(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右に間隔を空けて平行に配設された複数の横架材上に配設可能なパネル床構造において、
上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板及び下面板と、
前記上面板と前記下面板との間の空間に充填された充填材とを備え、
前記充填材は、前記上面板及び前記下面板のそれぞれに接続され、
前記下面板において当該下面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び／又は角部が前記接続部により支持されて、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていること
を特徴とするパネル床構造。
【請求項２】
前記上面板において当該上面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び／又は角部が前記接続部により支持されて、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていること
を特徴とする請求項１記載のパネル床構造。
【請求項３】
前記充填材は、前記上面板又は前記下面板から当該充填材内に突出された複数のずれ止め部材を介して当該上面板又は当該下面板に接続されていること
を特徴とする請求項１又は２記載のパネル床構造。
【請求項４】
前記充填材は、前記上面板又は前記下面板に複数箇所で接着又は格子状に接着されることにより当該上面板又は当該下面板に接続されていること
を特徴とする請求項１又は２記載のパネル床構造。
【請求項５】
上下端が前記上面板及び前記下面板に固定された芯部材を更に備え、
前記上面板及び／又は前記下面板において、当該上面板又は当該下面板と前記充填材との接続部と、当該上面板又は当該下面板に対する前記芯部材の固定部とにより囲まれた部位からなる部分振動系は、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されていること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のパネル床構造。
【請求項６】
前記上面板、前記下面板及び前記芯部材は、ウエブと、前記ウエブの上下端に設けられるフランジとから断面Ｚ字状に構成された複数のパネル構成部材であって、前記フランジにより略同一平面が形成されるように同一の配向状態で配置された複数のパネル構成部材により構成されていること
を特徴とする請求項５記載のパネル床構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の床として用いられるパネル床構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建築物の床として用いられる様々な床構造が提案されており、その種類としては、例えば、特許文献１に開示されているような鉄筋コンクリート製床構造や、特許文献２に開示されているような、鋼板からなるデッキプレート上にコンクリートを打設して構成される合成床構造が提案されている。
【０００３】
このような建築物の床構造に求められる性能としては、例えば、平常時の面外方向の曲げ剛性や耐力、地震時の面内方向のせん断剛性や耐力、火災時の非損傷性や遮熱性の他に、平常時の遮音性があることが知られている。
【０００４】
ここで、床構造の遮音性の改善を図るうえでは、主として透過音と床衝撃音との二種類の騒音に対する遮音性の改善を図る必要がある。このうち、床衝撃音については、人間の通常の歩行や物の落下等により生じる軽量床衝撃音と、人が飛び跳ねること等により生じる重量床衝撃音（４５Ｈｚ〜７０７Ｈｚ）とが知られている。このうち、軽量床衝撃音は、床面上にカーペット等を敷くことで衝撃音を吸収することが可能であり、個人レベルでの改善を図ることが可能である。これに対して、重量床衝撃音は、個人レベルでの改善が困難であり、その改善を図るうえでは、床断面等の床構造そのものに踏み込んだ対策が必要となる。
【０００５】
重量床衝撃音の改善を図るための対策としては、例えば、床重量を増大させたり、床構造の曲げ剛性を増大させたりといった手段が採られている。このうち、従来の鉄筋コンクリート製床構造や合成床構造では、床構造を構成する各構成要素を独立して寸法調整することにより、床重量の増大を抑えつつ曲げ剛性を増大させることが困難である。このことから、重量床衝撃音の改善を図るための手段として、床厚を大きく設定して、床重量と曲げ剛性を同時に増大させて遮音性を向上させる手段が主に用いられている。
【０００６】
しかし、床構造はその重量が建築物全体の重量の半分程度を占めていることから、床重量を増大させると、柱、梁、杭、基礎等の他部材の剛性、強度等についても大断面化、高性能化をする必要が生じ、建築物全体として不経済な設計になってしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、このような問題点を解決する床構造として、例えば、図１３に示すような鋼製のパネル床構造１０１が提案されている（例えば、特許文献３も参照。）。これは、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板１１１及び下面板１１３と、上面板１１１及び下面板１１３の間に配置され、上下端がその上面板１１１及び下面板１１３に固定された鋼製の芯部材１１５とを備えている。
