床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物
【課題】床スラブ厚を抑えつつ、床スラブの振動を低減する床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物を提供する。
【解決手段】梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブにおいて、スラブユニットの架設方向に沿った端部と床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士が縁切りされている。即ち、スラブユニットに振動を加えた場合、床スラブ又は他のスラブユニットに対して、当該スラブユニットの架設方向に沿った端部が上下（面外方向）に相対変位する。そのため、縁切り部分に設けられた粘弾性体がせん断変形して、スラブユニットの振動エネルギーを吸収する。このようにスラブユニットの振動を局所化することにより、粘弾性体のせん断変形を卓越し振動エネルギーの吸収効率を上げることで、下階で発生する床衝撃音等を低減できる。
【解決手段】梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブにおいて、スラブユニットの架設方向に沿った端部と床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士が縁切りされている。即ち、スラブユニットに振動を加えた場合、床スラブ又は他のスラブユニットに対して、当該スラブユニットの架設方向に沿った端部が上下（面外方向）に相対変位する。そのため、縁切り部分に設けられた粘弾性体がせん断変形して、スラブユニットの振動エネルギーを吸収する。このようにスラブユニットの振動を局所化することにより、粘弾性体のせん断変形を卓越し振動エネルギーの吸収効率を上げることで、下階で発生する床衝撃音等を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床スラブの振動を低減する床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅等の建築構造物において、上階で物を床に落としたり、人が運動するなどして床スラブが振動すると、下階で重量床衝撃音が発生して問題となる。重量床衝撃音を低減する構造躯体の対策としては、床スラブの厚みを増したり、剛性を高めたりすることが考えられる。しかし、床スラブの厚みや剛性を増すと建物全体の重量が増加し、その荷重を支えるために柱、梁などの構造断面を大きくしなければならないので建築コストが増大する。また、床スラブの厚みを増すと、下階の天井高の確保が困難になるという問題が生じる。
【０００３】
一方、特許文献１には、建物のコンクリート基礎と、機械設置用のコンクリート基礎との間にクリアランスを設け、建物のコンクリート基礎と機械設置用のコンクリート基礎とを縁切りする方法が提案されている。しかしながら、この方法は機械から建物への振動伝播及び共振現象を防止するものであり、振動自体を低減するものではない。
【０００４】
また、特許文献２では、カーテンウォール等の複数の壁パネルを水平方向に並べて立設し、壁パネル間の目地に制振シーリング材を配置して建物の水平方向の揺れを抑制する制振構造が提案されている。しかしながらこの制振構造は、地震のような建物全体に作用する揺れに対して各壁パネルを積極的に面内変形させ、壁パネル間の前面だけに配置された制震シーリング材をせん断変形させることで振動を抑制するものである。従って、特定の振動源によって面外方向に振動する床スラブに、面内方向に制震シーリング材をせん断変形させる特許文献２の制震構造を適用することはできない。
【特許文献１】特開２００６−１８３２７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事実を考慮し、床スラブ厚を抑えつつ、床スラブの振動を低減する床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物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】
【０００６】
請求項１に記載の床スラブ構造は、梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブと、前記スラブユニットの架設方向に沿った端部と前記床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士を縁切りする縁切り部に設けられた粘弾性体と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブにおいて、スラブユニットの架設方向に沿った端部と床スラブ、若しくは隣接するスラブユニットの架設方向に沿った端部同士が縁切りされている。即ち、スラブユニットに振動を加えた場合、床スラブ若しくは隣接する他のスラブユニットに対して、当該スラブユニットの架設方向に沿った端部が上下方向（面外方向）に相対変位する。そのため、縁切り部に設けられた粘弾性体がせん断変形して、スラブユニットの振動エネルギーを吸収する。このようにスラブユニットの振動を局所化することにより、粘弾性体のせん断変形を卓越させることができる。従って、振動エネルギーの吸収効率が向上するため、床スラブや梁材等の構造駆体に伝播される振動を低減すると共に、下階で発生する重量床衝撃音等を低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の床スラブ構造は、請求項１に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットが一方向プレキャストスラブであることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、スラブユニットが一方向プレキャストスラブであるため、隣接する一方向プレキャストスラブを、隙間を空けて配置するだけで縁切り部を形成することができる。従って、施工性の向上、施工コストの削減を図ることができる。
【００１０】
請求項３に記載の床スラブ構造は、請求項１に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットは、前記床スラブのコンクリート打設時に、前記粘弾性体で縁切りされ、前記縁切り部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、床スラブのコンクリート打設時に、床スラブとスラブユニットとの間に粘弾性体を設けることで縁切り部を形成する。そのため、振動源の場所や広さに合せてスラブユニットを形成することができる。
【００１２】
請求項４に記載の床スラブ構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の床スラブ構造において、前記縁切り部に、更に吸音材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、縁切り部に更に吸音材を設けている。粘弾性体は、目標とする振動低減性能に合わせて適宜縁切り部に設ければ良く、全ての縁切り部を粘弾性体で埋める必要はない。この場合、粘弾性体と粘弾性体との隙間から下階に音が漏れる恐れがある。そこで、粘弾性体と粘弾性体との隙間に吸音材を配置することで、振動低減性能を確保した状態で、隙間を透過する音漏れを防止できる。また、粘弾性体のコストを抑えることができる。
【００１４】
請求項５に記載の床スラブ構造は、請求項１〜４の何れか１項に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットに取り付けられた仕上材が、他の仕上材と分離されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、スラブユニットに取り付けられた仕上材と、他の仕上材と、を分離することで、スラブユニットで発生した振動が、仕上材を介して他の仕上材に伝播されることがない。そのため、スラブユニットに局所化された振動エネルギーの拡散が防止され、粘弾性体による振動エネルギーの吸収効率を高めることができる。従って、振動低減性能が向上する。
【００１６】
請求項６に記載の建物は、請求項１〜５の何れか１項に記載の前記床スラブ構造を有することを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、請求項１〜５の何れか１項に記載の床スラブ構造を有することで、床スラブの振動が低減され、環境性能を確保した建物を構築することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記の構成としたので、スラブ厚を抑えつつ、床スラブの振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を参照しながら、本発明の床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物について説明する。先ず、第１の実施形態に係る床スラブ構造について説明する。
【００２０】
