建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究
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(2) 097301070000G2008. 建築樓板衝擊音數值模擬預測 之應用先期研究. 研. 究. 人. 員： 邱. 瓊. 玉. 研究員. 楊. 閔. 隆. 博. 士. 內政部建築研究所自 行 研 究 報 告 中華民國 97 年 12 月.
(3) ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF THE INTERIOR RESEACH PROJECT REPORT. A Preliminary Study on the Simulation of Impact Sound Insulation of Floors in Buildings and its Applications. By CHIUNG-YU CHIU MILES YANG. December, 2008.
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(5) 目次. 目. 次. 目次......................................................................................... I 表次...................................................................................... III 圖次....................................................................................... V 摘要...................................................................................... IX 第一章 緒論............................................................................ 1 第一節 研究緣起與背景 .......................................... 1 第二節 研究目的與方法 ........................................ 2 第二章 資料與文獻之蒐集分析 ................................................. 5 第一節 樓板衝擊音數值模擬發展回顧 ................ 5 第二節 模擬工具初探 .......................................... 10 第三節 本所樓板衝擊音試驗結果與分析 ............ 13 第四節 衝擊音與空氣音課題之探討 .................... 23 第四章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析.............. 25 第一節 實驗目的 .................................................. 25 第二節 實驗規劃 .................................................. 25 第三節 實驗結果分析 ............................................ 27 第五章 結論與建議.............................................................. 59 第一節 結論 .......................................................... 59 第二節 建議 .......................................................... 60 附錄........................................................................................ 63 參考書目................................................................................ 71. I.
(6) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. II.
(7) 表 次 目次. 表. 次. 表 2-1 R2/R3 餘響室容積 .......................................................................... 14 表 2-2 常見表面飾材測試件隔音量.......................................................... 17 表 2-3 高性能防音綠建材評定基準.......................................................... 17 表 2-4 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－120mm 裸樓 板 ...................................................................................................... 19 表 2-5 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－140mm 裸樓 板 ...................................................................................................... 20 表 2-6 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－150mm 裸樓 板 ...................................................................................................... 21 表 2-7 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－鋼承鈑 ..... 21. III.
(8) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. IV.
(9) 圖 次 目次. 圖. 次. 圖 1-1 建築樓衝擊音實驗研究發展歷程圖 ...................................... 2 圖 1-2 研究架構與流程圖 .................................................................. 4 圖 2-1 利用有限元素法及 ANSYS 建立之樓板衝擊音數值模型. 12 圖 2-2 建築樓板衝擊音數值模型呈現不同頻率聲壓衰減分布圖. 12 圖 2-3 樓板隔音實驗室音源室及測試架 ........................................ 15 圖 2-4 R2/R3 餘響室實驗室剖面圖 .............................................. 16 圖 2-5 120mm 建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能 ................... 22 圖 2-6 140mm 建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能 ................... 22 圖 2-7 150mm 建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能 ................... 22 圖 2-8 浮動地板厚度與隔音等級關係圖 ........................................ 23 圖 2-9 樓板衝擊音隔音實驗室之隔音密封裝置影響試驗示意圖 24 圖 2-10 充氣與未充氣之空氣音並未影響隔音性能 ...................... 24 圖 3-1 樓板衝擊音試驗測試點規劃 ................................................ 26 圖 3-2 標準樓板上測試點位定位 .................................................... 26 圖 3-3 受音室麥克風配置情形 ........................................................ 27 圖 3-4 Tapping Machine 測試方式 .................................................. 27 圖 3-5 無負載等壓線圖(120mm，100Hz) ..................................... 30 圖 3-6 無負載聲壓分布(120mm，100Hz)...................................... 30 圖 3-7 無負載等壓線圖(120mm，500Hz) ..................................... 30 圖 3-8 無負載聲壓分布(120mm，500Hz)...................................... 30 圖 3-9 無負載等壓線圖(120mm，1000Hz).................................... 31 圖 3-10 無負載聲壓分布(120mm，1000Hz).................................. 31 圖 3-11 無負載等壓線圖(120mm，5000Hz) .................................. 31 圖 3-12 無負載聲壓分布(120mm，5000Hz).................................. 31 圖 3-13 無負載等壓線圖(120mm) .................................................. 32 圖 3-14 無負載聲壓分布(120mm)................................................... 32 V.
(10) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-15 無負載等壓線圖(150mm，100Hz).................................... 32 圖 3-16 無負載聲壓分布(150mm，100Hz).................................... 32 圖 3-17 無負載等壓線圖(150mm，500Hz).................................... 33 圖 3-18 無負載聲壓分布(150mm，500Hz).................................... 33 圖 3-19 無負載等壓線圖(150mm，1000Hz).................................. 33 圖 3-20 無負載聲壓分布(150mm，1000Hz).................................. 33 圖 3-21 無負載等壓線圖(150mm，5000Hz).................................. 34 圖 3-22 無負載聲壓分布(150mm，5000Hz).................................. 34 圖 3-23 無負載等壓線圖(150mm)................................................... 34 圖 3-24 無負載聲壓分布(150mm)................................................... 34 圖 3-25 200kg 等壓線圖(120mm，100Hz)................................... 37 圖 3-26 200kg 聲壓分布(120mm，100Hz)................................... 37 圖 3-27 200kg 等壓線圖(120mm，500Hz)................................... 37 圖 3-28 200kg 聲壓分布(120mm，500Hz)................................... 37 圖 3-29 200kg 等壓線圖(120mm，1000Hz)................................. 38 圖 3-30 200kg 聲壓分布(120mm，1000Hz)................................. 38 圖 3-31 200kg 等壓線圖(120mm，5000Hz)................................. 38 圖 3-32 200kg 聲壓分布(120mm，5000Hz)................................. 38 圖 3-33 200kg 等壓線圖(120mm).................................................. 39 圖 3-34 200kg 聲壓分布(120mm).................................................. 39 圖 3-35 200kg 等壓線圖(150mm，100Hz)................................... 39 圖 3-36 200kg 聲壓分布(150mm，100Hz)................................... 39 圖 3-37 200kg 等壓線圖(150mm，500Hz)................................... 40 圖 3-38 200kg 聲壓分布(150mm，500Hz)................................... 40 圖 3-39 200kg 等壓線圖(150mm，1000Hz)................................. 40 圖 3-40 200kg 聲壓分布(150mm，1000Hz)................................. 40 圖 3-41 200kg 等壓線圖(150mm，5000Hz)................................. 41. VI.
(11) 圖 次 目次. 圖 3-42 200kg 聲壓分布(150mm，5000Hz)................................. 41 圖 3-43 200kg 等壓線圖(150mm).................................................. 41 圖 3-44 200kg 聲壓分布(150mm).................................................. 41 圖 3-45 300kg 等壓線圖(120mm，100Hz)................................... 43 圖 3-46 300kg 聲壓分布(120mm，100Hz)................................... 43 圖 3-47 300kg 等壓線圖(120mm，500Hz)................................... 43 圖 3-48 300kg 聲壓分布(120mm，500Hz)................................... 43 圖 3-49 300kg 等壓線圖(120mm，1000Hz)................................. 45 圖 3-50 300kg 聲壓分布(120mm，1000Hz)................................. 45 圖 3-51 300kg 等壓線圖(120mm，5000Hz)................................. 45 圖 3-52 300kg 聲壓分布(120mm，5000Hz)................................. 45 圖 3-53 300kg 等壓線圖(120mm).................................................. 46 圖 3-54 300kg 聲壓分布(120mm).................................................. 46 圖 3-55 300kg 等壓線圖(150mm，100Hz)................................... 46 圖 3-56 300kg 聲壓分布(150mm，100Hz)................................... 46 圖 3-57 300kg 等壓線圖(150mm，500Hz)................................... 47 圖 3-58 300kg 聲壓分布(150mm，500Hz)................................... 47 圖 3-59 300kg 等壓線圖(150mm，1000Hz)................................. 47 圖 3-60 300kg 聲壓分布(150mm，1000Hz)................................. 47 圖 3-61 300kg 等壓線圖(150mm，5000Hz)................................. 48 圖 3-62 300kg 聲壓分布(150mm，5000Hz)................................. 48 圖 3-63 300kg 等壓線圖(150mm).................................................. 48 圖 3-64 300kg 聲壓分布(150mm).................................................. 48 圖 3-65 400kg 等壓線圖(120mm，100Hz)................................... 51 圖 3-66 400kg 聲壓分布(120mm，100Hz)................................... 51 圖 3-67 400kg 等壓線圖(120mm，500Hz)................................... 51 圖 3-68 400kg 聲壓分布(120mm，500Hz)................................... 51. VII.
