第四章 室內相鄰空間樓板衝擊音評估分析案例
第一節 評估法之結構迴響時間與節點構造因子
於衝擊音評估法中由於考量衝擊音之聲音能量於建築物中傳播，故傳播 路徑中之構造類型與幾何等因素將會衝擊音傳播造成影響，同時由於實際 上各建築樓板構件之可靠性能資訊除由經驗與理論計算得到外，最可靠且 常見之來源即為實驗室測試，雖藉由實驗檢測可得到建築構件之正確性能 資訊，但由於實驗室方法所獲得之結果為建築構件於無考量側向傳播之實 驗狀態所測得，若要將其直接應用於評估法中則不可直接使用，需藉由結 構迴響時間
T
s,lab化為現地之性能值。(一)建築結構之震動減低因子
K
ij之計算關於建築構造物之震動減低因子
K
ij於 ISO/EN 15712-1 中有相關之計 算方式，該參數主要與建築物之各構件間節點接頭形式相關，除此形式之 外於節點處兩交接構件間之幾何尺度差距亦對於聲波能量之衰減有顯著之 影響量，另外於節點相交位置處各建築構件間之材料差距(亦即各構件間之單位面積重量值)對節點處聲音能量之消減量也為主要因子，對於建築構造 節點對聲音能量衰減之相關研究於國外已有諸多之相關研究，如 L. L.
Beranek 等學者也出版過相關之研究成果與專書。
1.關於建築結構之震動減低因子
K
ij之意義結構震動減低因子主要用於建築節點之能量衰減評估，由於建築構造 節點一般具有多個構件交接而成，分別為節點 i 其節點 j，其與該節點之兩 方向構件震動速度差值(vibration level difference)
D
v,ij及D
v,ji有相關，前述構 件 i 為非激振側(外部)之構件，構件 j 為放射聲能(內部)之構件。2.均值構件之震動減低因子
K
ij計算方式由於建築物構件最常為均值之構材，此類之構材其震動減低因子可寫為 結構傳音能量穿透因子(structure-bone power transmission factor)
r
ij之方程 式，對於構件 i 及 j 之節點其振動減低因子為ref i r c
ref j r c
ij
f
f f
K
10lgij
5lgf
,
10lgij
5lg , dB (4.1)上式中
f
c為構件之臨界震動頻率(critical frequency),單位為 Hz而計算得到震動減低因子
K
ij。3.常見建築構造物節點之震動減低因子
K
ij建築構造物之節點類型雖然眾多，但大多數之建築構造皆具有相類似之 構造節點，而此些常見之構造節點藉由相關研究已經累積相當多關於震動 減低因子
K
ij的資料，其於 ISO/EN 15712-1 中有相關之簡易查詢方式，包 含之建築構造節點類型有十字剛接、T 字剛接、輕質外牆接頭等類型，其 查詢時為使用建築節點相交集兩側之構件單位面積質量之比值為參數，其 稱之為 M 值定義如下/
/
lg
i i
m
M m
(4.2)上式中
m
i/為沿衝擊聲音能量傳播路徑 ij 上之建築構件 i 之單位面積質量，單 位為kg / m
2，而參數m
/i則為垂直於此傳播方向之建築構件之單位面積質 量，單位為kg / m
2，而當節點屬於轉角或 L 型時則前述之 m 值可任意選擇，接下來利用前述之構件單位面積質量比值 M 為查詢基準，於 ISO 15712-1 中對於實務上常見之建築構件之建築構造物節點之震動減低因子
K
ij分別 敘述如下(1)十字型剛接之建築節點
若建築構造節點為屬於兩方向皆為均值材料組成之十字型剛接，則其 震動減低因子
K
ij可由以下計算圖 4.1 十字剛接建築構造節點之震動減低因子（資料來源:ISO 15712-1）
而該類十字剛接實際上之構造細部則如圖 4.2 所示
圖 4.2 十字剛接建築構造節點實際構造例（資料來源:ISO 15712-1）
由細部圖來看十字剛接接頭間構造為有一方向之構件為連續，而另一側之 構件雖有構件材料中斷但具有回填材。
(2) T 型剛接節點
T 型剛接節點構造之構造類型為於節點處為 3 件構件交於一處，其構 造如下圖所示
圖 4.3 T 型剛接建築構造節點之震動減低因子（資料來源:ISO 15712-1）
由上圖之兩條曲線可知道沿著構件 1,3 方向直線傳播之震動衰減 K 值為虛 線所示，而聲音若是沿 1,2 方向或 2,1 方向之 90 度傳播路徑傳播，其振動 衰減 K 值為實線，此兩不同種類路徑對聲音衰減程度不同，而這兩條曲線 可化為 M 值之函數如圖 4.3 下方所示方便由 M 值可直接推算震動衰減系數
K。另由 ISO 15712-1 之舉例可知常見之此類構件實際構造如下圖所示
圖 4.4 T 型剛接建築構造節點實際構造例（資料來源:ISO 15712-1）
