(57)【要約】【課題】低減対象とする振動の周波数が変化した場合等であっても、簡易に調整することが可能な床構造と、この床構造を備える建物と、この床構造に使用可能な吸振体とを提案する。【解決手段】コンクリート床２と、コンクリート床２の上方に設けられた床仕上げ材３と、コンクリート床２と床仕上げ材３との間に設けられた複数の吸振体４とを備える床構造１である。吸振体４は、コンクリート床２に載置されたバネ材５と、バネ材５に載置された錘６とを備えており、バネ材５は上下に積層された複数のシート材の集合体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート床と、
前記コンクリート床の上方に設けられた床仕上げ材と、
前記コンクリート床と前記床仕上げ材との間に設けられた複数の吸振体と、を備える床構造であって、
前記吸振体は、前記コンクリート床に載置されたバネ材と、
前記バネ材に載置された錘と、を備えており、
前記バネ材は、上下に積層された複数のシート材の集合体であることを特徴とする、床構造。
【請求項２】
前記吸振体の内部減衰が減衰定数で１５％以上から３５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の床構造。
【請求項３】
前記複数の吸振体の総質量が、前記コンクリート床の質量の３％以上から１５％以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の床構造。
【請求項４】
前記シート材が、平織りされたポリエチレン製の織布であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の床構造。
【請求項５】
前記集合体が、折り畳まれた袋であり、
前記錘は、前記袋に収容されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の床構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の床構造を備えることを特徴とする、建物。
【請求項７】
コンクリート床に載置されたバネ材と、前記バネ材に載置された錘と、を備えており、
前記バネ材が、上下に積層された複数のシート材の集合体であることを特徴とする、吸振体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床衝撃音や固体伝搬音を低減するための床構造、この床構造を備える建物およびこの床構造に使用可能な吸振体に関する。
【背景技術】
【０００２】
住環境の快適性を確保するために、床衝撃音や固体伝搬音を低減することが可能な床構造が求められている。ここで、床衝撃音は、床部材に生じた振動が伝搬して下階室で観測される音である。このような床衝撃音には、家具の引き摺りや小物類の落下等により生じる軽量床衝撃音と、人の飛び跳ね、飛び降り等により生じる重量床衝撃音とに分けられる。また、固体伝搬音には、電車等の走行に伴う振動や、建物内外に設置された設備機器の稼動に伴う振動に起因する音がある。
床衝撃音や固体伝搬音の対策工として、床スラブの厚さ（質量）を増加させる場合がある。ところが、床スラブの質量を増加させると、建物の構造的負担を増加させることになる。
そのため、本出願人は、特許文献１に示すように、床スラブの部材厚を増加させることなく床衝撃音や固体伝搬音を低減することを可能とした床構造を開発している。特許文献１の床構造は、コンクリート床と、床仕上げ材とからなる乾式二重床において、吸振体をコンクリート床上に複数上載することにより構成されている。吸振体は、無機質材料である粒状体と、粒状体を収容する袋とを有している。この床構造では、吸振体の質量を調整することにより対象とする周波数の振動を低減することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０３７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建物に生じる振動に起因する固体伝搬音は、建物の設置箇所や周辺環境等によって異なっている。また、建物等の設計時には想定されていなかった周波数の振動が生じる場合や、後発的に設置された設備等により新たな周波数の固体伝搬音が生じる場合等もある。一方、低減対象とする振動の周波数に応じて複数の吸振体の質量を調整するには手間がかかる。
そのため、本発明は、低減対象とする振動の周波数が変化した場合等であっても、簡易に調整することが可能な床構造と、この床構造を備える建物と、この床構造に使用可能な吸振体とを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１の床構造は、コンクリート床と、前記コンクリート床の上方に設けられた床仕上げ材と、前記コンクリート床と前記床仕上げ材との間に設けられた複数の吸振体とを備えるものである。前記吸振体は、前記コンクリート床に載置されたバネ材と、前記バネ材に載置された錘とを備えており、前記バネ材は、上下に積層された複数のシート材の集合体である。