(12) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-69 400kg 等壓線圖(120mm，1000Hz)................................. 52 圖 3-70 400kg 聲壓分布(120mm，1000Hz)................................. 52 圖 3-71 400kg 等壓線圖(120mm，5000Hz)................................. 52 圖 3-72 400kg 聲壓分布(120mm，5000Hz)................................. 52 圖 3-73 400kg 等壓線圖(120mm).................................................. 53 圖 3-74 400kg 聲壓分布(120mm).................................................. 53 圖 3-75 400kg 等壓線圖(150mm，100Hz)................................... 53 圖 3-76 400kg 聲壓分布(150mm，100Hz)................................... 53 圖 3-77 400kg 等壓線圖(150mm，500Hz)................................... 54 圖 3-78 400kg 聲壓分布(150mm，500Hz)................................... 54 圖 3-79 400kg 等壓線圖(150mm，1000Hz)................................. 54 圖 3-80 400kg 聲壓分布(150mm，1000Hz)................................. 54 圖 3-81 400kg 等壓線圖(150mm，5000Hz)................................. 55 圖 3-82 400kg 聲壓分布(150mm，5000Hz)................................. 55 圖 3-83 400kg 等壓線圖(150mm).................................................. 55 圖 3-84 400kg 聲壓分布(150mm).................................................. 55 圖 3-85 衝擊源靠近樓板角落試驗結果比較(120 mm).................. 56 圖 3-86 衝擊源靠近樓板中央試驗結果比較(120 mm).................. 57 圖 3-87 衝擊源靠近樓板角落試驗結果比較(150 mm)................... 57 圖 3-88 衝擊源靠近樓板中央試驗結果比較(150 mm).................. 58 圖 3-89 不同樓板厚度試驗結果比較 .............................................. 58. VIII.
(13) 摘 目次 要. 摘. 要. 關鍵詞：建築音響、樓板衝擊音、隔音性能、數值模擬. 一、研究緣起 本所性能實驗中心建築音響館自 94 年 7 月正式對外營運，其中 樓板隔音實驗室(R2/R3)係依據 ISO 標準建置之實驗室，並於 95 年 獲得 TAF 認證。自營運以來，3 年內業已累積標準樓板以及各類緩 衝材量測數據，作為資料庫累積之基礎，並利用實驗室設施完成 相關研究，及檢測服務案件 20 件以上。衡酌國際間各音響實驗室 發展趨勢，除實驗驗證研究及檢測服務外，亦朝向數值模擬預測 應用方向發展，除可更簡捷地預先模擬設計階段有關隔音性能資 訊，提供設計者參考外，可針對難於實驗室進行、且因尚未施作 亦無法進行現場量測之相關噪音防止對策隔音性能探討，透過數 值模式預先檢視其可行性。 針對此發展趨勢，本研究本年度將進行本所音響實驗室發展數 值模擬預測之先期探討，首先進行相關文獻蒐集、回顧與分析， 並利用本所實驗設備優勢，賡續進行一系列之樓板衝擊音隔音試 驗分析(本年度進行聲壓位準分布試驗)，除強化實驗數據資料庫 外，亦可提供國內目前進行數值模擬研究者作為驗證其模式之參 考。另外，本研究亦將彙整分析歷年試驗與檢測之數據資料，以 統計圖表方式具體說明各類樓板及表面飾材之隔音性能，最後再 探討本所音響實驗室發展數值模擬預測之期程與作法。 二、研究方法與過程 本(97)年度之研究範圍係建築樓板衝擊音隔音性能研究之先期 研究階段，主要包括將相關實驗數據之系統化分析、文獻資料蒐 集回顧與分析、理論方法與軟體工具之瞭解、樓板衝擊音試驗以 IX.
(14) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 供數值模擬結果比對之用等項。本年度樓板衝擊音試驗內容為針 對不同厚度之標準裸樓板衝擊聲壓分布試驗(樓板厚度 120 mm 及 150 mm)；標準裸樓板在不同表面荷載下之衝擊聲壓分布試驗(表 面荷載分別 20 kg/m2、30 kg/m2、40 kg/m2)；並嘗試繪製標準裸樓 板之可視化聲壓位準等壓線及分布圖。關於不同厚度之標準裸樓 板衝擊聲壓試驗，及標準裸樓板表面施加不同均載下衝擊聲壓試 驗之目的，係作為目前從事數值模擬研究者各項分析參數修訂之 依據，以獲得分析結果與試驗數據之一致性。另外，由本所樓板 衝擊音測試衍生之研究課題中有關實驗室間與測試框架之空氣音 隔音密封裝置之隔音性能，亦將一併進行試驗，納入本研究探 討。 三、 重要發現 茲將本研究獲致之研究發現分述如下： 1. 國內建築樓板衝擊音數值模擬應用已發展多年，目前已完成利 用有限元素法及數值模式預測樓板衝擊音相關研究，包括樓板 衝擊音衰減特性、表面材衝擊衰減特性、天花板空氣層、架高 地板構造形式等之衝擊音衰減特性進行解析，其使用之軟體工 具為目前最廣為使用軟體 ANSYS，所發展之模式亦經過相關 性統計驗證。 2. 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)偏低，因此針對 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 為後續建築樓板衝擊音現況調查、診斷機制、進而數值模擬預 測與應用等相關研究中，最具潛力、最為嘉惠民眾之重要研究 課題。 3. 有關目前數值模式之驗證，其模擬值及實測值，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. X.
(15) 摘 要 目次. 之符合程度分析，建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之說明，更可證明模式之有效性。 4. 經試驗數據、檢測報告資料、及數值模擬等相關研究綜合比 對，浮動地板隔音性能最佳，PVC 地磚較低；但在地毯類，差 異相當大(達 15dB)。本所實驗數據統計亦顯示，多數表面飾材 試驗，均達到高性能防音綠建材之水準，因此，該基準甚具鼓 勵性質，可資產業界更廣為應用。 5. 本研究進行之聲壓位準分布試驗，密集記錄樓板各位置(共測試 40 點)之聲壓位準，並以可視化呈現，足以提供目前國內各界研 發之數值模擬模式及其預測應用比對之基礎。本次試驗亦顯示 不同位置各頻率樓板載重與衝擊音聲壓位準之相對關係，有明 顯差異。以 120 mm 樓板試驗結果顯示，衝擊源越靠近樓板中 間時，樓板施加載重(質量增加)有降低樓板衝擊音聲壓位準的 趨勢，與物理機制相符。 6. 藉由樓板氣傳音實驗探討，結果顯示不僅比例極低且充氣與未 充氣兩者間無顯著差異，再次驗證本所音響實驗室隔音性能量 測之可靠度。 四、 主要建議事項 本研究建議事項包括： 建議一 持續累積各類不同樓板及其表面飾材之隔音性能，以充實本所數 據資料庫，並提供作為國家聲學標準法令及學術界各類數值模式 比對參考之應用：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、經濟部標準檢驗局 本所音響實驗室為符合國際標準建置之實驗室，營運迄今已累. XI.
(16) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 積相當多的實驗數據，包括檢測服務及本所實驗研究所得之相 關量測數據資料，建議後續可因應國內建築發展趨勢進行量 測，例如日漸廣受採用之 20 公分裸樓板以及不同厚度之鋼承 鈑、本研究顯示出不同實驗或模擬果差異較大的表面飾材(例 如：地毯)、抑或是一般常用但可能具有「加噪」特性的木地 板、磁磚等表面飾材，以全面擴充本土基礎數據資料庫。. 建議二 樓板衝擊音為住宅音環境中最主要的課題之一，其現況調查與診 斷機制之建立與防音策略之擬訂均刻不容緩，建議於後續進行住 宅音環境現況調查與診斷機制之研究，以有效提升國民居住環境 品質：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院環境保護署 為有效提昇室內音環境品質，仍必須在實驗室以外，進行實地 之現場量測，建議後續進行「住宅音環境現況調查與診斷機制 之研究」 ，並可針對天花板等受音側隔音性能可多進行之噪音防 止對策進行隔音性能研究，另可同時針對建築外牆部分隔音性 能進行相關調查研究，並在現有建築消防及防震等相關法規需 求條件下，整體研發有效防音策略，建立住宅音環境診斷機 制。現況調查之實驗數據，亦可成為後續數值模擬預測應用比 對驗證之基礎。 建議三 運用學術界於數值模擬模式發展之成果，結合本所實驗室資源， 共同發展建築音響數值模擬模式與應用，擴大提昇國內建築音響 學研究之深度與廣度：中長期建議. XII.
