JPH10266447A - 床制振システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 床面の上下振動は主に該床スラブの中央部が
大きく振動されることに着目し、床スラブの中央部の振
動を減衰材料を用いて減衰することにより、床制振シス
テムを簡単かつ軽量な構成とする。 【解決手段】 拘束部材１０を床スラブ１１の上方でこ
れの中央部を通過するように配置する。拘束部材１０は
その両端部の下方フランジ１０ａ下面に、所定厚みｔを
有するライナープレート１５を溶接し、ライナープレー
ト１５を介して床スラブ１１の周縁部に固定する。拘束
部材１０の両側に位置させて床スラブ１１の中央部に固
定される１対の保持部材１７を設ける。保持部材１７の
腕部１９の先端面に押圧プレート２２を固定し、拘束部
材１０の中央部のウエブ１０ｂ両側に受圧プレート２４
を固定する。押圧プレート２２と受圧プレート２４との
間に粘弾性材料２４を挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物内部の床や建
物間を結ぶ渡り廊下の床など、各種床に生ずる上下方向
振動を抑制するための床制振システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に建物内部の床や建物間を結ぶ渡り
廊下の床など、各種床では、地震動による上下振動や、
これのみならず歩行など日常の生活活動によって上下方
向の振動が生じており、殊にこのような日常的な床の上
下振動に対する居住性の向上が注目されるようになって
きている。

【０００３】地震等の振動外力が建物に入力された場合
に、床スラブの上下振動は、主に床スラブの一次固有振
動モードと一次固有振動数をもって発生して、該床スラ
ブの中央部が大きく振動される。このように振動される
床スラブは、該床スラブが有する小さな振動減衰力をも
って制振されるのを待たなければならない。このため、
床スラブは図７の自由振動波形図に示すように振動が長
時間に亘って続いてしまい、振動入力時の居住性が著し
く悪化してしまう。

【０００４】このため、近年では床スラブ自体の制振対
策が行われ、例えば特開平４−１７１３３７号公報（In
t.Cl.F16F 15/02 ）に開示されるような床制振構造が存
在する。これはバネ部材とダンパーとを介して質量体が
支持される、謂わゆるＴＭＤ（Tuned Mass Damper ）の
技術を用いて建物の床面を制振するようにしたものであ
る。かかるＴＭＤは、振動する床の揺れを入力して質量
体を半波長分だけ位相をずらせて振動させることによ
り、該質量体の振動エネルギーによって床面の振動エネ
ルギーを打ち消す作用がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の床制振構造にあっては、ＴＭＤによる制振効果を
充分に発揮させるためには、質量体の固有振動数を床面
の固有振動数に高い精度をもって同調させる必要があ
る。このためには、ＴＭＤのばね定数とか質量体の重量
を精度良く調整する必要があるが、このとき振動数はＫ
／Ｍの平方根（Ｋ：ばね定数，Ｍ：質量）に比例するた
め、ばね定数または質量の変化量に対して振動数はその
変化量の平方根倍しか変化しない。従って、ＴＤＭの固
有振動数の調整には多大な労力および時間そして経費が
かかり、特に固有振動数が低い床スラブに合わせてＴＭ
Ｄの共振周波数を低下させる場合には、質量体の重量が
著しく増加し、延いては建物全体の荷重が著しく増大し
てしまうという課題があった。

【０００６】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、床面の上下振動は主に該床スラブの中央部が大きく
振動されることに着目し、床スラブの中央部の振動を減
衰材料を用いて減衰することにより、簡単かつ軽量な構
成とすることができる床制振システムを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１に示す本発明の床制振システムは、床スラ
ブの上方または下方に、該床スラブの中央部分を通過し
て両端部が床スラブの周縁部に固定される剛体状の拘束
部材を設け、該拘束部材と上記床スラブの中央部との間
に上下方向に剪断変形される粘弾性材料を介在させるこ
とにより構成する。