図１（Ａ）は、床スラブ構造を有する建物１２の上階１４及び下階１６の断面図であり、図１（Ｂ）は、上階１４の平面図である。建物１２は、柱１８と梁２０とからなる架構を複数有している。上階１４、下階１６における床スラブ２４、２６は、デッキプレートの上にコンクリートを打設して構成された合成スラブであり、梁２０及び梁２０の間に架設された小梁２２によって支持されている。
【００２１】
上階１４における床スラブ２４は、当該床スラブ２４の中央部付近に、小梁２２に架設されたスラブユニット２４Ａを有している。スラブユニット２４Ａの架設方向（矢印Ｌ）に沿った両端部と、当該両端部と対向する床スラブ２４の端部との間に、床スラブ２４を貫通する深さの隙間２８が形成されており、この隙間２８によってスラブユニット２４Ａと床スラブ２４が縁切りされ、スラブユニット２４Ａが床スラブ２４から独立して上下方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間２８には、スラブユニット２４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。粘弾性体３０の材料としては、ジエン系ゴム、ブチル系ゴム、アクリル系、ウレタンアスファルト系ゴム等が用いられる。
【００２２】
ここで、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとの間に粘弾性体３０を配置する方法の例について説明する。先ず、梁２０及び小梁２２の上にデッキプレートを載置する。この際、スラブユニット２４Ａの大きさに合わせたデッキプレートを他のデッキプレートから切り離しておく。次に、他のデッキプレートから切り離されたスラブユニット２４Ａ用のデッキプレートの上にスラブユニット２４Ａの外形を定める仕切り板やラス型枠等の型枠を組み、コンクリートを打設してスラブユニット２４Ａを施工する。コンクリートが硬化した後、型枠を撤去してスラブユニット２４Ａの架設方向に沿った両端部にスラブユニット２４Ａの長手方向に沿って粘弾性体３０を接着する。最後に、スラブユニット２４Ａの周囲にコンクリートを打設して床スラブ２４を構築する。このように床スラブ２４の施工時に、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとを粘弾性体３０で縁切りすることで、振動源の位置や広さに合せて、床スラブ２４にスラブユニット２４Ａを設けることができる。
【００２３】
なお、上記の施工方法では、型枠を用いて床スラブ２４とスラブユニット２４Ａを縁切りしたが、型枠に替えて板状の粘弾性体３０でスラブユニット２４Ａの外形を定め、床スラブ２４及びスラブユニット２４Ａ用のコンクリートを同時期に打設して施工しても良い。また、プレキャスト化されたスラブユニット２４Ａを用いて床スラブ２４を構築しても良い。即ち、粘弾性体３０が接着されたスラブユニット２４Ａを小梁２２に架設した後に、スラブユニット２４Ａの周囲に載置されたデッキプレートの上にコンクリートを打設して床スラブ２４を構築しても良い。また、床スラブ２４のコンクリートが硬化した後に、床スラブ２４の所望の位置をダイヤモンドカッター等で切断して、スラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ２４との間に隙間２８を形成し、この隙間２８に粘弾性体３０を挿入しても良い。
【００２４】
次に、本発明の第１の実施形態に係る床スラブ構造の作用及び効果について説明する。
【００２５】
スラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ２４とが隙間２８によって縁切りされている。従って、スラブユニット２４Ａに振動を加えると、スラブユニット２４Ａが床スラブ２４から独立して振動し、床スラブ２４に対してスラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部が上下方向（面外方向）に相対変位する。そのため、隙間２８に設けられた粘弾性体３０が上下方向にせん断変形し、スラブユニット２４Ａの振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、振動エネルギーが吸収される。このようにスラブユニット２４Ａを独立して振動させることでスラブユニット２４Ａに振動が局所化され、粘弾性体３０のせん断変形を卓越させることができる。よって、粘弾性体３０による振動エネルギーの吸収効率が向上する。
【００２６】
このため、床スラブ２４の一部をダンスホールや子供部屋として利用する場合など重量床衝撃音の原因となる振動が発生し易い床スラブ２４の部分にスラブユニット２４Ａを設けることで、床スラブ２４や梁２０等の構造駆体に伝播される振動が低減され、下階１６で発生する重量床衝撃音を低減できる。特に、機械等のように振動源の位置が特定できる場合には、スラブユニット２４Ａの上に振動源を設置し、スラブユニット２４Ａに振動を局所化することで、床スラブ２４の振動が低減される。なお、本実施形態では、下階１６の重量床衝撃音を低減するが、スラブユニット２４Ａに振動が局所化される結果、スラブユニット２４Ａの直下で重量床衝撃音が大きくなる場合には、スラブユニット２４Ａの直下を収納スペースや設備スペースとして利用する等の対策を講じることが望ましい。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係る床スラブ構造について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。図２は、床スラブ構造を有する建物３２を示す平面図である。
【００２８】
図２に示すように、床スラブ３４は小梁２２に規則的に架設された複数のプレキャストコンクリート（以下、「ＰＣａ」という）造のスラブユニット３４Ａ、３４Ｂから構成されている。ここで、床スラブ３４の中央部付近に位置するスラブユニット３４Ａについて見ると、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとが、スラブユニット３４Ａの長手方向と直交する方向に隣接して配置されている。また、スラブユニット３４Ａの架設方向（矢印Ｍ）に沿った両端部と、当該端部と対向するスラブユニット３４Ｂの架設方向に沿った端部との間に、隙間３６が形成されている。この隙間３６によりスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとが縁切りされ、スラブユニット３４Ａが床スラブ３４から独立して上下方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間３６には、スラブユニット３４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。
【００２９】
床スラブ３４の上部には、一方向に整列した７つのスラブユニット３４Ａが配設されている。この複数のスラブユニット３４Ａは、スラブユニット３４Ａの長手方向と直交する方向に隣接して配置されており、隣接するスラブユニット３４Ａの架設方向（矢印Ｎ）に沿った端部同士の間には、床スラブ３４を貫通する深さの隙間３６が形成されている。この隙間３６により隣接するスラブユニット３４Ａ同士が縁切りされ、各スラブユニット３４Ａが床スラブ３４から独立して鉛直方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間３６には、スラブユニット３４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。一方、隣接するスラブユニット３４Ｂ同士は、対向する架設方向の端部の間に接合用のグラウトやコンクリート等を充填するなどして一体的に接合されている。
【００３０】
次に、隣接するスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの隙間３６に粘弾性体３０を配置する方法の例について説明する。なお、この方法は、隣接するスラブユニット３４Ａ同士の隙間３６に粘弾性体３０を配置する場合にも適用可能である。
【００３１】
図３に示すように、板状の粘弾性体３０は、粘弾性体３０の側面に設けられた取付フランジ３８を介してスラブユニット３４Ａ、３４Ｂに接合される。取付フランジ３８は、断面Ｌ字型の鋼板とされ、スラブユニット３４Ａ又はスラブユニット３４Ｂの架設方向に沿った端部に当接すると共に粘弾性体３０が接着される接着部４０と、スラブユニット３４Ａ又はスラブユニット３４Ｂの下面に当接するスラブ取付部４２と、から構成されている。また、スラブ取付部４２には、スラブ取付部４２の長手方向に沿って所定の間隔でボルト孔４４が形成されている。そして、接着部４０に粘弾性体３０の側面が接着され、２つの取付フランジ３８と粘弾性体３０とが一体とされている。一方、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂの下面には、スラブ取付部４２に形成されたボルト孔４４に対応する埋め込み式のアンカー４６が埋設されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、ボルト孔４４を介して、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂにそれぞれ埋設されたアンカー４６にボルト４８をねじ込んで締め付けることで、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に粘弾性体３０が配置される。