(17) 摘 要 目次. 主辦機關：內政部建築研究所 經本研究文獻分析結果，建築音響數值模擬模式發展近年 來於學術界發展已具相當成效，未來可結合本所實驗室與 資料庫資源，使既有數值模式校估更趨精細，作為未來共 同發展數值模擬預測與應用之基礎。因此，本所「綠建築與 永續環境科技中程綱要計畫」(96 至 99 年度)中實驗驗證與 檢測服務項下有關建築音環境領域，於未來研提新興計畫 實應可發展至數值模擬預測應用等相關課題，作為未來建築 音環境無論是創新設計或是現況改善的最有效輔助工具之 ㄧ。. XIII.
(18) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. XIV.
(19) 摘 目次 要. ABSTRACT Keywords: Floor Impact Sound, Sound Insulation, Simulation. The floor impact sound of buildings has become one of the greatest concerns in the dense living environment of Taiwan. Not only showed the recent trend of the building sound environment research many theoretical and experimental studies, but also the development of numerical simulation models and various applications. Meanwhile, the acoustics laboratory of the Architecture and Building Research Institute (ABRI) of the Ministry of the Interior (MOI) of Taiwan possesses a TAF-certified lab (R2/R3) for floor impact sound measurement. With the advantage of the internationally standard lab facilities, the ABRI is seeking the feasibility and future potential to develop numerical simulation capability in addition to testing services and will be able to play a key role in providing reliable experimental data for simulation model validation. Therefore, the study was first aimed to conduct a comprehensive review on the domestic development of floor impact sound simulation models, which covered different structural types, different floor covering materials, ceilings, as well as a variety of design consideration factors. The review showed that the finite element method and the software ANSYS were used most widely. Second, in order to better describe the physical phenomena of building floor impact sound, the study also conducted the impact sound experiment to obtain a series of sound pressure distributions and illustrated all the contours via visualization techniques. A total of forty points was tested on 120mm and 150mm reinforced concrete slabs respectively with four loading scenarios, including zero, 20kg/m2, 30kg/m2, and 40kg/m2. The precision of experimental results has been examined and shown that as the loading increases the insulation can be enhanced, which is coordinated with the physical mechanism. The data can be thus provided for the current. XV.
(20) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. simulation models developed by both the academia and industry for further model validation, verification, and revision. Furthermore, all the experimental data acquired from the R2/R3 lab since its launch were analyzed with descriptive statistics in the study. The statistics showed that most of testing specimens reached the criteria of high-sound-insulation green building material, and the floating floor and floor covering materials with better damping or higher elastic modulus had a relatively good performance. Existing simulation models can typically achieve equivalent results as well. An additional test for calculating the ratio of structure-borne-sound to air-borne-sound was also performed. The outcome showed that the air-borne-sound could be neglected during the measurement of floor impact sound and undoubtedly indicated the high reliability of the ABRI acoustics lab.. XVI.
(21) 目次. XVII.
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(23) 第一章 緒 論. 第一章 緒 論 第一節 研究緣起與背景 本所性能實驗中心建築音響館自 94 年 7 月正式對外營運，其中樓板 隔音實驗室(R2/R3)係依據 ISO 標準建置之實驗室，並於 95 年獲得 TAF 認證。自營運以來，3 年內業已累積標準樓板以及各類緩衝材量測數據， 作為資料庫累積之基礎，並利用實驗室設施完成建材音響性能測試 ISO 標準 CNS 之可行性研究、建築音響樓板衝擊音試驗檢測程序標準化之研 究、ISO 及 ASTM 國際標準之建築樓板衝擊音量測法比較研究等相關研 究，以及檢測服務案件 20 件以上。 衡酌國際間各音響實驗室發展趨勢，除實驗驗證研究及檢測服務 外，亦朝向數值模擬預測應用方向發展(發展歷程擬如圖 1-1)，除可更簡 捷地預先模擬設計階段有關隔音性能資訊，提供設計者參考外，可針對 難於實驗室進行、且因尚未施作亦無法進行現場量測之相關噪音防止對 策隔音性能探討，透過數值模式預先檢視其可行性。目前國內建築音響 數值模擬應用目前以成功大學建築系暨研究所發展最為完善，自江哲銘 等(1997)進行「以有限元素法預測樓版衝擊振動特性之研究」起，業完成 利用有限元素法及數值模式預測樓板衝擊音相關研究，包括樓板衝擊音 衰減特性、表面材衝擊衰減特性、天花板空氣層、架高地板構造形式等 之衝擊音衰減特性進行解析，其使用之軟體工具為目前最廣為使用軟體 ANSYS，所發展之模式亦經過相關性統計驗證。而國外亦多有使用電腦 模擬技術應用於室內音響學之實例，包括丹麥哥本哈根 Queens 音樂廳、 日本東京 Sumida 音樂廳、義大利米蘭 Arcimboldi 劇院等(陳金文， 2003)。. 1.
(24) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 針對此發展趨勢，本研究本年度將進行本所音響實驗室發展數值模 擬預測之先期探討，首先進行相關文獻蒐集、回顧與分析，並利用本所 實驗設備優勢，賡續進行一系列之樓板衝擊音隔音試驗分析(本年度進行 聲壓位準分布試驗)，除強化實驗數據資料庫外，亦可提供國內目前進行 數值模擬研究者作為驗證其模式之參考。另外，本研究亦將彙整分析歷 年試驗與檢測之數據資料，以統計圖表方式具體說明各類樓板及表面飾 材之隔音性能，最後再探討本所音響實驗室發展數值模擬預測之期程與 作法。 建立團隊. 實驗室建置 標準作業程序 測試作業規範 實驗室驗證. 檢測服務. 硬體設備擴充 服務能量提升. 資料量累積. 軟體系統發展. 實驗驗證研究. 1.資料庫建立 2.數值模擬模式. 國家標準制修訂. 建築技術規則修訂. 國際接軌. 圖 1-1 建築樓衝擊音實驗研究發展歷程圖. 2.
(25) 第一章 緒 論. 第二節 研究內容與方法 本(97)年度之研究範圍係建築樓板衝擊音隔音性能研究之先期研究階 段，主要包括將相關實驗數據之系統化分析、文獻資料蒐集回顧與分 析、理論方法與軟體工具之瞭解、樓板衝擊音試驗以供數值模擬結果比 對之用等項。本年度樓板衝擊音試驗內容為針對不同厚度之標準裸樓板 衝擊聲壓分布試驗(樓板厚度 120 mm 及 150 mm)；標準裸樓板在不同表面 荷載下之衝擊聲壓分布試驗(表面荷載分別 20 kg/m2 、30 kg/m2 、40 kg/m2)；並嘗試繪製標準裸樓板之可視化聲壓位準等壓線及分布圖。關於 不同厚度之標準裸樓板衝擊聲壓試驗，及標準裸樓板表面施加不同均載 下衝擊聲壓試驗之目的，係作為目前從事數值模擬研究者各項分析參數 修訂之依據，以獲得分析結果與試驗數據之一致性。另外，由本所樓板 衝擊音測試衍生之研究課題中有關實驗室間與測試框架之空氣音隔音密 封裝置之隔音性能，亦將一併進行試驗，納入本研究探討，本研究架構 與流程如圖 1-2。預期成果包括： 1. 依據相關文獻回顧及分析，提出可行之數值模擬應用研究課題。 2. 完成試驗資料庫彙整分析，並製成統計圖表，俾利本所實驗室實驗 研究與檢測服務成果之整體說明。 3. 求得不同厚度之標準裸樓板，輕衝擊產生器放置位置與衝擊音之聲 壓分布關係，並以可視化呈現，可作為目前標準裸樓板隔音性能之 數值模擬模式驗證或未來研發之比對參據。 4. 分析比較標準裸樓板在不同表面荷載下之衝擊音聲壓分布關係，作 為 ISO 140-8 規定之第二類試件之試驗結果參考。 5. 探討本所衝擊音實驗室之空氣音隔音密封裝置之隔音效果，分析衝 3.
