(57)【要約】【課題】建物の梁として、Ｈ形材の性能の限界に照らし、Ｈ形材に代わる適材として、横断面形状が短辺と長辺で成る矩形の中空断面材、例えば角形鋼管を採用し、その長辺を床の水平面と平行な配置に適用することで、重量床衝撃音の低減化を実現した床システムを提供する。【解決手段】集合住宅などを構成する建物の梁として、横断面形状が短辺ｂと長辺ａで成る矩形の中空断面材を適用し、同矩形の中空断面材の長辺ａが床の水平面と平行な向きに配置され、この中空断面材の上に床が構築されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の梁として、横断面形状が短辺と長辺で成る矩形の中空断面材を適用し、同矩形の中空断面材の長辺が床の水平面と平行な向きに配置され、この中空断面材の上に床が構築されていることを特徴とする床システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に集合住宅などにおける床の遮音性能、とりわけ子供の飛び跳ねや足音のように比較的低周波数域の重量床衝撃音を遮音ないし低減化する床システム（床構造）の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅における床の遮音性能は、未だ解決するべき重要課題の一つである。特に子供の飛び跳ねや足音のように比較的低周波数域の重量床衝撃音は、床の質量と剛性に大きく依存するため、カーペットなどの敷物類や家具類で低減化を図ることは難しく、往々にして近隣住民とのトラブルの発生を招くなど、居住性低下の原因となっている。
それというのも、建物の梁には、主としてＨ形材が使用される（例えば下記の特許文献１の第１図を参照）。しかし、Ｈ形材は、基本的に鉛直方向の撓みに対して有効な効率が考慮されている。それ故Ｈ形材は、本願の図４Ａ〜Ｃ及び図５、図６に符号１０で例示したように、梁幅（フランジ幅）を狭く、そして、ウエブの背が高い断面形状に設計するのが一般的である。
その結果、Ｈ形材１０は、軸回りのねじりに対する抵抗性能（ねじり剛性）が低い。そのため図５、図６に例示したように、床１１の変形と共に回転し易い性質がある。
上記した特徴のため、Ｈ形梁１０により形成される床システムは、Ｈ形梁１０の垂直面上に上記した子供の飛び跳ねや足音のような衝撃荷重Ｇが負荷された場合には強い抵抗性能を発揮する。
しかし、図５に例示したように床１１の中央部位に衝撃荷重Ｇが負荷された場合には、軸回りのねじりに対する抵抗性能（ねじり剛性）が低い性質のため、床１１の変形と共にＨ形梁１０が回転し、想定しない変形モードを生じてしまう傾向を否めない。図６の説明図を参照されたい。
但し、現行の設計手法においては、床１１に作用する垂直荷重は、静的な等分布荷重と設定しているため、上記したように動的な衝撃荷重Ｇや梁の回転現象は考慮されていない。そして、子供の飛び跳ねや足音のように動的な衝撃荷重Ｇに起因する重量床衝撃音は、床１１へ局所的な衝撃荷重を与えることによって生ずる音であるため、現行の床設計法では重量床衝撃音の低減化対策までは行き届かず、近隣住民とのトラブルの発生原因になっている。
【０００３】
上記の視点で、現状の先行技術を概観してみたが、建物の梁に使用されるＨ形材について、その梁幅と梁成に関する耐荷重性能、特に軸回りのねじりに対する抵抗性能（ねじり剛性）が低く、そのため床の変形と共に回転し易い性質の故に、床の変形と共に回転して想定しない変形モードを生じてしまい、子供の飛び跳ねや足音のように動的な衝撃荷重Ｇに起因する重量床衝撃音は、床へ局所的な衝撃荷重を与えることによって生ずる音である事実に着眼して、そうした問題点の解決に挑んだ先行技術は、調査した範囲では格別見当たらなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６３−４７２３５号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したとおり、建物の梁にＨ形材を使用するかぎり、同Ｈ形材が発揮する耐荷重性から脱却して、床の重量床衝撃音の低減化を実現することは、例えば床を厚く構成して重量を増すとか、Ｈ形材に直交する向きの振れ止め梁を設けたりする方法で可能ではあるが、いずれの方法も、その実施には大きなコストアップの原因となるため、実施は難しいと承知する他ない。