【００３２】
現場においては、図４に示すように、先ず小梁２２に架設されたスラブユニット３４Ａに、粘弾性体３０が接着された取付フランジ３８をボルト４８で接合する。次に、スラブユニット３４Ａに向ってスラブユニット３４Ｂを横方向（矢印Ｒ）にスライドさせ、又は上方からスラブユニット３４Ｂを降ろして、取付フランジ３８にスラブユニット３４Ｂを当接させる。そして、スラブ取付部４２に形成されたボルト孔４４とスラブユニット３４Ｂの下面に埋め込まれたアンカー４６（図３参照）との位置を合わせ、アンカー４６にボルト４８をねじ込んで、粘弾性体３０とスラブユニット３４Ｂとを接合する。
【００３３】
また、図５（Ａ）に示すように取付フランジ３８を用いずに、粘弾性体３０の側面に凸部３０Ａを設け、この凸部３０Ａをスラブユニット３４Ａ、３４Ｂの架設方向に沿った端部に形成された凹部５０に押し込んで挿入し、図５（Ｂ）に示すようにスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に粘弾性体３０を配置しても良い。この場合、凸部３０Ａを凹部５０に隙間なく密着させることが好ましい。
【００３４】
更に、粘弾性体３０の振動低減性能は、粘弾性体３０のせん断剛性及び粘弾性体３０の物性による減衰等により決定されるところ、スラブユニット３４Ａの架設方向に沿った端部の全面に粘弾性体３０を配置すると、粘弾性体３０の断面積（スラブユニット３４Ａとの接着面積）に比例して粘弾性体３０のせん断剛性が大きくなり過減衰となる場合がある。従って、粘弾性体３０は、目標とする振動低減性能に合わせてスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に適宜配置すれば良い。この場合、粘弾性体３０が配置されていない部分には、図６に示すように、グラスウール、ウレタン、スタイロフォーム又はナイロン等の吸音材５２を配置して下階へ漏れる音を吸収することが望ましい。また、吸音材５２は、粘弾性体３０の形状に合わせて配置すれば良く、例えば、粘弾性体３０と吸音材５２を上下方向に積層して配置しても良いし、左右の両側から吸音材５２で粘弾性体３０を挟んでも良い。このように、粘弾性体３０と共に比較的安価な吸音材５２を設けることで、振動低減性能を維持しつつ、粘弾性体３０のコスト削減を図ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造の作用及び効果について説明する。
【００３６】
床スラブ３４は、プレキャスト化された複数のスラブユニット３４Ａ、３４Ｂで構成されている。このようにプレキャスト工法を用いて床スラブ３４を構築することで、デッキプレートを支持する支保工等が不要となり、隣接するスラブユニット３４Ｂの端部同士の局所的な接合作業のみで床スラブ３４を構築できる。また、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂを梁２０、小梁２２に架設する際に、スラブユニット３４ＡとスラブユニットＢ又はスラブユニット３４Ａ同士を、間を空けて配置するだけで隙間３６を形成することができる。
【００３７】
また、床スラブ３４の所定の領域に複数のスラブユニット３４Ａを並べて配置することで、人の歩行などによる振動を効果的に低減することができる。即ち、人の歩行などのように床スラブ３４上を移動する振動源の場合、人が移動する先々で発生する振動がスラブユニット３４Ａに局所化され、各スラブユニット３４Ａにおいて粘弾性体３０の上下方向のせん断変形を卓越させることができる。従って、振動エネルギーの吸収効率が向上し、振動を効果的に低減することができる。一方、第１の実施形態で説明したように機械等のような特定の振動源に対しては、振動源を設置する位置に応じて、床スラブ３４に一又は複数のスラブユニット３４Ａを設け、振動源をスラブユニット３４Ａで支持することで振動を低減できる。
【００３８】
次に、第２の実施形態に係る床スラブ構造の変形例について説明する。
【００３９】
図７は、床スラブ３４の断面図であり、中央に位置するスラブユニット３４Ａと、スラブユニット３４Ａの両側にスラブユニット３４Ｂが並設されている。スラブユニット３４Ａと各スラブユニット３４Ｂとの間に形成された隙間３６には、取付フランジ３８を介して粘弾性体３０が配置されている。また、スラブユニット３４Ａ及びスラブユニット３４Ｂの下面には、アンカー５４を介して天井材５６Ａ、５６Ｂがそれぞれ吊り下げられている。隣接する天井材５６Ａと天井材５６Ｂとの間には隙間が設けられ、天井材５６Ａと天井材５６Ｂとが縁切りされている。
【００４０】
このように天井材５６Ａと天井材５６Ｂとを縁切りすることで、スラブユニット３４Ａに局所化された振動が、天井材５６Ａを介して隣接する天井材５６Ｂに伝播されることがない。従って、スラブユニット３４Ａに局所化された振動エネルギーの拡散が防止され、粘弾性体３０による振動エネルギーの吸収効率を高めることができる。また、天井材５６Ａから天井材５６Ｂに伝播されて下階で発生する重量床衝撃音を防止することができる。更に、スラブユニット３４Ａの上下方向の相対変位による天井材５６Ａ、５６Ｂの脱落や破損を防止できる。
【００４１】
なお、本変形例では、スラブユニット３４Ａに取り付けられる天井材５６Ａと、スラブユニット３４Ｂに取り付けられる天井材５６Ｂとを縁切りしたがこれに限らない。隣接するスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂ又は隣接するスラブユニット３４Ａ同士にまたがって取り付けられる部材であれば良く、例えば、フリーアクセスフロア等の床仕上げ材を縁切りしても良いし、設備ダクトの境界部を、振動を伝播しないフレキ配管等で繋ぐことで縁切りしても良い。
【００４２】
次に、本発明に係る床スラブ構造をモデル化し、汎用の構造解析プログラムを用いた有限要素解析により床スラブの周波数応答解析を行い、解析結果から算出した重量床衝撃音レベルを図１０〜１４に示す。
【００４３】
解析モデルでは、図８に示すように、スラブ５８（ＲＣデッキスラブ 山高５０ｍｍ）のうち、柱６０（角形鋼管 □８００ｍｍ×８００ｍｍ×３２ｍｍ）と梁６２（Ｈ形鋼 Ｈ８００ｍｍ×３００ｍｍ×１４ｍｍ×２６ｍｍ）に囲まれた床スラブ６４を解析対象とし、床スラブ６４の中央部にスラブユニット６４Ａ（６００ｍｍ×３００ｍｍ）を設け、小梁６６（Ｈ形鋼 Ｈ４５０ｍｍ×２００ｍｍ×９ｍｍ×１４ｍｍ）に架設されたスラブユニット６４Ａの架設方向に沿った両端部と床スラブ６４の間に、スラブユニット６４Ａの長手方向に沿って粘弾性体６８を配置した。そして、スラブユニット６４Ａの中央部に設定された加振点Ｘから表１に示す重量衝撃源の衝撃力実効値を入力し、加振点Ｘ及び加振点Ｘの周囲に設定した測定点Ａ〜Ｈの合計９点から得られる音圧レベルを平均化（音圧レベルの平均値）して、各オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０ＨｚにおけるＬ数、Ｌ値（遮音等級）を算出した。表１は、本解析で用いた各種の設定値であり、また、スラブ５８のモード減衰定数ｈは、式（１）を用いて付与した。なお、本解析では、表１に示す仕上等による受音室の吸音力（＝１０Ｌｏｇ１０αＡｅｆｆ α：吸音率、Ａｅｆｆ：受音室の受音面積（ｍ２））を考慮して補正したＬ数、Ｌ値（遮音等級）を算出している。また、図１０〜１４には、音圧レベルの平均値をプロットしている。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【数１】
ここで、ｆは周波数（Ｈｚ）である。
【００４６】
また、床スラブ６４の振動挙動は、床スラブ６４の重量、粘弾性体６８のせん断剛性Ｋｓ、及び粘弾性体６８の減衰定数ｈによって決定されるところ、本解析では、図９に示すように、スラブユニット６４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ６４との隙間幅Ｈ（＝粘弾性体６８の幅）、デッキプレートの山高（５０ｍｍ）を考慮した床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑ、及び粘弾性体６８の減衰定数ｈをパラメータとして付与した。なお、図中の２点鎖線は、スラブユニット６４Ａが上下方向（面外方向）に相対変位した状態を示している。また、設定した各パラメータ及び各パラメータから算出した粘弾性体６８のメートル当たりの等価せん断剛性Ｋｓｅｑ（ｔ／ｃｍ／ｍ）（＝Ｇｅｑ／Ｈ×ｔｅｑ Ｇｅｑ：せん断弾性係数）、メートル当たりの等価減衰定数Ｃｅｑ（ｔ／ｋｉｎ／ｍ）（＝Ｋｓｅｑｈ／πｆ ｆ：床スラブ６４の１次固有振動数１５Ｈｚ）を図１５に示す。
【００４７】
