JPH0967877A - 制振床パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲の振動数に有効に対応でき、かつ高い
制振効果を示し、しかも構造が簡単でかつ経済的である
制振床パネルを提供する。 【解決手段】 枠組２、根太３、床材４、および断熱材
５からなる床パネル１について、溝形鋼からなる根太３
の内側に鋼製チェーン６を取り付ける。チェーン６は、
両端部と中央部を根太３に固定し、その間を弛ませてあ
る。床パネル１の床材４に歩行や作業に伴う衝撃が加わ
ると、根太３に振動が発生する。根太３の鉛直方向の振
動により、主に中央の固定部が鉛直方向に振動し、その
結果、チェーン６の弛み部も振動する。この振動の態様
は根太３の振動と異なるため、チェーン６の弛み部が根
太３と衝突を繰り返し、根太３の振動エネルギーが散逸
し、その振動が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、制振床パネルに
関するものであり、住宅用の床パネルなどに用いること
ができる。

【０００２】

【従来の技術】住宅用床パネルは、枠組、根太などの骨
組部材と、床材、断熱材などで構成されているが、床材
に歩行や作業に伴う衝撃が加わると、振動が発生し、不
快感や騒音を引き起こす。特に、根太として鋼製部材を
使用する場合、根太の振動が大きくなる傾向にある。

【０００３】構造物の振動問題に対する対策の一つとし
ては、例えば減衰機能付きダンパーを対象となる構造物
に取り付けて振動エネルギーを散逸させ、振動を減衰さ
せる方法がとられており、構造物の種類や用途に応じて
種々のダンパーが開発されている。

【０００４】床パネルにおけるダンパーの例としては、
図１８に示す機構のものが知られている。これは制振鋼
板で作られた板バネ３１とその左右に重り３２をつけた
「やじろべえ」形のダンパー３０を、発生振動の大きな
鋼製根太３の中間部に取り付けたもので、根太３の振動
に伴う板バネ３１の変形により振動エネルギーを散逸さ
せ、根太３の制振を行うものである。

【０００５】また、床パネルの枠組や根太は構造物とし
ては水平部材と見なせるが、水平部材用制振装置として
は、例えば特公平４−２６００５号公報に示されるもの
がある。これは、道路や橋梁などに立設された照明柱な
どにおける水平部分などの水平部材に対する制振装置で
ある。

【０００６】この装置は、水平中空断面部材の内部にチ
ェーンまたはワイヤーロープを中間に弛みをもたせた状
態で両端固定状態にし、この水平中空断面部材を照明柱
などの水平部材に取り付けたものであり、水平中空断面
部材が水平方向に振動するときチェーンまたはワイヤー
ロープが水平中空断面部材の内壁への衝突を繰り返すこ
とで振動エネルギーを散逸させ、これにより照明柱など
の水平部材の制振を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した図１８の機構
においては、ダンパー３０の設計因子である「付加質
量」、「バネ値」、「減衰を生じさせるための抵抗力」
を、制振効果が最適となるように決定することが容易で
はなく、かつダンパー３０の構造もやや複雑である。さ
らに、この種のダンパーでは、付加質量とバネ値で決ま
る特定の振動数に近い振動数域に対してのみ、制振効果
が期待でき、それ以外の振動数域については制振効果が
期待できない。

【０００８】また、特公平４−２６００５号公報記載の
ものは、制振の対象となる振動が水平部材の水平方向の
運動であり、制振装置は水平変位の大きな位置に取り付
けられている。

【０００９】しかしながら、床パネルの枠組または根太
において問題となる振動は水平部材の鉛直方向の運動で
あり、上記の制振装置の対象とする水平方向の運動は発
生しないか無視できる関係にあり、床パネルへの適用方
法および効果については、検討されていなかった。

【００１０】そこで、本願発明の主たる目的は、広範囲
の振動数に有効に対応でき、かつ高い制振効果を示し、
しかも構造が簡単でかつ経済的である制振床パネルを提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る制
振床パネルは、床パネルの枠組または根太などの骨組部
材に、鋼製チェーンあるいはワイヤーロープなどのチェ
ーン状またはワイヤー状の可撓性を有する振動部材を、
両端部を固定し、中間に弛みをもたせた状態で吊持した
ものである。チェーン状またはワイヤー状の振動部材は
骨組部材の内部に取り付ける場合と、外部に取り付ける
場合とがある。

