(57)【要約】【課題】十分な剛性・強度を有し、かつ軽量であり、施工性・経済性に優れた軽量床構造を提供する。【解決手段】床構造１は、山部と谷部とを連続させた波形を長手方向に延在させた金属製折板３と、金属製折板３の山頂部に接合された下地板５と、金属製折板３の谷頂部に接合された下板４とを備えた構造板２を用いたものである。この構造板２の両端部において、金属製折板３の両端部が下地板５に向かって折り曲げられて、該下地板５に結合されており、構造板２が金属製折板３の山頂部の間隔よりも広い間隔ｄを有して配置され、構造板２間は、連結下地板６により連結されている。【選択図】　　　　図１
2004060306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山部と谷部とを連続させた波形を長手方向に延在させた金属製折板と、
前記金属製折板の山頂部に接合された下地板と、
前記金属製折板の谷頂部に接合された下板と
を備え、
前記金属製折板か前記下板のどちらか一方の両端部が前記下地板に向かって折り曲げられて該下地板に結合されている構造板を複数用いた軽量床構造であって、
前記構造板が前記金属製折板の山頂部の間隔よりも広い間隔を有して配置され、前記構造板間は、連結下地板により連結されていることを特徴とする軽量床構造。
【請求項２】
前記間隔が、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の軽量床構造。ここで、Ｅは下板の縦弾性係数、ｔは下板の厚み、ｗは床構造への単位面積当たりの分布荷重、ｐは谷頂部の間隔である。
【請求項３】
前記下板は鋼板が用いられ、かつ、前記間隔は５．１×１０７・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の軽量床構造。ここで、ｐは谷頂部の間隔、ｔは下板の厚みである。
【請求項４】
前記構造板間の連結下地板は、前記下地板よりも厚い面材であることを特徴とする請求項請求項１〜３の何れか１項に記載の軽量床構造。
【請求項５】
前記構造板間の連結下地板の下部に、補強桟が配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の軽量床構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅等の建築物の軽量床構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅等の建築物の床構造として、特開平７−２５１６８８号公報、特開平９−８５８６１号公報に開示されているように、平板と金属製折板とを組み合わせた構造板が好適に用いられる。これらの構造板は、金属板をロール加工やプレス加工等により加工して金属製折板とし、該折板と平板とが接合されて形成されている。そして、この構造板が、建築物の小梁等の横架材の上に載置され、固定されて床構造とされる。
上記の構成であると、軽量で高剛性の床構造を実現することができ、横架材の上に根太を列設し、その根太の上に床材等を敷設して形成された床構造と比較して、高い剛性・強度を有し、遮音性能に優れるという特性を有する。また、高剛性であることから、支点間距離を広くとることができ、床構造を支持する小梁等の横架材を減らすことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の床構造であると、床構造を構成する構造板は、支点間距離が大きくなるため、１パネルの寸法が大きくなると共に重量も増大するため、施工性が悪いという問題がある。この場合、床構造は、構造板同士を接合してから、横架材上に載置し固定して形成される。
【０００４】
そこで、本出願人らは、平板と金属製折板を組み合わせた床構造が、十分高い剛性を有していることから、上記従来の床構造よりも簡略化の余地があるとの知見を得た。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、十分な剛性・強度を有し、かつ軽量であり、施工性・経済性に優れた軽量床構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
請求項１に記載の軽量床構造は、山部と谷部とを連続させた波形を長手方向に延在させた金属製折板と、前記金属製折板の山頂部に接合された下地板と、前記金属製折板の谷頂部に接合された下板とを備え、前記金属製折板か前記下板のどちらか一方の両端部が前記下地板に向かって折り曲げられて該下地板に結合されている構造板を複数用いた軽量床構造であって、前記構造板が前記金属製折板の山頂部の間隔よりも広い間隔を有して配置され、前記構造板間は、連結下地板により連結されていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によると、構造板の間に配置された連結下地板は、金属製折板または下板の、下地板に向かって折り曲げられて下地板に結合された部分に支持されるため、床構造として十分な剛性・強度を確保することができる。