【０００８】また、請求項２に示す本発明の床制振シス
テムは、上記床スラブの上下方向１次固有振動数に対応
する剛性の略２倍以上の剛性を備えて形成する。

【０００９】更に、請求項３に示す本発明の床制振シス
テムは、上記拘束部材を床スラブの上方に配置し、該拘
束部材の上側に床面を敷設する。

【００１０】本発明の床制振システムにあっては、請求
項１では振動が入力された場合に床スラブの中央部が大
きく上下振動がされるが、該中央部を通過して床スラブ
の上方または下方に設けられた拘束部材は、両端部が上
下振動が少ない床スラブの周縁部に固定されるため、該
拘束部材は上下振動が小さく抑制される。従って、拘束
部材と床スラブの中央部との相対変位は大きくなり、こ
の相対変位のエネルギーは拘束部材と床スラブの中央部
との間に介在されて上下方向に剪断変形される粘弾性材
料で吸収されるため、床スラブ中央部の上下振動は効率
良く減衰され、延いては床スラブが効果的に制振され
る。また、上記粘弾性材料は軽量であり、上記床制振シ
ステムを構成するために重量的に付加される部材は主に
拘束部材であるため、該床制振システムの全体的な軽量
化を達成することができると共に、単に拘束部材を設け
て粘弾性材料を取付けるという簡単な構成とすることが
できる。

【００１１】また、請求項２では上記拘束部材を、上記
床スラブの上下方向１次固有振動数に対応した剛性の略
２倍以上の剛性を備えて形成することにより、該拘束部
材の剛性を充分に確保して拘束部材が床スラブと同期し
て振動するのを阻止できる。従って、これら拘束部材と
床スラブとの相対変位量を大きくして粘弾性材料による
振動減衰効率を更に向上することができる。また、この
ように拘束部材は剛性を確保すればよく、その質量を床
スラブの上下方向１次固有振動数に一致させるという複
雑な調整が不要となるため、床制振システムを簡単に構
成することができる。

【００１２】更に、請求項３では上記拘束部材を床スラ
ブの上方に配置し、該拘束部材の上側に床面を敷設した
ので、該床面によって拘束部材および粘弾性材料から成
る床制振システムを覆うことができる。このため、既存
の床スラブにあっても簡単に床制振システムを構成する
ことができ、その施工性が著しく向上される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１から図６は本発明の
床制振システムの一実施形態を示し、図１は要部斜視
図、図２は全体の概略平面図、図３は図１中Ａ−Ａ線断
面図、図４は図１中Ｂ−Ｂ線断面図、図５は粘弾性材料
の取付け部分の分解斜視図、図６は本実施形態による床
スラブの振動減衰状況を示す振動波形図である。

【００１４】即ち、本実施形態の床制振システムは、図
１に示すように振動を拘束する拘束部材１０を、図２に
示すように床スラブ１１の上方でこれの中央部を通過す
るように配置し、該拘束部材１０の中央部と床スラブ１
１の中央部との間に、図３に示すように上下方向に剪断
変形される粘弾性材料（Visco Elastic Material）１２
を介在させることにより構成される。上記床スラブ１１
は、図２に示したように四隅に配置される柱１３，１３
…間を矩形状に接続する大梁１４，１４…に支持された
状態で構築される。尚、図示は省略したが床スラブ１１
の面積および重量に応じて、大梁１４，１４間に適宜小
梁が接続される。

【００１５】上記拘束部材１０は充分な剛性を備えたＨ
型鋼で形成され、特に、該拘束部材１０は上記床スラブ
１１の上下方向１次固有振動数に対応する剛性の略２倍
以上の剛性を備えて形成される。そして、上記拘束部材
１０の両端部は図４にも示すように下方フランジ１０ａ
の下面に、所定厚みｔを有するライナープレート１５を
溶接し、該ライナープレート１５を床スラブ１１の周縁
部にアンカーボルト１６およびナット１６ａを介して固
定するようになっている。

【００１６】上記粘弾性材料１２は高分子材料などで作
製されて、弾性体としての耐荷力よりも粘性体としての
減衰力が期待され、動的な上下振動が入力されると剪断
変形されてその変形エネルギーを熱エネルギーに変換し
て減衰効果を生ずるようになっている。殊にこの粘弾性
材料１２はその減衰特性に温度依存性があり、温度管理
をすることによって所望の減衰能にコントロールするこ
とができる。該粘弾性材料１２は図５に示すように所定
厚みを持った矩形状に形成され、図１および図３に示す
ように上記拘束部材１０の両側に位置して床スラブ１１
の中央部に固定される１対の保持部材１７を介して取付
けられる。前記保持部材１７はＨ型鋼を短く切断して垂
直に配置した支柱部１８と、該支柱部１８の拘束部材１
０に対向する一側フランジ１８ａから水平方向へ直角に
突出する腕部１９とで構成される。保持部材１７の下端
には取付プレート２０が溶接され、該取付プレート２０
は床スラブ１１の中央部にアンカーボルト２１およびナ
ット２１ａを介して固定される。上記腕部１９の先端面
には、押圧プレート２２が植設ボルト２３およびナット
２３ａを介して固定される。