図１０は、スラブユニット６４Ａを有していない従来スラブと本実施形態との遮音性能の比較であり、本実施形態において付与したパラメータを図１５（Ａ）に示し、解析結果を表２に示す。グラフ７０は、従来スラブ１の周波数特性であり、グラフ７２、７４、７６は、本実施形態にかかるケース１〜３の周波数特性にそれぞれ対応している。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２から分かるように、オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ〜２５０ＨｚでＬ値を比較した場合、従来スラブ１ではＬ−５０であるのに対し、ケース１〜３ではＬ−４５、Ｌ−５０、Ｌ−５０であり、Ｌ値が同等若しくは１ランク上がっている。また、Ｌ数で比較すると、従来スラブ１ではＬ数＝５１であるのに対し、ケース１〜３では、Ｌ数＝４４、４８、４９であり、従来スラブ１に比べてケース１〜３のＬ数が低下し、遮音性能が向上していることが確認できる。また、オクターブバンド中心周波数が小さくなるに従って遮音性能が向上し、特に、オクターブバンド中心周波数６３ＨｚでＬ値を比較すると、従来スラブ（Ｌ−５０）に比べ、ケース１、２（Ｌ−２５、Ｌ−３５）の遮音性能が飛躍的に向上することが確認できる。
【００５０】
また、本実施形態にかかるケース１〜３に日本建築学会の遮音性能基準を適用すると、オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚで評価した場合、集合住宅及びホテルに関しては２級の性能要求を満たし、学校に関しては特級の性能要求を満たしている。オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚに限定して評価すると、集合住宅及びホテルに関しても特級の性能要求を満たしている。従って、一般的に改善が困難な低周波数領域６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚにおいて本実施形態を適用するのが好ましく、より好ましくはオクターブバンド中心周波数６３Ｈｚにおいて適用するのが好ましい。
【００５１】
図１１は、等価スラブ厚ｔｅｑを大きくした場合の従来スラブと本実施形態との遮音性能の比較であり、本実施形態にかかるケース４、５において付与したパラメータを１５（Ｂ）に示す。なお、グラフ７８、８０、８２、８４は、それぞれ従来スラブ２、３、ケース４、５に対応している。一般的に、スラブの遮音性能はスラブ厚を増して重量、剛性を大きくすることで向上することが知られているが、本実施形態においても、等価スラブ厚ｔｅｑを大きくして床スラブ６４の質量、剛性を大きくすることで、床スラブ６４の遮音性能を向上させることができる。なお、床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑを大きくせずに、例えば、床スラブ６４をスパンクリート等で構成することで同等の重量、剛性を確保すれば、床スラブ６４の遮音性能を向上することができる。
【００５２】
図１２〜１４は、本実施形態において減衰定数ｈを変更した場合の遮音性能の比較であり、付与したパラメータをそれぞれ図１５（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す。各図におけるグラフ８６、８８、９０、９２は、ケース６〜９に対応し、グラフ９４、９６、９８、１００は、ケース１０〜１３に対応し、グラフ１０２、１０４、１０６、１０８は、ケース１４〜１７に対応している。
【００５３】
図１２〜１４から分かるように、粘弾性体６８によって付与する減衰を大きくすることで、即ち、減衰定数ｈを大きくする（１．０に近づける）ことで、遮音性能が向上することが確認できる。
【００５４】
以上の解析結果から分かるように、床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑ、粘弾性体６８の等価せん断剛性Ｋｓｅｑ、減衰定数ｈを適宜選択することで、所望の振動低減性能を有する床スラブ構造を実現できる。
【００５５】
以上説明したように、本発明でいうスラブユニットとは、床スラブのうち、当該床スラブと縁切りされることで独立して上下方向（面外方向）に変位可能となった部分を指し、振動を加えた場合に床スラブと異なる挙動を示す床スラブの部位のことを言う。また、スラブユニットを有する床スラブは、コンクリート造、鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造等の種々の構造を採用することができ、更に、現場打ちコンクリート製、ＰＣａ製、プレストレスＰＣａ製、ハーフＰＣａ製等であっても良い。例えば、第１、第２の実施形態では、デッキプレートを用いた合成スラブ又はＰＣａ製スラブとして床スラブ２４、３４を構成したがこれに限らず、鋼製等からなる在来の捨て型枠の上に現場打ちコンクリートを打設しても良いし、スパンクリートや、ボイドスラブ、ＦＲ版等のハーフＰＣａ版を配設し、ハーフＰＣａ版の上に現場打ちコンクリートを打設しても良い。
【００５６】
また、床スラブ２４、３４とスラブユニット２４Ａ、３４Ａとの縁切り方法は、床スラブの構造に合わせて適宜選択すれば良く、床スラブ２４、３４をハーフＰＣａ造とする場合は、ハーフＰＣａ版と隣接するハーフＰＣａ版とを目地棒や粘弾性体で仕切ってコンクリートを打設することで、床スラブ２４、３４とスラブユニット２４Ａ、３４Ａとを縁切りしても良い。また、床スラブ２４、３４には、少なくとも１つのスラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａが含まれていれば良い。即ち、床スラブ２４、３４に複数のスラブユニット２４Ａ、３４Ａを設けて良いし、床スラブ３４の全体をスラブユニット３４Ａで構成し、隣接するスラブユニット３４Ａ同士の隙間に粘弾性体３０を配置しても良い。
【００５７】
更に、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとの間又はスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に設ける粘弾性体３０の配置方法は、上記したものに限らず、スラブユニット３４Ａの振動によって粘弾性体３０がせん断変形可能に配置されていれば良い。例えば、床スラブ３４において、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂと隙間の外周に沿ってエアチューブや発泡スチロール等の簡易型枠を設け、液状の粘弾性体を流し込み、粘弾性体を自然に固化させてスラブに接着するようにしても良い。このような施工方法は、隙間３６が小さい場合に特に有効である。また、粘弾性体３０は、スラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａの架設方向に沿った端部の一方にのみ設けても良い。
【００５８】
更にまた、スラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａと小梁２２との取り合い部に粘弾性体３０を設けて、小梁２２に伝播される振動を吸収することで、振動低減効果を高めても良い。また、床スラブ２４、３４に、カーペットを敷いたり、二重床構造を組み合わせても良い。この場合、高周波数領域（オクターブバンド中心周波数２５０Ｈｚ以上）における振動低減効果を高めることができる。
【００５９】
以上、本発明の第１、第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第１、第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）本発明の第１の実施形態に係る床スラブ構造を有する建物を示す、断面図であり、（Ｂ）は、上記床スラブ構造の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造における粘弾性体を示す、斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造の変形例を示す、断面図である。
【図８】周波数応答解析に用いた本発明の床スラブ構造の解析モデルを示す、平面図である。
【図９】周波数応答解析に用いた本発明の床スラブ構造の解析モデルを示す、断面図である。
【図１０】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１１】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１２】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１３】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１４】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１５】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析に用いたパラメータの設定値である。
【符号の説明】
【００６１】
１２ 建物
２０ 梁（梁材）
２２ 小梁（梁材）
２４ 床スラブ
２４Ａ スラブユニット
２８ 隙間（縁切り部）
３０ 粘弾性体
３２ 建物
３４ 床スラブ
３４Ａ スラブユニット
３４Ｂ スラブユニット
３６ 隙間（縁切り部）
５２ 吸音材