従って、床構造として必要とされる剛性・強度を保持することが可能な範囲内で構造板間の間隔を設定し、床構造を構成する構造板の平面面積を減少させ、連結下地板により構成される平面面積を増大させることで、床構造を簡略化することができ、床構造全面が構造板により形成される場合と比較して、床構造は軽量化される。また、連結下地板の部分は、平板である連結下地板を取り付けるのみでよいため、効率よく簡易に軽量床構造を形成することができ、施工性が向上する。更には、床構造に用いられる構造板が減少するため、経済性が向上する。なお、構造板の厚さ、構造板を構成する金属製折板、下地板、連結下板の厚さを調節することで、軽量床構造に所定の剛性や強度を付与することができる。
【０００９】
請求項２に記載の軽量床構造は、請求項１において、前記間隔が、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲であることを特徴としている。ここで、Ｅは下板の縦弾性係数、ｔは下板の厚み、ｗは床構造への単位面積当たりの分布荷重、ｐは谷頂部の間隔である。
【００１０】
上記の構成によると、軽量床構造に十分な剛性・強度を付与しながら、床構造を効率よく簡略化することができる。
【００１１】
請求項３に記載の軽量床構造は、請求項１または２において、前記下板は鋼板が用いられ、かつ、前記間隔は５．１×１０７・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲であることを特徴としている。ここで、ｐは谷頂部の間隔、ｔは下板の厚みである。
【００１２】
上記の構成によると、構造板の下板に鋼板を用いた軽量床構造に、十分な剛性・強度を付与しながら、床構造を効率よく簡略化することができる。
【００１３】
請求項４に記載の軽量床構造は、請求項１〜３の何れか１項において、前記構造板間の連結下地板は、前記下地板よりも厚い面材であることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によると、構造板より剛性・強度に劣る連結下地材が補強され、軽量床構造に十分な剛性、強度を付与することができる。
【００１５】
請求項５に記載の軽量床構造は、請求項１〜４の何れか１項において、前記連結下地板の下部に、補強桟が配設されていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によると、構造板より剛性・強度に劣る連結下地材が補強され、軽量床構造に十分な剛性、強度を付与することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る床構造１の斜視図である。
【００１８】
図１において、床構造１は、構造板２が間隔ｄを有して配置され、構造板２間は連結下地板６により連結されている。この構造板２は、金属製折板３と、下板４と、下地板５とを備えている。
【００１９】
上記の金属製折板３は、図１に示すように、断面方向に幅ｐを有する山部３ａが連続して形成され（図１においては三つ）、この形状の波形が長手方向に延在している。上記構造板２の間隔ｄは、この山部３ａの山頂部の最大間隔よりも広いものとされている。この金属製折板３は、断面方向両端部が山部３ａの斜面とほぼ同じ角度で下地板５に向かって折り曲げられて折り曲げ部３ｂが形成されており、該折り曲げ部３ｂに連続して水平方向に下地板支持部３ｃが形成されている。そして、下地材支持部３ｃの端部は、下方に折り曲げられている。なお、金属製折板３の材質は、鉄系金属によるもののほか、アルミニウム等の各種金属材によるものであってもよい。
【００２０】
上記の下板４は、金属製折板３の連続する山部３ａの間の、谷頂部に接合されている。ここで、この谷頂部に、水平部やＲ形状部があってもよい。この下板４は、断面方向両端部が、少なくとも金属製折板３の両端部の谷頂部まで達する大きさとされている。なお、下板４の材質は、鉄系金属によるもののほか、アルミニウム等の各種金属材によるものであってもよい。
【００２１】
上記の下地板５は、金属製折板３の連続する山部３ａの、山頂部に接合されている。ここで、この山頂部に、水平部やＲ形状部があってもよい。この下地板５は、断面方向両端部が、金属製折板３の下地板支持部３ｃの中ほどまで達する大きさとされている。なお、下地板５は、建物に要求される仕様に応じるため、パーティクルボード、合板、木片セメント板、木毛セメント板、金属板、樹脂板等による方形板を用いることができる。
【００２２】
上記の連結下地板６は、下地板５と同じ厚みを有しており、構造板２同士の間隔ｄの幅を有している。そして、この連結下地板６の断面方向両端部は、隣接する構造板２の金属製折板３の両端部に形成された下地板支持部３ｃの中ほどまで達するものとされている。この連結下地板６は、隣接する構造板２間に、両端を下地板支持部３ｃ上に載置されて跨設され、下地板支持部３ｃに接合されている。このとき、床構造１は、上面は下地板５と連結下地板６とで同面とされている。ここで、連結下地板６と下地板５とは連続していてもよい。なお、連結下地板６は、上記の下地板５と同様に、パーティクルボード、合板、木片セメント板、木毛セメント板、金属板、樹脂板等による方形板を用いることができる。また、下地板５と同じ面材を用いていても、異なる面材を用いていてもよい。
