JP5445376B2 - Panel floor structure - Google Patents
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Description
本発明は、建築物の床として用いられるパネル床構造に関するものである。 The present invention relates to a panel floor structure used as a floor of a building.
従来より、建築物の床として用いられる様々な床構造が提案されており、その種類としては、例えば、特許文献1に開示されているような鉄筋コンクリート製床構造や、特許文献2に開示されているような、鋼板からなるデッキプレート上にコンクリートを打設して構成される合成床構造が提案されている。
Conventionally, various floor structures used as a floor of a building have been proposed. For example, the floor structure made of reinforced concrete as disclosed in
このような建築物の床構造に求められる性能としては、例えば、平常時の面外方向の曲げ剛性や耐力、地震時の面内方向のせん断剛性や耐力、火災時の非損傷性や遮熱性の他に、平常時の遮音性があることが知られている。 The performance required for the floor structure of such buildings includes, for example, the out-of-plane bending rigidity and proof stress during normal times, the in-plane shear rigidity and proof strength during earthquakes, and non-damage and thermal insulation properties in the event of a fire. In addition, it is known that there is sound insulation in normal times.
ここで、床構造の遮音性の改善を図るうえでは、主として透過音と床衝撃音との二種類の騒音に対する遮音性の改善を図る必要がある。このうち、床衝撃音については、人間の通常の歩行や物の落下等により生じる軽量床衝撃音と、人が飛び跳ねること等により生じる重量床衝撃音(45Hz〜707Hz)とが知られている。このうち、軽量床衝撃音は、床面上にカーペット等を敷くことで衝撃音を吸収することが可能であり、個人レベルでの改善を図ることが可能である。これに対して、重量床衝撃音は、個人レベルでの改善が困難であり、その改善を図るうえでは、床断面等の床構造そのものに踏み込んだ対策が必要となる。 Here, in order to improve the sound insulation of the floor structure, it is necessary to improve the sound insulation against two kinds of noises, mainly transmitted sound and floor impact sound. Among these, as for floor impact sound, a light floor impact sound caused by a normal human walk or a drop of an object, and a heavy floor impact sound (45 Hz to 707 Hz) caused by a person jumping or the like are known. Among these, the lightweight floor impact sound can be absorbed by laying a carpet or the like on the floor surface, and can be improved at an individual level. On the other hand, it is difficult to improve the heavy floor impact sound at the individual level. To improve the heavy floor impact sound, it is necessary to take measures against the floor structure itself such as a floor section.
重量床衝撃音の改善を図るための対策としては、例えば、床重量を増大させたり、床構造の曲げ剛性を増大させたりといった手段が採られている。このうち、従来の鉄筋コンクリート製床構造や合成床構造では、床構造を構成する各構成要素を独立して寸法調整することにより、床重量の増大を抑えつつ曲げ剛性を増大させることが困難である。このことから、重量床衝撃音の改善を図るための手段として、床厚を大きく設定して、床重量と曲げ剛性を同時に増大させて遮音性を向上させる手段が主に用いられている。 As measures for improving the heavy floor impact sound, for example, measures are taken such as increasing the floor weight or increasing the bending rigidity of the floor structure. Among these, in conventional reinforced concrete floor structures and composite floor structures, it is difficult to increase the bending rigidity while suppressing an increase in floor weight by independently adjusting the dimensions of each component constituting the floor structure. . Therefore, as a means for improving the heavy floor impact sound, a means for improving the sound insulation by setting the floor thickness large and simultaneously increasing the floor weight and the bending rigidity is mainly used.
しかし、床構造はその重量が建築物全体の重量の半分程度を占めていることから、床重量を増大させると、柱、梁、杭、基礎等の他部材の剛性、強度等についても大断面化、高性能化をする必要が生じ、建築物全体として不経済な設計になってしまうという問題点があった。 However, since the weight of the floor structure occupies about half of the weight of the entire building, increasing the floor weight also increases the rigidity and strength of other members such as columns, beams, piles and foundations. There is a problem that it becomes necessary to improve the performance and performance, resulting in an uneconomic design as a whole building.
そこで、このような問題点を解決する床構造として、例えば、図13に示すような鋼製のパネル床構造101が提案されている(例えば、特許文献3も参照。)。これは、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板111及び下面板113と、上面板111及び下面板113の間に配置され、上下端がその上面板111及び下面板113に固定された鋼製の芯部材115とを備えている。
Then, as a floor structure which solves such a problem, for example, the steel
このパネル床構造101では、例えば、上面板111、下面板113の板厚のみ増大させる等して、上面板111、下面板113及び芯部材115のそれぞれを独立して寸法調整することにより、床重量の増大を抑えつつパネル床構造101の曲げ剛性を容易に増大させることが可能となっている。このため、このパネル床構造101では、過度に床重量の増大をすることなく重量床衝撃音に対する遮音性の改善を図り、床重量と遮音性とのバランスに優れた床構造を提供することが可能となっている。
In this
しかしながら、従来のパネル床構造101は、上面板111、下面板113及び芯部材115の総てが比較的比重の大きい鋼材から構成されており、その床重量について更なる改善の余地があるものとなっていた。
However, in the conventional
また、従来のパネル床構造101は、パネル床構造101に振動が生じたときに、パネル床構造101全体とは別に芯部材115そのものがその床厚直交方向に振動することにより、重量床衝撃音の評価範囲内の振動が発生して、重量床衝撃音に対する遮音性の悪化を招く場合が生じていた。このような芯部材115の重量床衝撃音の振動は、芯部材115の長手方向の長さや幅方向の長さが長くなるほど発生し易い。このため、従来のパネル床構造101では、曲げ剛性の増大により遮音性の改善を図るため、芯部材115の幅方向の長さを長くしてパネル床構造101全体の床厚を増大させたとしても、芯部材115に起因する重量床衝撃音によりかえって遮音性の悪化を招く場合が生じていた。
Further, in the conventional
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性についての改善を図ることを可能とするパネル床構造を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to improve the sound insulation against heavy floor impact sound while reducing the floor weight. It is to provide a panel floor structure that enables the above.