【００１２】このように、床パネルの骨組部材の内部ま
たは外部に、チェーン状またはワイヤー状の可撓性を有
する振動部材を、両端部で固定し、必要とあらば両端部
の中間の複数の位置で固定し（請求項２に対応）、固定
位置間で弛みをもたせた状態で吊持しており、骨組部材
が鉛直方向に振動すると振動部材の固定部にも同じ振動
が生じる。

【００１３】その結果、チェーン状またはワイヤー状の
振動部材の弛み部も振動するが、この振動の態様は枠組
や根太などの骨組部材の振動と異なるため、振動部材の
弛み部は取り付けられた骨組部材と衝突を繰り返し、骨
組部材の振動エネルギーが散逸し、その制振が行われ
る。

【００１４】請求項３は、枠組または根太などの骨組部
材の内部または外部に、水平方向に連続する中空断面部
を設け、振動部材を中空断面部内に収納配置した場合を
限定したものである。

【００１５】チェーンあるいはワイヤーロープ等の振動
部材の弛み部の振動は鉛直方向、骨組部材の軸方向、お
よび軸方向と直交する水平方向のあらゆる方向の運動を
含んだ複雑なものであるため、中空部材を枠組または根
太などの骨組部材として用いるか、あるいは骨組部材に
中空断面部を設け、振動部材を中空断面内に収納する構
造とすることで、振動部材のの弛み部と当該中空断面部
の内壁との衝突がより頻繁になり、より大きな制振効果
が期待できる。

【００１６】ところで、このようなチェーン状またはワ
イヤー状の振動部材を中空断面部の内部に設置する場
合、中間部での固定方法やメンテナンスが容易ではな
い。そこで、中間部にも固定点を設ける場合、固定点相
当位置で中空断面部に開口部を設けることで、この問題
を解決することができる。

【００１７】本願の請求項４に係る制振床パネルは、床
パネルの骨組部材に、チェーン状の可撓性を有する振動
部材、例えば鋼製チェーンや金属球をチェーン状に連結
したものなどの一端または中間を固定し、鉛直に垂らし
た状態で取り付けたものである。

【００１８】この場合、骨組部材が鉛直方向に振動する
と、チェーン状の振動部材の固定部には骨組部材の当該
位置と同じ振動が生ずる。その結果、振動部材も骨組部
材からエネルギーを受け取り振動するが、この振動の態
様は複雑であり、振動部材を構成するチェーンの鎖相互
あるいは金属球相互などが衝突を繰り返し、振動エネル
ギーが散逸される。すなわち、骨組部材の振動エネルギ
ーが散逸し、制振が行われる。

【００１９】請求項５は、請求項４の制振床パネルにつ
いて、振動部材が、複数本のチェーンまたはチェーン状
に連結された金属球を一端において結束したものであ
り、この結束された端部を固定し、鉛直に垂らした状態
で取り付けてある場合を限定したものである。

【００２０】なお、チェーンまたはチェーン状に連結さ
れた金属球の複数本をまとめてその一端部を結束し、こ
の端部を固定し、鉛直に垂らした状態にすれば、上述の
チェーンの鎖相互あるいは金属球相互の衝突によるエネ
ルギー散逸は大きくなり、骨組部材に対する制振効果も
大きくなる。

【００２１】請求項６は、骨組部材の内部または外部に
鉛直方向の中空断面部を設け、振動部材を中空断面部内
に収納配置した場合を限定したものである。

【００２２】鉛直方向に垂らした振動部材を自由に動け
る状態で、箱状あるいは円筒状などの中空容器の内部に
収納された状態にすれば、振動部材を構成するチェーン
の鎖あるいは連結された金属球などが振動時に中空容器
の壁面とも衝突を繰り返すため、エネルギー散逸は大き
くなり、骨組部材に対する制振効果も大きくなる。

【００２３】本願の請求項７に係る制振床パネルは、床
パネルの骨組部材の内部または外部に、両端部が閉じた
水平方向に連続する中空断面部を設け、この中空断面部
内にチェーン状の可撓性を有する１本または複数本の振
動部材を自由に動ける状態で封入したものである。

