(57)【要約】【課題】採光性を維持できる等の利点を有し、屋根膜に対しても適用が可能であるとともに、施工コストが安価で済み、かつ十分な騒音低減効果が得られ、更に既存屋根に対しても屋外側からの工事により施工が可能な屋根面における降雨騒音の低減化構造を提供する。【解決手段】屋根膜２の上面に沿ってロープ状スペーサ部材４が所定間隔で配設されるとともに、該ロープ状スペーサ部材４に定着用小片膜材５が長手方向に沿って所定間隔で設けられる。この定着用小片膜材５は、前記ロープ状スペーサ部材４が挿通されたロープ巻込み部５ａと、このロープ巻込み部５ａから延在する定着用フラップ部５ｂとを有し、前記定着用フラップ部５ｂがメッシュ膜３と接合されることにより、前記メッシュ膜３が屋根膜２の上面側に所定の空間Ｋを空けた状態で張設される。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜材または金属板が屋根材として使用された建築構造物において、前記膜屋根又は金属板屋根の上面側に、所定幅の空間を空けた状態でメッシュ膜を張設したことを特徴とする屋根面における降雨騒音の低減化構造。
【請求項２】
前記メッシュ膜は、メッシュ径が５．０ｍｍ以下、かつ開口率６０％以下である請求項１記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造。
【請求項３】
前記メッシュ膜は樹脂コーティングされたガラス繊維よりなる請求項１、２いずれかに記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造。
【請求項４】
前記膜屋根又は金属板屋根の上面に沿ってロープ状スペーサ部材が所定間隔で配設されるとともに、該ロープ状スペーサ部材に定着用小片膜材が長手方向に沿って所定間隔で設けられ、
前記定着用小片膜材は、前記ロープ状スペーサ部材が挿通されたロープ巻込み部と、このロープ巻込み部から延在する定着用フラップ部とを有し、前記定着用フラップ部が前記メッシュ膜と接合されることにより、前記メッシュ膜が膜屋根又は金属板屋根の上面側に、所定幅の空間を空けた状態で張設されている請求項１〜３いずれかに記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造。
【請求項５】
前記ロープ状スペーサ部材はゴム系の弾性材料からなる請求項４記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降雨の際に雨滴が屋根面に衝突して発生する降雨騒音の低減化構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、体育館、野球場、サッカー場、陸上競技場、パビリオン施設、多目的公共施設などの大規模構造物として、所謂ドーム構造物やテント構造物（膜構造物）、骨組構造物などの空間構造物が盛んに建設されている。これらの大規模構造物では、軽量化の要請等からステンレス、チタン、スチール等の薄い金属板やガラス繊維布を四フッ化エチレン樹脂によってコーティングした膜材などが屋根材として使用されている。
【０００３】
しかし、これら薄い金属板や張力が導入された膜材の場合、降雨の際、雨滴の衝突によって屋内側に大きな衝突音が伝わり騒音が激しいという問題があった。
【０００４】
特に、コンサート、イベントや会議等の目的で建てられた建築構造物の場合、音楽、アナウンス、会話が聞き取れない等、降雨騒音が著しい障害となっている。
【０００５】
従来、降雨騒音の低減化のために、前記金属板屋根については、下記特許文献１、２に示されるように、金属板屋根の内面側に木片・木毛セメント板を積層したり、空間を空けて屋内側に吸音材や遮音材等を隙間なく全面に設置することが行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９２５６６号公報
【特許文献２】特開平１０−２９２５６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方法はいずれも金属板屋根に適用されるものであり、これらの方法を膜材からなる屋根に適用することは、膜材の強度が弱いため構造的に困難であるとともに、膜材から透過する光を遮断することになり、本来膜材が有する採光機能が損なわれることになるなどの問題があった。
【０００８】
一方、膜材の採光性を考慮した方法として、例えば膜材の内側に空間を空けた状態で、更にもう一枚の膜材を張設する方法や、ガラス等の透明な材料により天井面を覆う方法等が考えられる。しかし、前者の場合は膜材自体の音響透過損失が小さいため有効な遮音効果が得られず、また後者の場合は施工コストが増大するため採用し難いなど、いずれも有効な方法とは言い難い。
【０００９】