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記のパネル床構造を発明した。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have invented the following panel floor structure after intensive studies.
第1発明は、左右に間隔を空けて平行に配設された複数の横架材上に配設可能なパネル床構造において、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板及び下面板と、前記上面板と前記下面板との間の空間に充填された充填材とを備え、前記充填材は、前記上面板及び前記下面板のそれぞれに接続され、前記下面板において当該下面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び/又は角部が前記接続部により支持されて、その1次固有振動数f(Hz)が707Hz以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていることを特徴とする。 In a first aspect of the present invention, there is provided a panel floor structure that can be arranged on a plurality of horizontal members arranged in parallel with a space between left and right, and a steel top plate arranged in parallel with a space in the vertical direction; A lower surface plate and a filler filled in a space between the upper surface plate and the lower surface plate, the filler being connected to each of the upper surface plate and the lower surface plate, The partial vibration system composed of a portion surrounded by a connection portion between the face plate and the filler is formed in a quadrangular shape, and the side portions and / or corner portions of the rectangular shape are supported by the connection portion, The partial vibration system is adjusted in thickness and side length so that the primary natural frequency f (Hz) is 707 Hz or more.
第2発明は、第1発明において、前記上面板において当該上面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び/又は角部が前記接続部により支持されて、その1次固有振動数f(Hz)が707Hz以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていることを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, the partial vibration system including a portion surrounded by the connection portion between the upper surface plate and the filler in the upper surface plate is formed in a quadrangular shape, and the rectangular side The thickness of the partial vibration system and the length of the side are adjusted so that side portions and / or corner portions are supported by the connecting portion and the primary natural frequency f (Hz) is 707 Hz or more. It is characterized by being.
第3発明は、第1発明又は第2発明において、前記充填材は、前記上面板又は前記下面板から当該充填材内に突出された複数のずれ止め部材を介して当該上面板又は当該下面板に接続されていることを特徴とする。 A third invention is the first invention or the second invention , wherein the filler is the top plate or the bottom plate via a plurality of detent members protruding into the filler from the top plate or the bottom plate. It is characterized by being connected to.
第4発明は、第1発明又は第2発明において、前記充填材は、前記上面板又は前記下面板に複数箇所で接着又は格子状に接着されることにより当該上面板又は当該下面板に接続されていることを特徴とする。 According to a fourth invention, in the first invention or the second invention , the filler is connected to the upper surface plate or the lower surface plate by adhering to the upper surface plate or the lower surface plate at a plurality of locations or in a lattice shape. It is characterized by.
第5発明は、第1発明〜第4発明の何れか一つにおいて、上下端が前記上面板及び前記下面板に固定された芯部材を更に備え、前記上面板及び/又は前記下面板において、当該上面板又は当該下面板と前記充填材との接続部と、当該上面板又は当該下面板に対する前記芯部材の固定部とにより囲まれた部位からなる部分振動系は、その1次固有振動数f(Hz)が707Hz以上となるようにその寸法が調整されていることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the upper and lower ends further include a core member fixed to the upper surface plate and the lower surface plate, and in the upper surface plate and / or the lower surface plate, A partial vibration system including a portion surrounded by a connection portion between the upper surface plate or the lower surface plate and the filler and a fixing portion of the core member with respect to the upper surface plate or the lower surface plate has a primary natural frequency. The dimension is adjusted so that f (Hz) may be 707 Hz or more.
第6発明は、第5発明において、前記上面板、前記下面板及び前記芯部材は、ウエブと、前記ウエブの上下端に設けられるフランジとから断面Z字状に構成された複数のパネル構成部材であって、前記フランジにより略同一平面が形成されるように同一の配向状態で配置された複数のパネル構成部材により構成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the upper surface plate, the lower surface plate, and the core member are a plurality of panel constituent members configured in a Z-shaped cross section from a web and flanges provided at the upper and lower ends of the web. And it is comprised by the several panel structural member arrange | positioned in the same orientation state so that a substantially identical plane may be formed with the said flange.
