JP3828776B2 - 高剛性パネル及びその振動低減方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の部材、特に床構造に用いられる高剛性パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、床たわみ、遮音性、耐震性等の居住性や施工性等を向上させる目的で、金属製のトラス断面パネル、ハニカムパネル等の軽量高剛性サンドイッチパネルを床構造構成材料として用いることがある。サンドイッチパネルはパネル全体として高剛性であることを特徴としており、遮音性能の中で最も対策が困難である重量床衝撃音の低周波数領域において特に大きな低減効果が得られる。
【０００３】
しかし、トラス断面パネルのような高剛性パネルでは、パネル全体としては高剛性であるので上記のように低周波数領域での振動に対して効果を発揮するが、局部的には、つまりパネルを構成する薄板単体では剛性が弱いため、物の落下や人間の歩行等の衝撃力が床上に加わった場合に構成薄板に中〜高周波数領域の局部振動が発生することがある。そして構成薄板における局部振動がフローリングなどの床仕上げ材まで伝播し、床上の歩行者に不快感を与え、びびり振動等と呼ばれる問題になることがある。また、局部振動から天井裏に放射された中〜高周波数領域の音が下階の天井を透過し、びびり音等と呼ばれる問題となることもある。図５は、芯材として折板３を用いた高剛性のサンドイッチパネル、即ちトラス断面パネルにおいて、折板３の局部振動モードを数値解析によって求めた結果の一例であり、１５０Ｈｚの局部振動が生じた場合を示している。折板の斜面３ａには振幅の腹１０が生じているのがわかる。
【０００４】
上記のような金属パネルの構成薄板における局部振動は、構成薄板の上面全体にコンクリートを打設して合成床とすることによって解消される。建築物の床材として上述のような金属薄板等から構成される高剛性パネルを用いる場合において合成床とするのは一般的であり、コンクリートによって構成薄板における局部振動が拘束されるため、上述のような局部振動によるびびり振動・びびり音の問題が生じることはない。また構成薄板の上面全体へのコンクリート打設により合成床としない場合は、構成薄板の板厚を増加させたり、高剛性パネル内にグラスウール等の防音材を充填したり、構成薄板に制振材を貼り付けたりする対策が取られることもある。
【０００５】
また一般に、薄板を構造部材として使用する場合には座屈破壊についても十分に検証しておく必要があり、座屈対策としては構成薄板の板厚を増加させるのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から一般に行われている構成薄板の上面全体にコンクリートを打設するという方法では、床構造全体としての総重量が著しく増加するため、耐震性が低下する。また、床構造の総重量増加に伴って、床構造を支える大梁、柱、壁等の部材の構造強度を高める必要も生じるため、構造設計も困難になり、施工性も低下してしまう。
【０００７】
また、構成薄板の上面全体にコンクリートを打設したり、防音材をパネル内に充填したりという局部振動対策方法においては、高剛性パネルを床パネルとして用いる場合には配管・配線等のための空間が必要であるので、配管・配線用の空間が減少するという問題がある。
【０００８】
そして、構成薄板の局部振動や座屈に関する対策として有効な構成薄板の上面全体へのコンクリート打設、構成薄板の板厚増加、防音材や制振材の適用、いずれも材料・施工コストが大幅に増加する。
【０００９】
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであり、著しい自重増加を抑えながら振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させ、十分な座屈強度を有し、経済的な高剛性パネル及びその振動低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の高剛性パネルは、平行に配置された２つの板材と、２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、前記仕切りが前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項９に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、２つの板材を平行に配置し、芯材を２つの前記板材の間に配置して前記板材の各々と連結させ、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切る１以上の仕切りを前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に配置し、前記板材及び／又は前記芯材に固設することを特徴とする。
【００１２】
上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを芯材の上面全体に打設しないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、芯材上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。また、振動モードの腹近傍（図５参照）に仕切りが設けられて振幅の大きな部分を拘束するので、より効果的に局部振動を低減させることができる。またここで、周波数によって異なる振動モードが生じるので、問題となる周波数領域全ての振動モードの腹近傍に仕切りを設けることがより好ましい。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の高剛性パネルは、請求項１又は２において、前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１０に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、請求項９において、前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする。
【００１５】
上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、芯材として波形状や折板状のような幅方向断面が起伏を有する形状の板材を用い、パネル全体の剛性を効果的に向上させることが可能である。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の高剛性パネルは、１つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されているとともに、前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられている１以上の仕切りを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１１に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、幅方向断面が起伏を有する形状である芯材を板材に連結させ、１以上の仕切りを前記芯材の前記板材に対向しない側かつ長手方向における振動モードの腹近傍に固設することを特徴とする。
【００１８】