(26) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 擊音試驗時衝擊音與空氣音之比例。 6. 本所發展數值模擬預測應用之期程與作法。. 集合住宅噪音問題 －樓板噪音分析. 樓板衝擊音隔音性能 文獻回顧分析 理論方法與軟體工具 之瞭解. 樓板衝擊音隔音性能 實驗數據統計彙整. 樓板衝擊音隔音性能 聲壓位準分布試驗. 數值模擬預測應用 研究課題. 數值模擬預測應用 研究期程與作法. 數值模擬模式發展及 預測應用. 圖 1-2 研究架構與流程圖. 4. 樓板衝擊音隔音性能 衝擊音與空氣音探討. 檢測服務及實驗驗證 能力提昇.
(27) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 第二章 資料與文獻之蒐集分析 樓板衝擊音，依據 1982 年日本音響材料協會所提出的定義，係指某 一對樓板造成的衝擊藉由樓板振動產生固體音，再由結構體傳播至下方 受音室空間造成空氣音，有關建築樓板衝擊音之發生機制，主要受到衝 擊源特性、樓板振動反應特性及音響放射特性之影響，當衝擊音源之衝 擊力作用於樓板時，其接觸樓板瞬間的動能將轉換為樓板的動能與位能 以及由樓板放射出的音能，因此位於受音室所收到的衝擊音，即為受衝 擊源、樓板振動反應特性及音響放射特性等影響所測得的室內音壓。其 式為：. L = [20logF + 10logn] + [10logkT60 - 10logρ2h3] - [10logA - 96] (式 2-1) 其中. L:樓板衝擊音級 F :衝擊力(N) n :每秒衝擊次數 k : 音響放射係數. T60 : 樓板振動衰減 60dB所需時間 ρ : 樓板密度(kg/m3) h : 樓板厚度(m) A : 吸音力(m2). 而[20logF + 10logn]代表衝擊源特性，[10logkT60 - 10logρ2h3]代表樓板振 動反應特性，[10logA - 96]代表音響放射特性(謝宛均，2003；呂奇穎， 2007)，均係進行樓板衝擊音數值模擬之重要理論依據，其相關發展回顧 如后。 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 1. 資料來源：劉嘉俊，「國內外相關室內噪音之研究」，永續環境研究室，http://www.epa.com.tw/ 5.
(28) 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 低量預測樓板衝擊音減低量之可行性探討，而江哲銘等(1996)及蕭憲聰 6.
(29) 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. 7.
(30) 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， 相關性判定係數 R2 為 0.85，且不同頻率之音壓級(Ln,r)與經轉換之表面材 8.
(31) 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 9.
(32) 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)。. 第二節 模擬工具初探 建築音響模擬軟體 ANSYS 是由世界上最大的有限元素分析軟體公司 之一美國 ANSYS 公司所開發，是集結構、流體、電場、磁場、聲場分析 於一體的大型通用有限元素分析軟體，本所版本為 8.0。ANSYS 的前處 理模組提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具，可供使用者方便地 構造有限元素模型，及分析求解及多場耦合分析統一數據庫功能，亦為 世界上第一個通過 ISO 9001 認證的分析設計類軟體。ANSYS 軟體可廣泛 應用於核能工業、鐵道、石油化工、航空、機械制造、材料成形、能 源、汽車交通、國防軍事、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工 業、地礦、水利、日用家電等工業及科學研究等領域，目前建築樓板衝 擊音數值模擬模式之建立，亦獲得廣泛應用。 ANSYS 亦提供方便靈活之實體建模方法，協助用戶進行幾何模型建 立，其材料庫和單元庫，單元類型共有 200 多種，可用來類比工程中的 各種結構和材料。其智慧化網格劃分能生成形狀特性較好的單元，以保 證網格質量，並盡可能提高分析精度。此外，其智慧化的載荷和邊界條 件的自動處理，可根據所求解問題的類型自動選擇適合的求解器求解， 分析計算模組包括結構分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性 分析）、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理 場的耦合分析，可類比多種物理介質的相互作用，具有靈敏度分析及優 化分析能力。 曾品杰、江哲銘等(2007)即以 ANSYS 軟體工具發展數值模式預測樓 板表面材衝擊音衰減特性，其方法為利用有限元素法模擬樓板衝擊之室 10.
(33) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 內音響放射特性，有限元素法的理論是將整體(整個結構)視為次區域(有 限元素)之組合，作為結構解析之模擬；再把整體數值模型進行離散，各 個元素之平衡條件及相容性條件建立其控制方程式，整個模型係以一組 聯立方程式表示，包括最主要的三項變因：結構質量(m)矩陣、結構阻尼 (c)矩陣(含質量阻尼與結構阻尼)、與結構勁度(k)矩陣等，再配合結構動 力方程式，進行整體模型之求解。有關室內音場部分，模擬音場與結構 體介面問題需將結構動力方程式離散化，同時考量音場無損失波動方程 式、邊界之阻尼緩衝作用、音場流體與結構體的耦合作用，於相關簡化 之假設條件下，將結構動力方程式與流體動量方程及流體連續方程納 入，得出音場波動方程式，之後則計算模擬音場與結構體介面關係，得 出流體對結構作用的壓力透過音場與結構體間之耦合作用方程式，最後 進行音壓值運算，由有限元素模型預測空間中各元素中之樓版衝擊音音 壓級(曾品杰等，2007)。 其數值模型建立，係運用實體元素定義結構體(包括牆體、樓板、及 表面材)，樑柱系統採柱元素，室內聲場為流體元素，並以合適之形狀函 數模擬之，其利用有限元素法於軟體 ANSYS 環境下建立之建築樓板衝擊 音數值模型(摘錄如圖 2-1)，並透過數值模擬的過程，將聽覺可視化，藉 以分析各頻率聲壓值在室內空間之整體分布狀況，摘錄如圖 2-6，該研究 經衝擊試驗發現，裸樓板之衝擊音隨著頻率的增加而增高，而樓板於增 加一般市售橡膠地磚之表面材(規格為 610mm×610mm×3mm)後，衝擊源 因表面材吸收部分衝擊力，而使衝擊音減少，且同樣隨頻率之增加衰減 效果更為明顯，結果亦顯示音壓級的衰減特性與頻率的增加有顯著的提 昇(圖 2-2)。若與樓板衝擊音之發生機制比對，樓板結構受外力振動後， 會於內部產生由縱向的疏密波、橫向的彎曲波、剪切波及扭轉波等應力. 11.
(34) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 波所攜帶的能量傳播，而其中彎曲波係影響結構噪音與內部空間空氣音 的關鍵波形，因此樓板表面材的阻尼特性對樓板衝擊音具有一定的影響 (謝宛均，2003；呂奇穎，2007)，而阻尼特性即指任何振動系統在振動 中，由於外界作用或系統本身固有的原因引起振動幅度逐漸下降的特 性，因此彈性佳且阻尼較大，有效抑制共振時之振幅。經數值模擬，在 增加橡膠表面材料後各頻率之室內空間音壓亦有衰減的現象，經統計分 析，該模擬與實驗結果關聯性高。另，該研究亦針對不同表面材(石英 磚、塑膠、橡膠、防振橡膠、地毯等 5 類表面材)進行模擬，亦得出表面 材彈性係數與衝擊音衰減變量的關聯性高，也與其物理機制一致。. 圖 2-1 利用有限元素法及 ANSYS 建立之樓板衝擊音數值模型 (資料來源：曾品杰等，2007). 圖 2-2 建築樓板衝擊音數值模型呈現不同頻率聲壓衰減分布圖 (資料來源：曾品杰等，2007) 12.