【００２４】上述した各請求項に係る制振床パネルの制
振原理は、チェーンの鎖相互または金属球相互の衝突に
よるエネルギーの散逸である。したがって、この原理に
着目し、骨組部材に中空断面部を設け、その中空断面部
に１本あるいは複数本のチェーンまたはチェーン状に連
結された金属球などからなる振動部材を自由に動ける状
態で封入すると、骨組部材が振動するとき、封入された
振動部材も運動し、振動部材を構成するチェーンの鎖相
互あるいは金属球相互などが衝突を繰り返すと同時に、
さらに鎖または金属球などと中空断面部の内壁とも衝突
を繰り返し、エネルギーが散逸される。

【００２５】請求項８に係る制振床パネルは、請求項７
におけるチェーン状の振動部材の代わりに、多数の金属
球を封入した場合、請求項９に係る制振床パネルは砂な
どの粒状物を封入した場合であり、同様の作用効果が期
待できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本願の請求項１、２に係
る制振床パネルの代表的な実施形態を示したものであ
る。本実施形態では、根太３に鋼製チェーン６を取り付
けてあるが、枠組２にチェーン６を取り付けた場合にも
同様に適用できる（以下に述べる他の実施形態について
も同様である）。さらに、チェーン６の代替としてワイ
ヤーロープを用いることもできる。

【００２７】本実施形態において、床パネル１は枠組
２、根太３などの骨組部材と、床材４、断熱材５などで
構成され、根太３にチェーン６が取り付けてある。ま
た、根太３としては、一般的な鋼製根太である溝形鋼を
用いている。

【００２８】図２は、この根太３にチェーン６を取り付
けた状態を示したものである。床パネル１の床材４に歩
行や作業に伴う衝撃が加わると、根太３に振動が発生す
る。その振動の態様は、確率的には中央部で最も変位が
大きくなると考えられ、チェーン６はその弛み部７がよ
く振動するように、その固定位置を両端部８および中央
部８’としてある。

【００２９】この場合、根太３の鉛直方向の振動によ
り、主に中央部８’が鉛直方向に励振され、その結果、
チェーンの弛み部７も励振されることになる。ただし、
根太３の両端部８といえども振動時には変位を伴うた
め、両端部８のみを固定としても制振効果が得られる。
また、両端部８および中央部８’以外に固定位置を設け
てもよく、固定位置の数についても何ら制限を加えるも
のではない。

【００３０】ここで、チェーンによる根太材の制振効果
を確認した実験結果を示す。

【００３１】図３は実験装置を示したものであり、根太
ａとしてリップ溝形の軽量形鋼（１７５×５０×２０×
ｔ２．３）を用い、その中央部において鉛直方向に強制
初期変位を与え、自由振動実験により（図中、ｂは油圧
ジャッキ、ｃは針金であり、針金ｃの切断により自由振
動させる）、中央部の鉛直方向の減衰波形を求めた（支
点間距離ｌ＝２６００ｍｍ）。

【００３２】なお、根太ａ単体の振動数は床パネルに組
み込まれた状態の振動数に比べかなり高くなるため、周
波数調整用のウェイトｄ（１１ｋｇ）を取り付け、約５
０Ｈｚとなるように調整した。

【００３３】図４はチェーンなしのときの減衰波形を、
図５はチェーンを取り付けたときの減衰波形を示したも
のである。両図の比較より、チェーンによる制振効果が
優れていることが分かる。

【００３４】なお、本実験では、根太材重量が１４．５
ｋｇ、チェーン重量が１．５ｋｇであるが、制振効果は
チェーンの根太材に対する重量比αに大きく依存する。
αが小さすぎると制振効果は期待できないし、ある値以
上では制振効果は変わらず根太材の重量のみが無意味に
増加することになる。この点を考慮すると、実務上の適
切なαの範囲は、 １％≦α≦４０％ である。

【００３５】上述した図２の実施形態において、チェー
ン６の弛み部７は静止状態で宙吊り状態であるが、図６
のようにその一部が根太に静置状態となっていてもよ
い。このときは、静置位置での根太の振動により、当該
部のチェーンが励振され、この励振と重力による落下作
用によりチェーンと根太は衝突を繰り返す作用が加わ
る。

【００３６】また、図２では、チェーン６が根太３とし
ての溝形鋼の断面内部に取り付けられているが、図７の
ようにチェーン６を断面外部に取り付けても制振効果が
得られる。