芯材の両面に板材を連結させないと、板材と芯材との接合部で折れ曲がり易く幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、パネルとの間に形成される空間を埋めるように長手方向の所定位置に仕切りを固設することで、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。また、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の高剛性パネルは、１つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されている１以上の仕切りを有し、前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする。
【００２０】
芯材の両面に板材を連結させないと、板材と芯材との接合部で折れ曲がり易く幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、上記記載の高剛性パネルによると、パネルとの間に形成される空間を埋めるように長手方向の所定位置に仕切りを固設することで、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。また、一般に高剛性パネルは複数併設して使用されるので、高剛性パネル単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル全体での振動も考慮する必要があるが、上記記載の高剛性パネルによると、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けるので、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることもできる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の高剛性パネルは、請求項１〜５のいずれか一項において、前記仕切りが粘弾性体を介して固設されていることを特徴とする。
【００２２】
上記記載の高剛性パネルによると、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、局部振動の減衰効果が向上する。
【００２３】
本発明の請求項７に記載の高剛性パネルは、請求項１〜６のいずれか一項において、前記仕切りが前記芯材の長手方向に幅のある塊状であることを特徴とする。
【００２４】
仕切りが芯材の長手方向に幅のある塊状であるので、芯材や板材との接触面積が増加し、芯材や板材に対する拘束効果が上昇する。従って、局部振動の低減効果をより向上させることができる。
【００２５】
本発明の請求項８に記載の高剛性パネルは、請求項１〜７のいずれか一項において、前記仕切りが前記板材と前記芯材との間に形成される空間の少なくとも一部を連通可能に固設されていることを特徴とする。
【００２６】
板材と芯材との間に形成される空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切りを設ける場合と、板材と芯材との間に形成される空間の全体を埋めるように仕切りを設ける場合とでは、局部振動の低減効果がほぼ同じである。これは、図５に示されているように局部振動による振幅は芯材の高さ方向において中央近傍で最も大きくなるため、少なくともその部分を仕切りで拘束すれば局部振動を抑制することができるからである。従って上記記載の高剛性パネルによると、より少ない部材を用いてコストを低減させることができる。また、芯材の形状に合わせて仕切りを嵌合することは困難であり、正確に嵌合しないまま固設させると局部振動により接触音が発生するという不都合がある。上記記載の高剛性パネルはこのような不都合も解消することができる。
【００２７】
本発明の請求項２に記載の高剛性パネルは、平行に配置された２つの板材と、２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする。
【００２８】
上記記載の高剛性パネルによると、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを芯材の上面全体に打設しないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、芯材上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。また、一般に高剛性パネルは複数併設して使用されるので、高剛性パネル単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル全体での振動も考慮する必要があるが、上記記載の高剛性パネルによると、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けるので、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００３０】
先ず、本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネル１について、図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル１は、図１に示されているように、２枚の板材２ａ，２ｂと、その２枚の板材２ａ，２ｂの間に配置されて板材２ａ，２ｂの各々と連結された芯材としての折板３とを含む。そして折板３と板材２ａとの間に形成される空間には、仕切り４が折板３の長手方向の所定位置に配置され、折板３に固設されている。なお、折板３の局部振動のみが問題となる場合には本実施形態のように仕切り４を折板３のみに固設し、板材２ａの局部振動のみが問題となる場合には仕切り４を板材２ａのみに固設し、折板３及び板材２ａの両方の局部振動が問題となる場合には仕切り４を折板３及び板材２ａの両方に固設するのが好ましく、局部振動が問題となる箇所に応じて適宜仕切り設置箇所を決定してよい。
【００３１】
折板３は、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、高剛性パネル１の長手方向と平行にその山線及び谷線が設置されている。折板３は強度が高く、且つ取り扱いが容易であり、高剛性パネル１の幅方向軸まわりの曲げ剛性を効果的に向上させることができる。
【００３２】
板材２ａ，２ｂは、例えば薄鋼板等の金属からなり、ベニア合板、パーティクルボード等の平板木材等を用いてよい。また、高剛性パネル１の用途に応じて、例えば床パネルとして用いる場合には、上側の板材２ａとしてベニア合板、パーティクルボード等の平板木材を、下側の板材２ｂとして薄鋼板等を用いる等、２枚の板材２ａ，２ｂの材質、板厚等が異なってもよい。
【００３３】
折板３と各板材２ａ，２ｂとの連結は、例えば螺子、ボルト・ナット、接着剤、スポット溶接等の溶接やこれらの併用による。ボルト・ナット等で連結する場合は、板材２ａ，２ｂと折板３との夫々該当する位置にボルト孔を設ける必要があり、また締め付けを強化する為に、矩形の金属薄板等の補強部材を用いることがある。
【００３４】
本実施形態における仕切り４は板状のものであり、鉄・鋼等の金属、コンクリート、木材等、様々な材料から構成されてよい。この仕切り４は折板３の長手方向の所定位置に複数配置されているが、長手方向の１ヶ所のみに１つの仕切り４を配置してよい。また、本実施形態の仕切り４は、一方の板材２ａと折板３との間に形成される空間の夫々に１枚ずつ配置されているが、設置箇所は様々にとることができる。例えば一方の板材２ａと折板３との間に形成される空間に１空間置きに配置したり、もう一方の板材２ｂと折板３との間に形成される空間に配置したり、両方の空間に配置したりすることもできる。
【００３５】