第1発明〜第4発明によれば、充填材として、上面板や下面板を構成する鋼材より比重の小さい材料を用いることのできる構成としているため、充填材の比重が小さい分、床重量の軽量化を図ることが可能となる。また、パネル床構造の曲げ剛性に対する影響の大きい上面板、下面板として、ヤング係数の大きい材料である鋼材を用いているため、上面板、下面板の板厚やパネル床構造全体の床厚を厚くする等することにより、効果的にパネル床構造の曲げ剛性を増大させて、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となる。また、これらによって、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となるので、建築物全体の重量を軽減でき、建築物全体として経済的な設計を実現することが可能となる。また、従来のパネル床構造の芯部材を省略できる構成にすることが可能であるので、芯部材そのものがその床厚直交方向に振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。 According to 1st invention- 4th invention, since it is set as the structure which can use the material whose specific gravity is smaller than the steel material which comprises an upper surface board and a lower surface board as a filler, since the specific gravity of a filler is small, floor weight It is possible to reduce the weight. In addition, because the steel plate, which is a material with a large Young's modulus, is used for the top and bottom plates that have a great influence on the bending rigidity of the panel floor structure, the thickness of the top and bottom plates and the overall floor thickness of the panel floor structure By increasing the thickness, it is possible to effectively increase the bending rigidity of the panel floor structure and to improve the sound insulation against the heavy floor impact sound. In addition, it is possible to improve the sound insulation against heavy floor impact sound while reducing the weight of the floor, so that the weight of the entire building can be reduced and the entire building can be economically designed. It can be realized. In addition, since the core member of the conventional panel floor structure can be omitted, it is possible to prevent the sound insulation against the heavy floor impact sound from deteriorating due to the core member itself vibrating in the direction perpendicular to the floor thickness. It becomes possible to do.
また、第1発明〜第6発明によれば、下面板の部分振動系の1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されているため、下面板の部分振動系から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、下面板を充填材に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。 Further, according to the first to sixth inventions, the dimensions are adjusted so that the primary natural frequency f of the partial vibration system of the bottom plate is 707 Hz or more. It is possible to prevent the generation of floor impact sound, and it is possible to prevent the sound insulation against the heavy floor impact sound from being deteriorated by connecting the lower surface plate to the filler.
第2発明によれば、上面板の部分振動系の1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されているため、上面板の部分振動系から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、上面板を充填材に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。このため、床重量の軽量化を図りつつ、パネル床構造の重量床衝撃音に対する遮音性について更なる改善を図ることが可能となる。 According to the second aspect of the invention, since the dimension is adjusted so that the primary natural frequency f of the partial vibration system of the upper surface plate is 707 Hz or more, heavy floor impact sound is generated from the partial vibration system of the upper surface plate. This makes it possible to prevent the sound insulation against the heavy floor impact sound from being deteriorated by connecting the top plate to the filler. For this reason, it is possible to further improve the sound insulation against the heavy floor impact sound of the panel floor structure while reducing the weight of the floor.
第3発明によれば、上面板及び下面板のそれぞれと充填材との接続による一体性をずれ止め部材により高め、上面板や下面板の面外方向の曲げ剛性を高めることが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to enhance the integrity by connecting the upper plate and the lower plate with the filler by the displacement preventing member, and to increase the bending rigidity in the out-of-plane direction of the upper plate and the lower plate.
第5発明、第6発明によれば、芯部材を用いているので、パネル床構造の製作工程において、未硬化の充填材が硬化するまでの間で上面板と下面板との間隔を保持する必要がなくなり、パネル床構造の生産性の向上を図ることが可能となる。また、芯部材を用いているが、充填材により芯部材の床厚直交方向の振動が抑制されるので、芯部材が振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
According to the fifth and sixth inventions, since the core member is used, the space between the upper surface plate and the lower surface plate is maintained until the uncured filler is cured in the manufacturing process of the panel floor structure. It becomes unnecessary, and it becomes possible to improve the productivity of the panel floor structure. Moreover, although the core member is used, the vibration in the direction perpendicular to the floor thickness of the core member is suppressed by the filler, so that the sound insulation against heavy floor impact sound is prevented from deteriorating due to the vibration of the core member. Is possible.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、第1実施形態に係るパネル床構造について説明する。 First, the panel floor structure according to the first embodiment will be described.