【００２３】
次に、上記の床構造１の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、床構造１を構成する構造板２を製造する。
金属製平板に、プレス加工、またはロール加工が施すことで、断面方向に連続する山部３ａとその両端部の折り曲げ部３ｂおよび下地板支持部３ｃを、長手方向に延在するように成型して金属製折板３とする。
そして、この金属製折板３の連続する山部３ａの谷頂部に、下板４を接合する。この接合は、接着剤、ボルト、リベット、ピン、溶接等、または、これらの併用で行われる。
更に、上記金属製折板３の連続する山部３ａの山頂部に、下地板４を接合する。この接合は、ねじ、釘、リベット、かしめ等の機械的結合または接着剤による結合、あるいは両者の併用で行なうことができる。
こうして、金属製折板３と下板４と下地板５とが一体化されて、構造板２が製造される。
【００２５】
次に、上述したように製造された構造板２を、間隔ｄを隔てて並設する。そして、隣接する構造板２同士の両端部の下地板支持部３ｃに、連結下地板６を跨設する。その状態で、連結下地板６を下地板支持部３ｃに固定して、床構造１とされる。この固定は、ネジ、釘、接着剤等、または、これらの併用で行われる。
なお、連結下地板６および下地材５の端部をお互い向かい合う段付加工して、連結下地材６の段部が下地板５の段部に重なるように載置して、両端部をネジ止めするものであってもよい。
【００２６】
次に、上記の床構造１の動作について説明する。
【００２７】
図１に示す床構造１に、分布荷重ｗが一様に作用すると、図２示すように、金属製折板３、下板４、下地板５に力が作用する（図中矢印方向）。
【００２８】
上記の構成において、床構造１に一様に分布荷重ｗが作用すると、下板４の、金属製折板３の両端部の山部３ａの下辺をなす部分が、大きな圧縮力及び曲げモーメントを受けることとなる。図２において、この下板４の部分を下板４ａとする。
即ち、連結下地板６の上面に作用する分布荷重ｗは、この連結下地板６を支持している下地板支持部３ｃに伝達され、下地板支持部３ｃから折り曲げ部３ｂに伝達される。そして、折り曲げ部３ｂから下板４ａに伝えられる。すると、この下板４ａは、構造板２の上面に作用する分布荷重ｗを受けると共に、連結下地板６の上面に作用する分布荷重ｗも引き受けることとなるため、床構造１において最も大きな荷重がかかることとなるのである。
【００２９】
上記の下板４ａは、作用力が大きくなると、圧縮力や曲げモーメントにより面外に変形する。そして、作用力が大きくなり過ぎると、下板４は耐力の限界を超え、座屈して崩壊してしまうのである。
【００３０】
ここで、上記下板４ａ部分の耐力の限界から、床構造１の構造板２同士の間隔ｄは、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）以内の範囲で設定されることが導かれる。なお、この間隔ｄが満たすべき条件は、以下に説明するように得られたものである。
【００３１】
上記の下板４ａ部分において、理論上の座屈荷重は、ｂ・π２・Ｅ・Ｉ／ｐ２と表される。ここで、Ｅは下板４の縦弾性係数、Ｉは下板４の断面二次モーメント、ｐは下板４ａの部分の幅（谷頂部の間隔）の最大値である。これは、構造材の座屈荷重に、下板４ａの条件を当て嵌めたものであり、両端固定の支持部材ではｂ＝４、両端回転の支持ではｂ＝１となる。実際の支持条件はその中間と考えられる。なお、構造板２の長手方向長さは任意であり、この場合この長さを１とする。すると、下板４の断面二次モーメントＩは、ｔ３／１２であるので、この値を上記の座屈荷重に代入すると、座屈荷重は（ｂ／１２）・π２・Ｅ・（ｔ３／ｐ２）となる。
【００３２】
ここで、下板４ａが連結下地板６から受ける力は、ｗ・ｄに比例することが言える。そこで、下板４ａが連結下地板６から受ける力と、上記の座屈荷重とで等式をたて、連結下地板６から圧縮力を受けて下板４ａが不安定となる（座屈に至る）条件を求める。その結果、間隔ｄの限界値は、ｄ＝ａ・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）と表される。ここで、Ｅは下板４の縦弾性係数、ｔは下板４の厚さ、ｐは金属製折板３の谷頂部の最大間隔であり、ａは係数である。
【００３３】
次に、上記の式において、係数ａの値を求める実験１〜６を行った。
上記の床構造１において、金属製折板３の谷頂部の最大間隔ｐ、下板４の板厚ｔ、構造板２同士の間隔ｄを下記の表１に示すように変化させて、下板４（下板４ａの部分）が座屈するまで、分布荷重を床構造１にかけた。この下板４が座屈するときの分布荷重を最大荷重とする。そして、それぞれの場合において係数ａを算出した結果を、表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004060306.tif 000003