まして子供の飛び跳ねや足音に起因する重量床衝撃音は、床へ局所的な衝撃荷重Ｇを与えることによって生ずる音であるという事実を考慮すれば、その発生原因をなくすこともまた、とうてい望み得ない。
よって、本発明の目的は、建物の梁として、Ｈ形材の上記性能の限界に照らし、Ｈ形材に代わる適材として、横断面形状が短辺と長辺で成る矩形の中空断面材、例えば角形鋼管を採用し、その長辺を床の水平面と平行な配置に適用することで、重量床衝撃音の低減化を実現した床システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る床システムは、
集合住宅などを構成する建物の梁として、横断面形状が短辺ｂと長辺ａで成る矩形の中空断面材を適用し、同矩形の中空断面材の長辺ａが床の水平面と平行な向きに配置され、この中空断面材の上に床が構築されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る床システムは、上記の通り、集合住宅などを構成する建物の梁として、横断面形状が短辺ｂと長辺ａで成る矩形の中空断面材、代表的には矩形の中空断面の角形鋼管１を適用し、同角形鋼管１の長辺ａが床の水平面と平行な向きに配置され、この角形鋼管１の上に床２が構築された構成であるから、床２の中央部位に局所的な衝撃荷重Ｇが負荷されても、図２に例示したとおり、角形鋼管１は軸回りのねじりに対する抵抗性能（ねじり剛性）が十分大きい。そのため床２の変形と共に回転して過大な変形を生ずる挙動はほとんど発生しない（図２と図５との差異を比較参照）。
その結果、従前のＨ形材による梁１０の場合と対比するべく、角形鋼管１の遮音試験結果を図３に示した通り、問題になる重量床衝撃音の範疇である、オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚにおいて、約４デシベル程度の差異が発生する試験結果が得られている。この事実から明らかな通り、本発明の床システムは、重量床衝撃音の低減化に優れた遮音効果を発揮することが確認された。
上記の遮音効果によれば、重量床衝撃音の発生原因が、子供の飛び跳ねや足音のような、床２へ局所的な衝撃荷重Ｇを与えることによって発生する音であることを考慮しても、重量床衝撃音の低減化に実質的で優れた作用効果を奏することが明らかである。
なお、角形鋼管１が発揮する軸回りのねじりに対する抵抗性能（ねじり剛性）を考慮すれば、同じく角形の中実断面材の適用性も検討に値する。しかし、中実断面材は重量が大きくなり過ぎて、住宅の軽量化とコストダウンに反する材であるから、本発明への適用は否定的である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】Ａ〜Ｃは、本発明の角形鋼管梁を用いた鉄骨造建物の床システムをモデル化して示した平面図と正面方向及び側面方向の断面図である。
【図２】床への衝撃力に対する角形鋼管梁の挙動をモデル化して示した正面図である。
【図３】角形鋼管梁及びＨ形梁を用いた床衝撃音レベルに関する遮音試験結果を示したグラフである。
【図４】Ａ〜Ｃは、従来のＨ形梁による鉄骨造建物の床システムをモデル化して示した平面図と正面方向及び側面方向の断面図である。
【図５】床への衝撃力に対するＨ形梁の挙動をモデル化して示した正面図である。
【図６】Ｈ形梁がその回転中心から偏芯した位置に掛かる荷重で捩れ変形を生ずる挙動を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
重量床衝撃音の低減化を目的とした床システムとして、集合住宅などを構成する建物の梁として、横断面形状が短辺ｂと長辺ａで成る矩形の中空断面材を適用し、同矩形の中空断面材の長辺ａが床の水平面と平行な向きに配置され、この中空断面材の上に床が構築されている。
