(57)【要約】【課題】共振周波数の調整を簡単に行うことができる制振床構造を提供する。【解決手段】この制振床構造は、床構造体７１・・を構成する横架材２・・に動吸振器１・・を取り付けたものである。この動吸振器１は、横架材２に取り付けられた固定部材１１と、この固定部材１１に支持され、横架材２・・の振動に伴って振れるアーム材２１と、このアーム材２１に取り付けられた質量体３１・・と、この質量体３１・・の振動を抑制するための減衰材４１・・とを備え、質量体３１・・は、アーム材２１に対してその長さ方向の取付位置が調整可能とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床構造体（７１）を構成する横架材（２）・・に動吸振器（１）・・を取り付けた制振床構造であって、前記動吸振器（１）は、前記横架材（２）に取り付けられた固定部材（１１）と、この固定部材（１１）に支持され、前記横架材（２）の振動に伴って振れるアーム材（２１）と、このアーム材（２１）に取り付けられた質量体（３１）・・と、この質量体（３１）・・の振動を抑制するための減衰材（４１）・・とを備え、前記質量体（３１）・・は、前記アーム材（２１）に対してその長手方向の取付位置が調整可能とされていることを特徴とする制振床構造。
【請求項２】
前記質量体（３１）・・は、前記アーム材（２１）に対して着脱可能とされて、その総重量が調整可能とされている請求項１記載の制振床構造。
【請求項３】
前記アーム材（２１）は、螺子部（２２）を有するロッドからなり、このロッドの螺子部（２２）を前記質量体（３１）・・の貫通孔（３２）・・に挿通して、前記螺子部（２２）に螺合したナット（６１）・・を締め付けることで、前記質量体（３１）・・が取り付けられている請求項１又は２記載の制振床構造。
【請求項４】
前記アーム材（２１）は、その中間部分が前記固定部材（１１）に固定され、両端部分に前記質量体（３１）・・・が夫々取り付けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の制振床構造。
【請求項５】
前記横架材（２）は、Ｈ型鋼からなり、その上下フランジ（３）（４）及びウエブ（５）によって囲まれた空間（６）内に収まるように、前記動吸振器（１）が収容されている請求項１乃至４のいずれかに記載の制振床構造。
【請求項６】
前記アーム材（２１）は、前記横架材（２）のウエブ（５）に沿って横方向に配され、前記質量体（３１）・・は、前記横架材（２）のウエブ（５）に沿って縦方向に配され、これら質量体（３１）・・の上面と前記横架材（２）の上フランジ（３）との間及び前記質量体（３１）・・の下面と前記横架材（２）の下フランジ（４）との間に、粘弾性体からなる前記減衰材（４１）・・が介在されている請求項５記載の制振床構造。
【請求項７】
前記横架材（２）・・の既設の取付孔（７）・・に、前記固定部材（１１）を取り付けた請求項１乃至６のいずれかに記載の制振床構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、床構造体を構成する横架材に動吸振器を組み込んでなる住宅やマンション等の建物の制振床構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、戸建て住宅において、空間設計上の自由度の拡大、開放的な大空間の構築等を目的として、大スパンの床梁を用いた床構造が採用されている。ところが、このような大スパンの床梁を採用した床構造においては、固有振動数が低くなるとともに、振動減衰性能も悪くなることから、歩行振動に代表される床振動が問題となる。このような床振動を低減するために、構造計算よりかなり大きな梁断面を有する床梁を使用したり、梁ピッチを細かく設定するといった対策を講じているが、この場合、床施工が煩雑になるとともに、材料費及び施工費が多くかかるといった不具合があった。
【０００３】
そこで、近年では、例えば特許文献１や特許文献２にも開示されているように、床構造体を構成する床梁や根太に動吸振器(ダイナミックダンパー)を取り付けて、床振動を抑制するようにした制振床構造が提案されている。このような制振床構造では、ダイナミックダンパーにおける防振ゴムのバネ定数やマスの重量を調整して、ダイナミックダンパーの共振周波数を対策が必要となる床振動に対応してチューニングしている。そして、歩行や飛び跳ねによって床面に衝撃が加わって床梁や根太が振動すると、これに伴ってダイナミックダンパーが逆位相で振動して、床振動を減衰するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２８０号公報
