K.S.T.スラブにおける重量床衝撃音レベル予測手法に関する実験的検討 論文・報告 K.S.T.スラブにおける重量床衝撃音レベル予測手法に関する実験的検討 Experimental Study for the Prediction of Heavy Floor Impact Sound Level on K.S.T. Slab 鹿倉潤二 * JunjiShikakura 集合住宅の購入者にとって、床衝撃音遮断性能に対する関心は非常に高い。平成12 年「住宅の品質確保促進等に関す る法律」が施行され、その関心はさらに高まる傾向にある。 また、床衝撃音でも特に重量床衝撃音については、仕上げ材の種類・性能には関係なく、スラブ自身のもつ性能によ り決まると言われている。 そこで、本稿では既報１）の K.S.T.（クリモト・システム・トラス）スラブの床衝撃音遮断性能をインピーダンスの観点 から検討し、インピーダンス法予測計算に応用することを目的とする。 Purchasers of collective housing are taking an increasing interest in floor impact sound insulation of their houses. Their interest tends to increase more and more, since ”Housing Quality Assurance Act”was enforced in 2000. Especially, it is said that the heavy floor impact sound insulation depends on not the property or kind of finish method, but the slab’s own ability. So, this paper describe the examination of the floor impact sound insulation property of K.S.T.（Kurimoto System Truss, we reported before）from the result of impedance measurement and the application of it to calculate the predicted value in the Impedance method. 1. はじめに 既報１）の K.S.T. スラブについて、従来工法である中空 スラブとインピーダンスの観点から床衝撃音遮断性能を 比較し、インピーダンス法予測計算を行う際どのように 考慮するべきか検討することを目的とする。また、中空 スラブのボイド部（以下、ワインディングパイプ）は、重 量床衝撃音に対して影響がないものとされているが、 K.S.T. スラブは中空スラブとはワインディングパイプの 形状が異なるため、中空部の影響もあわせて検討する。 衝撃源の衝撃力特性の算出 Frms 床スラブ断面の各種定数の算定 I 、E 、ρ m 、H 、 床スラブの基本インピーダンスの算定 Zb 床スラブ上の加振点変化による インピーダンス補正量の算定 ⊿ Lz 端部拘束による インピーダンス上昇量 床スラブの全時間応答 インピーダンス値の算定 Zt 共振による インピーダンス低減量 2. インピーダンス法予測計算について 重量床衝撃音予測法については、実用的計算法として インピーダンス法２）が一般的である。インピーダンス法 重量床衝撃音レベル予測計算フローを図１に示す。 また、この手法の適用範囲はスラブ面積がおよそ 30m2 以下と制限されている。そのため、中空スラブの ような大型スラブでは、拡張適用できるような修正方法 がすでに提案されている３）。この修正方法では、主に以 下の２項目について実験的に検証し基準化している。 １）端部拘束によるインピーダンスレベル上昇量 （以下、端部上昇量） ２）共振によるインピーダンスレベル低減量 （以下、共振による低減量） そこで本稿においても、K.S.T. スラブにおいて上記２ 項目の測定を行い、中空スラブでの実測値または基準値 と比較し、K.S.T. スラブでの修正方法を検討する。 * 16 建材事業部 技術開発部 床スラブの加振点別 インピーダンスレベルの算出 Lzt 床スラブの有効放射面積 Seff 音響放射インピーダンス特性の算出 ⊿ LR 受音室の 吸音力の設定A 騒音計の 時定数補正⊿ Lt 周波数別床衝撃音レベル 遮音等級の算出 図１ 予測計算フロー Fig. 1 Prediction Flow クリモト技報 No.48 （2003.3） 論文・報告 P6 P7 X 方向 P1 P3 P4 P5 P6 8000 1800 171 1800 P2 75 1815 コンクリート密実部 P1 P3 P4 P5 P7 1814 400 125 ワインディングパイプ（220 ×171） Y 方向 測定対象スラブを図２に示す。