図1(a)は、第1実施形態に係るパネル床構造1を複数の横架材71上に配設する前の状態を示す斜視図であり、図1(b)は配設した後の状態を示す側面断面図である。図2(a)は第1実施形態に係るパネル床構造1の構成を示す正面図であり、(b)はその正面断面図であり、図3はその部分断面平面図である。
Fig.1 (a) is a perspective view which shows the state before arrange | positioning the
パネル床構造1は、左右に間隔を空けて平行に配設された複数の横架材71上に配設可能なパネル体として構成されている。パネル床構造1は、その幅方向Xの両端部、又は、その長手方向Yの両端部のうちの何れか一方又は両方が横架材71上に配設されて、これら横架材71により支持される。第1実施形態においては、パネル床構造1の長手方向Yの両端部が横架材71上に配設されている場合を例示している。
The
横架材71は、建築物において略水平に配設されるH形鋼、角形鋼等の骨組部材や、略鉛直に配設される面材の上端部から構成される。第1実施形態においては、横架材71がH形鋼から構成されている場合を例示している。横架材71は、事務所ビルや集合住宅等の鉄骨造の建築物に適用されるときは大梁、小梁等として用いられ、戸建住宅等の建築部やスチールハウスに適用されるときは大引き、野縁、野縁受け等として用いられる。
The
パネル床構造1は、上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板11及び下面板13と、これら上面板11と下面板13との間の空間19に充填された充填材15とを備えている。また、パネル床構造1は、第1実施形態において、その側端部に取り付けられた側板16を更に備えている。
The
上面板11及び下面板13は、平板状に構成されるものであるとともに、公知の鋼材から構成される。上面板11や下面板13は、例えば、ビス、ボルト等の固定具81や溶接等により横架材71に対して固定され、これによりパネル床構造1が横架材71に対して固定される。第1実施形態においては、上面板11及び下面板13がボルト、ナットからなる固定具81により横架材71に対して固定されている場合を例示している。
The
充填材15は、上面板11及び下面板13を構成する鋼材より比重の小さい材料から構成されるものであり、より具体的には、セメント系材料又は発泡合成樹脂系材料のうちの何れかから構成される。ここでいうセメント系材料としては、例えば、モルタル、コンクリート、軽量気泡コンクリート(ALC:autoclaved lightweight aerated concrete)、気泡セメント等が挙げられる。ここでいう発泡合成樹脂系材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡スチレン等の公知の発泡性をもつ合成樹脂が挙げられる。また、充填材15は、その比重の他に、優れたせん断剛性や、上面板11や下面板13と優れた一体性を発揮し得るか否かを考慮して選定される。
The
充填材15は、上面板11及び下面板13のそれぞれに接続されるものであり、第1実施形態においては、上面板11又は下面板13のそれぞれの内面から充填材15内に突出された複数のずれ止め部材21を介して上面板11又は下面板13のそれぞれに接続されている。この他にも充填材15は、上面板11又は下面板13のそれぞれの内面に接着されることにより接続されていてもよい。
The
ずれ止め部材21は、上面板11及び下面板13のそれぞれと充填材15との接続による一体性を高め、上面板11や下面板13の面外方向の曲げ剛性を高めるために設けられるものである。ずれ止め部材21は鋼材料等の金属材料から構成される。ずれ止め部材21は、第1実施形態において、上面板11又は下面板13のそれぞれから突出された軸部23と、軸部23の先端部に設けられた頭部25とを備えており、その頭部25は、軸部23に対して拡径されていたり、U字状、L字状等に曲げられている。ずれ止め部材21は、例えば、頭付きスタッド、アンカーボルト又はねじのうちの何れかから構成されるが、これに限定されるものではない。第1実施形態においては、ずれ止め部材21が頭付きスタッドにより構成され、頭部25が軸部23に対して拡径されたものとされている。ずれ止め部材21がアンカーボルトから構成される場合、頭部25が軸部23に対してU字状等に折り曲げられて構成される。ずれ止め部材21は、上面板11及び下面板13のそれぞれの内面に溶接等により固定される。
The
図4、図5は、ずれ止め部材21や接着による上面板11又は下面板13と充填材15との接続部20の配置態様について模式的に示す図である。図4、図5において、灰色で表した箇所が上面板11又は下面板13と充填材15との接続部20を表している。
4 and 5 are diagrams schematically showing an arrangement mode of the connecting
上面板11又は下面板13と充填材15とをずれ止め部材21により接続する場合、これらの接続部20は、例えば、その接続部20により囲まれた部位30が四角形状をなすように設けられる。図3、図4(a)、(b)の例では、接続部20は、パネル床構造1の長手方向Yに列状に間隔を空けて複数設けられるとともに、その長手方向Yと交差する幅方向Xに並列に複数列に亘って設けられている。このうち、図3、図4(a)の例では、その接続部20により囲まれた部位30が正方形状をなすように設けられ、図4(b)の例では、その接続部20により囲まれた部位30が平行四辺形状をなすように設けられている。このとき、隣り合う列状の接続部20がなす列同士の間では、そのピッチaや位相のずれについて特に限定するものではなく、図3、図4(a)の例では、ピッチaが同一で、位相のずれがないものを例示しており、図4(b)の例では、ピッチaが同一で、位相が約半ピッチ分ずれたものを例示している。
When the
上面板11又は下面板13と充填材15とを接着により接続する場合、これらは、例えば、複数箇所で点状、線状、面状に接着されたり、格子状に接着されたりする。この場合も、上面板11又は下面板13と充填材15との接続部20は、例えば、その接続部20により囲まれた部位30が四角形状をなすように設けられる。より具体的には、これらが複数箇所で点状に接着にされる場合、例えば、ずれ止め部材21のときと同様に、図4(a)、図4(b)に示すような態様で設けられる。これらが複数箇所で線状に接着される場合、接続部20は、例えば、図5(a)に示すように、互いに交差する方向に線状に複数延びるように設けられ、格子状に接着される場合、接続部20は、例えば、図5(b)に示すような態様で設けられる。また、面状に接着される場合、接続部20は、図示はしないが例えば、接着された部位と接着されていない部位とが交差する二方向に交互に配列された格子縞状をなすように設けられる。
When the
なお、接続部20の配置態様はこれら図示したもののように、規則的に設けられるものに限定するものではない。