上記矩形の中空断面材としては、角形鋼管が好適であるが、他のアルミニウム合金等の金属管、或いは矩形断面の管状体に加工した木材管、軽量な角形断面コンクリート管や合成樹脂管、或いは各種材質の合成管など、軽量で、しかもねじり剛性に優れた中空断面材を適宜に適用可能である。
【実施例】
【００１０】
以下に、本発明を、図示した実施例に基づいて説明する。
本発明による重量床衝撃音の低減化を目的とした床システムは、図１Ａ〜Ｃに実施モデル図を示し、図２に主要部の拡大図を示したように、梁材として用いる矩形の中空断面材の代表例として本実施例では、例えば厚さが３．２ｍｍで、縦寸ａ（せい）が２３０ｍｍ、水平幅ｂが２８０ｍｍの角形鋼管１を採用している。前記角形鋼管１の上に床２が構築されている。
また、本発明の床システムは、梁間スパンが１．８ｍ〜４ｍ、床の曲げ剛性が１．０×１０１０ 〜２．０×１０１２（Ｎ・ｍｍ／ｍ)で、中空断面材の断面のアスペクト比が１．１５〜２．０において実施できる。
但し、梁材として用いる矩形の中空断面材としては、上記の角形鋼管１が好適であるが、これに限らないことは既述した通りである。他のアルミニウム合金等の金属管、或いは矩形断面の管状体に加工した木材管、軽量な角形断面コンクリート管や合成樹脂管、或いは各種材質の合成管など、軽量で、しかもねじり剛性に優れた中空断面材を適宜に適用可能である。前記材種の中実材は、ねじり剛性の面で利点はあるが、重量が大で、構造の軽量化に反し、また、コストアップになるので好ましくない。
【００１１】
上記床システムの構成は、図２に少し誇張して例示したように、上記床２の中心部に、例えば子供の飛び跳ねや足音のような局所的な衝撃荷重Ｇが作用して、床２が図２のような変形を生じても、角形鋼管１のねじり剛性は、従前のＨ形材に比して遙かに大きい（図５との対比）から、床２の図２のような変形に対し、それにつられて角形鋼管１が回転変形を生ずるようなことはない。即ち、角形鋼管１は、変形（撓みの差）を小さく制する作用があり、重量床衝撃音の低減化ができる。
更に、図２中に梁間スパンＳを表示した通り、角形鋼管１はその長辺ａを床の水平面と平行な向きに配置して用いる結果、図５のＨ形材梁１０と対比して明らかなように、梁間スパンＳが長辺ａの有効長さの差分だけ長く形成されることになる。よって、一層の遮音性能の向上が期待できる。
したがって、子供の飛び跳ねや足音のような、床２への局所的な衝撃荷重Ｇによって重量床衝撃音が発生したり、それが伝搬して住環境を損なう懸念は大幅に軽減化される。
【００１２】
本発明の上記実施例の床システムについて、Ｈ形梁による場合と対比するべく、JＩＳ  Ａ１４１８−２に準拠した室内の遮音試験を実施した結果を示すのが、図３に示す遮音試験結果である。
因みに、同上の遮音試験に用いた床システムの各部仕様を例示すると、梁間スパンは４ｍで、床２の曲げ剛性は１．５×１０１２（Ｎ・ｍｍ／ｍ）であった。そして、断面のアスペクト比は１．２２である。
上記遮音試験で使用した角形鋼管１の横断面仕様は、厚さが３．２ｍｍ、縦寸２３０ｍｍ、横幅２８０ｍｍであった。
図３によれば、低音域に相当するオクターブバンド中心周波数３１．５Ｈｚ〜１２５Ｈｚの領域で、Ｈ形材よりも角形鋼管１の方が遮音効果に優れた結果を示している。
特に、オクターブ中心周波数６３Ｈｚにおいては、およそ４デシベル相当の格差を生ずることが確認され、本発明が期待する作用効果が奏されることが明らかとなった。
【００１３】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、本発明は実施例の記載に限定されるものではない。当業者が必要に応じて行う設計変更や応用、変形の範囲にまで及ぶことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００１４】
１      矩形の中空断面材（角形鋼管）
ａ      中空断面材（角形鋼管）の長辺
ｂ      中空断面材（角形鋼管）の短辺
２      床
【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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