請求項２の床構造は、前記吸振体の内部減衰を、減衰定数で１５％以上から３５％以下とした。
請求項３の床構造は、前記複数の吸振体の総質量を、前記コンクリート床の質量の３％以上から１５％以下とした。
請求項４の床構造は、前記シート材を平織りされたポリエチレン製の織布とした。
請求項５の床構造は、前記集合体を折り畳まれた袋とし、前記錘を前記袋に収容している。
また、本発明の建物は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の床構造を備えるものである。
さらに、本発明の吸振体は、コンクリート床の上面に載置されたバネ材と、前記バネ材に載置された錘とを備えており、前記バネは上下に積層された複数のシート材の集合体とした。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の床構造は、バネ材に錘の荷重を作用させることで、床衝撃音や固体伝搬音を低減することを可能としている。また、バネ材を構成するシート材の積層数を調整することにより、共振周波数を変化させることができる。そのため、低減対象とする振動の周波数に応じた振動低減構造を簡易に構成することができる。
また、請求項２の床構造によれば、吸振体の内部減衰が１５％〜３０％と、非常に大きいため、広い周波数に対して、振動低減効果を得ることができる。なお、一般的に用いられる防振ゴムや発泡樹脂製の制振材の内部減衰は５〜１０％程度である。
また、請求項３の床構造によれば、複数の吸振体の総質量がコンクリート床の質量の３〜１５％であるため、建物の構造的負担を増加させることなく効果的に固体伝搬音を低減することができる。
また、請求項４の床構造によれば、シート材として平織りしたポリエチレン製の織布を使用しているため、積層されたシート材は、弾力性を発揮し、バネ材として効果的に機能する。
また、請求項５の床構造によれば、シート材として袋を使用し、錘を当該袋に内装しているため取り扱いやすい。そのため、シート材と錘とを個別に設置する場合に比べて、吸振体の移動や位置決めが容易である。
請求項６に記載の建物によれば、前記床構造を利用しているため、床衝撃音や固体伝搬音を低減して、住環境の快適性を確保できる。
請求項７の吸振体によれば、バネ材に錘の荷重を作用させることで、床衝撃音や固体伝搬音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る床構造の概要を示す断面図である。
【図２】吸振体のモデルを示す模式図である。
【図３】（ａ）は吸振体を示す斜視図、（ｂ）はバネ材を構成する袋の斜視図である。
【図４】シート積層数が１６枚の吸振体を加振したときの周波数応答特性を示すグラフである。
【図５】実施例２の実験モデルと示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】実施例２の吸振体による振動の低減効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態では、図１に示すように、コンクリート床２とコンクリート床２の上方に設けられた床仕上げ材３とを備える乾式二重床構造（床構造１）に生じる床衝撃音や固体伝搬音を低減するための技術について説明する。本実施形態の床構造１は、コンクリート床２と床仕上げ材３との間に設けられた複数の吸振体４によって振動を低減する。吸振体４は、バネ材５と錘６とを備えて構成されている。吸振体４は、バネ材５のバネ定数や錘６の質量等を調整することで、床構造１に生じる振動を吸収することが可能となるように固有振動数が調整された、いわゆるＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ  Ｍａｓｓ  Ｄｕｍｐｅｒ）である（図２参照）。
本実施形態の床構造１は、コンクリート床２と床仕上げ材３との間の有効高さが９０ｍｍ以下である。なお、コンクリート床２と床仕上げ材３との間の高さは９０ｍｍ以下に限定されるものではない。コンクリート床２と床仕上げ材３との間の有効高さは、例えば、４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で設定してもよい。
【０００９】
コンクリート床２は、版状の鉄筋コンクリート部材であって、図示しない梁により支持されている。本実施形態のコンクリート床２は、厚さが３２０ｍｍ以下である。なお、コンクリート床２は、必ずしも鉄筋コンクリート造である必要はなく、例えば繊維補強コンクリート造や鉄骨コンクリート造であってもよい。また、コンクリート床２の部材厚は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、コンクリート床２は必ずしも梁によって支持されている必要はない。