【００１７】一方、上記拘束部材１０の中央部のウエブ
１０ｂ両側には、前記押圧プレート２２に対向して受圧
プレート２４がボルト２５，ナット２５ａを介して固定
される。そして、上記粘弾性材料１２は前記押圧プレー
ト２２と上記受圧プレート２４との間に挟持される。

【００１８】ところで、上記拘束部材１０は床スラブ１
１の上方に設置されるようになっているが、該拘束部材
１０の上側には図３，図４に示すように床面２６が敷設
されて二重床構造となっており、該床面２６にコンピュ
ータ等のＯＡ機器が設置されるようになっている。

【００１９】以上の構成により本実施形態の床制振シス
テムは、床スラブ１１の上側にこれの中央部を通過する
ように配置された拘束部材１０は、両端部がライナープ
レート１５を介して床スラブ１１の周縁部に固定される
ため、該拘束部材１０の中央部は床スラブ１１との間に
所定の間隙δが設けられるようになっている。従って、
建物に地震等の振動外力が入力されて床スラブ１１の中
央部が大きく上下振動された場合にも、上下振動の少な
い床スラブ１１の周縁部に固定された上記拘束部材１０
は、全体的に上下振動が小さく抑制される。

【００２０】従って、振動が抑制される拘束部材１０
と、大きく振動される床スラブ１１の中央部との相対変
位は大きく現れる。そして相対変位が大きくなる床スラ
ブ１１の中央部に固定された保持部材１７と、上記拘束
部材１０中央部のウエブ１０ｂとの間に、押圧プレート
２２，受圧プレート２４を介して粘弾性材料１２を介在
させているので、床スラブ１１の中央部と拘束部材１０
との間に発生する相対変位のエネルギーはこの粘弾性材
料１２へと入力され、上下振動エネルギーは該粘弾性材
料１２によって熱エネルギーに変換されて吸収される。
従って、床スラブ１１中央部の上下振動は上記粘弾性材
料１２によって効率良く減衰されるため、図６に示すよ
うに床スラブ１１の上下振動は短時間のうちに制振さ
れ、地震入力時の居住性能が大幅に向上されることにな
る。このような制振性能は、日常の生活活動による上下
方向振動に対しても有効に発揮されることはもちろんで
あり、この面からも居住性を向上することができる。

【００２１】ところで、本実施形態の床制振システムは
主に拘束部材１０，粘弾性材料１２および保持部材１７
によって構成されるが、上記粘弾性材料１２は軽量であ
ると共に、保持部材１７にあっても主体は僅かな長さの
Ｈ型鋼であり軽量である。従って、上記床制振システム
を構成するために重量的に付加される部材は主に拘束部
材１０となるが、該拘束部材１０はＨ型鋼等によって容
易に変形しないだけの剛性を備えて形成されればよく、
極端な重量増加とはならない。このため、上記床制振シ
ステムは全体的に軽量化を達成することができると共
に、拘束部材１０の重量の調整等の複雑な作業を必要と
せず、該拘束部材１０と床スラブ１１との間に粘弾性材
料１２を介在させるという簡単な構成で得ることができ
る。

【００２２】また、本実施形態では上記拘束部材１０
を、床スラブ１１の上下方向１次固有振動数に対応した
剛性の略２倍以上の剛性を備えて形成してあるので、該
拘束部材１０の剛性を充分に確保して拘束部材１０が床
スラブ１１と同期して振動するのを確実に阻止できる。
従って、これら拘束部材１０と床スラブ１１との相対変
位量を大きくして、粘弾性材料１２による振動減衰効率
を更に向上することができる。また、このように拘束部
材１０は剛性を確保すればよく、その重量を床スラブ１
１の上下方向１次固有振動数に一致させるという複雑な
調整が不要となるため、該拘束部材１０の構造を著しく
簡単にすることができ、延いては床制振システムの構成
を簡単化することができる。

【００２３】更に、本実施形態では上記拘束部材１０を
床スラブ１１の上方に配置し、該拘束部材１０の上側に
床面２６を敷設したので、該床面２６によって拘束部材
１０，粘弾性材料１２等から成る床制振システムを全体
的に覆うことができる。このため、リニューアルで高い
防振性を必要とするＯＡフロアを施工する場合にあって
も、既存の床スラブ１１に簡単に床制振システムを構成
することができ、その施工性が著しく向上される。