【０００８】
このパネル床構造１０１では、例えば、上面板１１１、下面板１１３の板厚のみ増大させる等して、上面板１１１、下面板１１３及び芯部材１１５のそれぞれを独立して寸法調整することにより、床重量の増大を抑えつつパネル床構造１０１の曲げ剛性を容易に増大させることが可能となっている。このため、このパネル床構造１０１では、過度に床重量の増大をすることなく重量床衝撃音に対する遮音性の改善を図り、床重量と遮音性とのバランスに優れた床構造を提供することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２０５０３５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２２４３号公報
【特許文献３】特開平１０−３０２９８号公報（図４等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のパネル床構造１０１は、上面板１１１、下面板１１３及び芯部材１１５の総てが比較的比重の大きい鋼材から構成されており、その床重量について更なる改善の余地があるものとなっていた。
【００１１】
また、従来のパネル床構造１０１は、パネル床構造１０１に振動が生じたときに、パネル床構造１０１全体とは別に芯部材１１５そのものがその床厚直交方向に振動することにより、重量床衝撃音の評価範囲内の振動が発生して、重量床衝撃音に対する遮音性の悪化を招く場合が生じていた。このような芯部材１１５の重量床衝撃音の振動は、芯部材１１５の長手方向の長さや幅方向の長さが長くなるほど発生し易い。このため、従来のパネル床構造１０１では、曲げ剛性の増大により遮音性の改善を図るため、芯部材１１５の幅方向の長さを長くしてパネル床構造１０１全体の床厚を増大させたとしても、芯部材１１５に起因する重量床衝撃音によりかえって遮音性の悪化を招く場合が生じていた。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性についての改善を図ることを可能とするパネル床構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記のパネル床構造を発明した。
【００１４】
第１発明は、左右に間隔を空けて平行に配設された複数の横架材上に配設可能なパネル床構造において、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板及び下面板と、前記上面板と前記下面板との間の空間に充填された充填材とを備え、前記充填材は、前記上面板及び前記下面板のそれぞれに接続され、前記下面板において当該下面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び／又は角部が前記接続部により支持されて、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていることを特徴とする。
【００１５】
第２発明は、第１発明において、前記上面板において当該上面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び／又は角部が前記接続部により支持されて、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていることを特徴とする。
【００１７】
第３発明は、第１発明又は第２発明において、前記充填材は、前記上面板又は前記下面板から当該充填材内に突出された複数のずれ止め部材を介して当該上面板又は当該下面板に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
第４発明は、第１発明又は第２発明において、前記充填材は、前記上面板又は前記下面板に複数箇所で接着又は格子状に接着されることにより当該上面板又は当該下面板に接続されていることを特徴とする。
【００１９】
第５発明は、第１発明〜第４発明の何れか一つにおいて、上下端が前記上面板及び前記下面板に固定された芯部材を更に備え、前記上面板及び／又は前記下面板において、当該上面板又は当該下面板と前記充填材との接続部と、当該上面板又は当該下面板に対する前記芯部材の固定部とにより囲まれた部位からなる部分振動系は、その１次固有振動数ｆ（Ｈｚ）が７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されていることを特徴とする。
【００２０】
第６発明は、第５発明において、前記上面板、前記下面板及び前記芯部材は、ウエブと、前記ウエブの上下端に設けられるフランジとから断面Ｚ字状に構成された複数のパネル構成部材であって、前記フランジにより略同一平面が形成されるように同一の配向状態で配置された複数のパネル構成部材により構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
