KR100896099B1 - 마루-천장 구조 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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Abstract

마루 구조(10)의 소들보(13)와, 천장 구조(20)의 들보(21)가 직교하도록 적층한다. 따라서, 마루 구조(10)의 굴곡 강성이 작은 방향(약축 방향)과 천장 구조(20)의 굴곡 강성이 작은 방향(약축 방향)이 직교한다. 즉, 마루 구조(10)의 굴곡 강성이 작은 방향과 천장 구조(20)의 굴곡 강성이 큰 방향을 일치시킨다. 이에 의해, 공기 전파 성분이 지배적인 중량 마루 충격음을 저감시킨다.
마루 구조, 천장 구조, 프레임, 소들보, 대들보

Description

마루-천장 구조 {FLOOR-CEILING STRUCTURE}
본 발명은 주택 등의 건축 구조물의 마루 및 천장 구조에 관한 것이다.
금속형재로 제조되어 있는 골조의 마루 구조나 목재의 골조의 마루 구조를 갖는 2층 이상의 건축물에 있어서, 상층 마루 상에서의 보행이나 뛰어 놀기, 물건의 낙하 등에 의해 하층에서 발생하는 충격음이 문제가 되는 일이 있다.
이 충격음은 마루 충격음이라 불리우고, JIS 규격에서 측정 방법 및 평가 방법이 정해져 있다. 또한, 마루 충격음에는 아이의 뛰어 놀기 등의 중량물의 낙하에 기인하는 중량 마루 충격음과, 스푼 등의 경량물의 낙하에 기인하는 경량 마루 충격음이 있다. 일반적으로, 전자는 63 ㎐ 밴드(1/1 옥타브 밴드) 등 저주파수 영역의 음이, 후자는 250 내지 500 ㎐ 밴드(1/1 옥타브 밴드) 등 중주파수 내지 고주파수 영역의 음이 주성분이고, 이들 대역의 성분이 L등급(JIS 규격에서 규정되어 있는 마루 충격음 차단 성능 등급의 호칭)을 결정한다.
마루 구조의 개발에 있어서, 이 마루 충격음을 저감시키는 것은 큰 과제가 되고 있다. 마루 충격음은, (a) 상층 마루에 가해진 충격력에 의해 상층 마루가 진동하고, (b) 그 마루 진동이 하층의 천장, 벽으로 전파하고, (c) 그 천장, 벽의 진동으로부터 하층 실내로 음이 방사된다는 메커니즘으로 발생한다. 또한, (b)의 진동의 전파 경로는 크게 구별하여 고체 전파와 공기 전파의 2개가 있다. 경량 마루 충격음은 마루 마감재의 고안 등으로 용이하게 마루 진동(a)을 저감시킬 수 있으므로, 대책은 비교적 용이하다. 한편, 중량 마루 충격음은 마루, 천장, 벽의 구조 변경 등 대규모의 대책을 필요로 하므로, 큰 기술 과제가 되고 있다.
상술한 중량 마루 충격음을 저감시키기 위해서는, 마루를 방진 지지하고, 또한 천장을 마루로부터 현수하지 않는다는 대책을 취하는 경우가 있다. 상술한 메커니즘의 전파 경로(b)에 있어서, 고체 전파가 공기 전파보다 현저하게 큰 경우에는, 이 대책에 의해 큰 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 대책 전의 구조에 있어서, 공기 전파가 고체 전파보다 현저하게 큰 경우에는, 이 대책에서는 효과는 얻을 수 없고, 공기 전파 성분을 저감시키는 대책이 필요해진다. 또한, 대책 전의 구조에 있어서, 고체 전파가 공기 전파보다 현저하게 큰 경우에도 본 대책에 의해 마루 강성이 저하됨으로써 마루 진동이 대책 전보다 증대되고, 결과적으로 공기 전파 성분이 증대되어 충분한 대책 효과를 얻을 수 없거나, 혹은 본 대책에 의해 고체 전파 성분은 저감되지만, 성능을 더 향상시키고 싶은 경우라도 공기 전파 성분을 저감시키는 대책이 필요해진다.