次に、本実施形態の高剛性パネル１に含まれる仕切り４の変形例を図２（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１の仕切り４は、板材２ａと折板３との間に形成される三角形状の空間の全体を埋めているが、図２（ａ）〜（ｃ）に示されている仕切り４は、その三角形状の空間の一部が連通可能となっている。図２（ａ）では折板３の谷部、図２（ｂ）では三角形状空間の上部、図２（ｃ）では三角形状空間の上部と下部とが連通可能となっている。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｃ）のように板材２ａと折板３との間に形成される三角形状空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切り４を設ける場合、より少ない部材でコストを低減させながらも、局部振動の低減効果については、図１のように板材２ａと折板３との間に形成される三角形状空間の全体を埋めるように仕切り４を設ける場合とほぼ同じになる。これは、図５に示されているように局部振動による振幅は折板３の高さ方向において中央近傍で最も大きくなるため、少なくともその部分を仕切り４で拘束すれば局部振動を抑制することができるからである。また、折板３の断面形状に合わせて仕切り４を嵌合することは困難であり、正確に嵌合しないまま固設させると局部振動により接触音が発生するという不都合があるが、このような不都合も解消される。なお、局部振動は折板３の高さ方向中央近傍で最大となることから、少なくともその部分は仕切り４で拘束することが好ましい。
【００３７】
次いで、本発明に係る第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル１１は、本発明に係る第一の実施形態において芯材として使用されている折板３がコ型形材１３に置換されたものである。そして、本発明に係る第一の実施形態と同様に、そのコ型形材１３の長手方向の所定位置に仕切り４が配置されてコ型形材１３に固設されているが、本実施形態における仕切り４は板状ではなくコ型形材１３の長手方向に厚さのあるもので、コ型形材１３の幅方向断面内部に嵌合され、コ型形材１３の形状を拘束している。
【００３８】
板材２ａ，２ｂは本発明に係る第一の実施形態と同様であり、コ型形材１３は、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、板材２ａ，２ｂの間に間隔をとって平行に複数個併設されている。各コ型形材１３と各板材２ａ，２ｂとの連結は、本発明に係る第一の実施形態と同様に例えば螺子、ボルト・ナット、接着剤、スポット溶接等の溶接やこれらの併用による。また、仕切り４についても本発明に係る第一の実施形態と同様で、鉄・鋼等の金属、コンクリート、木材等、様々な材料から構成されてよく、各コ型形材１３の長手方向の１ヶ所のみに１つの仕切り４を配置したり、コ型形材１３の幅方向断面内部に完全に嵌合させずに一部連通可能となるように切り欠きを設けたりしてもよい。
【００３９】
なお、本発明に係る芯材は、上記の第一の実施形態における折板３や第二の実施形態におけるコ型形材１３のような形態に限定されるものではない。例えば板材２ａ，２ｂと平行に上下交互の折り曲げ成形が施された折板、山線・谷線の明確な折り目のない滑らかな曲線を描いて起伏する波板等、様々な形状が考えられ、各板材２ａ，２ｂに連結されてパネル１，１１全体の剛性を高めるものであればよい。
【００４０】
次いで、本発明に係る第三の実施形態について、図４に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル２１は、板材２を１枚のみとし、芯材として折板３を用いており、仕切り４は折板３の板材２に対向しない側に配置されている。この仕切り４は長手方向の所定位置に複数個固設されているのが好ましい。なお、芯材としては、幅方向断面が起伏を有する形状であれば、折板３に限らず、例えば波板等を用いてよい。
【００４１】
折板３は本発明に係る第一の実施形態と同様であり、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、高剛性パネル２１の長手方向と平行にその山線及び谷線が設置される。また板材２は本発明に係る第一及び第二の実施形態と同様であり、例えば薄鋼板等の金属からなり、ベニア合板、パーティクルボード等の平板木材等を用いてよい。また図４に示されている本実施形態における仕切り４は、図２（ａ）〜（ｃ）と同様に折板３における三角形状の空間の一部が連通可能となっているが、三角形状の空間全てを埋めるように設けてもよく、また折板３の板材２に対向する側にも設けてもよい。
【００４２】
折板３の片側のみに板材２を連結させると通常幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、図４に示されているように、仕切り４を折板３の板材２に対向しない側に固設させることによって、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材２を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネル２１を実現することが可能である。
【００４３】
なお、本発明に係る仕切り４は、上記の第一〜第三の実施形態によるものに限定されず、例えば鉄・鋼等の金属、コンクリート、からなる塊状のもの、砂袋等、芯材の長手方向に幅のあるものを使用してもよい。これによって、折板３、コ型形材１３等の芯材や板材２，２ａ，２ｂとの接触面積が増加し、芯材や板材２，２ａ，２ｂに対する拘束効果が上昇するので、局部振動の低減効果がさらに向上する。また、仕切り４を金属、コンクリート、砂等の重量のあるものとし、幅方向に複数併設された高剛性パネルからなる床構造の振動振幅の大きな部分に局所的に重量を増加させることで、特に重量床衝撃音の低減効果を向上させることもできる。
【００４４】
板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３、コ型形材１３等の芯材に仕切り４を固設するには、例えばボルト・ナット、接着剤等を用いたり、スポット溶接等の溶接を施したりしてもよい。図１に示されているように粘弾性体の接着剤５等を用いると、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、高剛性パネル１の局部振動が早く減衰し、びびり振動・びびり音の不快感を和らげることができる。
【００４５】
粘弾性体５としては、損失係数が０．０５〜５．０の高分子材料を用いることが好ましく、接着剤５、ゴム等を用いることができる。また他にも、粘弾性の性質を示すものであれば、何でも使用することができる。
【００４６】
なお、板材２，２ａ，２ｂと折板３との緊結作業や、板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３に仕切り４を固設させる作業は、施工現場及び工場のどちらで行ってもよい。
【００４７】
以上のように、高剛性パネル１，１１，２１に仕切り４を備えることで、コンクリートを折板３の上面全体にわたって打設しなくても、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、高剛性パネル１，１１，２１を含む床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切り４は、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切り４を折板３、コ型形材１３等芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、折板３、コ型形材１３等の芯材や板材２，２ａ，２ｂをより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを折板３の上面全体にわたって打設しないので、高剛性パネル１，１１，２１内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、折板３の上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。