【００３７】ところで、前述したように、チェーン６は
中空断面を持つ部材の中空断面内部に設置されればその
制振効果はより大きなものになる。そこで、根太３を図
８に示すような中空断面形状としてもよい（請求項３に
対応）。

【００３８】さらに、根太３の断面内に断熱材５を取り
付けられるように、図９に示すような断面形状も考えら
れる。

【００３９】なお、図８および図９におけるチェーンの
中央部の固定点８’は中空断面内であるために、その固
定方法やメンテナンスは必ずしも容易ではなく、固定点
が複数個存在する場合、その傾向はますます強くなる。

【００４０】そこで、図１０および図１１に示すよう
に、固定点相当位置で中空断面部材に開口部９を設けれ
ば、この問題点は解消される。

【００４１】図１２は、本願の請求項４に係る制振床パ
ネルの一実施形態を示したものである。本実施形態で
は、根太３に鋼製チェーン１６を取り付けてあるが、枠
組２にチェーン６を取り付けた場合にも同様に適用でき
る。さらに、チェーン１６の代替としてチェーン状に連
結された金属球を用いることもできる。

【００４２】床パネル１は、図１の場合と同様、枠組
２、根太３などの骨組部材と、床材４、断熱材５などで
構成され、根太３にチェーン１６が取り付けてある。ま
た、根太３としては、一般的な鋼製根太である溝形鋼を
用いている。

【００４３】図１３は、この根太３にチェーン１６を取
り付けた状態を示したものである。床パネル１の床材４
に歩行や作業に伴う衝撃が加わると、根太３に振動が発
生する。その振動の態様は、確率的には中央部で最も変
位が大きくなると考えられるので、その位置にチェーン
１６の一端を固定点１８に固定して、鉛直に垂らした状
態で取り付けてある。

【００４４】ここで、根太３の鉛直方向の振動により固
定点１８が鉛直方向に振動するとチェーン１６も励振さ
れ、チェーン１６を構成する鎖は相互に衝突を繰り返
す。この衝突により振動エネルギーは散逸され、根太３
は制振される。

【００４５】図１４の例では、複数本のチェーン１６
（以下、チェーン群と呼ぶ）をそれらの一端部をまとめ
て固定点１８に固定し、鉛直に垂らした状態で取り付け
てある（請求項５に対応）。

【００４６】この例では、根太３の振動に伴い、チェー
ン１６が励振されるとき、チェーン１６を構成する鎖
は、同一のチェーンの鎖はもちろん隣接するチェーンの
鎖とも衝突を繰り返す。したがって、散逸さる振動エネ
ルギーは大きくなり、根太３の制振効果も大きくなる。

【００４７】図１５の例は、図１４のチェーン群を中空
部材である鋼管１７に納めたものである（請求項６に対
応）。この場合、チェーン群が励振されると、チェーン
１６の鎖は鋼管１７の内壁とも衝突を繰り返すため、さ
らに散逸されるエネルギーおよび根太３の制振効果が大
きくなる。

【００４８】なお、図１３〜図１５の例では、チェーン
１６またはチェーン群は根太３の中央部の１箇所のみに
取り付けてあるが、根太３の高次の振動モードに応じて
軸方向に数カ所取り付けてもかまわない。

【００４９】ところで、以上の例では、その制振原理
は、チェーンを構成する鎖相互の衝突によりエネルギー
の散逸を行うことにある。そこで、これと同じ原理で制
振を行うのが図１６の例である。

【００５０】図１６は、請求項７に係る制振床パネルの
一実施形態を示したもので、根太３に両端が閉じた中空
閉断面部２７を設け、内部にチェーン２６を複数本（１
本でもよい）軸方向に横たえた状態で封入してある。

【００５１】根太３が振動すると、チェーン２６も励振
されるが、チェーン２６の鎖は相互に衝突するととも
に、中空閉断面部２７の内壁とも衝突を繰り返し、振動
エネルギーが散逸され、根太３の制振が行われる。

【００５２】図１７は、請求項８に係る制振床パネルの
一実施形態を示したもので、図１６の例に対し、チェー
ン２６の代替として連結されていない鉄球などの金属球
２８を封入してある。