【００３５】
表１に示すように、係数ａは約１．１であることが言える。
ただし、構造板２が大きく変形しないのは、この値の８０（％）程度までである。また、構造板２の自重等を含めて、想定される２倍程度の作用力までは耐え得るように安全側に設定すると、ａは０．４４とされる。
以上説明したように、構造板２同士の間隔ｄは、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）以内の範囲とされる。
【００３６】
以上で説明したように、本実施形態の床構造（軽量床構造）１は、山部と谷部とを連続させた波形を長手方向に延在させた金属製折板３と、金属製折板３の山頂部に接合された下地板５と、金属製折板３の谷頂部に接合された下板４とを備えた構造板２を用いたものである。そして、構造板２の両端部において、金属製折板３に、下地板５に向かって折り曲げられた折り曲げ部３ｂおよび下地板支持部３ｃが形成され、下地板５に結合されている。
【００３７】
ここで、床構造１は、床構造１全面が構造板２により構成されるよりも、簡略化されることが望まれる。床構造１全面が構造板２により構成されると、床構造１を施工する作業が煩雑で施工性が悪い。
【００３８】
そこで、本実施形態において、床構造（軽量床構造）１は、金属製折板３の山頂部の最大間隔よりも広い間隔ｄを有して配置され、構造板２間は、連結下地板６により連結されているものとした。これにより、構造板２の間に配置された連結下地板６は、金属製折板３の下地板５に向かって折り曲げられた折り曲げ部３ｂおよびそれに連続して形成された下地板支持部３ｃに支持されるため、床構造１として十分な剛性・強度を確保することができる。従って、床構造１として必要とされる剛性・強度を保持することが可能な範囲内で構造板間２の間隔ｄを設定し、床構造１を構成する構造板２の平面面積を減少させ、連結下地板６により構成される平面面積を増大させることで、床構造１を簡略化することができ、床構造１全面が構造板２により形成される場合と比較して、床構造１は軽量化される。
【００３９】
また、連結下地板６の部分は平板である連結下地板６を取り付けるのみでよいため、効率よく簡易に床構造１を形成することができ、施工性が向上する。更には、床構造１に用いられる構造板２が減少するため、経済性が向上する。なお、構造板２の厚さ、構造板２を構成する金属製折板３、下地板５、連結下地板６の厚さを調節することで、床構造１に所定の剛性や強度を付与することができる。
【００４０】
なお、本実施形態においては、金属製折板３の両端部が下地板５に向かって折り曲げられて、該下地板５に連結されるものとしてが、これに限定されるものではない。即ち、下板４の両端部が下地板５に向かって折り曲げられ、該下地板５に連結されるものであってもよい。そうすると、加工される幅に限界のある金属製折板３に対して幅の広い構造板２を形成することができる。
【００４１】
また、本実施形態の床構造１は、構造板２同士の間隔ｄは、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲である。ここでＥは下板４の縦弾性係数、ｔは下板４の厚み、ｗは床構造１への単位面積当たりの分布荷重、ｐは金属製折板３の谷頂部の間隔である。ここで、通常、金属製折板３の谷頂部の間隔と山部３ａの幅はほぼ同じである。これにより、軽量床構造１に十分な剛性、強度を付与しながら、床構造２を効率よく簡略化することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の床構造１において、下板４として鋼板が使用される場合は、構造板２同士の間隔ｄは、５．１×１０７・（ｔ３／ｐ２）以下の範囲とされる。ここでｐは金属製折板３の谷頂部の間隔、ｔは下板４（鋼板）の厚みである。この間隔ｄは、以下に説明するように求められる。
建築基準法に定められた住宅の居室等の構造計算に用いる載荷荷重は、１．８×１０３（Ｎ／ｍ２）である。また、鋼材の縦弾性係数は、２．０×１０１１（Ｎ／ｍ２）である。そのため、本実施形態にて求められた間隔ｄは、０．４４・（Ｅ／ｗ）・（ｔ３／ｐ２）＝０．４４・（２．０×１０１１）／（１．８×１０３）・（ｔ３／ｐ２）＝５．１×１０７・（ｔ３／ｐ２）と導かれる。
これにより、下板４に鋼板が使用された場合に、軽量床構造１に十分な剛性、強度を付与しながら、床構造２を効率よく簡略化することができる。
【００４３】
また、図３に示すように、本実施形態の床構造１において、連結下地板６に、下地板５よりも厚い連結下地板１６が用いられた床構造１１であってもよい。このとき、床構造１１に備えられた構造板１２を構成する金属製折板１３は、上記の構造板２において、金属製折板３の下地板支持部３ｃが、断面方向に中ほどで両端部が下がるような段差が設けられた下地板支持部１３ｃとされている。この段差により下がった部分に、下地板５よりも大きな厚みを有する連結下地板１６の両端部が設置されて、この下地板支持部１３ｃに連結される。このとき、連結下地板１６と下地板５の上面は同面とされている。これにより、構造板２より剛性・強度の劣る連結下地板１６が補強され、軽量床構造１１に十分な剛性、強度を付与することができる。