In addition, the arrangement | positioning aspect of the
側板16は、パネル床構造1の製作工程において、上面板11と下面板13との間の空間19に充填材15を充填するときに、パネル床構造1の側端部における開口から未硬化の充填材15が漏れるのを防止するために取り付けられる。従って、側板16は、充填材15の漏れを防止可能であれば省略することとしてもよい。側板16を用いることなく充填材15の漏れを防止するうえでは、例えば、側板16のある位置に型枠を別途配置する等の手段が挙げられる。なお、側板16は、例えば、溶接やねじ等の固定具により上面板11、下面板13に固定されることにより、パネル床構造1の側端部に取り付けられる。
In the manufacturing process of the
ここで、本発明者は、以上のような上面板11や下面板13に接続された充填材15を有するパネル床構造1では、以下のような特有の問題が発生することを新たに知見した。
Here, the present inventor newly found out that the following unique problems occur in the
図6(a)は、第1実施形態に係るパネル床構造1の上面板11又は下面板13が振動していない状態をモデル化して示す斜視図であり、図7(a)は上面板11又は下面板13が振動している途中の状態をモデル化して示す斜視図である。このうち下面板13と充填材15との接続部20は白抜き丸印、下面板13の振動前、振動中の位置は実線、下面板13が振動していない状態での下面板13の位置は点線で表している。また、図6(b)は図6(a)における点a〜gを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図であり、図7(b)は図7(a)における点a〜gを通る箇所を側面からみた状態をモデル化して示す図である。
FIG. 6A is a perspective view illustrating a state in which the
パネル床構造1上で人が飛び跳ねる等した場合、これに起因して、パネル床構造1の全体がその床厚方向に振動して、パネル床構造1の下階側にまでその振動が空気を介して伝達されることになる。
When a person jumps on the
ここで、本発明者は、上面板11及び下面板13のそれぞれをずれ止め部材21や接着により充填材15に接続した場合、図6、図7に示すように、上面板11と下面板13との間に充填材15が充填されているにもかかわらず、上面板11や下面板13のそれぞれにおいてその接続部20により囲まれた部位が、パネル床構造1の全体の振動とは独立した固有振動数で振動することを新たに知見した。そして、この固有振動数は、その接続部20により囲まれた部位毎の寸法、特にその面積が小さくなるように調整しなければ、重量床衝撃音の評価範囲に含まれてしまい、その結果、パネル床構造1の重量床衝撃音に対する遮音性が悪化してしまうことが知見された。
Here, when the inventor connects each of the
そこで、第1実施形態に係るパネル床構造1は、このような問題を解決するため、以下のように構成されている。なお、以下においては、この上面板11や下面板13のそれぞれにおいて接続部20により囲まれた部位を、部分振動系30と定義して説明する。
Therefore, the
部分振動系30は、四箇所の接続部20により囲まれた部位からなるものであり、その形状は、正方形状、長方形状等の矩形状や、台形状、平行四辺形状のような四角形状に形成される。部分振動系30は、図3、図4(a)、図5(a)、図5(b)の例では、正方形状に形成されており、図4(b)の例では、平行四辺形状に形成されている。部分振動系30は、その四角形状の側辺部32及び/又は角部31が接続部20により支持されており、パネル床構造1に振動が加わった場合に、その中央部33を腹として振動する。部分振動系30は、図3、図4(a)、(b)の例では、その四角形状の角部31が接続部20により支持されており、図5(a)の例では、その四角形状の側辺部32が接続部20により支持されており、図5(b)の例では、その四角形状の側辺部32及び角部31が接続部20により支持されている。
The
部分振動系30は、その1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されている。1次固有振動数fを707Hz以上としたのは、以下の理由による。第一には、重量床衝撃音の評価範囲が45Hz超707Hz未満の範囲にあることから、1次固有振動数fが707Hz未満であると、人間にとって不快なものとして知覚される不快振動が発生するので、これを避けるためである。第二には、707Hz以上の範囲の振動がカーペット等の仕上材を設置することにより、比較的容易に性能を改善できるためである。また、部分振動系30の固有振動数のうち1次の固有振動数fのみを考慮することとしたのは、2次以降の固有振動数については、1次固有振動数と比較して振幅が小さくなるとともに、隣接する振動モードの腹が逆位相で振動することにより音響放射率が低くなると考えられるためである。
The dimensions of the
部分振動系30の寸法の調整は、部分振動系30の厚みとその側辺の長さとを調整することにより行なわれる。このうち部分振動系30の厚みは、上面板11又は下面板13のそれぞれの板厚を調整することにより行なわれる。部分振動系30の側辺の長さは、上面板11又は下面板13のそれぞれが充填材15にずれ止め部材21により接合されている場合、接続部20間の間隔、即ち、ずれ止め部材21間の間隔を調整することにより行なわれる。上面板11又は下面板13のそれぞれが充填材15に接着により接続されている場合、部分振動系30の側辺の長さは、その接着位置間の間隔や接着範囲を調整することにより行なわれる。
Adjustment of the dimension of the
部分振動系30の1次固有振動数fが707Hz以上となるように寸法を調整するためには、部分振動系30の寸法に応じた1次固有振動数fを求める必要があるが、これを求める方法としては、例えば、数値計算、数値解析、実験のような手法が用いられる。
In order to adjust the dimensions so that the primary natural frequency f of the
数値計算を用いる場合、曲げ振動する面材の1次固有振動数fとその面材の寸法との関係を表す数式を用いて数値計算する。例えば、部分振動系30が矩形状である場合、部分振動系30の1次固有振動数とその寸法との関係は下記の数式(11)により表されることが知られている。従って、この場合、部分振動系30の寸法に基づき下記の数式(11)により算出される1次固有振動数fが707Hz以上となるように、その部分振動系30の寸法を調整する。
E : 上面板11又は下面板13のヤング係数(N/m2)
t : 上面板11又は下面板13の厚み(m)
ρ : 上面板11又は下面板13の密度(kg/m3)
ν : 上面板11又は下面板13のポワソン比