床仕上げ材３は、コンクリート床２の上面に立設された複数の支持脚３ａ上に敷設されている。床仕上げ材３の構成は限定されないが、例えば、パーティクルボードなどからなる床パネルと、この床パネル上に敷設されるフローリング材等の仕上げ材とを備えるものを使用することができる。また、床仕上げ材３には、所望の位置に開口部（図示せず）を形成しておいてもよい。支持脚３ａは、コンクリート床２上に複数配設されている。支持脚３ａの形状・材質等は限定されるものではなく、公知の支持脚３ａを使用すればよい。また、支持脚３ａの配置や数も限定されるものではない。
【００１０】
吸振体４は、コンクリート床２と床仕上げ材３との間に形成された空間において、大梁または小梁で周囲を支持されたコンクリート床２に載置されている。なお、コンクリート床２は必ずしも大梁または小梁によって周囲が支持されている必要はない。吸振体４は、コンクリート床２に直に載置されている。吸振体４の配置や数は限定されるものではないが、複数の吸振体４の総質量が、当該コンクリート床２の質量の３％以上から１５％以下になるように吸振体４を設ける。
本実施形態の吸振体４は、隣接する他の吸振体４と隙間をあけて、断続的に配置する。なお、吸振体４は等間隔で配置してもよいし、吸振体４同士の間隔を任意に設定してもよい。また、吸振体４は、必ずしも他の吸振体４と隙間をあける必要はなく、隣り合う吸振体４同士が接していてもよい。また、複数個の吸振体４を隙間なく連続して配設して吸振体４の集合体を形成し、吸振体４の集合体同士の間に隙間を形成するように配置してもよい。
【００１１】
吸振体４は、コンクリート床２に載置されたバネ材５と、バネ材５に載置された錘６とを備えている。吸振体４は、バネ材５のバネ定数と錘６の質量を調整することにより、内部減衰が減衰定数で１５％以上から３５％以下に調整されている。
バネ材５は、図３（ａ）に示すように、上下に積層された複数のシート材７の集合体である。本実施形態では、折り畳まれた袋で複数のシート材７の集合体を形成する（図３（ｂ）参照）。袋を折り畳むことで、複数のシート材７が上下に積層された状態となる。本実施形態のバネ材５を構成するシート材７は、図３に示すように、マチを有さない平らな袋であって、板状の錘６を収容可能な細長い形状である。また、シート材７は、平織りされたポリエチレン製の織布からなる。なお、バネ材５を構成するシート材７は、袋に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン製のシートであってもよい。すなわち、バネ材５は、複数の独立したシート材７を重ねることで積層したものであってもよいし、連続しているシート材７を折り畳むことで積層したものであってもよい。また、袋の形状は限定されるものではない。また、シート材７は、必ずしも平織りされた織布である必要もない。また、シート材７を構成する材料はポリエチレンに限定されるものではない。本実施形態では、錘６を含めた吸振体４の高さが２０ｍｍ以下となるように、バネ材５の高さを設定する。なお、バネ材５の高さは限定されるものではないが、２０ｍｍ以下とするのが望ましい。
本実施形態では、錘６として鉄板を使用する。本実施形態の錘は、縦１６０ｍｍ、幅１８０ｍｍ、高さ１９ｍｍの鉄板を使用する。錘６は、図３（ａ）に示すように、折り畳まれた袋からなるバネ材５の最上部において、当該袋に収容されている。なお、錘６を構成する鉄板の形状寸法は限定されるものではない。また、錘６は、必ずしも鉄板である必要はなく、例えば、袋材に封入された粒状体であってもよい。また、錘６は必ずしも板状である必要もない。また、錘６は、必ずしもバネ材５（袋）に収容されている必要はなく、バネ材５の上面に載置してもよい。
吸振体４のバネ材５は、袋（シート材７）を折り畳んだ状態で端部（角部）をタッカー等の治具８により固定することで、開かないようにする。なお、袋（シート材７）は、端部を縫い付けてもよい。また、袋（シート材７）は、四隅を固定するのが望ましい。
【００１２】
本実施形態の吸振体４およびこの吸振体４が設置された床構造１によれば、バネ材５に錘６の荷重を作用させることで、床衝撃音や固体伝搬音を低減することが可能となった。また、バネ材５を構成するシート材７の積層数を調整することにより、共振周波数を変化させること（チューニング）ができる。そのため、低減対象とする振動の周波数に応じた振動低減構造を簡易に構成することができる。
また、吸振体４の内部減衰が１５％〜３０％と、一般的に用いられる防振ゴムや発泡樹脂製等（内部減衰は５〜１０％程度）に比べて非常に大きいため、広い周波数に対して制振効果を得ることができる。
また、複数の吸振体４の総質量がコンクリート床２の質量の３〜１５％であるため、建物の構造的負担を増加させることなく効果的に振動音を低減することができる。
また、バネ材５（シート材７）として平織りしたポリエチレン製の織布からなる袋を使用しているため、積層されたシート材７は、弾力性を発揮し、バネとして効果的に機能する。