【００４４】
更には、図４に示すように、本実施形態の床構造１において、連結下地板６の下部に、補強桟７が配設された床構造２１であってもよい。このとき、床構造２１に備えられた構造板２２を構成する金属製折板２３は、上記の構造板２において、金属製折板３の下地板支持部３ｃが、下面が平坦な下地板支持部２３ｃとされている。この連結下地板６の下面に、構造板２２間に架け渡されるように下地桟７が列設されて連結される。なお、補強桟７としては、木製角材や金属製中空材等を用いることができる。
これにより、構造板２２より剛性・強度に劣る連結下地材６が補強され、床構造２１に十分な剛性、強度を付与することができる。なお、構造板２２同士の間隔ｄの間で、連結下地板６が補強桟７に固定されていると、床構造２１の剛性を高めることができる。
【００４５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
図１に示す床構造１において、金属製折板３の山部３ａの幅（谷頂部の間隔）ｐを２００（ｍｍ）、板厚ｔを０．８（ｍｍ）、構造板２同士の間隔ｄを５００（ｍｍ）とした。このとき、この床構造１への最大分布荷重は２．４（ｋＮ／ｍ２）となり、重量は１６（ｋｇ／ｍ２）となった。この結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例２）
図１に示す床構造１において、金属製折板３の山部３ａの幅（谷頂部の間隔）ｐを２００（ｍｍ）、板厚ｔを０．６（ｍｍ）、構造板２同士の間隔ｄを、本発明の下限値である２００（ｍｍ）とした。このとき、この床構造１への最大分布荷重は２．５（ｋＮ／ｍ２）となり、重量は２０（ｋｇ／ｍ２）となった。この結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2004060306.tif 000004
【００４９】
上記表２の結果に示すように、ほぼ同じ強度を確保して、構造板２の間隔ｄを広くとり、重量を２０（％）程度軽減することができた。
以上の結果により、本発明を用いることにより、強度が十分で、かつ、軽量であり、施工性・経済性に優れた床構造を形成することができることが言える。
【００５０】
【発明の効果】
以上で説明したように、請求項１の発明によると、構造板の間に配置された連結下地板は、金属製折板または下板の、下地板に向かって折り曲げられて下地板に結合された部分に支持されるため、床構造として十分な剛性・強度を確保することができる。従って、床構造として必要とされる剛性・強度を保持することが可能な範囲内で構造板間の間隔を設定し、床構造を構成する構造板の平面面積を減少させ、連結下地板により構成される平面面積を増大させることで、床構造を簡略化することができ、床構造全面が構造板により形成される場合と比較して、床構造は軽量化される。また、連結下地板の部分は平板である連結下地板を取り付けるのみでよいため、効率よく簡易に軽量床構造を形成することができ、施工性が向上する。更には、床構造に用いられる構造板が減少するため、経済性が向上する。なお、構造板の厚さ、構造板を構成する金属製折板、下地板、連結下板の厚さを調節することで、軽量床構造に所定の剛性や強度を付与することができる。
【００５１】
請求項２の発明によると、軽量床構造に十分な剛性・強度を付与しながら、床構造を効率よく簡略化することができる。
【００５２】
請求項３の発明によると、構造板の下板に鋼板を用いた軽量床構造に、十分な剛性・強度を付与しながら、床構造を効率よく簡略化することができる。
【００５３】
請求項４の発明によると、構造板より剛性・強度に劣る連結下地材が補強され、軽量床構造に十分な剛性、強度を付与することができる。
【００５４】
請求項５の発明によると、構造板より剛性・強度に劣る連結下地材が補強され、軽量床構造に十分な剛性、強度を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る軽量床構造の斜視図である。
【図２】図１に示す軽量床構造に、分布荷重が作用したときの断面図である。
【図３】別実施形態の軽量床構造の断面図である。
【図４】別実施形態の軽量床構造の、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）に示す向きの断面図である。
【符号の説明】
１　軽量床構造
２　構造板
３　金属製折板
４　下板
５　下地板
６　連結下地板
【図１】
2004060306.tif 000005
【図２】
2004060306.tif 000006
【図３】
2004060306.tif 000007
【図４】
2004060306.tif 000008