a : 部分振動系30の二組の対辺のうち一方の長さ(m)
b : 部分振動系30の二組の対辺のうち他方の長さ(m)
When numerical calculation is used, the numerical calculation is performed using a mathematical expression that represents the relationship between the primary natural frequency f of the face material that undergoes bending vibration and the dimensions of the face material. For example, when the
E: Young's modulus (N / m 2 ) of the
t: thickness (m) of the
ρ: density of the
ν: Poisson's ratio of the
b: The other length (m) of the two opposite sides of the
数値解析を用いる場合、有限要素法(Finite Element Method)等による数値解析により部分振動系30の寸法に応じた1次固有振動数fを求める。実験を用いる場合、例えば、部分振動系30と同寸法、同材料の板材に振動を加え、その振動数を加速度計等により測定し、測定値をフーリエ変換してスペクトル解析をする等して、部分振動系30の寸法に応じた1次固有振動数fを求める。
When numerical analysis is used, the primary natural frequency f corresponding to the dimensions of the
因みに、部分振動系30の1次固有振動数fが707Hz以上となるような部分振動系30の寸法の一例を挙げると、これは、例えば、上面板11又は下面板13の板厚tが4.5mmの場合、部分振動系30の二組の対辺のそれぞれの長さa、bが175mm以下であれば、部分振動系30の1次固有振動数fを707Hz以上とすることが可能となる。また、図3、図4(a)、(b)等の例では、上面板11や下面板13における総ての部分振動系30でその1次固有振動数fが707Hz以上となるように、総ての部分振動系30の寸法が調整されているが、これに限定するものではない。
Incidentally, when an example of the dimensions of the
以上の第1実施形態によれば、充填材15として、上面板11や下面板13を構成する鋼材より比重の小さい材料を用いることのできる構成としているため、充填材15の比重が小さい分、床重量の軽量化を図ることが可能となる。また、パネル床構造1の曲げ剛性に対する影響の大きい上面板11、下面板13として、ヤング係数の大きい材料である鋼材を用いているため、上面板11、下面板13の板厚やパネル床構造1全体の床厚を厚くする等することにより、効果的にパネル床構造1の曲げ剛性を増大させて、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となる。また、これらによって、床重量の軽量化を図りつつ、重量床衝撃音に対する遮音性について改善を図ることが可能となるので、建築物全体の重量を軽減でき、建築物全体として経済的な設計を実現することが可能となる。
According to the first embodiment described above, as the
また、従来のパネル床構造101の芯部材115を省略できる構成にすることが可能であるので、芯部材115そのものがその床厚直交方向に振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。また、これにより、パネル床構造1全体の床厚板厚を厚くしても芯部材115に起因する重量床衝撃音の影響を受けることがないので、パネル床構造1全体の床厚を厚くして曲げ剛性を増大させることにより、芯部材115に起因する重量床衝撃音の影響を受けることなく重量床衝撃音に対する遮音性の更なる改善を図ることが可能となる。
Further, since the
また、上面板11及び下面板13の部分振動系30の1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されているため、上面板11及び下面板13の部分振動系30から重量床衝撃音が発生するのを防止することが可能となり、上面板11及び下面板13のそれぞれを充填材15に接続したことにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。このため、床重量の軽量化を図りつつ、パネル床構造1の重量床衝撃音に対する遮音性について更なる改善を図ることが可能となる。
In addition, since the dimensions are adjusted so that the primary natural frequency f of the
なお、部分振動系30の寸法の調整は、下面板13の部分振動系30について少なくとも行われていればよく、下面板13の部分振動系30についての寸法の調整とともに上面板11の部分振動系30についての寸法の調整を行なうことは必須とはならない。これは、パネル床構造1で振動が発生したときに、下階側に面している下面板13の方が上面板11よりも下階側への振動による影響が大きいことから、下面板13の部分振動系30について寸法の調整を行なった場合の方が重量床衝撃音に対する遮音性の改善効果が大きいためである。
The adjustment of the dimensions of the
次に、第2実施形態に係るパネル床構造1について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
Next, the
図8(a)は、第2実施形態に係るパネル床構造1の構成を示す正面図であり、(b)はその正面断面図であり、図9はその拡大平面図である。
Fig.8 (a) is a front view which shows the structure of the
第2実施形態に係るパネル床構造1は、上下端が上面板11及び下面板13に固定された芯部材17を更に備えている。芯部材17は、パネル床構造1の長手方向Yに延びた形状の鋼板、型鋼等からなるものであり、第2実施形態においては、鋼板から構成されている。芯部材17は、第2実施形態において、その上下端が上面板11及び下面板13に溶接により固定されているが、これに限定するものではなく、この他にもビス等の固定具により固定されていてもよい。
The
第2実施形態に係るパネル床構造1のように芯部材17がある場合、上面板11や下面板13における部分振動系30は、図9に示すように、四箇所のずれ止め部材21等による接続部20により囲まれた部位の他に、芯部材17の上面板11や下面板13に対する固定部17aと二箇所のずれ止め部材21等による接続部20とにより囲まれた部位からなる。この芯部材17の固定部17aとずれ止め部材21等による接続部20とにより囲まれた部位からなる部分振動系30は、その四角形状の角部31がずれ止め部材21等による接続部20により支持され、その四角形状の側辺部32が芯部材17の固定部17aにより支持されている。