(35) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 第三節 本所樓板衝擊音試驗結果與分析 本所為提升國人整體居住環境品質，長期致力於提昇建築安全及性 能相關研究，於民國 87 年奉行政院核可辦理建築實驗設施建置計畫，於 成大航太中心校區籌建防火及性能實驗中心。其中，性能實驗中心於 91 年完成實驗室驗收規格及招標相關文件，並於 91 年底完成開標程序進行 施工，至 94 年 5 月完成實驗室主體工程及實驗設備驗收，94 年 7 月正式 營運。本所建築音響實驗館是國內首座符合 ISO 國際標準之建築音響實 驗館，館內各實驗室之設計標準依據 ISO 規範建置，所採用之測量標準及 儀器設備亦遵循 ISO 規範，並可相容 ASTM、JIS 及 CNS 等相關規定。館 內共有 9 間實驗室，分別為 6 間餘響室以及 3 間全(半)無響室，分別可進 行消音箱性能試驗、樓板隔音試驗、聲壓法隔音試驗、聲強法隔音試 驗、吸音係數試驗以及聲功率(壓)位準試驗，並已獲得多項 TAF 認證， 完成國家標準制修訂建議等相關研究。其中，樓板隔音測試實驗室(實驗 室代號：R2/R3)係進行樓板衝擊音隔音性能測試，樓板之隔音行為可分 為衝擊音與氣傳音兩種，R2/R3 實驗室之建置目的在於檢測樓板之隔音 性能。本測試實驗室由上下兩間相鄰之實驗室所組成，用以量測水平建 材之隔音行為，主要功能包含量測裸樓板之隔音等級及量測裸樓板表面 含緩衝材之隔音等級等 2 項。R2/R3 兩餘響室均採用七面體之結構形式設 計，各邊尺寸不得為整數比；且餘響室之設計同時參考 ISO 140-1、ISO 3741、ISO 140-6 以及 ISO 140-8 之設計指引要求，以達到所需之均勻擴 散音場。R2/R3 兩餘響室之內容積分別為 220 m3 與 250m3，截止頻率均為 100Hz，設計之操作頻寬為 100~5,000Hz，減振系統垂直向之共振頻率分 別為 7.8Hz 與 7.9Hz，在空調與照明開啟的情況下背景噪音等級分別為 NR-10(噪音值為 13.8dBA)以及 NR-5(噪音值為 9.5dBA) (楊閔隆，2005)。. 13.
(36) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. R2/R3 實驗室間之設計開口面積為 10m2(尺寸為 4.0m¯2.5m)，目前 具備厚 120mm、140mm 及 150mm 等之標準裸樓板各一組。為便於測試件 於現場施作及試驗進行，本實驗室採用自動測試框架及台車安裝測試 件，並使用氣壓式橡膠密封(Air Rubber Sealing)進行氣密隔音接合。衝擊 音之產生方式可分為輕衝擊音與重衝擊音兩種，輕衝擊音產生方式採用 輕衝擊產生器(tapping machine)連續敲擊以發出高頻衝擊音，重衝擊音產 生方式則採用重衝擊球(impact ball)掉落以發出低頻衝擊音。蔡介峰(2005) 完成建築音響樓板衝擊音試驗檢測程序標準化之研究，分別提出樓板衝 擊音試驗標準作業流程、樓板衝擊音隔音之實驗室量測相關規範、樓板 表面飾材衝擊音之檢測標準的操作程序、實驗室認證申請文件、實驗室 品質手冊、程序書內容規劃與訂定，並於 95 年獲 TAF 認證，並可執行 ISO 140-6(同 CNS 15160-6)、ISO 140-8、JIS-A1418-1(輕衝擊音)、 JIS-A1418-2(重衝擊音)以及 ASTM-E492 等規範之量測方法，及提供 ISO 717-2(同 CNS 8465-2)、JIS-A1419-2 以及 ASTM-E989 等規範之宣告標 準。實驗室概要說明列如表 2-1，實驗室及其剖面圖如圖 2-3 及 2-4 所示。. 表 2-1 R2/R3 餘響室容積 用途. R2 餘響室. 衝擊音隔音量測 音源室. 220. R3 餘響室. 衝擊音隔音量測 受音室. 250. (資料來源：本所性能實驗中心). 14. 容積 M3 量測頻寬範圍. 實驗室名稱. 100 Hz~5000Hz. 標準規範 ISO -140-1 ISO -140-3 ISO -140-6 ISO -140-8 ISO -3741.
(37) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 圖 2-3 樓板隔音實驗室音源室及測試架 本實驗室自 94 年完工，並建立樓板衝擊音試驗檢測程序標準化營運 以來，業已完成多項檢測服務及實驗研究，其中蔡介峰、林信宏(2006)依 據ISO140-8 及ISO717-2 等規範建立之內政部建築研究所樓板衝擊音試驗 程序及單指標宣告值評估方法，分別將常見紙板、地毯、浮動地板、墊 子、運動地毯、PVC地磚等 6 類材料量測其樓板輕衝擊音隔音性能，採用 之測試件規格、各頻帶之輕衝擊聲壓量位準差及隔音等級如表 2-2 所示。 其中 4mm紙板、1mm墊子、4mm地毯、21mm運動地毯、150mm浮動地 板等樓板緩衝材輕衝擊音之實驗室量測隔音等級∆Lw分別為 15dB、 18dB、23dB、25dB及 33dB，均大(等)於 15dB以上，亦即符合高性能防 音綠建材認定基準，高性能防音綠建材評定基準如表 2-2，僅有 5mm PVC地磚隔音等級∆Lw為 10dB，. 15.
(38) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. R2. 輕衝擊產生器. R3 12面體無指向性音源 1. 2. 吋隨機麥克風. 圖 2-4 R2/R3 餘響室實驗室剖面圖 小於高性能防音綠建材認定基準，因此本所高性能防音綠建材之基準， 應甚具鼓勵性質，可資產業界更廣為應用。前述 6 類材料中 21mm運動地 毯、150mm浮動地板在低頻部分(500Hz以下)有較好隔音效果，其隔音量 約介於 15 至 30dB之間，其餘材料在低頻部分隔音效果並不顯著，大多小 於 10dB。該研究以輕衝擊器在相同試驗條件(隨機位置)下重複量測 120mm混凝土裸樓板Ln,w，每次量測結果為 78dB或 79dB，各頻帶標準偏 差值均小於ISO140-2 規範規定值，並由邱瓊玉、楊閔隆(2007)以ASTM標 準標示固定衝擊源位置進行之量測不確定度以及比較檢定，均驗證R2/R3 餘響室設備符合國際規範。. 16.
(39) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 表 2-2 常見表面飾材測試件隔音量 規格材質. 接合處. Ln,r,w. ∆Lw. －. －. 78dB. 0dB. 92×52×0.4cm. 平鋪. 63dB. 15dB. 50×50×0.4cm. 平鋪. 55dB. 23dB. 400×250×0.5cm. 水泥. 68dB. 10dB. 60×60×2.1cm. 平鋪. 53dB. 25dB. 94×78×0.1cm. 平鋪. 50dB. 18dB. 400×250×15cm. 平鋪. 45dB. 33dB. 測試件代號 1.標準樓板 2.標準樓板+紙板 3.標準樓板+地毯 4.標準樓板+PVC 地磚 5.標準樓板+運動地毯 6.標準樓板+墊子 7.標準樓板+浮動地板. 資料來源：(蔡介峰、林信宏，2006). 表 2-3 高性能防音綠建材評定基準 項目. 隔音. 吸音. 對象. 評估指標. 基準. 試驗法. 評估法. 一. 牆壁. Rw 值. Rw≧50dB. ISO140-3. ISO717-1. 二. 窗戶. Rw 值. Rw≧35dB. ISO140-3. ISO717-1. 三. 門扇. Rw 值. Rw≧35dB. ISO140-3. ISO717-1. 四. 樓板緩衝材. ∆Lw 值. ∆Lw≧15dB. ISO140-8. ISO717-2. 五. 吸音材. αw 值. αw≧0.8. ISO354. ISO11654. [文件審查] 1.申請廠商須檢附相關施工流程、圖說、文件說明，確保日後施做時，工法亦能符合高 性能防音設計及要求 2.上述建材項目如採其他規範標準進行評估，需出具相關試驗報告書，提由綠建材標章 審查委員會審議。 (資料來源：本所綠建材解說與評估手冊，2007). 17.
