）、７ｃ…第２の防振部材の傾斜面、３１…補強板、α…外角（傾斜角度）。

Claims (5)

1. 床基盤と床スラブとの間に介在され、発泡体を材料とする板状の第１の防振部材と、
   前記第１の防振部材の高さと一致する高さで構成されていると共に、前記第１の防振部材を高さ方向に貫通するように配置されたゴム製の第２の防振部材と、
   を備え、
   前記第２の防振部材は、前記第１の防振部材よりも剛性が高く、前記床スラブの荷重を支持するように構成されており、
   前記第２の防振部材は、逆四角錐台状の形状を有し、前記床スラブと対向する側の第１の面の面積を基準とした場合、前記床基盤と対向する側の第２の面の面積が、前記第１の面の面積の１０％以上４０％以下の範囲内にあり、
   前記逆四角錐台状の第２の防振部材における傾斜面と前記第２の面とがなす外角は、４５°以上６０°以下の範囲内にある、
   ことを特徴とする防振床構造。
2. 前記第１の防振部材は、その高さ方向に突出する複数の凸部を有し、かつ前記複数の凸部の先端を前記床基盤側に向けて配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の防振床構造。
3. 前記第１の防振部材の前記凸部どうしの間隙によって構成された流水路を備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の防振床構造。
4. 前記第１及び第２の防振部材と前記床スラブとの間に介在された補強板をさらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の防振床構造。
5. 前記第２の防振部材は、複数設けられていると共に、当該複数の第２の防振部材は、前記第１の防振部材の平面方向に分散して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の防振床構造。

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