When the
第2実施形態に係るパネル床構造1は、四箇所のずれ止め部材21等による接続部20により支持された部分振動系30も、芯部材17の固定部17a等により支持されている部分振動系30も、その1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されている。
In the
以上の第2実施形態によれば、芯部材17を用いているので、パネル床構造1の製作工程において、未硬化の充填材15が硬化するまでの間で上面板11と下面板13との間隔を保持する必要がなくなり、パネル床構造1の生産性の向上を図ることが可能となる。
According to the second embodiment described above, since the
また、芯部材17を用いているので、その分、第1実施形態のように床重量の軽量化が図られていないが、充填材15により芯部材17の床厚直交方向の振動が抑制されるので、芯部材17が振動することにより重量床衝撃音に対する遮音性が悪化するのを防止することが可能となる。
Further, since the
次に、第3実施形態に係るパネル床構造1について説明する。
Next, the
図10(a)は、第3実施形態に係るパネル床構造1の構成を示す斜視図であり、(b)はそのパネル床構造1を構成するパネル構成部材50の構成を示す側面図であり、(c)はそのパネル床構造1の正面断面図である。
FIG. 10A is a perspective view showing the configuration of the
第3実施形態に係るパネル床構造1は、図10(b)に示すようなパネル構成部材50を複数組み合わせることによって構成されている。このパネル構成部材50は、ウエブ51と、ウエブ51の上下端に互いに平行に設けられた上フランジ53及び下フランジ55とから断面Z字状をなすように構成されている。上フランジ53及び下フランジ55は、それぞれウエブ51の上下端から左右方向の逆側に突出するよう設けられている。ウエブ51に対する上フランジ53及び下フランジ55の角度は特に限定するものではない。このパネル構成部材50は、鋼板を曲げ加工、ロール成形等することによって得られる。
The
このパネル構成部材50は、図10(a)、図10(c)に示すように、上フランジ53及び下フランジ55のそれぞれにより略同一平面が形成されるように、同一の配向状態で配置されている。互いに隣接するパネル構成部材50は、一のパネル構成部材50における上フランジ53の先端部53aが他のパネル構成部材50における上フランジ53の基端部53bに溶接、嵌合、ねじ等により固定されている。また、互いに隣接するパネル構成部材50は、一のパネル構成部材50における下フランジ55の先端部55aが他のパネル構成部材50における下フランジ55の基端部55bに溶接、嵌合、ビス等により固定されている。
As shown in FIGS. 10A and 10C, the
第3実施形態に係るパネル床構造1の上面板11、下面板13及び芯部材17は、このように配置された複数のパネル構成部材50により構成されている。具体的には、上面板11が複数のパネル構成部材50の上フランジ53により、下面板13が複数のパネル構成部材50の下フランジ55により、芯部材17がパネル構成部材50のウエブ51により構成されている。また、第3実施形態に係るパネル床構造1は、第2実施形態に係るパネル床構造1と同様に、上面板11や下面板13における部分振動計30の1次固有振動数fが707Hz以上となるようにその寸法が調整されている。なお、パネル床構造1の幅方向Xの端部に配置されているパネル構成部材50は、上フランジ53又は下フランジ55が省略されている。
The
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。 As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated in detail, all the embodiment mentioned above showed only the example of actualization in implementing this invention, and these are the technical aspects of this invention. The range should not be construed as limiting.
本例では、図11(a)、図11(b)に示すような寸法のパネル床構造1を用いて、JIS A 1418−2に準拠して重量床衝撃音試験を行ない、各周波数に対する音圧レベルを調査することとした。
In this example, using a
図11(a)、(b)に示すパネル床構造1は、その長手方向Yの長さが3,010mmであり、その幅方向Xの長さが1,500mmであり、他の寸法が図示のものを用いた。なお、複数のずれ止め部材21間の間隔は、上面板11も下面板13も同じである。図11(a)に示すパネル床構造1は、上述の数式(11)を用いた数値計算により算出される部分振動系30の1次固有振動数fが155.5(Hz)となっており、図11(b)に示すパネル床構造1は、部分振動系30の1次固有振動数fが1399.2(Hz)となっている。以下においては、図11(a)のパネル床構造1を比較例1、図11(b)のパネル床構造1を発明例1として説明する。なお、上面板11及び下面板13としては、ヤング率Eが2.05×1011(kg/(m・s2))、密度ρが7.9×103(kg/m3)、ポワソン比が0.3の鋼材を用いた。また、充填材15は、比重が0.6である気泡セメントを用いた。また、ずれ止め部材21は、軸部23の直径が13mmであり、頭部25の直径が22mmであり、高さが100mmである頭付きスタッドを用いた。
The
図12は、重量床衝撃音試験の結果を示す図である。横軸は1/1オクターブ中心周波数、縦軸は音圧レベルを示している。三角付線が比較例1の結果、丸付線が発明例1の結果を示している。 FIG. 12 is a diagram showing the results of a heavy floor impact sound test. The horizontal axis represents the 1/1 octave center frequency, and the vertical axis represents the sound pressure level. The triangle line indicates the result of Comparative Example 1, and the circled line indicates the result of Invention Example 1.