第１発明〜第４発明によれば、充填材として、上面板や下面板を構成する鋼材より比重の小さい材料を用いることのできる構成としているため、充填材の比重が小さい分、床重量の軽量化を図ることが可能となる。また、パネル床構造の曲げ剛性に対する影響の大きい上面板、下面板として、ヤング係数の大きい材料である鋼材を用いているため、上面板、下面板の板厚やパネル床構造全体の床厚を厚くする等することにより、効果的にパネル床構造の曲げ剛性を増大させて、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となる。また、これらによって、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となるので、建築物全体の重量を軽減でき、建築物全体として経済的な設計を実現することが可能となる。また、従来のパネル床構造の芯部材を省略できる構成にすることが可能であるので、芯部材そのものがその床厚直交方向に振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
【００２２】
また、第１発明〜第６発明によれば、下面板の部分振動系の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されているため、下面板の部分振動系から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、下面板を充填材に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
【００２３】
第２発明によれば、上面板の部分振動系の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されているため、上面板の部分振動系から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、上面板を充填材に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。このため、床重量の軽量化を図りつつ、パネル床構造の重量床衝撃音に対する遮音性について更なる改善を図ることが可能となる。
【００２４】
第３発明によれば、上面板及び下面板のそれぞれと充填材との接続による一体性をずれ止め部材により高め、上面板や下面板の面外方向の曲げ剛性を高めることが可能となる。
【００２５】
第５発明、第６発明によれば、芯部材を用いているので、パネル床構造の製作工程において、未硬化の充填材が硬化するまでの間で上面板と下面板との間隔を保持する必要がなくなり、パネル床構造の生産性の向上を図ることが可能となる。また、芯部材を用いているが、充填材により芯部材の床厚直交方向の振動が抑制されるので、芯部材が振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係るパネル床構造を複数の横架材上に配設する前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は配設した後の状態を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態に係るパネル床構造の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。
【図３】第１実施形態に係るパネル床構造の構成を示す部分断面平面図である。
【図４】ずれ止め部材や接着による上面板又は下面板と充填材との接続部の配置態様について模式的に示す図である。
【図５】接着による上面板又は下面板と充填材との接続部の配置態様について模式的に示す他の図である。
【図６】（ａ）は第１実施形態に係るパネル床構造の上面板又は下面板が振動していない状態をモデル化して示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における点ａ〜ｇを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図である。
【図７】（ａ）は第１実施形態に係るパネル床構造の上面板又は下面板が振動している状態をモデル化して示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における点ａ〜ｇを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態に係るパネル床構造の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。
【図９】第２実施形態に係るパネル床構造の構成を示す拡大平面図である。
【図１０】（ａ）は第３実施形態に係るパネル床構造の構成を示す斜視図であり、（ｂ）はそのパネル床構造を構成するパネル構成部材の構成を示す側面図であり、（ｃ）はそのパネル床構造の正面断面図である。
【図１１】（ａ）は実施例で発明例１として用いたパネル床構造の寸法を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は実施例で発明例２として用いたパネル床構造の寸法を概略的に示す斜視図である。
【図１２】重量床衝撃音試験の試験結果について示すグラフである。
【図１３】（ａ）は従来のパネル床構造の構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
まず、第１実施形態に係るパネル床構造について説明する。
【００２９】