(40) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 上述試驗結果經與江哲銘等(2005)進行之「以表面構造材料改善樓版 衝擊音隔音性能之實驗研究」比對，該研究亦係依 ISO 國際標準規範，進 行足尺實驗屋量測，音源室空間尺寸 7.0m(L)¯3.4m(W)，受音室尺寸為 7.0m(L)¯3.4m(W)¯3.0m(H)，其實驗所得知不同表面材衝擊音級改善程 度 ， 顯 示 塑 膠 地 磚 及 塑 膠 地 毯 隔 音 等 級 不 佳 (∆Lw 分 別 為 8.35dB 及 11.35dB)，但在地毯實驗部分，兩者差異與較為顯著(該研究方塊地毯之 ∆Lw 高達 30.17dB，但其試件厚度與材質未明示)。 若依據本實驗室所累積之樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料 庫分析，以安裝於 120mm 裸樓板之表面飾材為例(表 2-4 所示)，止滑 PVC 地磚之隔音量 ∆Lw 為 11dB，與上兩項研究結果相近，但在 4mm 彈性吸音 地毯之 2 次不同時間點之檢測結果顯示，隔音量分別為 15dB 及 16dB，僅 相當於表 2-2 所列之「紙板」，地毯所得試驗結果差異確實相當大(15dB)； 如再對照 5.2mm 之運動地墊，其隔音量 ∆Lw 為 19dB，尚未及前述二研究 所得地毯之性能水準。因此，本所未來在持續累積地毯之隔音性能時， 可更近一步針對其材質或分層構造詳予瞭解並記錄，俾利日後發展數值 模擬模式時，更能篩選出細微之影響因子。 而軟質表面材料較硬質者具較佳之緩衝性能(曾品杰等，2007)，亦 可根據本所數據資料得到驗證，以 5mm 聚乙烯發泡材為例，隔音性能可 相當於 15 公分厚之浮動地板。本所 120mm 樓板衝擊音各類測試件之不同 1/3 倍頻帶之聲壓位準繪如圖 2-3，而各類緩衝材在高頻部份均顯現較佳 之隔音性能，前節所述之模擬結果，即高頻部份衰減更顯著之結果，亦 可獲致相當驗證。. 18.
(41) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 表 2-4 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－120mm 裸樓板 測試時間 測試件. 規格. Ln,w(dB). ∆Lw. 是否達綠 建材標準. 941124. 彈性吸音地毯. 400×250×0.4cm. 63. 15. 是. 941125. 聚乙烯發泡材. 400×250×0.5cm. 49. 29. 是. 950308. 浮動地板(代號：R2)＊. 400×250×15cm. 45. 33. 是. 950818. 止滑 PVC 地磚. 400×250×0.5cm. 67. 11. 否. 961108. 彈性吸音地毯. 400×250×0.4cm. 62. 16. 是. 961120. 聚乙烯發泡材. 400×250×0.5cm. 45. 33. 是. 970513. 浮動地板(代號：D3). 400×250×16.2cm. 50. 28. 是. 970723. 運動彈性地墊. 400×250×0.52cm. 59. 19. 是. 970423. 複合木地板+木質纖維 隔音板. 400×250×1.348cm. 59. 19. 是. 971110. 地毯(#93405). 400×250×0.262cm. 61. 17. 是. * Ln,w 以 ASTM 宣告之 IIC 換算之。. 另，針對 140mm、150mm樓板(包括裸樓板及鋪設緩衝材)及鋼承鈑 進行之衝擊音隔音性能檢測分別彙整如表 2-5 至 2-7，依據實驗數據資 料，可將不同緩衝材隔音等級繪如圖 2-5 至 2-7，清楚顯示裸樓板與鋪設 緩衝材後隔音性能之改善，以及檢視該緩衝材是否達到本所綠建材標章 認定之樓板衝擊音隔音性能要求(∆Lw≧15dB)。有關浮動地板，隔音性能 與其鋪設之工法、厚度等相關，原則上厚度愈高，其隔音性能愈佳(圖 2-8)，亦與樓板振動反應特性(式 2-1)所述之機制相符。. 2. 本測試採用實驗室內 120mm 之裸樓板作為試驗樓板，本試驗鋪設吸音纖維棉，並於纖維棉上布置防 振體，最後鋪上夾板及防水膜，並澆置鋼筋混凝土。 3 本試件係於本所既有之 12 cm 裸樓板上施工製作，成分包括橡膠發泡棉、橡膠墊、玻璃纖維棉、木夾 板、PVC 防水膠膜、鋼筋及水泥，靜置養護數天再於混凝土表面施作防水 PU。 19.
(42) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 120. 110. 100. 聚乙烯發泡材(5mm). RC裸樓板(120mm). 彈性吸音地毯(4mm). 止滑PVC地磚(5mm). 運動彈性地墊(5.2mm). 複合木地板(13.48mm). 浮動地板R(150mm). 浮動地板D(162mm). 90. 80. 聲壓位準(dB). 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0 100. 125. 160. 200. 250. 315. 400. 500. 630. 800. 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000. 1/3 倍頻 (Hz). 圖 2-3 120mm 樓板衝擊音各類表面飾材不同 1/3 倍頻帶之聲壓位準圖 表 2-5 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－140mm 裸樓板 測試時間. 測試件. 規格. Ln,w(dB). ∆Lw. 950321. 浮式地板(代號：S4). 400×250×6cm. 58. 19. 950410. 浮動地板(代號：H5). 400×250×19.5cm. 39. 38. 961003 浮動地板(代號：E6) (資料來源：本所性能實驗中心). 400×250×16.2cm. 38. 39. 4. 本試驗選用 140mm 之裸樓板，施工方式先於測試框架四周邊黏貼彈性周邊板，再於裸樓板上平鋪隔 音地板蓆，組裝完成後鋪單 PE 防水膜，並澆置水泥砂漿。 5 本試件採用實驗室內 140mm 厚之裸樓板作為試驗樓板，試件安裝方式先於測試框架四周固定側邊防 震板，底面鋪設吸音棉及防振彈簧單體，再擺設木夾板，最後鋪設 PE 防水膜及鋼筋，並澆置混凝 土。 6 本試件採用實驗室內 140mm 厚之裸樓板做為試驗樓板，試件安裝方式先於測試框架四周固定側邊防 震板，底面鋪設吸音棉，並配置防振墊單體，再擺設木夾板，最後鋪設 PE 防水膜及鋼筋，並澆置混 凝土，試件四周與測試框架間以矽膠封邊。 20.
(43) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 表 2-6 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－150mm 裸樓板 測試時間. 測試件. 規格. Ln,w(dB). ∆Lw. 400×250×17cm. 44. 31. 950608. 浮式地板7. 951227. 浮動地板(代號： BR18). 400×250×16.7cm. 38. 37. 960206. 浮動地板(代號： BR29). 400×250×9cm. 57. 18. 961102. 浮動地板(代號：C10). 400×250×33.2cm. 30. 45. 961123. 浮動地板(代號：J11). 400×250×19cm. 38. 37. (資料來源：本所性能實驗中心). 表 2-7 本所樓地板衝擊音隔音性能檢測服務數據資料庫－鋼承鈑 測試時間. 測試件. 規格. Ln,w(dB). 970625. 鋼承鈑中空樓板(保麗龍). 400×250×25cm. 82. 970702. 鋼承鈑實心樓板(19 公分). 400×250×19cm. 76. 970624. 鋼承鈑實心樓板(25 公分). 400×250×25cm. 73. (資料來源：本所性能實驗中心). 7. 本試驗採用 150mm 厚之裸樓板作為原始樓板，試件底面鋪設雙層浮式地板緩衝材，再安裝遮音毯， 最後澆置鋼筋混凝土樓板。 8 本測試以 150mm 厚之裸樓板作為試驗樓板，於試驗樓板上鋪設吸音纖維棉，並布置隔音防振體，最 後鋪上夾板及 PE 膜，並澆置鋼筋混凝土。 9 本測試以 150mm 厚之裸樓板作為試驗樓板，試件與測試框架台車間以周邊板隔絕，鋪設浮動地板 材，上面鋪設夾板及兩層 PE 膜以及鋼筋混凝土，最後於試件四周施打矽膠填縫。 10 本試件採用實驗室內 150mm 厚之裸樓板做為試驗樓板，先行鋪設防振體，防振體間鋪設纖維棉，浮 動地板四周沿牆面鋪設週邊板，防振體上鋪設夾板，再鋪上防水膜後，澆置鋼筋混泥土，試件四周與 測試框架間以矽膠封邊。 11 本試件採用實驗室內 150mm 厚之裸樓板做為試驗樓板，地面鋪設隔音橡膠阻尼墊片後，再鋪設玻璃 纖維棉毯；玻璃纖維棉毯上鋪設防震體，防震體上鋪設木質夾板及 PE 防水膜二層後，鋪設鋼筋混凝 土。 21.