５６ 天井材（仕上材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床スラブの振動を低減する床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅等の建築構造物において、上階で物を床に落としたり、人が運動するなどして床スラブが振動すると、下階で重量床衝撃音が発生して問題となる。重量床衝撃音を低減する構造躯体の対策としては、床スラブの厚みを増したり、剛性を高めたりすることが考えられる。しかし、床スラブの厚みや剛性を増すと建物全体の重量が増加し、その荷重を支えるために柱、梁などの構造断面を大きくしなければならないので建築コストが増大する。また、床スラブの厚みを増すと、下階の天井高の確保が困難になるという問題が生じる。
【０００３】
一方、特許文献１には、建物のコンクリート基礎と、機械設置用のコンクリート基礎との間にクリアランスを設け、建物のコンクリート基礎と機械設置用のコンクリート基礎とを縁切りする方法が提案されている。しかしながら、この方法は機械から建物への振動伝播及び共振現象を防止するものであり、振動自体を低減するものではない。
【０００４】
また、特許文献２では、カーテンウォール等の複数の壁パネルを水平方向に並べて立設し、壁パネル間の目地に制振シーリング材を配置して建物の水平方向の揺れを抑制する制振構造が提案されている。しかしながらこの制振構造は、地震のような建物全体に作用する揺れに対して各壁パネルを積極的に面内変形させ、壁パネル間の前面だけに配置された制震シーリング材をせん断変形させることで振動を抑制するものである。従って、特定の振動源によって面外方向に振動する床スラブに、面内方向に制震シーリング材をせん断変形させる特許文献２の制震構造を適用することはできない。
【特許文献１】特開２００６−１８３２７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事実を考慮し、床スラブ厚を抑えつつ、床スラブの振動を低減する床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物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】
【０００６】
請求項１に記載の床スラブ構造は、梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブと、前記スラブユニットの架設方向に沿った端部と前記床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士を縁切りする縁切り部に設けられた粘弾性体と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブにおいて、スラブユニットの架設方向に沿った端部と床スラブ、若しくは隣接するスラブユニットの架設方向に沿った端部同士が縁切りされている。即ち、スラブユニットに振動を加えた場合、床スラブ若しくは隣接する他のスラブユニットに対して、当該スラブユニットの架設方向に沿った端部が上下方向（面外方向）に相対変位する。そのため、縁切り部に設けられた粘弾性体がせん断変形して、スラブユニットの振動エネルギーを吸収する。このようにスラブユニットの振動を局所化することにより、粘弾性体のせん断変形を卓越させることができる。従って、振動エネルギーの吸収効率が向上するため、床スラブや梁材等の構造駆体に伝播される振動を低減すると共に、下階で発生する重量床衝撃音等を低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の床スラブ構造は、請求項１に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットが一方向プレキャストスラブであることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、スラブユニットが一方向プレキャストスラブであるため、隣接する一方向プレキャストスラブを、隙間を空けて配置するだけで縁切り部を形成することができる。従って、施工性の向上、施工コストの削減を図ることができる。
【００１０】
請求項３に記載の床スラブ構造は、請求項１に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットは、前記床スラブのコンクリート打設時に、前記粘弾性体で縁切りされ、前記縁切り部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、床スラブのコンクリート打設時に、床スラブとスラブユニットとの間に粘弾性体を設けることで縁切り部を形成する。そのため、振動源の場所や広さに合せてスラブユニットを形成することができる。
【００１２】
請求項４に記載の床スラブ構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の床スラブ構造において、前記縁切り部に、更に吸音材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、縁切り部に更に吸音材を設けている。粘弾性体は、目標とする振動低減性能に合わせて適宜縁切り部に設ければ良く、全ての縁切り部を粘弾性体で埋める必要はない。この場合、粘弾性体と粘弾性体との隙間から下階に音が漏れる恐れがある。そこで、粘弾性体と粘弾性体との隙間に吸音材を配置することで、振動低減性能を確保した状態で、隙間を透過する音漏れを防止できる。また、粘弾性体のコストを抑えることができる。
【００１４】
請求項５に記載の床スラブ構造は、請求項１〜４の何れか１項に記載の床スラブ構造において、前記スラブユニットに取り付けられた仕上材が、他の仕上材と分離されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、スラブユニットに取り付けられた仕上材と、他の仕上材と、を分離することで、スラブユニットで発生した振動が、仕上材を介して他の仕上材に伝播されることがない。そのため、スラブユニットに局所化された振動エネルギーの拡散が防止され、粘弾性体による振動エネルギーの吸収効率を高めることができる。従って、振動低減性能が向上する。
【００１６】
請求項６に記載の建物は、請求項１〜５の何れか１項に記載の前記床スラブ構造を有することを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、請求項１〜５の何れか１項に記載の床スラブ構造を有することで、床スラブの振動が低減され、環境性能を確保した建物を構築することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、上記の構成としたので、スラブ厚を抑えつつ、床スラブの振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面を参照しながら、本発明の床スラブ構造及び床スラブ構造を有する建物について説明する。先ず、第１の実施形態に係る床スラブ構造について説明する。
【００２０】
図１（Ａ）は、床スラブ構造を有する建物１２の上階１４及び下階１６の断面図であり、図１（Ｂ）は、上階１４の平面図である。建物１２は、柱１８と梁２０とからなる架構を複数有している。上階１４、下階１６における床スラブ２４、２６は、デッキプレートの上にコンクリートを打設して構成された合成スラブであり、梁２０及び梁２０の間に架設された小梁２２によって支持されている。
【００２１】
上階１４における床スラブ２４は、当該床スラブ２４の中央部付近に、小梁２２に架設されたスラブユニット２４Ａを有している。スラブユニット２４Ａの架設方向（矢印Ｌ）に沿った両端部と、当該両端部と対向する床スラブ２４の端部との間に、床スラブ２４を貫通する深さの隙間２８が形成されており、この隙間２８によってスラブユニット２４Ａと床スラブ２４が縁切りされ、スラブユニット２４Ａが床スラブ２４から独立して上下方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間２８には、スラブユニット２４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。粘弾性体３０の材料としては、ジエン系ゴム、ブチル系ゴム、アクリル系、ウレタンアスファルト系ゴム等が用いられる。
【００２２】
ここで、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとの間に粘弾性体３０を配置する方法の例について説明する。先ず、梁２０及び小梁２２の上にデッキプレートを載置する。この際、スラブユニット２４Ａの大きさに合わせたデッキプレートを他のデッキプレートから切り離しておく。次に、他のデッキプレートから切り離されたスラブユニット２４Ａ用のデッキプレートの上にスラブユニット２４Ａの外形を定める仕切り板やラス型枠等の型枠を組み、コンクリートを打設してスラブユニット２４Ａを施工する。コンクリートが硬化した後、型枠を撤去してスラブユニット２４Ａの架設方向に沿った両端部にスラブユニット２４Ａの長手方向に沿って粘弾性体３０を接着する。最後に、スラブユニット２４Ａの周囲にコンクリートを打設して床スラブ２４を構築する。このように床スラブ２４の施工時に、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとを粘弾性体３０で縁切りすることで、振動源の位置や広さに合せて、床スラブ２４にスラブユニット２４Ａを設けることができる。