【特許文献２】特開２００６−７０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ダイナミックダンパーの共振周波数は、対策が必要な床振動の周波数に対応して予めチューニングされているが、実際にダイナミックダンパーを床梁や根太に設置したときに、ダイナミックダンパーの共振周波数の微調整が必要となる場合がある。上記の制振床構造においては、このような共振周波数の調整に際して、例えば共振周波数の異なる新たなダイナミックダンパーに取り替えざるを得ず、このため調整作業が煩雑で、現場の状況に応じた柔軟な対応が困難であった。
【０００６】
また、上記の制振床構造においては、床梁や根太から大きく張り出すようにダイナミックダンパーが露出して取り付けられるので、床下空間におけるスペースの確保が困難な箇所にはダイナミックダンパーを設置することができなかったり、ダイナミックダンパーが他部材と干渉し易くなるといった不具合があった。また、火災時にダイナミックダンパーの防振ゴム部分が焼け落ちると、マス部分が落下するといった危険性があった。
【０００７】
さらに、例えば工場等において予め床梁や根太にダイナミックダンパーを取り付けて、これを現場へ搬送するような場合、張り出したダイナミックダンパーが邪魔になって搬送効率の悪化を招くとともに、搬送途中でダイナミックダンパーが衝突により破損するといった危険性もあった。かといって、重量の重いダイナミックダンパーを現場で取り付ける場合には、危険で手間のかかる作業を強いられていた。
【０００８】
また、床梁や根太にダイナミックダンパーを取り付けるにあたって、床梁や根太に対して取付用孔を形成するといったような何らかの加工を必要とする場合が多く、施工性が悪いといった不具合もあった。
【０００９】
そこで、この発明は、上記不具合を解消して、共振周波数の調整を簡単に行うことができ、しかも床構造体を構成する横架材に動吸振器を納まり良く組み込んで、施工性や安全性の向上を図ることができる制振床構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明の制振床構造は、床構造体７１を構成する横架材２・・に動吸振器１・・を取り付けたものであって、動吸振器１は、横架材２に取り付けられた固定部材１１と、この固定部材１１に支持され、横架材２の振動に伴って振れるアーム材２１と、このアーム材２１に取り付けられた質量体３１・・と、この質量体３１・・の振動を抑制するための減衰材４１・・とを備え、質量体３１・・は、アーム材２１に対してその長手方向の取付位置が調整可能とされていることを特徴としている。しかも、質量体３１・・は、アーム材２１に対して着脱可能とされて、その総重量が調整可能とされている。
【００１１】
また、アーム材２１は、螺子部２２を有するロッドからなり、このロッドの螺子部２２を質量体３１・・の貫通孔３２・・に挿通して、螺子部２２に螺合したナット６１・・を締め付けることで、質量体３１・・が取り付けられている。さらに、アーム材２１は、その中間部分が固定部材１１に固定され、両端部分に質量体３１・・が夫々取り付けられている。
【００１２】
また、横架材２は、Ｈ型鋼からなり、その上下フランジ３、４及びウエブ５によって囲まれた空間６内に収まるように、動吸振器１が収容されている。そして、アーム材２１は、横架材２のウエブ５に沿って横方向に配され、質量体３１・・は、横架材２のウエブ５に沿って縦方向に配され、これら質量体３１・・の上面と横架材２の上フランジ３との間及び質量体３１・・の下面と横架材２の下フランジ４との間に、粘弾性体からなる減衰材４１・・が介在されている。さらにまた、横架材２・・の既設の取り付け孔７・・に、固定部材１１を取り付けるようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の制振床構造では、横架材に組み込んだ動吸振器における質量体の取付位置を調整するだけで、アーム材のバネ定数を変えて動吸振器の共振周波数を調整することができる。これにより、従来のように共振周波数の異なる新たな動吸振器に取り替えるといった煩雑な作業を強いられることなく、動吸振器の共振周波数の調整を簡単に行うことができる。
【００１４】
しかも、質量体をアーム材に対して着脱可能として、質量体の総重量を調整可能とすることで、上記のアーム材のバネ定数の調節と合わせて、動吸振器の共振周波数の調整をより幅広く柔軟に行うことができる。