由上圖可知節點構造為具一方向之連續建築構材，且此連續構材崁入另一 側之建築構材而形成整個節點構造。
(3)具有彈性層之牆體節點構造
具有彈性層之牆體節點構造可以為十字構型或是 T 字構型，但其於節點處 之構材交界面處設有彈性緩衝層，此特性將使構造節點之震動衰減特性與 剛接之節點不同，依據 ISO 標準之規範其振動衰減因子為如下圖所示
圖 4.5 具彈性層之牆體節點震動衰減因子 K（資料來源:ISO 15712-1）
由圖中可知節點之構造對衝擊音聲音能量衰減主要因素為傳播路徑之不 同，直線路徑 1,3 與垂直 90 度傳播之路徑 1,2 與 2,3 分別為兩組曲線，而 比較特殊的是路徑 2,4 明顯較其他之衰減因子小很多，因為其節點構造兩 側皆具有緩衝材，其材質之阻抗與直向之建築構件相比差距大，故衝擊聲 能不會朝向兩側傳播而為主要為直線傳播，而此類節點之實際構造如下圖 所示
圖 4.6 具彈性層之牆體節點構造實際構造例（資料來源:ISO 15712-1）
於圖 4.6 中編號 1 之材料即為彈性層部分，此類構造物於節點之兩桿件交 接處設有彈性緩衝層。
(4)輕質外牆建築節點構造
輕質外牆建築節點構造屬於外牆構造故其節點之造型為 T 字構型，其中特 色點為外牆部分採用輕質外牆組成，其對於衝擊音能量振動折減系數較傳 統 T 字構造之折減值稍大，依照 ISO 15712 如圖所示
圖 4.7 輕質外牆建築節點構造之震動折減系數值（資料來源:ISO 15712-1）
此類節點之實際構造如下圖所示
圖 4.8 輕質外牆建築節點構造實際構造例（資料來源:ISO 15712-1）
(5)均值構件及輕質雙層牆組成之構造節點
輕質雙層牆為實務上常用之室內空間隔間牆，當此類雙層隔間牆與均值 材料組成建築構造節點後，其振動衰減特性與單層輕質牆體構造不同，依 據 ISO 標準之內容此類構造之震動衰減因子如下圖所示
圖 4.9 均值構件及輕質雙層牆組成之構造節點構造之震動折減系數值
（資料來源:ISO 15712-1）
此類節點由於一側之構造為輕質雙層牆，另一側構造為均值構件，兩構造 物間材料性值差別較大，造成 1,3 之透過輕質雙層牆構件之直線傳播路徑 其由於中間大質量之橫貫構件阻絕聲能傳播，造成此路徑之震動衰減因子 數質最大，但質量比質 M 數值小於 1 以下時，則直線傳播與 90 度傳播路徑 之震動衰減系數值則曲線上相同，此為輕質雙層牆節點構造之特色處，實 際構造上則如下圖所示
圖 4.10 均值構件及輕質雙層牆組成之構造節點構造實際構造例（資料 來源:ISO 15712-1）
(6)兩側皆為非連續構件之雙層輕質牆節點
所謂兩側皆為非連續構件之雙層輕質牆節點系指於建築構造節點處兩 不同方向之構件皆非連續，而於中間之交接處相互連接而成，亦即兩方向 建築構件皆有中斷而為不連續構件，此類構造物之對於聲音能量衰減特性 有所不同，其振動衰減因子如下圖所示
圖 4.11 兩側皆為非連續構件之雙層輕質牆節點構造之震動折減系數值（資 料來源:ISO 15712-1）
此類構造於實際類型如下圖所示
圖 4.12 兩側皆為非連續構件之雙層輕質牆節點構造實際構造例（資料來 源:ISO 15712-1）
(7)轉角型及斷面變化型之建築構件節點
此類包含了 L 型轉角構型之建築構件，與直線型但之中有側向斷面變化情 形之構件，其對於聲音能量衰減特性有所不同，其振動衰減因子如下圖所 示
圖 4.13 轉角型及斷面變化型之建築構件節點構造之震動折減系數值（資料 來源:ISO 15712-1）
曲線 B 為直線但斷面截面積具變化之構件之震動折減係數 K 值，可知震動
int:為材料之內部損耗參數m
/:為單位面積重量，單位為kg / m
2
:為自由場下撓曲波的輻射參數f
c:為臨界頻率(=c
02/(1.8c
Lt)，單位為 Hz S:為構件之面積值，單位為m
2
k:為於邊界 k 處之撓曲波吸收係數l
k:為邊界 k 處之節點長度值，單位為 mc
0:為空氣中之聲音速度，c
0 340 m / s
0:為空氣中之密度值，單位為kg / m
3於 1/3 倍頻計算時頻率採用該頻帶之中心頻率，由式(4.1)可知道節構迴響 時間主要跟頻率 f 與整體損耗參數
tot有相關，而由式(4.2)可知該參數分 為 3 大部分，分別為材料內部損耗、聲音之輻射損耗及邊界處之聲能損耗 等 3 部分，其中材料內部損耗部分對於常用之均值建築構件來說約為 0.01，而第 2 部分之 聲音之輻射損耗部分則常忽略不計，第 3 部分邊界處之聲能損耗則由邊界 處之撓曲波吸收係數
k來計算2.結構迴響時間之計算評估
關於節構迴響時間可分為兩大部分，分別為實驗室值與現地值，以下
間可由前節之節點震動折減系數值