【００４８】
また、この仕切り４の設置箇所を芯材の振動モードの腹１０（図５参照）近傍として、振幅が大きい部分を拘束することが好ましい。また、周波数によって異なる振動モードが生じるので、問題となる周波数領域全ての振動モードの腹近傍に仕切りを設けることがより好ましい。こうすることで、より少ない材料を用いて高剛性パネル１，１１，２１の総重量の増加を最小限に抑えながら、局部振動の低減効果を向上させることができる。
【００４９】
なお、高剛性パネル１，１１，２１の長手方向の中央近傍に仕切り４を設置することによって、高剛性パネル１，１１，２１全体の振動を低減する効果が期待できる。
【００５０】
また一般に、高剛性パネル１，１１，２１はその幅方向に複数併設して使用されるので、高剛性パネル１，１１，２１単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル１，１１，２１全体での振動も考慮する必要がある。そこで、仕切り４の設置位置を、幅方向に複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体に関する板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３やコ型形材１３等の芯材における幅方向の振動モードの腹近傍とすることで、複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることができる。なお、幅方向に複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体に関する折板３やコ型形材１３等の芯材における幅方向の振動モードは、パネル１，１１，２１の寸法、併設するパネル１，１１，２１の個数等によって変化する。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】
板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けることによって、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。また、仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。
【００５３】
また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、コンクリートを芯材の上面全体に打設したり、防音材を充填したりしないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。
【００５５】
また、芯材の上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。
【００５６】
また、芯材として波形状や折板状のような幅方向断面が起伏を有する形状の板材を用いることで、パネル全体の剛性を効果的に向上させることが可能である。
【００５７】
また、幅方向断面が起伏を有する形状である芯材を板材に連結させ、仕切りを芯材の板材に対向しない側において長手方向の所定位置に固設することで、板材が芯材の一方にしかないことによる幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。
【００５８】
また、振動モードの腹近傍に仕切りを設けることで、床構造の総重量の増加を最小限に抑えながら、局部振動の低減効果をより一層向上させることができる。
【００５９】
また、粘弾性体を介して仕切りを固設することで、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、局部振動の減衰効果が向上する。
【００６０】
また、仕切りを芯材の長手方向に幅のある塊状とすることで、芯材や板材に対する拘束効果が上昇し、局部振動の低減効果をより一層向上させることができる。
【００６１】
また、板材と芯材との間に形成される空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切りを設けると、より少ない部材を用いてコストを低減させながらも、板材と芯材との間に形成される空間の全体を埋めるように仕切りを設ける場合と同等の局部振動の低減効果を得ることができる。さらに、仕切りを芯材の形状に正確に合わせないまま固設させて騒音が発生してしまうという不都合を解消するもできる。
【００６２】
また、高剛性パネルを複数併設して使用する場合に、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けると、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネルを示す斜視分解図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネルに含まれる仕切りの変形例を示す横断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る高剛性パネルを示す斜視分解図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係る高剛性パネルを示す横断面図である。
【図５】高剛性パネルに用いられる折板の局部振動モードに関する数値解析結果の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ 高剛性パネル
２，２ａ，２ｂ 板材
３ 折板（芯材）
３ａ 折板斜面
４ 仕切り
５ 接着剤（粘弾性体）
１０ 振動モードの腹
１３ コ型形材（芯材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の部材、特に床構造に用いられる高剛性パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、床たわみ、遮音性、耐震性等の居住性や施工性等を向上させる目的で、金属製のトラス断面パネル、ハニカムパネル等の軽量高剛性サンドイッチパネルを床構造構成材料として用いることがある。サンドイッチパネルはパネル全体として高剛性であることを特徴としており、遮音性能の中で最も対策が困難である重量床衝撃音の低周波数領域において特に大きな低減効果が得られる。
【０００３】
しかし、トラス断面パネルのような高剛性パネルでは、パネル全体としては高剛性であるので上記のように低周波数領域での振動に対して効果を発揮するが、局部的には、つまりパネルを構成する薄板単体では剛性が弱いため、物の落下や人間の歩行等の衝撃力が床上に加わった場合に構成薄板に中〜高周波数領域の局部振動が発生することがある。そして構成薄板における局部振動がフローリングなどの床仕上げ材まで伝播し、床上の歩行者に不快感を与え、びびり振動等と呼ばれる問題になることがある。また、局部振動から天井裏に放射された中〜高周波数領域の音が下階の天井を透過し、びびり音等と呼ばれる問題となることもある。図５は、芯材として折板３を用いた高剛性のサンドイッチパネル、即ちトラス断面パネルにおいて、折板３の局部振動モードを数値解析によって求めた結果の一例であり、１５０Ｈｚの局部振動が生じた場合を示している。折板の斜面３ａには振幅の腹１０が生じているのがわかる。
【０００４】