【００２３】
なお、上記の施工方法では、型枠を用いて床スラブ２４とスラブユニット２４Ａを縁切りしたが、型枠に替えて板状の粘弾性体３０でスラブユニット２４Ａの外形を定め、床スラブ２４及びスラブユニット２４Ａ用のコンクリートを同時期に打設して施工しても良い。また、プレキャスト化されたスラブユニット２４Ａを用いて床スラブ２４を構築しても良い。即ち、粘弾性体３０が接着されたスラブユニット２４Ａを小梁２２に架設した後に、スラブユニット２４Ａの周囲に載置されたデッキプレートの上にコンクリートを打設して床スラブ２４を構築しても良い。また、床スラブ２４のコンクリートが硬化した後に、床スラブ２４の所望の位置をダイヤモンドカッター等で切断して、スラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ２４との間に隙間２８を形成し、この隙間２８に粘弾性体３０を挿入しても良い。
【００２４】
次に、本発明の第１の実施形態に係る床スラブ構造の作用及び効果について説明する。
【００２５】
スラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ２４とが隙間２８によって縁切りされている。従って、スラブユニット２４Ａに振動を加えると、スラブユニット２４Ａが床スラブ２４から独立して振動し、床スラブ２４に対してスラブユニット２４Ａの架設方向に沿った端部が上下方向（面外方向）に相対変位する。そのため、隙間２８に設けられた粘弾性体３０が上下方向にせん断変形し、スラブユニット２４Ａの振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、振動エネルギーが吸収される。このようにスラブユニット２４Ａを独立して振動させることでスラブユニット２４Ａに振動が局所化され、粘弾性体３０のせん断変形を卓越させることができる。よって、粘弾性体３０による振動エネルギーの吸収効率が向上する。
【００２６】
このため、床スラブ２４の一部をダンスホールや子供部屋として利用する場合など重量床衝撃音の原因となる振動が発生し易い床スラブ２４の部分にスラブユニット２４Ａを設けることで、床スラブ２４や梁２０等の構造駆体に伝播される振動が低減され、下階１６で発生する重量床衝撃音を低減できる。特に、機械等のように振動源の位置が特定できる場合には、スラブユニット２４Ａの上に振動源を設置し、スラブユニット２４Ａに振動を局所化することで、床スラブ２４の振動が低減される。なお、本実施形態では、下階１６の重量床衝撃音を低減するが、スラブユニット２４Ａに振動が局所化される結果、スラブユニット２４Ａの直下で重量床衝撃音が大きくなる場合には、スラブユニット２４Ａの直下を収納スペースや設備スペースとして利用する等の対策を講じることが望ましい。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係る床スラブ構造について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。図２は、床スラブ構造を有する建物３２を示す平面図である。
【００２８】
図２に示すように、床スラブ３４は小梁２２に規則的に架設された複数のプレキャストコンクリート（以下、「ＰＣａ」という）造のスラブユニット３４Ａ、３４Ｂから構成されている。ここで、床スラブ３４の中央部付近に位置するスラブユニット３４Ａについて見ると、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとが、スラブユニット３４Ａの長手方向と直交する方向に隣接して配置されている。また、スラブユニット３４Ａの架設方向（矢印Ｍ）に沿った両端部と、当該端部と対向するスラブユニット３４Ｂの架設方向に沿った端部との間に、隙間３６が形成されている。この隙間３６によりスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとが縁切りされ、スラブユニット３４Ａが床スラブ３４から独立して上下方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間３６には、スラブユニット３４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。
【００２９】
床スラブ３４の上部には、一方向に整列した７つのスラブユニット３４Ａが配設されている。この複数のスラブユニット３４Ａは、スラブユニット３４Ａの長手方向と直交する方向に隣接して配置されており、隣接するスラブユニット３４Ａの架設方向（矢印Ｎ）に沿った端部同士の間には、床スラブ３４を貫通する深さの隙間３６が形成されている。この隙間３６により隣接するスラブユニット３４Ａ同士が縁切りされ、各スラブユニット３４Ａが床スラブ３４から独立して鉛直方向（面外方向）に変位可能とされている。また、隙間３６には、スラブユニット３４Ａの長手方向に沿って板状の粘弾性体３０が挿入されている。一方、隣接するスラブユニット３４Ｂ同士は、対向する架設方向の端部の間に接合用のグラウトやコンクリート等を充填するなどして一体的に接合されている。
【００３０】
次に、隣接するスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの隙間３６に粘弾性体３０を配置する方法の例について説明する。なお、この方法は、隣接するスラブユニット３４Ａ同士の隙間３６に粘弾性体３０を配置する場合にも適用可能である。
【００３１】
図３に示すように、板状の粘弾性体３０は、粘弾性体３０の側面に設けられた取付フランジ３８を介してスラブユニット３４Ａ、３４Ｂに接合される。取付フランジ３８は、断面Ｌ字型の鋼板とされ、スラブユニット３４Ａ又はスラブユニット３４Ｂの架設方向に沿った端部に当接すると共に粘弾性体３０が接着される接着部４０と、スラブユニット３４Ａ又はスラブユニット３４Ｂの下面に当接するスラブ取付部４２と、から構成されている。また、スラブ取付部４２には、スラブ取付部４２の長手方向に沿って所定の間隔でボルト孔４４が形成されている。そして、接着部４０に粘弾性体３０の側面が接着され、２つの取付フランジ３８と粘弾性体３０とが一体とされている。一方、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂの下面には、スラブ取付部４２に形成されたボルト孔４４に対応する埋め込み式のアンカー４６が埋設されている。そして、図３（Ｂ）に示すように、ボルト孔４４を介して、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂにそれぞれ埋設されたアンカー４６にボルト４８をねじ込んで締め付けることで、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に粘弾性体３０が配置される。
【００３２】
現場においては、図４に示すように、先ず小梁２２に架設されたスラブユニット３４Ａに、粘弾性体３０が接着された取付フランジ３８をボルト４８で接合する。次に、スラブユニット３４Ａに向ってスラブユニット３４Ｂを横方向（矢印Ｒ）にスライドさせ、又は上方からスラブユニット３４Ｂを降ろして、取付フランジ３８にスラブユニット３４Ｂを当接させる。そして、スラブ取付部４２に形成されたボルト孔４４とスラブユニット３４Ｂの下面に埋め込まれたアンカー４６（図３参照）との位置を合わせ、アンカー４６にボルト４８をねじ込んで、粘弾性体３０とスラブユニット３４Ｂとを接合する。
【００３３】
また、図５（Ａ）に示すように取付フランジ３８を用いずに、粘弾性体３０の側面に凸部３０Ａを設け、この凸部３０Ａをスラブユニット３４Ａ、３４Ｂの架設方向に沿った端部に形成された凹部５０に押し込んで挿入し、図５（Ｂ）に示すようにスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に粘弾性体３０を配置しても良い。この場合、凸部３０Ａを凹部５０に隙間なく密着させることが好ましい。
【００３４】
更に、粘弾性体３０の振動低減性能は、粘弾性体３０のせん断剛性及び粘弾性体３０の物性による減衰等により決定されるところ、スラブユニット３４Ａの架設方向に沿った端部の全面に粘弾性体３０を配置すると、粘弾性体３０の断面積（スラブユニット３４Ａとの接着面積）に比例して粘弾性体３０のせん断剛性が大きくなり過減衰となる場合がある。従って、粘弾性体３０は、目標とする振動低減性能に合わせてスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に適宜配置すれば良い。この場合、粘弾性体３０が配置されていない部分には、図６に示すように、グラスウール、ウレタン、スタイロフォーム又はナイロン等の吸音材５２を配置して下階へ漏れる音を吸収することが望ましい。また、吸音材５２は、粘弾性体３０の形状に合わせて配置すれば良く、例えば、粘弾性体３０と吸音材５２を上下方向に積層して配置しても良いし、左右の両側から吸音材５２で粘弾性体３０を挟んでも良い。このように、粘弾性体３０と共に比較的安価な吸音材５２を設けることで、振動低減性能を維持しつつ、粘弾性体３０のコスト削減を図ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造の作用及び効果について説明する。