【００５３】

【発明の効果】本願発明により、比較的簡単な構造で床
パネルの枠組または根太の振動エネルギーを散逸せし
め、広範囲の振動数に有効に対応でき、かつ高い制振効
果を示し、しかも経済的な制振床パネルを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１、２に係る制振床パネルの一実
施形態を示す斜視図である。

【図２】請求項１、２に係る制振床パネルの根太部分の
構造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面
図である。

【図３】本願発明の制振床パネルに関し、チェーンによ
る根太材の制振効果を確認するための実験装置を示した
もので、(a) は正面図、(b) は側面図である。

【図４】図３の装置による実験において、チェーンがな
い場合の減衰波形を示すグラフである。

【図５】図３の装置による実験において、チェーンを取
り付けた場合の減衰波形を示すグラフである。

【図６】請求項１、２に係る制振床パネルの根太部分の
構造の他の例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側
面図である。

【図７】請求項１、２に係る制振床パネルの根太部分の
構造のさらに他の例を示したもので、(a) は正面図、
(b) は側面図である。

【図８】請求項３に係る制振床パネルの根太部分の構造
の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図で
ある。

【図９】請求項３に係る制振床パネルの根太部分の構造
の他の例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１０】請求項３に係る制振床パネルの根太部分の構
造のさらに他の例を示したもので、(a) は正面図、(b)
は側面図である。

【図１１】請求項３に係る制振床パネルの根太部分の構
造のさらに他の例を示したもので、(a) は正面図、(b)
は側面図である。

【図１２】請求項４に係る制振床パネルの一実施形態を
示す斜視図である。

【図１３】請求項４に係る制振床パネルの根太部分の構
造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１４】請求項５に係る制振床パネルの根太部分の構
造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１５】請求項６に係る制振床パネルの根太部分の構
造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１６】請求項７に係る制振床パネルの根太部分の構
造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１７】請求項８に係る制振床パネルの根太部分の構
造の一例を示したもので、(a) は正面図、(b) は側面図
である。

【図１８】従来の制振床パネルの一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…床パネル、２…枠組、３…根太、４…床材、５…断
熱材、６…チェーン、７…弛み部、８…両端部、８’…
中央部、９…開口部、１６…チェーン、１７…鋼管、１
８…固定点、２６…チェーン、２７…中空閉断面部、２
８…金属球、３０…ダンパー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床パネルの骨組部材の内部または外部
   に、チェーン状またはワイヤー状の可撓性を有する振動
   部材を、両端部を固定し、中間に弛みを持たせた状態で
   吊持してあることを特徴とする制振床パネル。
2. 【請求項２】 前記振動部材の中間１箇所以上の位置も
   固定してある請求項１記載の制振床パネル。
3. 【請求項３】 前記骨組部材の内部または外部に、水平
   方向に連続する中空断面部を設け、前記振動部材を前記
   中空断面部内に収納配置してある請求項１または２記載
   の制振床パネル。
4. 【請求項４】 床パネルの骨組部材に、チェーン状の可
   撓性を有する振動部材の一端または中間を固定し、鉛直
   に垂らした状態で取り付けてあることを特徴とする制振
   床パネル。
5. 【請求項５】 前記振動部材が、複数本のチェーンまた
   はチェーン状に連結された金属球を一端において結束し
   たものであり、この結束された端部を固定し、鉛直に垂
   らした状態で取り付けてある請求項４記載の制振床パネ
   ル。
6. 【請求項６】 前記骨組部材の内部または外部に鉛直方
   向の中空断面部を設け、前記振動部材を前記中空断面部
   内に収納配置してある請求項４または５記載の制振床パ
   ネル。
7. 【請求項７】 床パネルの骨組部材の内部または外部
   に、両端部が閉じた水平方向に連続する中空断面部を設
   け、前記中空断面部内にチェーン状の可撓性を有する１
   本または複数本の振動部材を自由に動ける状態で封入し
   てあることを特徴とする制振床パネル。
8. 【請求項８】 床パネルの骨組部材の内部または外部
   に、両端部が閉じた水平方向に連続する中空断面部を設
   け、前記中空断面部内に金属球を封入してあることを特
   徴とする制振床パネル。
9. 【請求項９】 前記金属球の代わりに砂などの粒状物を
   封入してある請求項８記載の制振床パネル。