【００１５】
また、アーム材として螺子部を有するロッドを用いて、このロッドを質量体の貫通孔に挿通させてナットで締め付けることで、質量体をロッドに取り付けるようにすれば、ナットを緩めたり取り外すだけで、質量体の取付位置の調整や総重量の調整を行うことができ、動吸振器の共振周波数の調整を行うための構造を簡単にすることができる。
【００１６】
さらに、アーム材の中間部分を固定部材に固定して、アーム材の両端部分に質量体を取り付けることで、アーム材の中間部分を支点として両側の質量体をバランス良く振動させることができ、安定した制振性能を発揮させることができる。
【００１７】
さらにまた、Ｈ形鋼からなる横架材の上下フランジ及びウエブによって囲まれた空間内に収まるようにして、動吸振器を収まり良く組み込むことで、動吸振器の露出及び張り出しを抑えて、動吸振器の施工に伴うスペース的な制約や他部材との干渉を低減することができ、床構造の納まりに自由度を持たせて施工性の向上を図ることができる。また、火災時における質量体の落下を防止することができ、安全性も高めることができる。さらに、例えば工場等において予め横架材に動吸振器を組み付けて、これを現場へ良好に搬送することが可能となり、現場での動吸振器の設置作業を安全且つ効率良く行うことができる。
【００１８】
さらに、横架材の既設の取付孔を利用して動吸振器を取り付けることで、動吸振器を取り付けるにあたっての横架材側における加工をなくして、施工性をさらに高めることができる。しかも、建築後の住宅に対しても、既設の取付孔を利用して動吸振器を簡単に取り付けることができ、建築後の改修やクレームに柔軟に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。この発明の一実施形態に係る制振床構造は、例えば鉄骨系住宅の上層階の床に適用され、床構造体７１に対して、複数の動吸振器（ダイナミックダンパー）１・・を組み付けることによって、主として床面を歩行したときに発生する歩行振動を低減するように構成されている。
【００２０】
床構造体７１は、図５に示すように、例えば６本のＨ型鋼からなる床梁２・・を組み付けて構成されている。これら６本の床梁２・・のうち４本は、約６ｍの梁スパンを有し、残りの２本は、約３ｍの梁スパンを有している。そして、約１ｍピッチで互いに平行に配された４本の縦方向の床梁２・・端部間を、２本の横方向の床梁２、２によって連結している。なお、この床構造体７１においては、図示しないが要所要所に梁つなぎ材やブレース材が設けられている。また、床構造体７１上には、図示しないＡＬＣ等からなる床下地パネルが設置され、さらに床下地パネル上には、フローリング等の床仕上げ材が敷設されるようになっている。
【００２１】
そして、上記床構造体７１を構成する横架材である４本の縦方向の床梁２・・には、それら長さ方向略中央において動吸振器１・・が夫々取り付けられている。
【００２２】
具体的には、図１乃至図４に示すように、各床梁２・・における上下フランジ３、４とウエブ５によって囲まれた空間６内に収まるようにして、動吸振器１・・が夫々収容されている。
【００２３】
各動吸振器１・・は、床梁２・・に取り付けられた固定部材である梁中プレート１１と、この梁中プレート１１に支持され、床梁２の振動に伴って振れるアーム材であるロッド２１と、このロッド２１に取り付けられた質量体３１・・と、床梁２と質量体３１・・との間に介在されて質量体３１・・の振動を抑制する減衰材４１・・とを備えている。
【００２４】
梁中プレート１１は、床梁２のウエブ５に固定される略長方形状の垂直片１３と、この垂直片１３の下端部から水平方向に延出して、床梁２の下フランジ４に固定される略長方形状の水平片１５と、垂直片１３と水平片１５の略中央部に跨って取り付けられた略長方形状の支持片１９とからなる。そして、垂直片１３には、床梁２のウエブ５に予め形成されている既設の取付孔７・・に対応して、４つのボルト挿通孔１２・・が形成されている。また、水平片１５には、床梁２の下フランジ４に予め形成されている既設の取付孔７、７に対応して、２つのボルト挿通孔１４、１４が形成されている。なお、床梁２の取付孔７・・は、床梁２と直交する別の梁等を接合するための接合プレートをボルトによって取り付ける時に使用するボルト挿通用の孔である。さらに、支持片１９の略中央部分には、ロッド２１を挿通するための挿通孔１８が形成されている。
【００２５】