他方、構造物によっては、供用を開始した後に降雨騒音が問題視されることがあり、建物の使用を中止することなく、屋外側からの工事のみで既存屋根に対し降雨騒音対策が施工可能であることが望まれている。
【００１０】
そこで本発明の主たる課題は、採光性を維持できる等の利点を有し、金属屋根はもとより、屋根膜に対しても適用が可能であるとともに、施工コストが安価で済み、かつ十分な騒音低減効果が得られ、更に既存屋根に対しても屋外側からの工事により施工が可能な屋根面における降雨騒音の低減化構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、膜材または金属板が屋根材として使用された建築構造物において、前記膜屋根又は金属板屋根の上面側に、所定幅の空間を空けた状態でメッシュ膜を張設したことを特徴とする屋根面における降雨騒音の低減化構造が提供される。
【００１２】
上記請求項１記載の発明においては、金属板屋根又は膜屋根の上面側に、空間を空けた状態でメッシュ膜を張設するようにした。従って、雨滴の大部分または全部が前記メッシュ膜に衝突するようになり、金属板屋根や膜屋根に対する雨滴の衝突が低減若しくは分散されるか、メッシュ径によってはほぼ完全に無くなるようになる。メッシュ膜に対して雨滴が衝突する場合には、振動の生起が抑制されるとともに、振動が伝達しずらい、振動が開口から放散する等の特性上、振動音の発生が大幅に抑制されるようになり、金属板屋根や膜屋根における振動音の発生を著しく低減できるようになる。
【００１３】
また、メッシュ膜は金属板屋根又は膜屋根と離間した状態で配置されているとともに、メッシュ膜の開口から振動が開放されるため、金属板屋根や膜屋根に対して伝達される音振動を低減させ、金属板屋根や膜屋根から屋内に伝わる騒音を大幅に低減することが可能となる。さらに、メッシュ膜であれば、施工後においても、採光性を十分に維持できるものとなる。なお、前記メッシュ膜への張力導入は、振動の発生を抑制するために過度の張力導入は避け、弛みが発生し金属板屋根又は膜屋根面に接触しない程度の張力とするのがよい。
【００１４】
加えて、本発明の場合は、既存構造物の場合であっても、屋根面に対してメッシュ膜を追加するだけの工事で済むため、屋内に足場を設ける等のために建築物の使用を一時中止しなくても、供用しながら屋外側からの工事により施工が可能である。また、ガラスや透明樹脂板などの設置に比べて施工コストを低く抑えられるとともに、後述の実施例で検証されるように、十分な騒音低減効果を得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明として、前記メッシュ膜は、メッシュ径が５．０ｍｍ以下、かつ開口率６０％以下である請求項１記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造が提供される。前記メッシュ膜の孔径および開口率が上記数値範囲内であれば、周波数帯によっても異なるが概ね１５〜２５ｄＢ程度以上の騒音低減効果が期待できるものとなる。
【００１６】
請求項３に係る発明として、前記メッシュ膜は樹脂コーティングされたガラス繊維よりなる請求項１、２いずれかに記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造が提供される。前記メッシュ膜も永久構造体として性能が要求されるため、耐久性、耐水性、耐腐食性を満足するように、樹脂コーティングされたガラス繊維布とするのが望ましい。樹脂の中でも、四フッ化エチレン樹脂がコーティングされたものが望ましい。
【００１７】
請求項４に係る発明として、前記膜屋根又は金属板屋根の上面に沿ってロープ状スペーサ部材が所定間隔で配設されるとともに、該ロープ状スペーサ部材に定着用小片膜材が長手方向に沿って所定間隔で設けられ、
前記定着用小片膜材は、前記ロープ状スペーサ部材が挿通されたロープ巻込み部と、このロープ巻込み部から延在する定着用フラップ部とを有し、前記定着用フラップ部が前記メッシュ膜と接合されることにより、前記メッシュ膜が膜屋根又は金属板屋根の上面側に、所定幅の空間を空けた状態で張設されている請求項１〜３いずれかに記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造が提供される。前記メッシュ膜の張設構造の一例を示すものであるが、この態様であれば、施工に際し、予めメッシュ膜の裏面側の所定箇所に前記定着用小片膜材を溶着等によって接合しておくとともに、工場段階又は架設前にロープ状スペーサ部材を定着用小片膜材のロープ巻込み部に挿通し取り付けた後、一気に既存屋根面に張り渡し、前記メッシュ膜の端部を既存屋根面に溶着等によって定着することにより施工が可能である。なお、前記ロープ状スペーサ部材は随所で分断し排水性を阻害しないようにするのが良い。