그래서, 본 발명은 공기 전파 성분을 저감시킴으로써 중량 마루 충격음을 저감시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, C형강의 대들보(단부 동귀틀, 측부 동귀틀), 소들보(마루 동귀틀) 및 구조용 합판의 마루판으로 구성되는 마루 구조를 갖는 주택에 있어서, 중량 마루 충격음을 JIS 규격에 따라서 측정하였다. 그 결과, 도8에 도시된 바와 같이, 저주파수 영역(도8에서는, 63 ㎐ 옥타브 밴드)의 충격음 레벨이 L등급을 결정하고 있는 것을 확인하였다. 그리고, 이 저주파수 영역에 대해 상층 마루 구조 및 하층 천장 구조의 진동 변형을 실험에 의해 보다 상세하게 조사하였다.
조사의 결과, 충격력이 작용했을 때의 마루 구조 및 천장 구조의 변형은, 예를 들어, 도9의 (a) 및 도9의 (b)에 도시한 바와 같이 굴곡 변형되어 있고, 이들 굴곡 변형은 마루 구조의 약축 방향에서 주로 발생하고 있었다. 여기서, 약축 방향이라 함은, 직사각형인 마루 구조의 각 변에서 평행한 직교 2방향 중, 굴곡 강성이 작은 방향의 것이다. 즉, 보다 낮은 주파수에서 보다 고차의 공진 모드가 발생하는 방향이다. 이와 같은 마루-천장 구조에서는 마루판-천장판 사이의 공기압의 강약도 주로 마루 구조의 약축 방향을 따라서 분포되어 있다. 따라서, 천장 구조는 약축 방향으로 강약의 분포를 갖는 공기압에 의한 힘을 받고, 마루 구조와 마찬가지로 약축 방향에서 굴곡 변형된다. 이 조사 결과로부터, 발명자들은 마루 구조의 약축 방향으로 굴곡 변형되기 어려운 천장 구조로 하면, 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
그래서, 본 발명의 마루-천장 구조는 서로 대략 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제1 들보재와, 상기 제1 들보재의 상방에 배치된 제1 판재를 갖는 마루 구조와, 서로 대략 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제2 들보재와, 상기 제2 들보재의 하방에 배치된 제2 판재를 갖는 천장 구조를 구비한 마루-천장 구조이며, 상기 제1 들보재의 배열 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 다른 것을 특징으로 하고 있다.
본 구성에 따르면, 제1 들보재의 배열 방향, 즉 마루 구조의 굴곡 강성이 작은 방향과, 제2 들보재의 배열 방향, 즉 천장 구조의 굴곡 강성이 작은 방향이 일치하고 있지 않으므로, 제1 판재와 제2 판재 사이의 공기의 진동에 의해 제2 판재의 진동이 여기되기 어렵다. 따라서, 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있다. 또한, 원래 필요한 부재의 배치 방향을 변경하는 것만으로 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있으므로, 재료 및 실제 공정 비용이 증가하지 않는다.
본 발명의 마루-천장 구조는 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 형상을 갖고, 짧은 방향으로 배열하여 배치된 복수의 패널 구조재와, 상기 패널 구조재의 상방에 배치된 제1 판재를 갖는 마루 구조와, 서로 대략 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제2 들보재와, 상기 제2 들보재의 하방에 배치된 제2 판재를 갖는 천장 구조를 구비한 마루-천장 구조이며, 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 다른 것을 특징으로 하고 있다.
본 구성에 따르면, 패널 구조재의 짧은 방향, 즉 마루 구조의 굴곡 강성이 작은 방향과, 제2 들보재의 배열 방향, 즉 천장 구조의 굴곡 강성이 작은 방향이 일치하고 있지 않으므로, 제1 판재와 제2 판재 사이의 공기의 진동에 의해 제2 판재의 진동이 여기되기 어렵다. 따라서, 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있다. 또한, 원래 필요한 부재의 배치 방향을 변경하는 것만으로 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있으므로, 재료 및 실제 공정 비용이 증가하지 않는다.