図１（ａ）は、第１実施形態に係るパネル床構造１を複数の横架材７１上に配設する前の状態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は配設した後の状態を示す側面断面図である。図２（ａ）は第１実施形態に係るパネル床構造１の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその正面断面図であり、図３はその部分断面平面図である。
【００３０】
パネル床構造１は、左右に間隔を空けて平行に配設された複数の横架材７１上に配設可能なパネル体として構成されている。パネル床構造１は、その幅方向Ｘの両端部、又は、その長手方向Ｙの両端部のうちの何れか一方又は両方が横架材７１上に配設されて、これら横架材７１により支持される。第１実施形態においては、パネル床構造１の長手方向Ｙの両端部が横架材７１上に配設されている場合を例示している。
【００３１】
横架材７１は、建築物において略水平に配設されるＨ形鋼、角形鋼等の骨組部材や、略鉛直に配設される面材の上端部から構成される。第１実施形態においては、横架材７１がＨ形鋼から構成されている場合を例示している。横架材７１は、事務所ビルや集合住宅等の鉄骨造の建築物に適用されるときは大梁、小梁等として用いられ、戸建住宅等の建築部やスチールハウスに適用されるときは大引き、野縁、野縁受け等として用いられる。
【００３２】
パネル床構造１は、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板１１及び下面板１３と、これら上面板１１と下面板１３との間の空間１９に充填された充填材１５とを備えている。また、パネル床構造１は、第１実施形態において、その側端部に取り付けられた側板１６を更に備えている。
【００３３】
上面板１１及び下面板１３は、平板状に構成されるものであるとともに、公知の鋼材から構成される。上面板１１や下面板１３は、例えば、ビス、ボルト等の固定具８１や溶接等により横架材７１に対して固定され、これによりパネル床構造１が横架材７１に対して固定される。第１実施形態においては、上面板１１及び下面板１３がボルト、ナットからなる固定具８１により横架材７１に対して固定されている場合を例示している。
【００３４】
充填材１５は、上面板１１及び下面板１３を構成する鋼材より比重の小さい材料から構成されるものであり、より具体的には、セメント系材料又は発泡合成樹脂系材料のうちの何れかから構成される。ここでいうセメント系材料としては、例えば、モルタル、コンクリート、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ：autoclaved lightweight aerated concrete）、気泡セメント等が挙げられる。ここでいう発泡合成樹脂系材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡スチレン等の公知の発泡性をもつ合成樹脂が挙げられる。また、充填材１５は、その比重の他に、優れたせん断剛性や、上面板１１や下面板１３と優れた一体性を発揮し得るか否かを考慮して選定される。
【００３５】
充填材１５は、上面板１１及び下面板１３のそれぞれに接続されるものであり、第１実施形態においては、上面板１１又は下面板１３のそれぞれの内面から充填材１５内に突出された複数のずれ止め部材２１を介して上面板１１又は下面板１３のそれぞれに接続されている。この他にも充填材１５は、上面板１１又は下面板１３のそれぞれの内面に接着されることにより接続されていてもよい。
【００３６】
ずれ止め部材２１は、上面板１１及び下面板１３のそれぞれと充填材１５との接続による一体性を高め、上面板１１や下面板１３の面外方向の曲げ剛性を高めるために設けられるものである。ずれ止め部材２１は鋼材料等の金属材料から構成される。ずれ止め部材２１は、第１実施形態において、上面板１１又は下面板１３のそれぞれから突出された軸部２３と、軸部２３の先端部に設けられた頭部２５とを備えており、その頭部２５は、軸部２３に対して拡径されていたり、Ｕ字状、Ｌ字状等に曲げられている。ずれ止め部材２１は、例えば、頭付きスタッド、アンカーボルト又はねじのうちの何れかから構成されるが、これに限定されるものではない。第１実施形態においては、ずれ止め部材２１が頭付きスタッドにより構成され、頭部２５が軸部２３に対して拡径されたものとされている。ずれ止め部材２１がアンカーボルトから構成される場合、頭部２５が軸部２３に対してＵ字状等に折り曲げられて構成される。ずれ止め部材２１は、上面板１１及び下面板１３のそれぞれの内面に溶接等により固定される。
【００３７】
図４、図５は、ずれ止め部材２１や接着による上面板１１又は下面板１３と充填材１５との接続部２０の配置態様について模式的に示す図である。図４、図５において、灰色で表した箇所が上面板１１又は下面板１３と充填材１５との接続部２０を表している。
【００３８】