比較例1と発明例1とを比較すると、125Hz帯域以上の音圧レベルについて、比較例1の方が増大しており、発明例1の方が低減していることが確認できる。これは、比較例1では、部分振動系30の1次固有振動数fが707Hz未満とされていることにより、その部分振動系30から重量床衝撃音が発生したためと考えられる。これに対して、発明例1では、部分振動系30の1次固有振動数fが707Hz以上とされていることにより、部分振動系30から発生する重量床衝撃音の影響を抑えることができたため、125Hz帯域以上の音圧レベルについて低減できたものと考えられる。
Comparing Comparative Example 1 and Inventive Example 1, it can be confirmed that Comparative Example 1 is increasing and that Inventive Example 1 is decreasing for sound pressure levels of the 125 Hz band or higher. This is considered to be because, in Comparative Example 1, the primary vibration frequency f of the
1 :パネル床構造
10 :パネル構造体
11 :上面板
13 :下面板
15 :充填材
19 :空間
20 :接続部
21 :ずれ止め部材
23 :軸部
25 :頭部
30 :部分振動系
31 :角部
32 :側辺部
33 :中央部
50 :パネル構成部材
71 :横架材
81 :固定具
1: Panel floor structure 10: Panel structure 11: Upper surface plate 13: Lower surface plate 15: Filler 19: Space 20: Connection portion 21: Detachment member 23: Shaft portion 25: Head portion 30: Partial vibration system 31: Corner Part 32: Side part 33: Center part 50: Panel constituent member 71: Horizontal member 81: Fixing tool
Claims (6)
上下に間隔を空けて平行に配置された鋼製の上面板及び下面板と、
前記上面板と前記下面板との間の空間に充填された充填材とを備え、
前記充填材は、前記上面板及び前記下面板のそれぞれに接続され、
前記下面板において当該下面板と前記充填材との接続部により囲まれた部位からなる部分振動系は、四角形状に形成されるとともに、その四角形状の側辺部及び/又は角部が前記接続部により支持されて、その1次固有振動数f(Hz)が707Hz以上となるように、前記部分振動系の厚みと側辺の長さとが調整されていること
を特徴とするパネル床構造。 In the panel floor structure that can be arranged on a plurality of horizontal members arranged in parallel with a space left and right,
A steel top plate and a bottom plate arranged in parallel with a gap in the vertical direction;
A filler filled in a space between the upper surface plate and the lower surface plate,
The filler is connected to each of the upper surface plate and the lower surface plate,
In the lower surface plate, a partial vibration system including a portion surrounded by a connection portion between the lower surface plate and the filler is formed in a quadrangular shape, and a side portion and / or a corner portion of the quadrangular shape are connected to the lower surface plate. The panel floor structure is characterized in that the thickness and side length of the partial vibration system are adjusted so that the primary natural frequency f (Hz) is 707 Hz or more.
を特徴とする請求項1記載のパネル床構造。 In the upper surface plate, a partial vibration system including a portion surrounded by a connection portion between the upper surface plate and the filler is formed in a quadrangular shape, and the rectangular side portions and / or corner portions are connected to the upper surface plate. It is supported by part, so that its primary natural frequency f (Hz) is equal to or greater than 707 Hz, according to claim 1, wherein the length of the thickness and the side of the partial oscillation system is characterized in that it is adjusted Panel floor structure.
を特徴とする請求項1又は2記載のパネル床構造。 The filler according to claim 1, characterized in that it is connected via a plurality of displacement-preventing member protruded to the inside filler from the top plate or the lower plate to the upper plate or the lower plate or 2. The panel floor structure according to 2 .
を特徴とする請求項1又は2記載のパネル床構造。 The filler according to claim 1 or 2, characterized in that it is connected to the upper plate or the lower plate by being bonded bonded or in a grid pattern at a plurality of positions in the upper plate or the lower face plate Panel floor structure.
前記上面板及び/又は前記下面板において、当該上面板又は当該下面板と前記充填材との接続部と、当該上面板又は当該下面板に対する前記芯部材の固定部とにより囲まれた部位からなる部分振動系は、その1次固有振動数f(Hz)が707Hz以上となるようにその寸法が調整されていること
を特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載のパネル床構造。 The upper and lower ends further include a core member fixed to the upper surface plate and the lower surface plate,
In the upper surface plate and / or the lower surface plate, the upper surface plate or the lower surface plate and the filler are connected to each other and a portion surrounded by the fixing portion of the core member with respect to the upper surface plate or the lower surface plate. The panel floor structure according to any one of claims 1 to 4 , wherein dimensions of the partial vibration system are adjusted so that a primary natural frequency f (Hz) thereof is 707 Hz or more.
を特徴とする請求項5記載のパネル床構造。 The upper surface plate, the lower surface plate, and the core member are a plurality of panel constituent members configured in a Z-shaped cross section from a web and flanges provided at upper and lower ends of the web, and are substantially flush with the flange. The panel floor structure according to claim 5 , wherein the panel floor structure is configured by a plurality of panel constituent members arranged in the same orientation state so as to be formed.
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