そして、この梁中プレート１１は、垂直片１３のボルト挿通孔１２・・とウエブ５の取付孔７・・とを一致させ、水平片１５のボルト挿通孔１４、１４と下フランジ４の取付孔７、７とを一致させるようにして、床梁２の空間６内に設置され、この状態で、一致したボルト挿通孔１２、１４・・及び取付孔７・・に挿入したボルト５１・・にナット５２・・を螺合して締め付けることにより、床梁２の空間６内に収まるようにして固定されている。
【００２６】
ロッド２１は、質量体３１・・を支持するバネ材として機能するもので、図２に示すように、その全長に亘って螺子部２２を有する全ネジボルトからなり、その長さ方向略中央部が梁中プレート１１の支持片１９の挿通孔１８に挿通された状態で、床梁２のウエブ５に沿って横方向に配されている。そして、ロッド２１の長さ方向略中央部が溶接等によって支持片１９に固定されている。なお、ロッド２１の支持片１９に対する固定は、溶接に限らず、例えばロッド２１に螺合した一対のナットを締め付けることにより行うようにしてもよい。
【００２７】
質量体３１・・は、例えば幅約４０ｍｍ、厚さ約２５ｍｍ、高さ１６０ｍｍの略直方体状の金属製重錘からなり、その重量は約３ｋｇとされている。これら質量体３１・・の略中央部分には、ロッド２１を挿通するための貫通孔３２、３２が形成されている。そして、これら質量体３１・・は、床梁２の空間６内に収まるようにして、ロッド２１の両端部に２個ずつ取り付けられている。すなわち、２個の質量体３１、３１を互いの貫通孔３２、３２を重ね合わせるようにして、床梁２のウエブ５に沿って縦方向に配置し、これら貫通孔３２、３２へロッド２１の端部を挿通させて、これら２個の質量体３１、３１を挟むようにロッド２１に螺合したナット６１、６１を締め付けることで、２個の質量体３１、３１がロッド２１の両端部に夫々取り付けられている。なお、質量体３１・・と床梁２の上下フランジ３、４との間及び質量体３１・・と床梁２のウエブ５との間には、隙間が確保されている。
【００２８】
そして、この取付状態において、ナット６１・・を緩めて、質量体３１・・をロッド２１の長手方向に移動させることで、ロッド２１の長手方向における質量体３１・・の取付位置の調整が可能となっている。また、ナット６１・・を取り外して、ロッド２１に取り付ける質量体３１・・の個数を変えたり、重量の異なる質量体３１・・に取り替えることで、質量体３１・・の総重量の調整が可能となっている。
【００２９】
減衰材４１・・は、プレート状の粘弾性体からなり、質量体３１・・の上面と床梁２の上フランジ３との間、及び、質量体３１・・の下面と床梁２の下フランジ４との間に夫々介在されている。なお、減衰材４１・・の取付位置は、上記に限定されるものではなく、例えば質量体３１・・と床梁２のウエブ５との間に介在させるようにしても良い。
【００３０】
このように構成された動吸振器１・・においては、その共振周波数が例えば歩行振動に対応した１５Ｈｚ付近にチューニングされている。なお、動吸振器１・・の共振周波数は、別途対策が必要となる周波数に対応して適宜チューニングしても良い。例えば、重量床衝撃音の低減対策として利用する場合には、動吸振器１・・の共振周波数を５０Ｈｚ付近にチューニングすれば良い。また、各動吸振器１・・における質量体３１・・の取付位置や総重量を適宜調整することで重量の異なる床に対しても簡単に対応可能となっている。
【００３１】
上記構成の動吸振器１・・を組み込んだ制振床構造においては、合計４本の床梁２・・の夫々に、４個の質量体３１・・を備えた動吸振器１・・が１セットずつ取り付けられているので、全体として約５０ｋｇの質量が付加されている。
【００３２】
なお、この制振床構造において、必ずしも床梁２・・に動吸振器１・・を取り付ける必要はなく、床梁２・・以外の床構造体７１を構成する横架材、例えば床梁間に架け渡される構造上の影響の少ないつなぎ梁等に動吸振器１・・を取り付けるようにしても良い。この場合、床構造体７１に構造的付加を与えずに、振動対策を重点的に行う箇所に的確に動吸振器１・・を配置することができる。
【００３３】
制振床構造の実際の施工に際しては、工場等において予め床梁２・・に動吸振器１・・を一体に取り付けておいて、これを現場へ搬送して組み付けるようにすれば、動吸振器１・・を床構造体７１に対して簡単且つ安全に組み込むことができる。なお、床梁２・・を組み付けて床構造体７１を構築した後に、床梁２・・に対して動吸振器１・・を取り付けるようにしても良い。この場合でも、動吸振器１・・に使用する質量体３１・・の１つ１つが約３ｋｇと比較的軽いことから、取扱いが容易で安全性を確保することができる。