(44) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 120mm建築樓板表面飾材隔音性能 地毯(2.62mm). Ln,w(dB). 59. 浮動地板D(162mm). 17. 50. 浮動地板R(150mm). 28. 45. 33. 複合木地板(13.48mm). 59. 19. 運動彈性地墊(5.2mm). 59. 19. 止滑PVC地磚(5mm). 67. 彈性吸音地毯(4mm). 11. 63. 聚乙烯發泡材(5mm). ΔLw. 15. 49. 29. RC裸樓板(120mm). 78. 0. 圖 2-5 120mm建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能 140mm建築樓板表面飾材隔音性能. Ln,w(dB). 浮動地板E(162mm). 38. 39. 浮動地板H(195mm). 39. 38. 浮式地板S(60mm). 58. RC裸樓板(140mm). ΔLw. 19 77. 0. 圖 2-6 140mm建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能. 150mm建築樓板表面飾材隔音性能 浮動地板J(190mm) 浮動地板C(332mm). 38. 浮式地板(170mm) RC裸樓板(150mm). ΔLw. 37. 30. 45. 浮動地板BR2(90mm) 浮動地板BR1(167mm). Ln,w(dB). 57. 18. 38. 37 44. 31 75. 0. 圖 2-7 150mm建築樓板裸樓板及表面飾材隔音性能 22.
(45) 第二章 資料與文獻之蒐集分析. 60 y = 0.1057x + 14.553. 隔音等級(dB). 50. R2 = 0.7444. 40 30 20 10 0 0. 50. 100. 150. 200. 250. 300. 350. 浮動地板厚度. 圖 2-8 浮動地板厚度與隔音等級關係圖. 第四節 衝擊音與空氣音課題之探討 本研究為利後續實驗研究應用與檢測服務說明，進行樓板衝擊音有 關空氣音之探討，本項實驗雖非屬ISO標準試驗方式之ㄧ，但可藉由氣傳 音部份之探討，了解實驗室間測試框架之空氣音隔音密封裝置充氣與未 充氣之隔音性能，檢視其對實驗結果有否影響，其實驗設計如圖 2-9 所 示。其實驗結果顯示，透過樓板氣傳音之比例不僅相當低，加上對照兩 者各 1/3 倍頻帶之隔音量，亦無顯著差異(如圖 2-10 所示)，再次驗證本所 音響實驗室隔音性能量測之可靠度。. 23.
(46) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 衝擊源. 樓板. 空 氣 音. 空 氣 音. 結 衝 擊 構 音 音. 圖 2-9 樓板衝擊音隔音實驗室之隔音密封裝置影響試驗示意圖. 隔音量曲線圖. 未充氣隔音量曲線 充氣隔音量曲線. 20.0. 隔音量(dB). 10.0. 0.0. -10.0. -20.0 50. 100. 200. 400. 800. 1600. 3150. 1/3 倍頻(Hz). 圖 2-10 充氣與未充氣之空氣音並未影響隔音性能. 24.
(47) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分布試驗分析 第一節 實驗目的 國際間各音響實驗室對於樓板衝擊音隔音之研究發展趨勢，除了依相 關的試驗規範進行實驗等級或現場等級之檢測外，亦開始朝向以數值模擬 方式預測樓板之隔音行為，以發展出各種複合樓板隔音性能之預測與研 究，驗證難以實驗進行測試之防音對策，俾作為改善樓板隔音之參考依 據。 為未來發展本所音響實驗室樓板隔音數值模擬之應用，本研究首先規 劃一系列實驗室等級之樓板衝擊音聲壓位準測試，以試驗結果作為相關樓 板數值模擬的比對基礎，並作為數值模擬各項分析參數之修正依據。另 外，藉由本研究在標準樓板上進行密集之樓板衝擊音聲壓位準測試後，可 獲得不同厚度之標準樓板完整的衝擊音聲壓分布與分析頻率之相對關係， 藉以分析樓板厚度、衝擊音聲壓位準及分析頻率三者間之相互關係。. 第二節 實驗規劃 3.2.1 試驗方式介紹 本實驗室使用之樓板為面積 10m2(尺寸 2.5 m × 4.0 m)之標準樓板試 件，標準樓板之設計方式參照一般建築所用之樓板施工方式製作，但樓板 四周內部無大梁及小梁之設計。因實驗室安裝樓板時，僅於樓板四周與實 驗室之樓板測試台車接觸並作為支撐，故樓板進行衝擊音試驗之結構行為 可假設為雙軸對稱之結構，各樓板試驗時可僅取樓板四分之一面積為試驗 範圍即可，本試驗於樓板試驗範圍內共規劃 40 個測試點，如圖 3-1。各測 試點之距離各為 25 cm，均勻分布於輕衝擊產生器可安裝之測試範圍內， 並於標準樓板上標示圖 3-1 之測試點位，如圖 3-2。. 25.
(48) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. mm. 圖 3-1 樓板衝擊音試驗測試點規劃. 圖 3-2 標準樓板上測試點位定位 26.
(49) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 本研究以音響實驗室內既有之標準樓板做為測試對象，標準樓板厚度 分別為 120 mm 及 150 mm 兩種，兩塊樓板各別試驗表面是否承載載重對樓 板衝擊音聲壓位準之影響，載重之施加方式係於標準樓板表面上堆置沙 包，分別堆置約 200 kg、300 kg 及 400 kg 三種載重進行測試。 3.2.2 試驗設施及儀器 本試驗於本所樓板衝擊音實驗室內進行，受音室之內容積為 250 m3， 截止頻率為 100 Hz，受音室共配置六支 B&K Type 4943 隨機音場麥克風量 測受音室之平均聲壓位準，如圖 3-3 所示。衝擊源使用之輕衝擊機為 B&K Type 3207，如圖 3-4。. 圖 3-3 受音室麥克風配置情形. 圖 3-4 Tapping Machine 測試方式. 第三節實驗結果分析 3.3.1 樓板表面無荷載之試驗結果 試驗時量測之頻率範圍為 100 Hz 至 5000 Hz，記錄該範圍 1/3 倍頻帶共 18 個頻率之聲壓位準，並計算受音室 6 支麥克風之聲壓位準平均值。分析 120 mm 及 150 mm 標準樓板之測試結果，以 100 Hz、500 Hz、1000 Hz 及 5000Hz 四個頻帶之量測結果為例，120 mm 標準樓板衝擊音聲壓位準在 100 27.
(50) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. Hz 之最大值為 71.8 dB，最小值為 66.27 dB，標準差為 1.55 dB，其聲壓位 準等壓線圖及分布面積如圖 3-5 及圖 3-6；500 Hz 之最大值為 76.98 dB，最 小值為 73.19 dB，標準差為 0.86 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-7 及圖 3-8；1000Hz 之最大值為 77.98 dB，最小值為 74.15 dB，標準差為 0.88 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-9 及圖 3-10；5000 Hz 之最 大值為 64.57 dB，最小值為 58.72 dB，標準差為 1.49 dB，其聲壓位準等壓 線圖及分布面積如圖 3-11 及圖 3-12。若將本試驗量測之 100 Hz 至 5000 Hz 等 18 個頻帶之聲壓位準累加，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-13 及 圖 3-14，該樓板衝擊音聲壓位準最大值為 87.51 dB 最小為 85.73 dB，差異 僅 1.78 dB，標準差為 0.49 dB，因此衝擊源位置與 18 個倍頻帶累加之聲壓 位準並沒有很明顯的關係。 由以上 120 mm 厚表面無荷載之標準樓板之試驗結果得知，該樓板於中 頻帶(約 500 Hz 至 1000 Hz)範圍之衝擊音聲壓位準最大，而以高頻音之聲壓 位準最低，顯示 120 mm 厚之樓板對高頻衝擊音之隔音效果較其他頻率佳。 由較低頻音(如 100 Hz)之聲壓分布圖來看(即圖 3-6)，若衝擊點位於樓板角 落或長向邊界至樓板中央位置一帶，此時樓板衝擊音之聲壓位準較高，顯 示當衝擊源愈靠近邊界或樓板中央位置時，低頻音的效應較為顯著。 而 150 mm 標準樓板之衝擊音聲壓位準在 100 Hz 之最大值為 71.66 dB， 最小值為 64.21 dB，標準差為 2.09 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如 圖 3-15 及圖 3-16；500 Hz 之最大值為 75.54 dB，最小值為 70.17 dB，標準 差為 1.17 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-17 及圖 3-18；1000 Hz 之最大值為 77.85 dB，最小值為 73.89 dB，標準差為 1.0 dB，其聲壓位 準等壓線圖及分布面積如圖 3-19 及圖 3-20；5000 Hz 之最大值為 63.66 dB， 最小值為 51.01 dB，標準差為 2.98 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如 28.