錘６は、袋状のバネ材５に内装しているため取り扱いやすい。そのため、バネ材５と錘６とを個別に設置する場合に比べて、吸振体４の移動や位置決めが容易である。また、吸振体４は、住戸の施工後に自由に配置することができる。そのため、居室の位置に合わせて吸振体４の配置を適宜設定することができ、また、居室のレイアウトの変更に応じて適宜吸振体４の配置を変更することもできる。
また、錘６として鉄板を使用し、吸振体４の高さを２０ｍｍ以下に抑えているため、懐が狭い（コンクリート床２と床仕上げ材３との間隔が低い）床構造１に設置することができる。また、平板状の錘６は、載置した際に安定しているため、バネ材５に対して安定的に荷重を作用させることができる。さらに、錘６として密度の大きい鉄板を使用することで、吸振体４の小型化を図ることができる。
また、吸振体４の質量を調整することで、低減効果を生じる周波数をチューニングすることができる。
【００１３】
以下、本実施形態の床構造１の作用効果を確認するために実施した実験結果について説明する。
＜実施例１＞
まず、吸振体４について、シート材７の積層数を変化させた際の共振周波数を測定した。なお、吸振体４のバネ材５には、ポリエチレン製の袋を使用した。また、吸振体４の錘６には、縦１６０ｍｍ、幅１８０ｍｍ、高さ１９ｍｍの鉄板を使用した。吸振体４の全高は２０ｍｍ以下とした。
本実験では、吸振体４を加振機の上に載置し、加振機側と吸振体４側の周波数応答関数の周波数特性から、共振周波数を読み取った。本実験では、バネ材５のシート材７の積層数を３，７，１６および３２枚にした場合についてそれぞれ共振周波数を読み取った。なお、錘６（鉄板）の質量は４．３３ｋｇとした。測定結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１に示すように、シート材７の積層数を変化させることにより、吸振体４の共振周波数を変化させることができる。すなわち、シート材７の積層数を３枚にした場合（ケース１）は１２６Ｈｚの振動に対して振動低減効果を発揮し、同様に、シート材７の積層数を７枚にした場合（ケース２）は６４Ｈｚ、１６枚にした場合（ケース３）は４４Ｈz、３２枚にした場合（ケース４）は２６Ｈzの振動に対して振動低減効果を発揮する。したがって、本実施形態の吸振体４によれば、バネ材５を構成するシート材７の積層数を変化させることで、共振周波数を低減対象とする振動の周波数に調整することが可能であることが確認できた。なお、表１の共振振動数は、周波数応答関数と周波数との関係を示すグラフにおいて（図４参照）、ピークの値を読み取ったものである。図４に示すように、ケース３において、周波数応答関数と周波数との関係をグラフに示すと、非常に緩い勾配を示す結果となった。これは、バネ材５（シート材７）の内部減衰が非常に大きいことによる。周波数特性から、半値幅法によって減衰定数を求めると吸振体４は２０〜３０％の減衰があることが分かる。
【００１６】
＜実施例２＞
次に、コンクリート板９の上に複数の吸振体４を設置することによる振動の低減量を測定した。本実験では、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、コンクリート板９の上に吸振体４を設置した場合と、設置しない場合について、コンクリート板９の端部をハンマー１０で打撃することにより生じる振動量をそれぞれ測定し、吸振体４を設置することによる低減量を算出した。なお、本実験では、幅１ｍ、長さ６ｍ、厚さ２３０ｍｍのコンクリート板９を使用した。コンクリート板９は、間隔をあけて配設された板状のゴム製の支持材（防振材）１１により支持した。吸振体４は、コンクリート板９の幅方向に対して６個並べたものを、長さ方向に１７列配設した。吸振体４として、バネ材５のシート材７の積層数を３枚（ケース１）、７枚（ケース２）にした場合について、それぞれ測定した。実験結果を図６に示す。なお、吸振体４のバネ材５および錘６を構成する材料は、実施例１で使用したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
図６に示すように、ケース１では、周波数１２５Ｈｚ付近において最も低減効果が得られる結果となった。また、ケース２は、周波数６３Ｈｚ付近において最も低減効果が得られる結果となった。したがって、シート材７の積層数を調整することで、低減対象とする振動の周波数に応じた振動低減構造を構成することができることが確認できた。
【００１７】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、床構造１が適用可能な建物の使用目的は限定されない。
【符号の説明】
【００１８】
１  床構造
２  コンクリート床
３  床仕上げ材
４  吸振体
５  バネ材
６  錘
７  シート材
８  治具
９  コンクリート板
１０  ハンマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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