【００２４】更にまた、前記実施形態では床制振システ
ムを床スラブ１１の上方に配置した場合を開示したが、
これに限ることなく該床制振システムを床スラブ１１の
下方に配置することも可能である。このように床スラブ
１１の下方に床制振システムを配置する場合は、拘束部
材１０の両端部を図２に示した対向する１対の大梁１４
に固定することが望ましい。この場合にあっても拘束部
材１０は床スラブ１１の中央部を通過するように配置
し、かつ、保持部材１７を床スラブ１１下面に固定し
て、該保持部材１７と拘束部材１０との間に粘弾性材料
１２を介在させて構成することにより、前記実施形態と
同様の作用・効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示す床制振システムにあっては、剛体状の拘束部材を、
床スラブの上方または下方で中央部分を通過するように
配置し、その両端部を上下振動の少ない床スラブの周縁
部に固定したので、該拘束部材全体の上下振動を小さく
抑制することができる。従って、振動入力により大きく
上下振動される床スラブの中央部と前記拘束部材との相
対変位が大きくなり、この相対変位のエネルギーを、拘
束部材と床スラブの中央部との間に介在されて上下方向
に剪断変形される粘弾性材料によって吸収することがで
きるため、床スラブ中央部の上下振動は効率良く減衰さ
れ、延いては床スラブの振動を早期に終息させることが
できる。また、上記粘弾性材料は軽量であり、上記床制
振システムは主に拘束部材が重量的に占めるのである
が、該拘束部材は断面形状等により剛性を稼ぐことがで
きて重量は特に必要としないため、該床制振システムの
全体的な軽量化を達成することができると共に、単に拘
束部材を設けて粘弾性材料を取付けるという簡単な構成
とすることができる。

【００２６】また、本発明の請求項２に示す床制振シス
テムにあっては、上記拘束部材を、上記床スラブの上下
方向１次固有振動数に対応した剛性の略２倍以上の剛性
を備えて形成することにより、該拘束部材の剛性を充分
に確保して拘束部材が床スラブと同期して振動するのを
阻止できるため、これら拘束部材と床スラブとの相対変
位量を大きくして粘弾性材料による振動減衰効率を更に
向上することができる。また、このように拘束部材は剛
性を確保すればよく、その重量を床スラブの上下方向１
次固有振動数に一致させるという複雑な調整が不要とな
るため、床制振システム自体を簡単に構成することがで
きる。

【００２７】更に、本発明の請求項３に示す床制振シス
テムにあっては、上記拘束部材を床スラブの上方に配置
し、該拘束部材の上側に床面を敷設したので、該床面に
よって拘束部材および粘弾性材料から成る床制振システ
ムを覆うことができる。このため、既存の床スラブにあ
っても簡単に床制振システムを構成することができ、そ
の施工性を著しく向上することができるという各種優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す床制振システムの要
部斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す床制振システムの全
体の概略平面図である。

【図３】本発明の一実施形態を示す図１中Ａ−Ａ線断面
図である。

【図４】本発明の一実施形態を示す図１中Ｂ−Ｂ線断面
図である。

【図５】本発明の一実施形態を示す粘弾性材料の取付け
部分の分解斜視図である。

【図６】本発明の一実施形態の床制振システムを用いた
床スラブの振動減衰状況を示す振動波形図である。

【図７】従来の制振構造が用いられない床スラブの自由
振動波形図である。

【符号の説明】

１０ 拘束部材 １１ 床スラブ １２ 粘弾性材料 ２６ 床面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床スラブの上方または下方に、該床スラ
   ブの中央部分を通過して両端部が床スラブの周縁部に固
   定される剛体状の拘束部材を設け、該拘束部材と上記床
   スラブの中央部分との間に上下方向に剪断変形される粘
   弾性材料を介在させたことを特徴とする床制振システ
   ム。
2. 【請求項２】 上記拘束部材は、上記床スラブの上下方
   向１次固有振動数に対応する剛性の略２倍以上の剛性を
   備えて形成することを特徴とする請求項１に記載の床制
   振システム。
3. 【請求項３】 上記拘束部材を床スラブの上方に配置
   し、該拘束部材の上側に床面を敷設したことを特徴とす
   る請求項１または２に記載の床制振システム。