上面板１１又は下面板１３と充填材１５とをずれ止め部材２１により接続する場合、これらの接続部２０は、例えば、その接続部２０により囲まれた部位３０が四角形状をなすように設けられる。図３、図４（ａ）、（ｂ）の例では、接続部２０は、パネル床構造１の長手方向Ｙに列状に間隔を空けて複数設けられるとともに、その長手方向Ｙと交差する幅方向Ｘに並列に複数列に亘って設けられている。このうち、図３、図４（ａ）の例では、その接続部２０により囲まれた部位３０が正方形状をなすように設けられ、図４（ｂ）の例では、その接続部２０により囲まれた部位３０が平行四辺形状をなすように設けられている。このとき、隣り合う列状の接続部２０がなす列同士の間では、そのピッチａや位相のずれについて特に限定するものではなく、図３、図４（ａ）の例では、ピッチａが同一で、位相のずれがないものを例示しており、図４（ｂ）の例では、ピッチａが同一で、位相が約半ピッチ分ずれたものを例示している。
【００３９】
上面板１１又は下面板１３と充填材１５とを接着により接続する場合、これらは、例えば、複数箇所で点状、線状、面状に接着されたり、格子状に接着されたりする。この場合も、上面板１１又は下面板１３と充填材１５との接続部２０は、例えば、その接続部２０により囲まれた部位３０が四角形状をなすように設けられる。より具体的には、これらが複数箇所で点状に接着にされる場合、例えば、ずれ止め部材２１のときと同様に、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すような態様で設けられる。これらが複数箇所で線状に接着される場合、接続部２０は、例えば、図５（ａ）に示すように、互いに交差する方向に線状に複数延びるように設けられ、格子状に接着される場合、接続部２０は、例えば、図５（ｂ）に示すような態様で設けられる。また、面状に接着される場合、接続部２０は、図示はしないが例えば、接着された部位と接着されていない部位とが交差する二方向に交互に配列された格子縞状をなすように設けられる。
【００４０】
なお、接続部２０の配置態様はこれら図示したもののように、規則的に設けられるものに限定するものではない。
【００４１】
側板１６は、パネル床構造１の製作工程において、上面板１１と下面板１３との間の空間１９に充填材１５を充填するときに、パネル床構造１の側端部における開口から未硬化の充填材１５が漏れるのを防止するために取り付けられる。従って、側板１６は、充填材１５の漏れを防止可能であれば省略することとしてもよい。側板１６を用いることなく充填材１５の漏れを防止するうえでは、例えば、側板１６のある位置に型枠を別途配置する等の手段が挙げられる。なお、側板１６は、例えば、溶接やねじ等の固定具により上面板１１、下面板１３に固定されることにより、パネル床構造１の側端部に取り付けられる。
【００４２】
ここで、本発明者は、以上のような上面板１１や下面板１３に接続された充填材１５を有するパネル床構造１では、以下のような特有の問題が発生することを新たに知見した。
【００４３】
図６（ａ）は、第１実施形態に係るパネル床構造１の上面板１１又は下面板１３が振動していない状態をモデル化して示す斜視図であり、図７（ａ）は上面板１１又は下面板１３が振動している途中の状態をモデル化して示す斜視図である。このうち下面板１３と充填材１５との接続部２０は白抜き丸印、下面板１３の振動前、振動中の位置は実線、下面板１３が振動していない状態での下面板１３の位置は点線で表している。また、図６（ｂ）は図６（ａ）における点ａ〜ｇを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）における点ａ〜ｇを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図である。
【００４４】
パネル床構造１上で人が飛び跳ねる等した場合、これに起因して、パネル床構造１の全体がその床厚方向に振動して、パネル床構造１の下階側にまでその振動が空気を介して伝達されることになる。
【００４５】
ここで、本発明者は、上面板１１及び下面板１３のそれぞれをずれ止め部材２１や接着により充填材１５に接続した場合、図６、図７に示すように、上面板１１と下面板１３との間に充填材１５が充填されているにもかかわらず、上面板１１や下面板１３のそれぞれにおいてその接続部２０により囲まれた部位が、パネル床構造１の全体の振動とは独立した固有振動数で振動することを新たに知見した。そして、この固有振動数は、その接続部２０により囲まれた部位毎の寸法、特にその面積が小さくなるように調整しなければ、重量床衝撃音の評価範囲に含まれてしまい、その結果、パネル床構造１の重量床衝撃音に対する遮音性が悪化してしまうことが知見された。
【００４６】
そこで、第１実施形態に係るパネル床構造１は、このような問題を解決するため、以下のように構成されている。なお、以下においては、この上面板１１や下面板１３のそれぞれにおいて接続部２０により囲まれた部位を、部分振動系３０と定義して説明する。
【００４７】
部分振動系３０は、四箇所の接続部２０により囲まれた部位からなるものであり、その形状は、正方形状、長方形状等の矩形状や、台形状、平行四辺形状のような四角形状に形成される。部分振動系３０は、図３、図４（ａ）、図５（ａ）、図５（ｂ）の例では、正方形状に形成されており、図４（ｂ）の例では、平行四辺形状に形成されている。部分振動系３０は、その四角形状の側辺部３２及び／又は角部３１が接続部２０により支持されており、パネル床構造１に振動が加わった場合に、その中央部３３を腹として振動する。部分振動系３０は、図３、図４（ａ）、（ｂ）の例では、その四角形状の角部３１が接続部２０により支持されており、図５（ａ）の例では、その四角形状の側辺部３２が接続部２０により支持されており、図５（ｂ）の例では、その四角形状の側辺部３２及び角部３１が接続部２０により支持されている。