【００３６】
床スラブ３４は、プレキャスト化された複数のスラブユニット３４Ａ、３４Ｂで構成されている。このようにプレキャスト工法を用いて床スラブ３４を構築することで、デッキプレートを支持する支保工等が不要となり、隣接するスラブユニット３４Ｂの端部同士の局所的な接合作業のみで床スラブ３４を構築できる。また、スラブユニット３４Ａ、３４Ｂを梁２０、小梁２２に架設する際に、スラブユニット３４ＡとスラブユニットＢ又はスラブユニット３４Ａ同士を、間を空けて配置するだけで隙間３６を形成することができる。
【００３７】
また、床スラブ３４の所定の領域に複数のスラブユニット３４Ａを並べて配置することで、人の歩行などによる振動を効果的に低減することができる。即ち、人の歩行などのように床スラブ３４上を移動する振動源の場合、人が移動する先々で発生する振動がスラブユニット３４Ａに局所化され、各スラブユニット３４Ａにおいて粘弾性体３０の上下方向のせん断変形を卓越させることができる。従って、振動エネルギーの吸収効率が向上し、振動を効果的に低減することができる。一方、第１の実施形態で説明したように機械等のような特定の振動源に対しては、振動源を設置する位置に応じて、床スラブ３４に一又は複数のスラブユニット３４Ａを設け、振動源をスラブユニット３４Ａで支持することで振動を低減できる。
【００３８】
次に、第２の実施形態に係る床スラブ構造の変形例について説明する。
【００３９】
図７は、床スラブ３４の断面図であり、中央に位置するスラブユニット３４Ａと、スラブユニット３４Ａの両側にスラブユニット３４Ｂが並設されている。スラブユニット３４Ａと各スラブユニット３４Ｂとの間に形成された隙間３６には、取付フランジ３８を介して粘弾性体３０が配置されている。また、スラブユニット３４Ａ及びスラブユニット３４Ｂの下面には、アンカー５４を介して天井材５６Ａ、５６Ｂがそれぞれ吊り下げられている。隣接する天井材５６Ａと天井材５６Ｂとの間には隙間が設けられ、天井材５６Ａと天井材５６Ｂとが縁切りされている。
【００４０】
このように天井材５６Ａと天井材５６Ｂとを縁切りすることで、スラブユニット３４Ａに局所化された振動が、天井材５６Ａを介して隣接する天井材５６Ｂに伝播されることがない。従って、スラブユニット３４Ａに局所化された振動エネルギーの拡散が防止され、粘弾性体３０による振動エネルギーの吸収効率を高めることができる。また、天井材５６Ａから天井材５６Ｂに伝播されて下階で発生する重量床衝撃音を防止することができる。更に、スラブユニット３４Ａの上下方向の相対変位による天井材５６Ａ、５６Ｂの脱落や破損を防止できる。
【００４１】
なお、本変形例では、スラブユニット３４Ａに取り付けられる天井材５６Ａと、スラブユニット３４Ｂに取り付けられる天井材５６Ｂとを縁切りしたがこれに限らない。隣接するスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂ又は隣接するスラブユニット３４Ａ同士にまたがって取り付けられる部材であれば良く、例えば、フリーアクセスフロア等の床仕上げ材を縁切りしても良いし、設備ダクトの境界部を、振動を伝播しないフレキ配管等で繋ぐことで縁切りしても良い。
【００４２】
次に、本発明に係る床スラブ構造をモデル化し、汎用の構造解析プログラムを用いた有限要素解析により床スラブの周波数応答解析を行い、解析結果から算出した重量床衝撃音レベルを図１０〜１４に示す。
【００４３】
解析モデルでは、図８に示すように、スラブ５８（ＲＣデッキスラブ 山高５０ｍｍ）のうち、柱６０（角形鋼管 □８００ｍｍ×８００ｍｍ×３２ｍｍ）と梁６２（Ｈ形鋼 Ｈ８００ｍｍ×３００ｍｍ×１４ｍｍ×２６ｍｍ）に囲まれた床スラブ６４を解析対象とし、床スラブ６４の中央部にスラブユニット６４Ａ（６００ｍｍ×３００ｍｍ）を設け、小梁６６（Ｈ形鋼 Ｈ４５０ｍｍ×２００ｍｍ×９ｍｍ×１４ｍｍ）に架設されたスラブユニット６４Ａの架設方向に沿った両端部と床スラブ６４の間に、スラブユニット６４Ａの長手方向に沿って粘弾性体６８を配置した。そして、スラブユニット６４Ａの中央部に設定された加振点Ｘから表１に示す重量衝撃源の衝撃力実効値を入力し、加振点Ｘ及び加振点Ｘの周囲に設定した測定点Ａ〜Ｈの合計９点から得られる音圧レベルを平均化（音圧レベルの平均値）して、各オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０ＨｚにおけるＬ数、Ｌ値（遮音等級）を算出した。表１は、本解析で用いた各種の設定値であり、また、スラブ５８のモード減衰定数ｈは、式（１）を用いて付与した。なお、本解析では、表１に示す仕上等による受音室の吸音力（＝１０Ｌｏｇ１０αＡｅｆｆ α：吸音率、Ａｅｆｆ：受音室の受音面積（ｍ２））を考慮して補正したＬ数、Ｌ値（遮音等級）を算出している。また、図１０〜１４には、音圧レベルの平均値をプロットしている。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【数１】
ここで、ｆは周波数（Ｈｚ）である。
【００４６】
また、床スラブ６４の振動挙動は、床スラブ６４の重量、粘弾性体６８のせん断剛性Ｋｓ、及び粘弾性体６８の減衰定数ｈによって決定されるところ、本解析では、図９に示すように、スラブユニット６４Ａの架設方向に沿った端部と床スラブ６４との隙間幅Ｈ（＝粘弾性体６８の幅）、デッキプレートの山高（５０ｍｍ）を考慮した床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑ、及び粘弾性体６８の減衰定数ｈをパラメータとして付与した。なお、図中の２点鎖線は、スラブユニット６４Ａが上下方向（面外方向）に相対変位した状態を示している。また、設定した各パラメータ及び各パラメータから算出した粘弾性体６８のメートル当たりの等価せん断剛性Ｋｓｅｑ（ｔ／ｃｍ／ｍ）（＝Ｇｅｑ／Ｈ×ｔｅｑ Ｇｅｑ：せん断弾性係数）、メートル当たりの等価減衰定数Ｃｅｑ（ｔ／ｋｉｎ／ｍ）（＝Ｋｓｅｑｈ／πｆ ｆ：床スラブ６４の１次固有振動数１５Ｈｚ）を図１５に示す。
【００４７】
図１０は、スラブユニット６４Ａを有していない従来スラブと本実施形態との遮音性能の比較であり、本実施形態において付与したパラメータを図１５（Ａ）に示し、解析結果を表２に示す。グラフ７０は、従来スラブ１の周波数特性であり、グラフ７２、７４、７６は、本実施形態にかかるケース１〜３の周波数特性にそれぞれ対応している。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２から分かるように、オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ〜２５０ＨｚでＬ値を比較した場合、従来スラブ１ではＬ−５０であるのに対し、ケース１〜３ではＬ−４５、Ｌ−５０、Ｌ−５０であり、Ｌ値が同等若しくは１ランク上がっている。また、Ｌ数で比較すると、従来スラブ１ではＬ数＝５１であるのに対し、ケース１〜３では、Ｌ数＝４４、４８、４９であり、従来スラブ１に比べてケース１〜３のＬ数が低下し、遮音性能が向上していることが確認できる。また、オクターブバンド中心周波数が小さくなるに従って遮音性能が向上し、特に、オクターブバンド中心周波数６３ＨｚでＬ値を比較すると、従来スラブ（Ｌ−５０）に比べ、ケース１、２（Ｌ−２５、Ｌ−３５）の遮音性能が飛躍的に向上することが確認できる。
【００５０】
また、本実施形態にかかるケース１〜３に日本建築学会の遮音性能基準を適用すると、オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚで評価した場合、集合住宅及びホテルに関しては２級の性能要求を満たし、学校に関しては特級の性能要求を満たしている。オクターブバンド中心周波数６３Ｈｚに限定して評価すると、集合住宅及びホテルに関しても特級の性能要求を満たしている。従って、一般的に改善が困難な低周波数領域６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚにおいて本実施形態を適用するのが好ましく、より好ましくはオクターブバンド中心周波数６３Ｈｚにおいて適用するのが好ましい。
【００５１】
図１１は、等価スラブ厚ｔｅｑを大きくした場合の従来スラブと本実施形態との遮音性能の比較であり、本実施形態にかかるケース４、５において付与したパラメータを１５（Ｂ）に示す。なお、グラフ７８、８０、８２、８４は、それぞれ従来スラブ２、３、ケース４、５に対応している。一般的に、スラブの遮音性能はスラブ厚を増して重量、剛性を大きくすることで向上することが知られているが、本実施形態においても、等価スラブ厚ｔｅｑを大きくして床スラブ６４の質量、剛性を大きくすることで、床スラブ６４の遮音性能を向上させることができる。なお、床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑを大きくせずに、例えば、床スラブ６４をスパンクリート等で構成することで同等の重量、剛性を確保すれば、床スラブ６４の遮音性能を向上することができる。
【００５２】