上記のような金属パネルの構成薄板における局部振動は、構成薄板の上面全体にコンクリートを打設して合成床とすることによって解消される。建築物の床材として上述のような金属薄板等から構成される高剛性パネルを用いる場合において合成床とするのは一般的であり、コンクリートによって構成薄板における局部振動が拘束されるため、上述のような局部振動によるびびり振動・びびり音の問題が生じることはない。また構成薄板の上面全体へのコンクリート打設により合成床としない場合は、構成薄板の板厚を増加させたり、高剛性パネル内にグラスウール等の防音材を充填したり、構成薄板に制振材を貼り付けたりする対策が取られることもある。
【０００５】
また一般に、薄板を構造部材として使用する場合には座屈破壊についても十分に検証しておく必要があり、座屈対策としては構成薄板の板厚を増加させるのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から一般に行われている構成薄板の上面全体にコンクリートを打設するという方法では、床構造全体としての総重量が著しく増加するため、耐震性が低下する。また、床構造の総重量増加に伴って、床構造を支える大梁、柱、壁等の部材の構造強度を高める必要も生じるため、構造設計も困難になり、施工性も低下してしまう。
【０００７】
また、構成薄板の上面全体にコンクリートを打設したり、防音材をパネル内に充填したりという局部振動対策方法においては、高剛性パネルを床パネルとして用いる場合には配管・配線等のための空間が必要であるので、配管・配線用の空間が減少するという問題がある。
【０００８】
そして、構成薄板の局部振動や座屈に関する対策として有効な構成薄板の上面全体へのコンクリート打設、構成薄板の板厚増加、防音材や制振材の適用、いずれも材料・施工コストが大幅に増加する。
【０００９】
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであり、著しい自重増加を抑えながら振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させ、十分な座屈強度を有し、経済的な高剛性パネル及びその振動低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の高剛性パネルは、平行に配置された２つの板材と、２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、前記仕切りが前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項９に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、２つの板材を平行に配置し、芯材を２つの前記板材の間に配置して前記板材の各々と連結させ、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切る１以上の仕切りを前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に配置し、前記板材及び／又は前記芯材に固設することを特徴とする。
【００１２】
上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを芯材の上面全体に打設しないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、芯材上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。また、振動モードの腹近傍（図５参照）に仕切りが設けられて振幅の大きな部分を拘束するので、より効果的に局部振動を低減させることができる。またここで、周波数によって異なる振動モードが生じるので、問題となる周波数領域全ての振動モードの腹近傍に仕切りを設けることがより好ましい。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の高剛性パネルは、請求項１又は２において、前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項１０に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、請求項９において、前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする。
【００１５】
上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、芯材として波形状や折板状のような幅方向断面が起伏を有する形状の板材を用い、パネル全体の剛性を効果的に向上させることが可能である。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の高剛性パネルは、１つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されているとともに、前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられている１以上の仕切りを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１１に記載の高剛性パネルの振動低減方法は、幅方向断面が起伏を有する形状である芯材を板材に連結させ、１以上の仕切りを前記芯材の前記板材に対向しない側かつ長手方向における振動モードの腹近傍に固設することを特徴とする。
【００１８】
芯材の両面に板材を連結させないと、板材と芯材との接合部で折れ曲がり易く幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、上記記載の高剛性パネル及びその振動低減方法によると、パネルとの間に形成される空間を埋めるように長手方向の所定位置に仕切りを固設することで、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。また、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の高剛性パネルは、１つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されている１以上の仕切りを有し、前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする。
【００２０】
芯材の両面に板材を連結させないと、板材と芯材との接合部で折れ曲がり易く幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、上記記載の高剛性パネルによると、パネルとの間に形成される空間を埋めるように長手方向の所定位置に仕切りを固設することで、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。また、一般に高剛性パネルは複数併設して使用されるので、高剛性パネル単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル全体での振動も考慮する必要があるが、上記記載の高剛性パネルによると、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けるので、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることもできる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の高剛性パネルは、請求項１〜５のいずれか一項において、前記仕切りが粘弾性体を介して固設されていることを特徴とする。