【００４８】
部分振動系３０は、その１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されている。１次固有振動数ｆを７０７Ｈｚ以上としたのは、以下の理由による。第一には、重量床衝撃音の評価範囲が４５Ｈｚ超７０７Ｈｚ未満の範囲にあることから、１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ未満であると、人間にとって不快なものとして知覚される不快振動が発生するので、これを避けるためである。第二には、７０７Ｈｚ以上の範囲の振動がカーペット等の仕上材を設置することにより、比較的容易に性能を改善できるためである。また、部分振動系３０の固有振動数のうち１次の固有振動数ｆのみを考慮することとしたのは、２次以降の固有振動数については、１次固有振動数と比較して振幅が小さくなるとともに、隣接する振動モードの腹が逆位相で振動することにより音響放射率が低くなると考えられるためである。
【００４９】
部分振動系３０の寸法の調整は、部分振動系３０の厚みとその側辺の長さとを調整することにより行なわれる。このうち部分振動系３０の厚みは、上面板１１又は下面板１３のそれぞれの板厚を調整することにより行なわれる。部分振動系３０の側辺の長さは、上面板１１又は下面板１３のそれぞれが充填材１５にずれ止め部材２１により接合されている場合、接続部２０間の間隔、即ち、ずれ止め部材２１間の間隔を調整することにより行なわれる。上面板１１又は下面板１３のそれぞれが充填材１５に接着により接続されている場合、部分振動系３０の側辺の長さは、その接着位置間の間隔や接着範囲を調整することにより行なわれる。
【００５０】
部分振動系３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるように寸法を調整するためには、部分振動系３０の寸法に応じた１次固有振動数ｆを求める必要があるが、これを求める方法としては、例えば、数値計算、数値解析、実験のような手法が用いられる。
【００５１】
数値計算を用いる場合、曲げ振動する面材の１次固有振動数ｆとその面材の寸法との関係を表す数式を用いて数値計算する。例えば、部分振動系３０が矩形状である場合、部分振動系３０の１次固有振動数とその寸法との関係は下記の数式（１１）により表されることが知られている。従って、この場合、部分振動系３０の寸法に基づき下記の数式（１１）により算出される１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるように、その部分振動系３０の寸法を調整する。
【数１】
0005445376.tif 000002
Ｅ  ：  上面板１１又は下面板１３のヤング係数（Ｎ／ｍ2）
ｔ  ：  上面板１１又は下面板１３の厚み（ｍ）
ρ  ：  上面板１１又は下面板１３の密度（ｋｇ／ｍ3）
ν  ：  上面板１１又は下面板１３のポワソン比
ａ  ：  部分振動系３０の二組の対辺のうち一方の長さ（ｍ）
ｂ  ：  部分振動系３０の二組の対辺のうち他方の長さ（ｍ）
【００５２】
数値解析を用いる場合、有限要素法（Finite Element Method）等による数値解析により部分振動系３０の寸法に応じた１次固有振動数ｆを求める。実験を用いる場合、例えば、部分振動系３０と同寸法、同材料の板材に振動を加え、その振動数を加速度計等により測定し、測定値をフーリエ変換してスペクトル解析をする等して、部分振動系３０の寸法に応じた１次固有振動数ｆを求める。
【００５３】
因みに、部分振動系３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるような部分振動系３０の寸法の一例を挙げると、これは、例えば、上面板１１又は下面板１３の板厚ｔが４．５ｍｍの場合、部分振動系３０の二組の対辺のそれぞれの長さａ、ｂが１７５ｍｍ以下であれば、部分振動系３０の１次固有振動数ｆを７０７Ｈｚ以上とすることが可能となる。また、図３、図４（ａ）、（ｂ）等の例では、上面板１１や下面板１３における総ての部分振動系３０でその１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるように、総ての部分振動系３０の寸法が調整されているが、これに限定するものではない。
【００５４】
以上の第１実施形態によれば、充填材１５として、上面板１１や下面板１３を構成する鋼材より比重の小さい材料を用いることのできる構成としているため、充填材１５の比重が小さい分、床重量の軽量化を図ることが可能となる。また、パネル床構造１の曲げ剛性に対する影響の大きい上面板１１、下面板１３として、ヤング係数の大きい材料である鋼材を用いているため、上面板１１、下面板１３の板厚やパネル床構造１全体の床厚を厚くする等することにより、効果的にパネル床構造１の曲げ剛性を増大させて、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となる。また、これらによって、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となるので、建築物全体の重量を軽減でき、建築物全体として経済的な設計を実現することが可能となる。
【００５５】
