第二章 資料與文獻之蒐集分析
第一節 樓板衝擊音數值模擬發展回顧
國內有關建築音環境研究， 可溯於 1985 年，自國立成功大學江哲 銘、賴榮平，與日本東京大學安岡正人，東洋大學藤井弘義進行「台灣地 區集合住宅音環境之調查分析」1起，開始針對台灣地區集合住宅各類噪 音進行調查與噪音測定，分析其形成因素、危害情形及擾民程度之研究
建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究
後，後續一系列有關建築音響學之研究，包括樓板衝擊音等相關研究於 焉展開。
首先，陳奎宏 (1988)針對台灣最常見、結構形式佔 90%以上的鋼筋 混凝土集合住宅，進行樓板衝擊音與振動現場測試分析，續由陳冠州 (1989)利用混凝土小試體，配合市場常見之樓板裝修材，分別依樓板衝擊 音產生要素(衝擊源特性)、樓板振動反應特性，及音響放射性等三方面，
探討不同表面材對樓板衝擊音之減低效果，並依測試所得值進行比較分 析，提出樓板衝擊音防止對策之擬議。嗣後，由羅武銘 (1991)針對國內 最具代表性之公寓或連棟透天式集合住宅，以現場實測方法研究樓板衝 擊音隔音性能，綜合檢討台灣地區集合住宅樓板衝擊音之現況與問題、
相關樓板衝擊音減低對策、以及本土化評估方法。上述一系列建築樓板 衝擊音研究，復由江哲銘(1994)整合提出「樓版衝擊音簡易評估指標」，
該研究針對國內外相關測定法及評估指標加以檢討，藉由臺灣地區集合 住宅案例樓板衝擊音現場測定結果為例，綜合比較各種不同評估指標之 相關性及適切性，並完成該簡易評估指標之可行性分析，以為現場簡易 測定之依據，提出國內樓板衝擊音本土化評估體系，使一般工地中在施 工階段及完工測試階段，能以簡易而不失精確的方法隨時測定樓板隔音 性能，以達到原先設計所訂之基準，確保建築物音環境品質，既是適用 於施工及完工測試階段，因此該簡易評估指標主要係為新建建築物之音 環境品質而建立。
1996 年，國內建築樓板衝擊音研究，由初步之綜合評價、實測方 法、及防止對策等範疇，進一步找尋更細微之影響因子，俾以深入研究 建築樓板衝擊音之特性。江哲銘、鍾松晉(1994)進行以小試體樓板振動減
第二章 資料與文獻之蒐集分析
(1996)探討不同厚度、抗壓強度、密度及鋼筋配置之鋼筋混凝土樓板衝擊 音特性，應用理論解析與小試體實驗方法，分析不同因子對樓板衝擊音 隔音性能之影響。本研究經綜合分析與驗證比對後，認為在相同的衝擊 能量條件下，增加樓板厚度或混凝土抗壓強度皆能減低樓板振動量，即 能增進其隔音效果；改變樓板厚度會影響樓板振動固有頻率出現之頻 域，而改變混凝土抗壓強度則無影響；至於鋼筋配置對樓板衝擊音與振 動特性之影響可不考慮。而有關數值模擬預測模式之研究，亦隨著軟體 工具之發展與應用，更有系統、更有效率地展開。江哲銘等(1997)及李原 彰(1997)完成以有限元素法預測樓板衝擊音振動特性之研究，江哲銘等 (1998)及曾品杰(1998)以數值解析模式為基礎，建立一套可因應建築多樣 化之樓板衝擊音預測模式，期能以預測模式簡化樓板衝擊音複雜的實驗 過程，並在設計階段時，即可提供較佳之設計方案。建立數值模擬預測 模式不可忽略的步驟之一，則為實測結果之驗證與校估過程(verification and calibration)，鍾松晉(1999)依據台灣地區建築特有之施工因子，包括 表面材、配管、混凝土厚度及強度，以小試體實驗法進行相對改善量之 研究，再以電腦模擬方法來預測樓板衝擊音之隔音性能，及各項因子包 括樓板厚度、強度、梁位、梁數、面積、長寬比等對樓板衝擊音之影 響。研究結果顯示台灣地區鋼骨建築之樓板衝擊音級隔音性能較鋼筋混 凝土為佳，而高層建築之隔音性能優於低層建築，經比對發現台灣地區 樓板衝擊音級之水平較日本類似構造差約5dB。並由實驗室小試體振動 衰減量與現場樓板衝擊音衰減量之相關性分析得知，以實驗室小試體表 面材樓板之振動減低量數值差預測樓板衝擊音級數值差應屬可行。其數 值模式之模擬值與實測值之相關性分析顯示，重量衝擊源模擬相關係數 R 值 0.964，版振動為 0.915，音響放射為 0.9096，擬據以證明模擬模式之
建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究