【００２２】
上記記載の高剛性パネルによると、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、局部振動の減衰効果が向上する。
【００２３】
本発明の請求項７に記載の高剛性パネルは、請求項１〜６のいずれか一項において、前記仕切りが前記芯材の長手方向に幅のある塊状であることを特徴とする。
【００２４】
仕切りが芯材の長手方向に幅のある塊状であるので、芯材や板材との接触面積が増加し、芯材や板材に対する拘束効果が上昇する。従って、局部振動の低減効果をより向上させることができる。
【００２５】
本発明の請求項８に記載の高剛性パネルは、請求項１〜７のいずれか一項において、前記仕切りが前記板材と前記芯材との間に形成される空間の少なくとも一部を連通可能に固設されていることを特徴とする。
【００２６】
板材と芯材との間に形成される空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切りを設ける場合と、板材と芯材との間に形成される空間の全体を埋めるように仕切りを設ける場合とでは、局部振動の低減効果がほぼ同じである。これは、図５に示されているように局部振動による振幅は芯材の高さ方向において中央近傍で最も大きくなるため、少なくともその部分を仕切りで拘束すれば局部振動を抑制することができるからである。従って上記記載の高剛性パネルによると、より少ない部材を用いてコストを低減させることができる。また、芯材の形状に合わせて仕切りを嵌合することは困難であり、正確に嵌合しないまま固設させると局部振動により接触音が発生するという不都合がある。上記記載の高剛性パネルはこのような不都合も解消することができる。
【００２７】
本発明の請求項２に記載の高剛性パネルは、平行に配置された２つの板材と、２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする。
【００２８】
上記記載の高剛性パネルによると、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを芯材の上面全体に打設しないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、芯材上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。また、一般に高剛性パネルは複数併設して使用されるので、高剛性パネル単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル全体での振動も考慮する必要があるが、上記記載の高剛性パネルによると、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けるので、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００３０】
先ず、本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネル１について、図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル１は、図１に示されているように、２枚の板材２ａ，２ｂと、その２枚の板材２ａ，２ｂの間に配置されて板材２ａ，２ｂの各々と連結された芯材としての折板３とを含む。そして折板３と板材２ａとの間に形成される空間には、仕切り４が折板３の長手方向の所定位置に配置され、折板３に固設されている。なお、折板３の局部振動のみが問題となる場合には本実施形態のように仕切り４を折板３のみに固設し、板材２ａの局部振動のみが問題となる場合には仕切り４を板材２ａのみに固設し、折板３及び板材２ａの両方の局部振動が問題となる場合には仕切り４を折板３及び板材２ａの両方に固設するのが好ましく、局部振動が問題となる箇所に応じて適宜仕切り設置箇所を決定してよい。
【００３１】
折板３は、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、高剛性パネル１の長手方向と平行にその山線及び谷線が設置されている。折板３は強度が高く、且つ取り扱いが容易であり、高剛性パネル１の幅方向軸まわりの曲げ剛性を効果的に向上させることができる。
【００３２】
板材２ａ，２ｂは、例えば薄鋼板等の金属からなり、ベニア合板、パーティクルボード等の平板木材等を用いてよい。また、高剛性パネル１の用途に応じて、例えば床パネルとして用いる場合には、上側の板材２ａとしてベニア合板、パーティクルボード等の平板木材を、下側の板材２ｂとして薄鋼板等を用いる等、２枚の板材２ａ，２ｂの材質、板厚等が異なってもよい。
【００３３】
折板３と各板材２ａ，２ｂとの連結は、例えば螺子、ボルト・ナット、接着剤、スポット溶接等の溶接やこれらの併用による。ボルト・ナット等で連結する場合は、板材２ａ，２ｂと折板３との夫々該当する位置にボルト孔を設ける必要があり、また締め付けを強化する為に、矩形の金属薄板等の補強部材を用いることがある。
【００３４】
本実施形態における仕切り４は板状のものであり、鉄・鋼等の金属、コンクリート、木材等、様々な材料から構成されてよい。この仕切り４は折板３の長手方向の所定位置に複数配置されているが、長手方向の１ヶ所のみに１つの仕切り４を配置してよい。また、本実施形態の仕切り４は、一方の板材２ａと折板３との間に形成される空間の夫々に１枚ずつ配置されているが、設置箇所は様々にとることができる。例えば一方の板材２ａと折板３との間に形成される空間に１空間置きに配置したり、もう一方の板材２ｂと折板３との間に形成される空間に配置したり、両方の空間に配置したりすることもできる。
【００３５】
次に、本実施形態の高剛性パネル１に含まれる仕切り４の変形例を図２（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図１の仕切り４は、板材２ａと折板３との間に形成される三角形状の空間の全体を埋めているが、図２（ａ）〜（ｃ）に示されている仕切り４は、その三角形状の空間の一部が連通可能となっている。図２（ａ）では折板３の谷部、図２（ｂ）では三角形状空間の上部、図２（ｃ）では三角形状空間の上部と下部とが連通可能となっている。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｃ）のように板材２ａと折板３との間に形成される三角形状空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切り４を設ける場合、より少ない部材でコストを低減させながらも、局部振動の低減効果については、図１のように板材２ａと折板３との間に形成される三角形状空間の全体を埋めるように仕切り４を設ける場合とほぼ同じになる。これは、図５に示されているように局部振動による振幅は折板３の高さ方向において中央近傍で最も大きくなるため、少なくともその部分を仕切り４で拘束すれば局部振動を抑制することができるからである。また、折板３の断面形状に合わせて仕切り４を嵌合することは困難であり、正確に嵌合しないまま固設させると局部振動により接触音が発生するという不都合があるが、このような不都合も解消される。なお、局部振動は折板３の高さ方向中央近傍で最大となることから、少なくともその部分は仕切り４で拘束することが好ましい。
【００３７】
次いで、本発明に係る第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル１１は、本発明に係る第一の実施形態において芯材として使用されている折板３がコ型形材１３に置換されたものである。そして、本発明に係る第一の実施形態と同様に、そのコ型形材１３の長手方向の所定位置に仕切り４が配置されてコ型形材１３に固設されているが、本実施形態における仕切り４は板状ではなくコ型形材１３の長手方向に厚さのあるもので、コ型形材１３の幅方向断面内部に嵌合され、コ型形材１３の形状を拘束している。