【００１８】
請求項５に係る発明として、前記ロープ状スペーサ部材はゴム系の弾性材料からなる請求項４記載の屋根面における降雨騒音の低減化構造が提供される。前記ロープ状スペーサ部材はゴム系の弾性材料とすることにより、メッシュ膜の振動がロープ状スペーサ部材を介して金属板屋根又は膜屋根に伝達するのを低減することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明に係る屋根面における降雨騒音の低減化構造が適用された膜構造物１の平面図であり、図２はその要部平面図である。
【００２０】
膜構造物１は、図１に示されるように、平面形状が略楕円形のドーム状膜構造物であり、長径軸Ｐ方向に沿って複数本の弧状弦材８，８…が配置されるとともに、各弧状弦材８，８…間にそれぞれ三角トラスを組むように斜材９，９…が配設されている。また、ドーム状膜構造物１の外周には周方向弦材１０が配設されている。
【００２１】
前記弧状弦材８…、斜材９…からなるドーム状天井骨組の外面側には、全体を覆うようにガラス繊維布に四フッ化エチレン樹脂がコーティングされた屋根膜２が張設され、前記周方向弦材１０の外側において定着されている。前記屋根膜２の定着は、詳細には図７に示されるように、前記周方向弦材１０の外側部分に上面側を同面として定着板１３を固設し、前記周方向弦材１０を越えた位置にて屋根膜２の端部を狭持する定着金具１４により固定されている。前記定着板１３には屋根膜２から流下する雨水を排出するためにドーム状膜構造物１の全周に亘り水切りパネル１１が連設されている。また、前記屋根膜２の内側には前記弧状弦材８…，斜材９…等の各弦材を目隠しするために内膜１６が張設されている。
【００２２】
前記屋根膜２の上面側には、降雨騒音を低減するために、図３に示されるように、所定幅の空間Ｋを空けた状態でメッシュ膜３が張設されている。このメッシュ膜３は、図２に示されるように、例えば格子状に多数の開口が形成された膜材であり、永久構造体としての耐久性、耐水性、耐腐食性を満足するように、ガラス繊維に樹脂が、好ましくは四フッ化エチレン樹脂がコーティングされたものが好適に使用される。
【００２３】
前記メッシュ膜３のメッシュ径ｓは、後述の実験結果より、騒音低減効果を十分に発揮させるために、５．０ｍｍ以下、好ましくは４．０ｍｍ以下、より好ましくは３．０ｍｍ以下、更に好ましくは２．５ｍｍ以下とされる。また、メッシュ開口率は６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下とされる。
【００２４】
次いで、前記メッシュ膜３の屋根膜２に対する取付構造について詳述する。
図２〜図４に示されるように、本屋根構造においては、前記屋根膜２とメッシュ膜３との間に空間Ｋを形成するために、ロープ状スペーサ部材４を間に介した状態で前記メッシュ膜３が設けられている。具体的には、前記屋根膜２の上面に沿ってロープ状スペーサ部材４が所定間隔Ｌ、Ｌ…で配設されるとともに、該ロープ状スペーサ部材４に定着用小片膜材５が長手方向に沿って所定間隔で設けられている。前記定着用小片膜材５は、詳細には図４に示されるように、前記ロープ状スペーサ部材４が挿通されたロープ巻込み部５ａと、このロープ巻込み部５ａから延在する定着用フラップ部５ｂとを有し、前記定着用フラップ部５ｂが前記メッシュ膜３と熱溶着等によって接合されることにより、前記メッシュ膜３が屋根膜２の上面側に、所定幅の空間Ｋを空けた状態で張設されている。前記ロープ状スペーサ部材４としては、曲線状の膜面に沿うように可撓性を有し、かつメッシュ膜３から屋根膜２に対して振動を伝達しないように、天然ゴム又は合成ゴム等のゴム系弾性材料を用いるのが望ましい。
【００２５】
前記空間Ｋの幅Ｆ（≒ロープ状スペーサ部材４の径）は、２０〜５０ｍｍ、好ましくは２５〜３５ｍｍ程度とするのが望ましく、前記ロープ状スペーサ部材４の配設間隔Ｌは、メッシュ膜３が撓んで屋根膜２に接触しない程度の間隔、例えば３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００２６】
前記メッシュ膜３は、１枚のメッシュ膜によりドーム構造物の上面全体を覆うことも可能であるけれども、本例では図１に示されるように、ドーム上面を長径軸Ｐ方向に３分割し、それぞれのエリアを分割メッシュ膜３Ａ、３Ｂ、３Ｃによって覆うようにしている。
【００２７】
前記メッシュ膜３の施工に際しては、予めメッシュ膜３の裏面側の所定箇所に前記定着用小片膜材５を溶着等によって接合しておくとともに、工場段階又は架設前にロープ状スペーサ部材４を定着用小片膜材５のロープ巻込み部５ａに挿通し取り付けた後、前記屋根膜２の上面に被せ、図５及び図７に示されるように、前記メッシュ膜３の端部３ａを、屋根膜２に対して直接、又は定着用フラップ等の中間材を介して熱溶着によって定着するようにする。なお、前記ロープ状スペーサ部材４は、図６に示されるように、随所で分断することにより、排水性を阻害しないようにする。