可行性與應用性。鍾松晉等(2000)及王敏洲 (2000)則將數值模擬研究擴 及不同之建築結構形式，乃以鋼構建築物為研究對象，利用有限元素法 電腦數值分析方法(ANSYS)解析與預測鋼構樓板衝擊振動，並與現場實 測結果進行比對，建立有效操作模式。該研究數值解析結果與現場實測 值經迴歸分析後，版振動頻率部分之相關性判定係數R2=0.99，振動加速 度方面R2=0.90，試圖說明本方法之有效性。經分析鋼構樓版衝擊振動主 要受到材料厚度、長寬比、面積之影響；在相同的衝擊能量條件下，增 加面積、增加RC 層厚度、以及增加鋼板層厚度，均能減低鋼構樓板振動 量。以前述模式模擬重量衝擊源時間波形衝擊振動結果，在低頻部分(0 至100Hz)之數據比對，振動加速度級相關性判定係數 R2為 0.90。同年，
江哲銘等(2000)及林芳銘等(2000)藉由數值模擬探討以人之步行為振動源 之樓板振動與微振動特性，依據其所提出之模擬值與實測值之相關性回 歸分析，單層樓板相關性判定係數R2為0.84，複層樓板 R2為0.93，顯示 應用數值模擬來預測步行引致樓板振動之可行性，該研究應用模擬模 式，分析梁間距及樓板厚度等不同減振因子，發現以縮短梁間距效果最 顯著，又針對步行引致高架地板之振動量與架高地板之面板厚度及材料 特性相關性較高。
近年來，因應台灣舊有建築物佔所有建築物比例達97%之現況，以 舊有建築物主結構體難以改變的限制條件下，裝修材便成為改善音環境 最佳手段之一，謝宛均(2003)爰利用有限元素法之數值模擬方法，建立樓 板表面材特性對於樓版衝擊音之預測模式，可作為目前「建築醫生」概念 中，改善室內音環境的診斷與治療手法之有效工具，該研究模擬值係以 足尺(full scale)實驗屋之實測值做比對，不同頻域之音壓波形趨勢接近，
R2 0.85，且不同頻率之音壓級(Ln,r)與經轉換之表面材
第二章 資料與文獻之蒐集分析
隔音性能音壓級衰減值(∆Lw)與表面材之彈性係數高度相關，並陸續進行 多項數值模式研發及驗證，包括表面構造材料(江哲銘等，2005)、表面裝 修構造(鍾松晉等，2007)、樓板表面材衝擊音衰減預測(曾品杰，2007)及 架高地板構造形式(江哲銘等，2007；呂奇穎，2007)等。
除樓板表面材外，天花板亦是樓板衝擊音隔音性能研究中最有趣的 課題之一。江哲銘等(2004)及蘇嘉瑩(2004)即利用數值模擬模式，預測天 花板空氣層之衝擊音衰減特性，該模式亦經足尺實驗屋實測值比對及可 視化呈現，經迴歸分析，以相關性判定係數為0.82 說明模式有效性。其 模擬結果顯示，以ISO140-7 所進行之「樓板－40cm 空氣層－12mm 石膏 板天花」之實測衰減值(∆Lw)為 9dB，以數值模形改變空氣層厚度變因，
於20cm 空氣層時，模擬衰減值為 8dB，60cm 空氣層之衰減值為 11dB。
若將這些數據與本所高性能防音綠建材中有關樓板緩衝材之評估基準 (∆Lw=15dB)比較，天花板空氣層實難達到較佳之隔音性能。綜整建築樓 板衝擊音相關研究中，有關受音側之相關防止對策(如具隔音性能之天花 板)幾乎付之闕如，但就實際住宅音環境現況而論，以集合住宅為例，受 音側才是飽受衝擊音所苦的住戶，而目前有關有關建築樓板衝擊音實驗 驗證或數值模擬應用，仍著重以ISO140-6 及 140-8 規範者為主，雖多個 數值模式均已充分說明其有效性，落實至現實應用面，除新建建築物在 設計初期，可以透過樓板緩衝材或浮動地板之裝設，以增進樓板衝擊音 隔音性能外，在97%的舊有建築物中，提出受音側住戶易於應用且有效 改善之解決方案，應可成為建築樓板衝擊音數值模擬預測及應用相關研 究中，最具潛力、最為嘉惠民眾之重要研究課題。
上述研究中，有關數值模擬值及實測值，係以回歸分析檢視兩者之 相關性，如以統計學中有關理論分配與實際現象間之符合程度分析，建
建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究
議後續進行數值模擬模式之開發應用，可適時輔以適合度檢定(test for goodness of fit)之說明，更可證明模式之有效性(validness)。