【００３４】
このようにして、動吸振器１・・を施工した際に、動吸振器１・・の共振周波数の微調整が必要となる場合がある。この共振周波数の調整に際しては、ロッド２１に固定しているナット６１・・を緩めて、ロッド２１の長手方向における質量体３１・・の取付位置を調整することで、ロッド２１のバネ定数を変化させるようにしている。また、上記のナット６１・・を取り外して、ロッド２１に取り付ける質量体３１・・の個数を変えたり、重量の異なる質量体３１・・に取り替えて、質量体３１・・の総重量を調整することによっても、動吸振器１・・の共振周波数の調整が可能となっている。したがって、従来のように動吸振器全体を取り替える必要がなく、共振周波数の調整を簡単に行うことができる。
【００３５】
上記構成の制振床構造において、その床面上を歩行したときの歩行振動が床構造体７１に伝搬すると、床梁２・・の振動に伴って、動吸振器１・・におけるロッド２１の両端部分に取り付けてある質量体３１・・が上下方向に振動する。これにより、動吸振器１・・が床梁２・・と共振すると共に、その振動が減衰材４１・・によって素早く吸収され、これにより歩行振動が減衰される。なお、動吸振器１・・の共振周波数を、重量床衝撃音に対応してチューニングしておけば、下層階へ伝搬される重量床衝撃音を低減することができる。
【００３６】
この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態においては、アーム材として全ネジボルトからなるロッドを用いているが、一部に螺子部を有するロッドを用いても良く、またロッドに代えて螺子部を有しない帯板材を用いても良い。
【００３７】
さらに、上記実施形態においては、アーム材の長手方向略中央部を固定部材に固定して、アーム材の両端部に質量体を取り付けているが、アーム材の一端部を固定部材に固定して、アーム材の他端部に質量体を取り付けるようにしても良い。
【００３８】
さらにまた、固定部材は必ずしも既設の取付孔を利用して取り付ける必要はなく、横架材に取付孔を新規に設けて、その取付孔に取り付けるようにしても良い。
【００３９】
また、減衰材４１・・としては、粘弾性体に限らず、図６に示すような磁気ダンパー９１・・を用いるようにしても良い。この磁気ダンパー９１は、質量体３１・・にボルト接合してなる導体プレート９２と、床梁２に取り付けた磁石支持体９３とを備え、この磁石支持体９３の一対の磁石９４、９４間に導体プレート９２を差し入れた構造となっている。そして、質量体３１・・の振動に伴って導体プレート９２が振動したときに、導体プレート９２に渦電流が発生して振動と逆向きの制動力が生じ、これによって質量体３１・・の振動を抑制するようになっている。
【００４０】
さらに、上記実施形態においては、動吸振器１を床梁２のウエブ５上に挟んだ一方の空間６に設けていたが、図７及び図８に示すようにウエブ５を挟んだ両側の空間６、６に動吸振器１、１を設けて、総重量を調整してもよい。
【００４１】
また、この発明の制振床構造は、鉄骨系住宅の床に適用するだけでなく、木造住宅の床に適用しても良い。この場合、図９に示すように、木製梁８０の側面等に動吸振器１・・を取り付けるようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態に係る制振床構造の床梁の動吸振器付近の斜視図である。
【図２】同じくその分解斜視図である。
【図３】同じくその側面図である。
【図４】同じくその横断面図である。
【図５】制振床構造の床構造体の平面図である。
【図６】磁気ダンパーの取り付け状態を示す斜視図である。
【図７】床梁のウエブを挟んだ両側に動吸振器を取り付けた実施形態を示す横断面図である。
【図８】同じくその制振床構造の床構造体の平面図である。
【図９】木製梁の動吸振器付近の斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・動吸振器、２・・横架材（床梁）、３・・上フランジ、４・・下フランジ、５・・ウエブ、６・・空間、７・・取付孔、１１・・固定部材（梁中プレート）、２１・・アーム材（ロッド）、２２・・螺子部、３１・・質量体、３２・・貫通孔、４１・・減衰材、６１・・ナット、７１・・床構造体
【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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