また、従来のパネル床構造１０１の芯部材１１５を省略できる構成にすることが可能であるので、芯部材１１５そのものがその床厚直交方向に振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。また、これにより、パネル床構造１全体の床厚板厚を厚くしても芯部材１１５に起因する重量床衝撃音の影響を受けることがないので、パネル床構造１全体の床厚を厚くして曲げ剛性を増大させることにより、芯部材１１５に起因する重量床衝撃音の影響を受けることなく重量床衝撃音に対する遮音性の更なる改善を図ることが可能となる。
【００５６】
また、上面板１１及び下面板１３の部分振動系３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されているため、上面板１１及び下面板１３の部分振動系３０から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、上面板１１及び下面板１３のそれぞれを充填材１５に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。このため、床重量の軽量化を図りつつ、パネル床構造１の重量床衝撃音に対する遮音性について更なる改善を図ることが可能となる。
【００５７】
なお、部分振動系３０の寸法の調整は、下面板１３の部分振動系３０について少なくとも行われていればよく、下面板１３の部分振動系３０についての寸法の調整とともに上面板１１の部分振動系３０についての寸法の調整を行なうことは必須とはならない。これは、パネル床構造１で振動が発生したときに、下階側に面している下面板１３の方が上面板１１よりも下階側への振動による影響が大きいことから、下面板１３の部分振動系３０について寸法の調整を行なった場合の方が重量床衝撃音に対する遮音性の改善効果が大きいためである。
【００５８】
次に、第２実施形態に係るパネル床構造１について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００５９】
図８（ａ）は、第２実施形態に係るパネル床構造１の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその正面断面図であり、図９はその拡大平面図である。
【００６０】
第２実施形態に係るパネル床構造１は、上下端が上面板１１及び下面板１３に固定された芯部材１７を更に備えている。芯部材１７は、パネル床構造１の長手方向Ｙに延びた形状の鋼板、型鋼等からなるものであり、第２実施形態においては、鋼板から構成されている。芯部材１７は、第２実施形態において、その上下端が上面板１１及び下面板１３に溶接により固定されているが、これに限定するものではなく、この他にもビス等の固定具により固定されていてもよい。
【００６１】
第２実施形態に係るパネル床構造１のように芯部材１７がある場合、上面板１１や下面板１３における部分振動系３０は、図９に示すように、四箇所のずれ止め部材２１等による接続部２０により囲まれた部位の他に、芯部材１７の上面板１１や下面板１３に対する固定部１７ａと二箇所のずれ止め部材２１等による接続部２０とにより囲まれた部位からなる。この芯部材１７の固定部１７ａとずれ止め部材２１等による接続部２０とにより囲まれた部位からなる部分振動系３０は、その四角形状の角部３１がずれ止め部材２１等による接続部２０により支持され、その四角形状の側辺部３２が芯部材１７の固定部１７ａにより支持されている。
【００６２】
第２実施形態に係るパネル床構造１は、四箇所のずれ止め部材２１等による接続部２０により支持された部分振動系３０も、芯部材１７の固定部１７ａ等により支持されている部分振動系３０も、その１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されている。
【００６３】
以上の第２実施形態によれば、芯部材１７を用いているので、パネル床構造１の製作工程において、未硬化の充填材１５が硬化するまでの間で上面板１１と下面板１３との間隔を保持する必要がなくなり、パネル床構造１の生産性の向上を図ることが可能となる。
【００６４】
また、芯部材１７を用いているので、その分、第１実施形態のように床重量の軽量化が図られていないが、充填材１５により芯部材１７の床厚直交方向の振動が抑制されるので、芯部材１７が振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
【００６５】
次に、第３実施形態に係るパネル床構造１について説明する。
【００６６】
図１０（ａ）は、第３実施形態に係るパネル床構造１の構成を示す斜視図であり、（ｂ）はそのパネル床構造１を構成するパネル構成部材５０の構成を示す側面図であり、（ｃ）はそのパネル床構造１の正面断面図である。
【００６７】
第３実施形態に係るパネル床構造１は、図１０（ｂ）に示すようなパネル構成部材５０を複数組み合わせることによって構成されている。このパネル構成部材５０は、ウエブ５１と、ウエブ５１の上下端に互いに平行に設けられた上フランジ５３及び下フランジ５５とから断面Ｚ字状をなすように構成されている。上フランジ５３及び下フランジ５５は、それぞれウエブ５１の上下端から左右方向の逆側に突出するよう設けられている。ウエブ５１に対する上フランジ５３及び下フランジ５５の角度は特に限定するものではない。このパネル構成部材５０は、鋼板を曲げ加工、ロール成形等することによって得られる。