본 발명의 마루-천장 구조에 있어서, 상기 제1 들보재의 배열 방향 또는 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 대략 직교하고 있어도 좋다.
본 구성에 따르면, 중량 마루 충격음을 확실하게 저감시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 마루-천장 구조에 있어서, 상기 제1 들보재의 배열 방향 또는 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 긴 방향이 대략 일치하고 있어도 좋다.
이와 같이 해도, 중량 마루 충격음을 확실하게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 마루-천장 구조에 있어서, 상기 마루 구조와 상기 천장 구조 사이에는 방진 기구가 설치되어 있어도 좋다.
본 구성에 따르면, 중량 마루 충격음을 확실하게 저감시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 마루-천장 구조의 골조를 갖는 단독 주택의 외관 사시도를 도시하는 도면이다.
도2는 도1의 마루 구조의 상면도이다.
도3은 도1의 천장 구조의 상면도이다.
도4는 마루 구조 및 천장 구조의 배치 방향을 도시하는 도면이다.
도5는 마루 구조 및 천장 구조의 적층 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 그 밖의 마루 구조 및 천장 구조의 적층 상태를 나타내는 도면이다.
도7은 그 밖의 마루 구조 및 천장 구조의 적층 상태를 나타내는 도면이다.
도8은 중량 마루 충격음의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도9는 충격력이 작용했을 때의 마루 구조 및 천장 구조의 변형 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 마루-천장 구조를 갖는 단독 주택의 외관 사시도를 도시하는 도면이다. 도2는 마루 구조의 상면도이고, 도3은 천장 구조의 상면도이다. 도4는 마루 구조 및 천장 구조의 배치 방향을 도시하는 도면이다. 도5는 마루 구조 및 천장 구조의 적층 상태를 나타내는 도면이다.
단독 주택(1)은 2층 구조이며, 하층의 방(2)(이하, 「하층(2)」이라 칭함)과, 상층의 방(3)(이하, 「상층(3)」이라 칭함)을 갖고 있다. 여기서, 하층(2) 및 상층(3)의 하단부에는 그 전체면에 걸치는 마루 구조(10)가 설치되어 있고, 그 상단부에는 그 전체면에 걸치는 천장 구조(20)가 설치되어 있다. 따라서, 하층(2)과 상층(3) 사이에는 상층(3)의 마루 구조(10)와 하층(2)의 천장 구조(20)가 적층된 마루-천장 구조(50)가 설치된다.
마루 구조(10)는, 도2에 도시한 바와 같이 금속형재로 제조되어 있는 대들보(11)를 직사각형으로 조립한 프레임(12)과, 프레임(12)을 구성하는 대들보(11) 중 대향하는 대들보 사이를 결합하도록 평행 배치된 금속형재로 제조되어 있는 4개의 소들보(13)와, 대들보(11) 및 소들보(13)의 상면에 접합된 바닥판(14)을 갖고 있다. 여기서, 마루 구조(10)의 굴곡 강성은 소들보(13)의 긴 방향(도2에서는 좌 우 방향)으로 강하고, 소들보(13)의 긴 방향과 수직인 방향, 즉 소들보(13)의 배열 방향(도2에서는 상하 방향)으로 약해진다.
바닥판(14)은 소정 두께를 갖는 직사각형의 판형 부재이며, 예를 들어 파티클 보드, 구조용 합판 등의 목질판이다. 대들보(11) 및 소들보(13)는, 도5에 도시한 바와 같이 약 1 ㎜ 정도의 강으로 제조되어 있는 박육형재이며, 대략 C형의 단면을 갖도록 절곡되어 있다. 또한, 대들보(11) 및 소들보(13)의 단면은 대략 역ㄷ자형이라도 좋고, 중공형재라도 좋다. 또한, 대들보(11) 및 소들보(13)는 목각재라도 좋다. 그리고, 대들보(11) 및 소들보(13)의 양 단면(도5에서는 상단부면 및 하단부면)은 평면으로 되어 있고, 그 일단부면(도5에서는 상단면부)이 바닥판(14)의 하면에 접합되어 있다.