図１２〜１４は、本実施形態において減衰定数ｈを変更した場合の遮音性能の比較であり、付与したパラメータをそれぞれ図１５（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す。各図におけるグラフ８６、８８、９０、９２は、ケース６〜９に対応し、グラフ９４、９６、９８、１００は、ケース１０〜１３に対応し、グラフ１０２、１０４、１０６、１０８は、ケース１４〜１７に対応している。
【００５３】
図１２〜１４から分かるように、粘弾性体６８によって付与する減衰を大きくすることで、即ち、減衰定数ｈを大きくする（１．０に近づける）ことで、遮音性能が向上することが確認できる。
【００５４】
以上の解析結果から分かるように、床スラブ６４の等価スラブ厚ｔｅｑ、粘弾性体６８の等価せん断剛性Ｋｓｅｑ、減衰定数ｈを適宜選択することで、所望の振動低減性能を有する床スラブ構造を実現できる。
【００５５】
以上説明したように、本発明でいうスラブユニットとは、床スラブのうち、当該床スラブと縁切りされることで独立して上下方向（面外方向）に変位可能となった部分を指し、振動を加えた場合に床スラブと異なる挙動を示す床スラブの部位のことを言う。また、スラブユニットを有する床スラブは、コンクリート造、鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造等の種々の構造を採用することができ、更に、現場打ちコンクリート製、ＰＣａ製、プレストレスＰＣａ製、ハーフＰＣａ製等であっても良い。例えば、第１、第２の実施形態では、デッキプレートを用いた合成スラブ又はＰＣａ製スラブとして床スラブ２４、３４を構成したがこれに限らず、鋼製等からなる在来の捨て型枠の上に現場打ちコンクリートを打設しても良いし、スパンクリートや、ボイドスラブ、ＦＲ版等のハーフＰＣａ版を配設し、ハーフＰＣａ版の上に現場打ちコンクリートを打設しても良い。
【００５６】
また、床スラブ２４、３４とスラブユニット２４Ａ、３４Ａとの縁切り方法は、床スラブの構造に合わせて適宜選択すれば良く、床スラブ２４、３４をハーフＰＣａ造とする場合は、ハーフＰＣａ版と隣接するハーフＰＣａ版とを目地棒や粘弾性体で仕切ってコンクリートを打設することで、床スラブ２４、３４とスラブユニット２４Ａ、３４Ａとを縁切りしても良い。また、床スラブ２４、３４には、少なくとも１つのスラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａが含まれていれば良い。即ち、床スラブ２４、３４に複数のスラブユニット２４Ａ、３４Ａを設けて良いし、床スラブ３４の全体をスラブユニット３４Ａで構成し、隣接するスラブユニット３４Ａ同士の隙間に粘弾性体３０を配置しても良い。
【００５７】
更に、床スラブ２４とスラブユニット２４Ａとの間又はスラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂとの間に設ける粘弾性体３０の配置方法は、上記したものに限らず、スラブユニット３４Ａの振動によって粘弾性体３０がせん断変形可能に配置されていれば良い。例えば、床スラブ３４において、スラブユニット３４Ａとスラブユニット３４Ｂと隙間の外周に沿ってエアチューブや発泡スチロール等の簡易型枠を設け、液状の粘弾性体を流し込み、粘弾性体を自然に固化させてスラブに接着するようにしても良い。このような施工方法は、隙間３６が小さい場合に特に有効である。また、粘弾性体３０は、スラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａの架設方向に沿った端部の一方にのみ設けても良い。
【００５８】
更にまた、スラブユニット２４Ａ又はスラブユニット３４Ａと小梁２２との取り合い部に粘弾性体３０を設けて、小梁２２に伝播される振動を吸収することで、振動低減効果を高めても良い。また、床スラブ２４、３４に、カーペットを敷いたり、二重床構造を組み合わせても良い。この場合、高周波数領域（オクターブバンド中心周波数２５０Ｈｚ以上）における振動低減効果を高めることができる。
【００５９】
以上、本発明の第１、第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第１、第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）本発明の第１の実施形態に係る床スラブ構造を有する建物を示す、断面図であり、（Ｂ）は、上記床スラブ構造の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造を示す、断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造における粘弾性体を示す、斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る床スラブ構造の変形例を示す、断面図である。
【図８】周波数応答解析に用いた本発明の床スラブ構造の解析モデルを示す、平面図である。
【図９】周波数応答解析に用いた本発明の床スラブ構造の解析モデルを示す、断面図である。
【図１０】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１１】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１２】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１３】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１４】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析結果より得られた重量床衝撃音を示すグラフである。
【図１５】本発明の床スラブ構造の周波数応答解析に用いたパラメータの設定値である。
【符号の説明】
【００６１】
１２ 建物
２０ 梁（梁材）
２２ 小梁（梁材）
２４ 床スラブ
２４Ａ スラブユニット
２８ 隙間（縁切り部）
３０ 粘弾性体
３２ 建物
３４ 床スラブ
３４Ａ スラブユニット
３４Ｂ スラブユニット
３６ 隙間（縁切り部）
５２ 吸音材
５６ 天井材（仕上材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブと、
前記スラブユニットの架設方向に沿った端部と前記床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士を縁切りする縁切り部に設けられた粘弾性体と、
を有することを特徴とする床スラブ構造。
【請求項２】
前記スラブユニットが一方向プレキャストスラブであることを特徴とする請求項１に記載の床スラブ構造。
【請求項３】
前記スラブユニットは、前記床スラブのコンクリート打設時に、前記粘弾性体で縁切りされ、前記縁切り部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の床スラブ構造。
【請求項４】
前記縁切り部に、更に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の床スラブ構造。
【請求項５】
前記スラブユニットに取り付けられた仕上材が、他の仕上材と分離されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の床スラブ構造。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の前記床スラブ構造を有する建物。
【請求項１】
梁材に架設された一又は複数のスラブユニットを備えた床スラブと、
前記スラブユニットの架設方向に沿った端部と前記床スラブ、若しくは隣接する前記スラブユニットの架設方向に沿った端部同士を縁切りする縁切り部に設けられた粘弾性体と、
を有することを特徴とする床スラブ構造。
【請求項２】
前記スラブユニットが一方向プレキャストスラブであることを特徴とする請求項１に記載の床スラブ構造。
【請求項３】
前記スラブユニットは、前記床スラブのコンクリート打設時に、前記粘弾性体で縁切りされ、前記縁切り部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の床スラブ構造。
【請求項４】
前記縁切り部に、更に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の床スラブ構造。
【請求項５】
前記スラブユニットに取り付けられた仕上材が、他の仕上材と分離されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の床スラブ構造。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の前記床スラブ構造を有する建物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１９１５８４（Ｐ２００９−１９１５８４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６４６５（Ｐ２００８−３６４６５）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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