(51) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-21 及圖 3-22。若將本試驗量測之 100 Hz 至 5000 Hz 等 18 個頻帶之聲 壓位準累加，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-23 及圖 3-24。由圖 3-24 之試驗結果可知，150 mm 樓板之衝擊音聲壓位準分布並無明顯差異， 最大值為 87.2 dB，最小值為 84.16 dB，差異為 3.04 dB，標準差 0.67 dB。 由 150 mm 厚表面無荷載之標準樓板之試驗結果得知，其試驗結果與 120 mm 板厚之標準樓板趨勢相近，該樓板於中頻帶(約 500 Hz 至 1000 Hz) 範圍之衝擊音聲壓位準亦最大，而以高頻音之聲壓位準最低，但因樓板厚 度增加三公分，樓板衝擊音聲壓位準可降低約 1 dB 左右。對樓板表面無荷 載之試驗結果比較，增加樓板厚度並無法增加樓板衝擊音隔音性能。由較 低頻音(如 100 Hz)之聲壓分布圖來看(即圖 3-16)，若衝擊點位於樓板角落至 短向邊界一帶，此時樓板衝擊音之聲壓位準較高；而衝擊源位於樓板中央 位置時之衝擊音聲壓位準較低。. 29.
(52) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-5 無負載等壓線圖(120mm，100Hz). 圖 3-7 無負載等壓線圖(120mm，500Hz). 30. 圖 3-6 無負載聲壓分布(120mm，100Hz). 圖 3-8 無負載聲壓分布(120mm，500Hz).
(53) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-9 無負載等壓線圖(120mm，1000Hz). 圖 3-10 無負載聲壓分布(120mm，1000Hz). 圖 3-11 無負載等壓線圖(120mm，5000Hz). 圖 3-12 無負載聲壓分布(120mm，5000Hz). 31.
(54) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-13 無負載等壓線圖(120mm). 圖 3-15 無負載等壓線圖(150mm，100Hz). 32. 圖 3-14 無負載聲壓分布(120mm). 圖 3-16 無負載聲壓分布(150mm，100Hz).
(55) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-17 無負載等壓線圖(150mm，500Hz). 圖 3-18 無負載聲壓分布(150mm，500Hz). 圖 3-19 無負載等壓線圖(150mm，1000Hz). 圖 3-20 無負載聲壓分布(150mm，1000Hz). 33.
(56) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-21 無負載等壓線圖(150mm，5000Hz). 圖 3-23 無負載等壓線圖(150mm). 34. 圖 3-22 無負載聲壓分布(150mm，5000Hz). 圖 3-24 無負載聲壓分布(150mm).
(57) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 4.3.2 樓板表面荷載 200 kg 之試驗結果 試驗 120 mm 標準樓板衝擊音聲壓位準在 100 Hz 之最大值為 71.49 dB， 最小值為 64.9 dB，標準差為 1.51 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如 圖 3-25 及圖 3-26；500 Hz 之最大值為 76.5 dB，最小值為 72.61 dB，標準差 為 0.9 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-27 及圖 3-28；1000 Hz 之最大值為 76.66 dB，最小值為 73.11 dB，標準差為 0.89 dB，其聲壓位準 等壓線圖及分布面積如圖 3-29 及圖 3-30；5000 Hz 之最大值為 65.1 dB，最 小值為 49.15 dB，標準差為 3.59 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-31 及圖 3-32。若將本試驗量測之 100 Hz 至 5000 Hz 等 18 個頻帶之聲壓位 準累加，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-33 及圖 3-34，該樓板衝擊 音聲壓位準最大值為 87.1 dB 最小為 84.15 dB，差異為 2.96 dB，標準差為 0.73 dB，因此衝擊源位置與 18 個倍頻帶累加之聲壓位準亦沒有明顯的關 係。 由以上 120 mm 厚表面荷載 200 kg 載重標準樓板之試驗結果得知，該樓 板亦於中頻帶(約 500 Hz 至 1000 Hz)範圍之衝擊音聲壓位準最大，而以高頻 音之聲壓位準最低，顯示 120 mm 厚之樓板對高頻衝擊音之隔音效果較其他 頻率佳。由較低頻音(如 100 Hz)之聲壓分布圖來看，圖 3-26，若衝擊點位 於樓板角落或中央位置一帶，此時樓板衝擊音之聲壓位準較高，顯示當衝 擊源愈靠近邊界或樓板中央位置時，低頻音的效應較為顯著。 而 150 mm 標準樓板之衝擊音聲壓位準在 100 Hz 之最大值為 69.26 dB， 最小值為 62.36 dB，標準差為 1.73 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如 圖 3-35 及圖 3-36；500 Hz 之最大值為 73.87 dB，最小值為 67.3 dB，標準差 為 1.39 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-37 及圖 3-38；1000 Hz. 35.
(58) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 之最大值為 75.23 dB，最小值為 72.44 dB，標準差為 0.63 dB，其聲壓位準 等壓線圖及分布面積如圖 3-39 及圖 3-40；5k Hz 之最大值為 62.24 dB，最小 值為 51.75 dB，標準差為 2.59 dB，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-41 及圖 3-42。若將本試驗量測之 100 Hz 至 5000 Hz 等 18 個頻帶之聲壓位 準累加，其聲壓位準等壓線圖及分布面積如圖 3-43 及圖 3-44。由圖 3-44 之 試驗結果可知，150 mm 樓板之衝擊音聲壓位準分布並無明顯差異，最大值 為 85.06 dB，最小值為 82.9 dB，差異為 2.16 dB，標準差 0.48 dB。 由 150 mm 厚表面荷載 200 kg 載重之標準樓板試驗結果得知，其試驗結 果與 120 mm 板厚表面荷載 200 kg 載重之樓板趨勢相近，該樓板於中頻帶 (約 500 Hz 至 1000Hz)範圍之衝擊音聲壓位準亦最大，而高頻音之聲壓位準 最低，但因樓板厚度增加三公分，樓板衝擊音聲壓位準中頻音可降低約 1-2 dB，高頻音可降低約 3 dB 左右。對樓板表面荷載 200 kg 載重之試驗結果比 較，增加樓板厚度並無法明顯增加樓板衝擊音隔音性能。而與 3.3.1 節樓板 表面無荷載之試驗結果比較，樓板表面增加 200 kg 載重對衝擊音聲壓位準 之影響非常有限。. 36.
(59) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-25 200kg 等壓線圖(120mm，100Hz). 圖 3-26 200kg 聲壓分布(120mm，100Hz). 圖 3-27 200kg 等壓線圖(120mm，500Hz). 圖 3-28 200kg 聲壓分布(120mm，500Hz). 37.
(60) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-29 200kg 等壓線圖(120mm，1000Hz). 圖 3-30 200kg 聲壓分布(120mm，1000Hz). 圖 3-31 200kg 等壓線圖(120mm，5000Hz). 圖 3-32 200kg 聲壓分布(120mm，5000Hz). 38.
(61) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-33 200kg 等壓線圖(120mm). 圖 3-35 200kg 等壓線圖(150mm，100Hz). 圖 3-34 200kg 聲壓分布(120mm). 圖 3-36 200kg 聲壓分布(150mm，100Hz). 39.
(62) 建築樓板衝擊音數值模擬預測之應用先期研究. 圖 3-37 200kg 等壓線圖(150mm，500Hz). 圖 3-39 200kg 等壓線圖(150mm，1000Hz). 40. 圖 3-38 200kg 聲壓分布(150mm，500Hz). 圖 3-40 200kg 聲壓分布(150mm，1000Hz).
(63) 第三章 樓板衝擊音聲壓位準分析分布試驗分析. 圖 3-41 200kg 等壓線圖(150mm，5000Hz). 圖 3-43 200kg 等壓線圖(150mm). 圖 3-42 200kg 聲壓分布(150mm，5000Hz). 圖 3-44 200kg 聲壓分布(150mm). 41.
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