【００２８】
以上、屋根面に膜材を用いた膜構造物１について説明したが、本発明は屋根材としてステンレス、チタン、スチール等の金属板を用いた構造物に対しても同様に適用が可能である。
【００２９】
【実施例】
本実施例では本発明に係る降雨騒音低減化構造の効果を実験により検証した。
【００３０】
実験は、多数のノズルを設けた雨滴発生装置を使用し、膜のみの場合（基準ケース）と、膜の上面に３０ｍｍの空間を空けてメッシュ径１ｍｍ、開口率２０％のメッシュ膜を設けた場合と（試験条件１）、膜の上面に３０ｍｍの空間を空けてメッシュ径２ｍｍ、開口率１５％のメッシュ膜を設けた場合と（試験条件２）、膜の上面に３０ｍｍの空間を空けてメッシュ径５ｍｍ、開口率６１％のメッシュ膜を設けた場合（試験条件３）の三条件について、大粒の雨滴を発生させた場合と、小粒の雨滴を発生させた場合のそれぞれについて降雨試験を行い、ＪＩＳ　Ｚ　８７３１に準拠した測定方法により騒音レベル（音圧レベル）を測定し、その測定結果を横軸を周波数（１／３オクターブバンド中心周波数）とし、縦軸を膜材のみの場合を基準とした音圧レベルの減少量（音圧レベル相対値）としたグラフにプロットした。その結果を図８および図９に示す。なお、図８は大粒の雨滴を発生させた場合であり、図９は小粒の雨滴を発生させた場合である。
【００３１】
図８および図９から明らかなように、膜の上面側に空間を空けた状態でメッシュ膜を張設した本発明の低減化構造を施した場合、明らかに降雨による騒音レベルが大幅に減少していることが分かる。
【００３２】
次に、前記メッシュ膜のメッシュ径および開口率の最適値を把握するために、各周波数帯毎に、図１０に示されるように、横軸をメッシュ径（ｍｍ）、縦軸を音圧レベル相対値（ｄＢ）としたグラフと、図１１に示されるように、横軸をメッシュ開口率（％）、縦軸を音圧レベル相対値（ｄＢ）としたグラフとにプロットし、回帰曲線を描いてみた。
【００３３】
その結果、メッシュ径（ｍｍ）については、５．０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２．５ｍｍ以下とすればよいことが判明した。また、メッシュ開口率（％）については、６０％以下、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下とすればよいことが判明した。このような数値範囲とすることにより、周波数帯によっても異なるが概ね１５〜２５ｄＢ程度以上の騒音低減効果が期待できることが分かった。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、採光性を維持できる等の利点を有するため、金属屋根はもとより、屋根膜に対しても適用が可能となる。また、施工コストが安価で済むとともに、十分な騒音低減効果が得られるようになる。更に、既存屋根に対して屋外側からの工事により施工が可能であるため、供用後の建築構造物であっても、建物の使用を中止することなく施工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る屋根面における降雨騒音の低減化構造が適用された膜構造物１の平面図である。
【図２】その要部平面図である。
【図３】そのＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図２の拡大図である。
【図５】メッシュ膜３端部定着部を示す要部拡大断面図（図１のＶ−Ｖ線矢視）である。
【図６】メッシュ膜の中間部を示す要部拡大断面図（図１のＶＩ−ＶＩ線矢視）である。
【図７】膜構造物１の端部膜定着部を示す断面図である。
【図８】大粒の雨滴を発生させた場合の音圧レベル相対値のグラフである。
【図９】小粒の雨滴を発生させた場合の音圧レベル相対値のグラフである。
【図１０】メッシュ径を変化させた場合の音圧レベル相対値の変化を示すグラフである。
【図１１】メッシュ開口率を変化させた場合の音圧レベル相対値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…膜構造物、２…屋根膜、３…メッシュ膜、４…ロープ状スペーサ部材、５…定着用小片膜材、５ａ…ロープ巻込み部、５ｂ…定着用フラップ部、８…弧状弦材、９…斜材、１０…周方向弦材、１１…水切りパネル、１６…内幕
【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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