【００６８】
このパネル構成部材５０は、図１０（ａ）、図１０（ｃ）に示すように、上フランジ５３及び下フランジ５５のそれぞれにより略同一平面が形成されるように、同一の配向状態で配置されている。互いに隣接するパネル構成部材５０は、一のパネル構成部材５０における上フランジ５３の先端部５３ａが他のパネル構成部材５０における上フランジ５３の基端部５３ｂに溶接、嵌合、ねじ等により固定されている。また、互いに隣接するパネル構成部材５０は、一のパネル構成部材５０における下フランジ５５の先端部５５ａが他のパネル構成部材５０における下フランジ５５の基端部５５ｂに溶接、嵌合、ビス等により固定されている。
【００６９】
第３実施形態に係るパネル床構造１の上面板１１、下面板１３及び芯部材１７は、このように配置された複数のパネル構成部材５０により構成されている。具体的には、上面板１１が複数のパネル構成部材５０の上フランジ５３により、下面板１３が複数のパネル構成部材５０の下フランジ５５により、芯部材１７がパネル構成部材５０のウエブ５１により構成されている。また、第３実施形態に係るパネル床構造１は、第２実施形態に係るパネル床構造１と同様に、上面板１１や下面板１３における部分振動計３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上となるようにその寸法が調整されている。なお、パネル床構造１の幅方向Ｘの端部に配置されているパネル構成部材５０は、上フランジ５３又は下フランジ５５が省略されている。
【００７０】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【実施例１】
【００７１】
本例では、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すような寸法のパネル床構造１を用いて、ＪＩＳ  Ａ  １４１８−２に準拠して重量床衝撃音試験を行ない、各周波数に対する音圧レベルを調査することとした。
【００７２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すパネル床構造１は、その長手方向Ｙの長さが３，０１０ｍｍであり、その幅方向Ｘの長さが１，５００ｍｍであり、他の寸法が図示のものを用いた。なお、複数のずれ止め部材２１間の間隔は、上面板１１も下面板１３も同じである。図１１（ａ）に示すパネル床構造１は、上述の数式（１１）を用いた数値計算により算出される部分振動系３０の１次固有振動数ｆが１５５．５（Ｈｚ）となっており、図１１（ｂ）に示すパネル床構造１は、部分振動系３０の１次固有振動数ｆが１３９９．２（Ｈｚ）となっている。以下においては、図１１（ａ）のパネル床構造１を比較例１、図１１（ｂ）のパネル床構造１を発明例１として説明する。なお、上面板１１及び下面板１３としては、ヤング率Ｅが２．０５×１０11（ｋｇ／（ｍ・ｓ2））、密度ρが７．９×１０3（ｋｇ／ｍ3）、ポワソン比が０．３の鋼材を用いた。また、充填材１５は、比重が０．６である気泡セメントを用いた。また、ずれ止め部材２１は、軸部２３の直径が１３ｍｍであり、頭部２５の直径が２２ｍｍであり、高さが１００ｍｍである頭付きスタッドを用いた。
【００７３】
図１２は、重量床衝撃音試験の結果を示す図である。横軸は１／１オクターブ中心周波数、縦軸は音圧レベルを示している。三角付線が比較例１の結果、丸付線が発明例１の結果を示している。
【００７４】
比較例１と発明例１とを比較すると、１２５Ｈｚ帯域以上の音圧レベルについて、比較例１の方が増大しており、発明例１の方が低減していることが確認できる。これは、比較例１では、部分振動系３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ未満とされていることにより、その部分振動系３０から重量床衝撃音が発生したためと考えられる。これに対して、発明例１では、部分振動系３０の１次固有振動数ｆが７０７Ｈｚ以上とされていることにより、部分振動系３０から発生する重量床衝撃音の影響を抑えることができたため、１２５Ｈｚ帯域以上の音圧レベルについて低減できたものと考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１              ：パネル床構造
１０            ：パネル構造体
１１            ：上面板
１３            ：下面板
１５            ：充填材
１９            ：空間
２０            ：接続部
２１            ：ずれ止め部材
２３            ：軸部
２５            ：頭部
３０            ：部分振動系
３１            ：角部
３２            ：側辺部
３３            ：中央部
５０            ：パネル構成部材
７１            ：横架材
８１            ：固定具
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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