【００３８】
板材２ａ，２ｂは本発明に係る第一の実施形態と同様であり、コ型形材１３は、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、板材２ａ，２ｂの間に間隔をとって平行に複数個併設されている。各コ型形材１３と各板材２ａ，２ｂとの連結は、本発明に係る第一の実施形態と同様に例えば螺子、ボルト・ナット、接着剤、スポット溶接等の溶接やこれらの併用による。また、仕切り４についても本発明に係る第一の実施形態と同様で、鉄・鋼等の金属、コンクリート、木材等、様々な材料から構成されてよく、各コ型形材１３の長手方向の１ヶ所のみに１つの仕切り４を配置したり、コ型形材１３の幅方向断面内部に完全に嵌合させずに一部連通可能となるように切り欠きを設けたりしてもよい。
【００３９】
なお、本発明に係る芯材は、上記の第一の実施形態における折板３や第二の実施形態におけるコ型形材１３のような形態に限定されるものではない。例えば板材２ａ，２ｂと平行に上下交互の折り曲げ成形が施された折板、山線・谷線の明確な折り目のない滑らかな曲線を描いて起伏する波板等、様々な形状が考えられ、各板材２ａ，２ｂに連結されてパネル１，１１全体の剛性を高めるものであればよい。
【００４０】
次いで、本発明に係る第三の実施形態について、図４に基づいて説明する。本実施形態の高剛性パネル２１は、板材２を１枚のみとし、芯材として折板３を用いており、仕切り４は折板３の板材２に対向しない側に配置されている。この仕切り４は長手方向の所定位置に複数個固設されているのが好ましい。なお、芯材としては、幅方向断面が起伏を有する形状であれば、折板３に限らず、例えば波板等を用いてよい。
【００４１】
折板３は本発明に係る第一の実施形態と同様であり、例えば薄鋼板等の金属からなり、押出し成形、プレス成形、ロールフォーミング成形等によって形成され、高剛性パネル２１の長手方向と平行にその山線及び谷線が設置される。また板材２は本発明に係る第一及び第二の実施形態と同様であり、例えば薄鋼板等の金属からなり、ベニア合板、パーティクルボード等の平板木材等を用いてよい。また図４に示されている本実施形態における仕切り４は、図２（ａ）〜（ｃ）と同様に折板３における三角形状の空間の一部が連通可能となっているが、三角形状の空間全てを埋めるように設けてもよく、また折板３の板材２に対向する側にも設けてもよい。
【００４２】
折板３の片側のみに板材２を連結させると通常幅方向の曲げ剛性が著しく低くなるが、図４に示されているように、仕切り４を折板３の板材２に対向しない側に固設させることによって、幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材２を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネル２１を実現することが可能である。
【００４３】
なお、本発明に係る仕切り４は、上記の第一〜第三の実施形態によるものに限定されず、例えば鉄・鋼等の金属、コンクリート、からなる塊状のもの、砂袋等、芯材の長手方向に幅のあるものを使用してもよい。これによって、折板３、コ型形材１３等の芯材や板材２，２ａ，２ｂとの接触面積が増加し、芯材や板材２，２ａ，２ｂに対する拘束効果が上昇するので、局部振動の低減効果がさらに向上する。また、仕切り４を金属、コンクリート、砂等の重量のあるものとし、幅方向に複数併設された高剛性パネルからなる床構造の振動振幅の大きな部分に局所的に重量を増加させることで、特に重量床衝撃音の低減効果を向上させることもできる。
【００４４】
板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３、コ型形材１３等の芯材に仕切り４を固設するには、例えばボルト・ナット、接着剤等を用いたり、スポット溶接等の溶接を施したりしてもよい。図１に示されているように粘弾性体の接着剤５等を用いると、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、高剛性パネル１の局部振動が早く減衰し、びびり振動・びびり音の不快感を和らげることができる。
【００４５】
粘弾性体５としては、損失係数が０．０５〜５．０の高分子材料を用いることが好ましく、接着剤５、ゴム等を用いることができる。また他にも、粘弾性の性質を示すものであれば、何でも使用することができる。
【００４６】
なお、板材２，２ａ，２ｂと折板３との緊結作業や、板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３に仕切り４を固設させる作業は、施工現場及び工場のどちらで行ってもよい。
【００４７】
以上のように、高剛性パネル１，１１，２１に仕切り４を備えることで、コンクリートを折板３の上面全体にわたって打設しなくても、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、高剛性パネル１，１１，２１を含む床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。またこの仕切り４は、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。また、仕切り４を折板３、コ型形材１３等芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、折板３、コ型形材１３等の芯材や板材２，２ａ，２ｂをより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。また、コンクリートを折板３の上面全体にわたって打設しないので、高剛性パネル１，１１，２１内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。また、折板３の上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。
【００４８】
また、この仕切り４の設置箇所を芯材の振動モードの腹１０（図５参照）近傍として、振幅が大きい部分を拘束することが好ましい。また、周波数によって異なる振動モードが生じるので、問題となる周波数領域全ての振動モードの腹近傍に仕切りを設けることがより好ましい。こうすることで、より少ない材料を用いて高剛性パネル１，１１，２１の総重量の増加を最小限に抑えながら、局部振動の低減効果を向上させることができる。
【００４９】
なお、高剛性パネル１，１１，２１の長手方向の中央近傍に仕切り４を設置することによって、高剛性パネル１，１１，２１全体の振動を低減する効果が期待できる。
【００５０】
また一般に、高剛性パネル１，１１，２１はその幅方向に複数併設して使用されるので、高剛性パネル１，１１，２１単体の振動だけでなく複数個連結された高剛性パネル１，１１，２１全体での振動も考慮する必要がある。そこで、仕切り４の設置位置を、幅方向に複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体に関する板材２，２ａ，２ｂ及び／又は折板３やコ型形材１３等の芯材における幅方向の振動モードの腹近傍とすることで、複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることができる。なお、幅方向に複数個併設された高剛性パネル１，１１，２１全体に関する折板３やコ型形材１３等の芯材における幅方向の振動モードは、パネル１，１１，２１の寸法、併設するパネル１，１１，２１の個数等によって変化する。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】