천장 구조(20)는, 도3에 도시한 바와 같이 평행 배치된 5개의 들보(21)와, 들보(21)의 하면에 접합된 천장판(22)을 갖고 있다. 여기서, 천장 구조(20)의 굴곡 강성은 들보(21)의 긴 방향(도3에서는 상하 방향)으로 강하고, 들보(21)의 긴 방향과 수직인 방향, 즉 들보(21)의 배열 방향(도3에서는 좌우 방향)으로 약해진다.
천장판(22)은 소정 두께를 갖는 직사각형의 판형 부재이며, 예를 들어 석고 보드이다. 들보(21)는 마루 구조(10)의 대들보(11) 및 소들보(13)와 마찬가지로, 약 1 ㎜ 정도의 강으로 제조되어 있는 박육형재이며, 대략 C형의 단면을 갖도록 절곡되어 있다. 또한, 들보(21)의 단면은 역ㄷ자형이라도 좋고, 중공형재라도 좋다. 또한, 들보(21)는 목각재라도 좋다. 그리고, 들보(21)의 양단부면(도5에서는 상단 부면 및 하단부면)은 평면으로 되어 있고, 그 일단부면(도5에서는 하단부면)이 천장판(22)의 상면에 접합되어 있다.
도5의 (a)는 천장 구조(20)의 들보(21)를 따른 방향의 단면도이고, 도5의 (b)는 마루 구조(10)의 들보(13)를 따른 방향의 단면도이다. 그리고, 마루 구조(10)의 대들보(11)는, 도5의 (a)에 도시한 바와 같이 그 하단부가 하층(2)의 하층벽(25)의 상면에 배치된다. 여기서, 마루 구조(10)의 대들보(11)와 하층(2)의 하층벽(25)의 상면 사이에는 방진재(30)가 설치된다. 여기서, 방진재(30)는, 예를 들어 금속제나 수지제의 스프링, 고무나 우레탄 등의 수지를 판형이나 블럭형 등으로 성형한 것이다. 또한, 천장 구조(20)의 들보(21)는 하층(2)의 하층벽(25)의 내측면에 설치된 받침재(26)에 의해 보유 지지되어 있다.
그리고, 마루 구조(10)와 천장 구조(20)는, 도4에 도시한 바와 같이 마루 구조(10)의 소들보(13)와, 천장 구조(20)의 들보(21)가 직교하도록 적층된다. 또한, 도4에서는 마루 구조(10)의 대들보(11), 소들보(13) 및 천장 구조(20)의 들보(21)만이 도시되어 있다. 따라서, 마루 구조(10)의 굴곡 강성이 작은 방향(약축 방향)과 천장 구조(20)의 굴곡 강성이 작은 방향(약축 방향)이 직교한다. 즉, 마루 구조(10)의 굴곡 강성이 작은 방향과 천장 구조(20)의 굴곡 강성이 큰 방향은 일치하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 마루-천장 구조(50)에서는 마루 구조(10)의 소들보(13)의 배치 방향과 천장 구조(20)의 천장판(22)이 접합된 들보(21)의 배치 방향이 직교하는, 즉 마루 구조(10)의 약축 방향과 천장 구조(20)의 약축 방향이 직교하고 있으므로, 바닥판(14)-천장판(22) 사이의 공기의 진동에 의해 천장판(22)의 진동이 여기되기 어려워, 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있다. 또한, 마루-천장 구조(50)에서는 원래 필요한 부재의 배치 방향을 변경하는 것만으로 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있으므로, 재료 및 실제 공정 비용이 증가하지 않는다.
이상, 본 발명의 적합한 일 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재한 범위 내에 있어서 다양한 설계 변경이 가능한 것이다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 마루 구조(10)의 대들보(11)와 하층(2)의 하층벽(25)의 상면 사이에는 방진재(30)가 설치되어 있지만, 방진재(30)는 없어도 좋고, 마루 진동이 크고, 공기 전파 성분이 지배적인 마루-천장 구조이면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 마루 구조(10)의 소들보(13)와 동일한 높이의 대들보(11)가 하층(2)의 하층벽(25)의 상면에 방진재(30)를 거쳐서 배치되어 있지만, 도6에 도시한 바와 같이 마루 구조(110)의 바닥판(114)에 접합된 소들보(113)가 대들보(111)보다도 높은 위치에 지지되어 있고, 그 대들보(111)가 하층(2)의 하층벽(25)의 상면에 방진재(130)를 거쳐서 배치되어 있어도 좋다.
또한, 도7에 도시한 바와 같이, 마루 구조(210)는 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 형상을 갖고, 짧은 방향으로 배열하여 배치된 복수의 패널 구조재(213)로 구성되어 있어도 좋고, 이 패널 구조재(213)의 상면에 바닥판(214)의 하면이 접합되어 있어도 좋다. 또한, 패널 구조재(213)는, 예를 들어 콘크리트계 패널 등이 다. 여기서, 직사각형이고 재료 특성이 등방인 패널의 경우, 일반적으로 패널의 짧은 방향이 마루 구조(210)의 약축 방향이다. 그리고, 이와 같이 패널 구조재(213)를 채용한 경우라도, 도7에 도시한 바와 같이 마루 구조(210)의 패널 부재(213)의 짧은 방향과 천장 구조(20)의 들보(21)의 배치 방향, 즉 마루 구조(210)의 약축 방향과 천장 구조(20)의 약축 방향이 직교하고 있으면, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 바닥판(214)-천장판(22) 사이의 공기의 진동에 의해 천장판(22)의 진동이 여기되기 어려워, 중량 마루 충격음을 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 마루 구조(10)에는 4개의 소들보(13)가 배치되어 있고, 천장 구조(20)에는 5개의 들보(21)가 배치되어 있지만, 소들보(13) 및 들보(21)의 수는 변경할 수 있다. 또한, 4개의 대들보에 의해 직사각형의 프레임(12)을 조립할 수 있지만, 프레임(12)의 형상은 변경할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 1개의 부재인 방진재(30)가 마루 구조(10)와 천장 구조(20) 사이에 설치되어 있지만, 복수의 부재로 구성된 방진 기구가 마루 구조와 천장 구조 사이에 설치되어 있어도 좋다.

Claims (7)

  1. 서로 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제1 들보재와, 상기 제1 들보재의 상방에 배치된 제1 판재를 갖는 마루 구조와,
    서로 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제2 들보재와, 상기 제2 들보재의 하방에 배치된 제2 판재를 갖는 천장 구조를 구비한 마루-천장 구조이며,
    상기 제2 들보재는, 그의 상단부가 상기 마루 구조의 제1 들보재의 하단부로부터 하방으로 이간하여 공간을 형성하고, 또한, 상기 제1 들보재의 배열 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 다르게 되어 상기 마루 구조의 굴곡 강성이 작은 방향과 상기 천장 구조의 굴곡 강성이 작은 방향이 다르게 되도록, 상기 마루 구조의 하층벽만으로 지지되는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  2. 평면에서 볼 때 직사각형의 형상을 갖고, 짧은 방향으로 배열하여 배치된 복수의 패널 구조재와, 상기 패널 구조재의 상방에 배치된 제1 판재를 갖는 마루 구조와,
    서로 평행하게 배열하여 배치된 복수의 제2 들보재와, 상기 제2 들보재의 하방에 배치된 제2 판재를 갖는 천장 구조를 구비한 마루-천장 구조이며,
    상기 제2 들보재는, 그의 상단부가 상기 마루 구조의 패널 구조재의 하단부로부터 하방으로 이간하여 공간을 형성하고, 또한, 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 다르게 되어 상기 마루 구조의 굴곡 강성이 작은 방향과 상기 천장 구조의 굴곡 강성이 작은 방향이 다르게 되도록, 상기 마루 구조의 하층벽만으로 지지되는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 들보재의 배열 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  4. 제2항에 있어서, 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 배열 방향이 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 들보재의 배열 방향과 상기 제2 들보재의 긴 방향이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  6. 제2항에 있어서, 상기 패널 구조재의 짧은 방향과 상기 제2 들보재의 긴 방향이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마루 구조와 상기 천장 구조 사이에는 방진 기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마루-천장 구조.
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