板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けることによって、コンクリートを芯材の上面全体に打設しなくても、板材と芯材との間に形成される空間を埋めるように芯材の長手方向の所定位置に仕切りを設けるのみで、振動・騒音、特に構成薄板の局部振動によるびびり振動・びびり音を低減させることが可能であり、床構造全体の著しい自重増加を抑えることができる。また、仕切りは、局部振動を低減させると共に、座屈破壊を防止するので、構成薄板の板厚を増加する必要もない。従って、耐震性や施工性を損なうという問題がない。
【００５３】
また、仕切りを芯材の長手方向の複数箇所に設置することで、芯材や板材をより確実に拘束し、局部振動の低減効果をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、コンクリートを芯材の上面全体に打設したり、防音材を充填したりしないので、高剛性パネル内の配管・配線用の空間を十分に確保できる。
【００５５】
また、芯材の上面全体へのコンクリート打設、防音材や制振材の適用、構成薄板の板厚増加を必要としないのでコストを抑えることができる。
【００５６】
また、芯材として波形状や折板状のような幅方向断面が起伏を有する形状の板材を用いることで、パネル全体の剛性を効果的に向上させることが可能である。
【００５７】
また、幅方向断面が起伏を有する形状である芯材を板材に連結させ、仕切りを芯材の板材に対向しない側において長手方向の所定位置に固設することで、板材が芯材の一方にしかないことによる幅方向の曲げ剛性の低下を抑制することができる。即ち、板材を１枚のみ使用して低コストで高剛性パネルを実現することが可能である。
【００５８】
また、振動モードの腹近傍に仕切りを設けることで、床構造の総重量の増加を最小限に抑えながら、局部振動の低減効果をより一層向上させることができる。
【００５９】
また、粘弾性体を介して仕切りを固設することで、粘弾性体の粘性作用によって振動エネルギが熱エネルギに変換され、局部振動の減衰効果が向上する。
【００６０】
また、仕切りを芯材の長手方向に幅のある塊状とすることで、芯材や板材に対する拘束効果が上昇し、局部振動の低減効果をより一層向上させることができる。
【００６１】
また、板材と芯材との間に形成される空間の少なくとも一部が連通可能となるように仕切りを設けると、より少ない部材を用いてコストを低減させながらも、板材と芯材との間に形成される空間の全体を埋めるように仕切りを設ける場合と同等の局部振動の低減効果を得ることができる。さらに、仕切りを芯材の形状に正確に合わせないまま固設させて騒音が発生してしまうという不都合を解消するもできる。
【００６２】
また、高剛性パネルを複数併設して使用する場合に、仕切りを板材及び／又は芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けると、複数個併設された高剛性パネル全体が振動する際生じる局部振動の低減効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネルを示す斜視分解図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る高剛性パネルに含まれる仕切りの変形例を示す横断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る高剛性パネルを示す斜視分解図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係る高剛性パネルを示す横断面図である。
【図５】高剛性パネルに用いられる折板の局部振動モードに関する数値解析結果の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ 高剛性パネル
２，２ａ，２ｂ 板材
３ 折板（芯材）
３ａ 折板斜面
４ 仕切り
５ 接着剤（粘弾性体）
１０ 振動モードの腹
１３ コ型形材（芯材）
Claims (11)
- 平行に配置された２つの板材と、
２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、
前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、
前記仕切りが前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられていることを特徴とする高剛性パネル。 - 平行に配置された２つの板材と、
２つの前記板材の間に配置されて前記板材の各々と連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、
前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切るように長手方向の所定位置に配置され、前記板材及び／又は前記芯材に固設された１以上の仕切りを有し、
前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする高剛性パネル。 - 前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高剛性パネル。
- １つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、
前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されているとともに、前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に設けられている１以上の仕切りを有することを特徴とする高剛性パネル。 - １つの板材と、幅方向断面が起伏を有する形状であり、前記板材に連結された芯材とを備えた高剛性パネルであって、
前記芯材の前記板材に対向しない側に固設されている１以上の仕切りを有し、
前記仕切りが、幅方向に複数個併設された前記高剛性パネル全体に関する前記板材及び／又は前記芯材における幅方向の振動モードの腹近傍に設けられることを特徴とする高剛性パネル。 - 前記仕切りが粘弾性体を介して固設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の高剛性パネル。
- 前記仕切りが前記芯材の長手方向に幅のある塊状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高剛性パネル。
- 前記仕切りが前記板材と前記芯材との間に形成される空間の少なくとも一部を連通可能に固設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高剛性パネル。
- ２つの板材を平行に配置し、
芯材を２つの前記板材の間に配置して前記板材の各々と連結させ、
前記板材と前記芯材との間に形成される空間を仕切る１以上の仕切りを前記板材及び／又は前記芯材の長手方向における振動モードの腹近傍に配置し、前記板材及び／又は前記芯材に固設することを特徴とする高剛性パネルの振動低減方法。 - 前記芯材の幅方向断面が起伏を有する形状であることを特徴とする請求項９に記載の高剛性パネルの振動低減方法。
- 幅方向断面が起伏を有する形状である芯材を板材に連結させ、
１以上の仕切りを前記芯材の前記板材に対向しない側かつ長手方向における振動モードの腹近傍に固設することを特徴とする高剛性パネルの振動低減方法。
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