測定対象スラブは、 K.S.T. スラブ総厚さ300mm、ワインディングパイプ径 220 ×171mm、スラブ寸法8,000 ×8,000mm のスラブで、 内装工事前のコンクリート素面状態で測定を行った。 1,600 および2,400mm（P1 ∼ P7）の計７点とする（図３）。 測定は、インパルスハンマ（衝撃周波数200Hz）で加振 したときの衝撃力と加振点近傍における振動速度応答と し、その値を用いて衝撃インピーダンスレベルを算出す る。ブロックダイアグラムを図４に示す。 端部上昇量は、梁または壁の影響を受けないスラブ中 央付近の衝撃インピーダンスレベルとそれぞれの測定点 での衝撃インピーダンスレベルの差で表される。 P2 3. 測定概要 3.1 測定対象スラブ 8000 ：打撃点および測定値を示す 現場打ちコンクリート ワインディングパイプ（220 ×171） 図３ 測定点詳細図（端部上昇量） Fig. 3 Measurement Point コンクリート密実部 チャージアンプ RIONUV-06 150 170 171 振動ピックアップ RIONPV-87 インパルスハンマ PCB-086D20 図２ 測定対象スラブ平面・断面図 Fig. 2 Test Slab データレコーダ TEACLX-10 3.2 測定項目 １）衝撃インピーダンスレベル 衝撃インピーダンスレベルは、衝撃時間内応答を対象 として、衝撃力と速度応答の比の常用対数の20 倍で示 される。 通常、衝撃インピーダンスレベルは、無限大版のイン ピーダンスレベルと一致し、周波数に関係なく同一の値 として取り扱われる。 ２）全時間応答インピーダンスレベル 全時間応答インピーダンスレベルは、応答波形が暗振 動以下に低減される時間（通常１∼２秒）を対象に衝撃力 と速度応答の比の常用対数の20 倍で示される。 通常、全時間応答インピーダンスレベルは、周波数ご とに算出されるため、無限大版のインピーダンスレベル （衝撃インピーダンスレベル）と差を取ることによって 共振の影響を見ることができる。 3.3 測定方法 3.3.1 端部上昇量 測定点は、スラブ端部からワインディングパイプと平 行な方向（以下、X 方向）およびワインディングパイプと 直行方向（以下、Y 方向）に、50、100、200、400、800、 チャージアンプ PCB-480E09 ノートパソコン ハード：DELLINSPIRON ソフト：HULINKSFlexPro 図４ ブロックダイアグラム Fig. 4 Block Diagram 3.3.2 共振による低減量 測定点は、梁または壁の影響を受けないスラブ中央付 近の任意の６点とする。 測定は、インパルスハンマ（衝撃周波数200Hz）で加振 したときの衝撃力と加振点近傍における振動速度応答と し、その値を用いて全時間応答インピーダンスレベルを 算出する。ブロックダイアグラムを図４に示す。 共振による低減量は、それぞれの測定点での衝撃イン ピーダンスレベルと全時間応答インピーダンスレベルの 差で表される。 3.3.3 中空部の影響 測定点は、梁または壁の影響を受けないスラブ中央付 近のコンクリート密実部と、ワインディングパイプ上の ２点とする（図５）。加振源は実際の重量床衝撃音の試験 で用いるバングマシン（衝撃周波数25Hz）とする。 測定は、バングマシンにより加振したときの衝撃力と 17 K.S.T.スラブにおける重量床衝撃音レベル予測手法に関する実験的検討 論文・報告 打撃点および測定点（ワインディングパイプ上） 打撃点および測定点 （コンクリート密実部） 図５ 測定点詳細図（中空部の影響） Fig. 5 Measurement Point に示す。 K.S.T. スラブ実測値の125Hz 帯域以下では、ばらつき は大きいが中空スラブの基準値に比べ小さくなる傾向が ある。 10 共振による低減量 dB 加振点近傍における振動速度応答とし、その値を用いて 全時間応答インピーダンスレベルを算出する。このと き、バングマシンの衝撃力はバングマシンの加速度を測 定し、有効質量を乗じて求めるものとする。ブロックダ イアグラムを図６に示す。 0 -10 -20 中空スラブ基準値 -30 16 ノートパソコン ハード：DELLINSPIRON ソフト：HULINKSFlexPro 図６ ブロックダイアグラム Fig. 6 Block Diagram 4. 測定結果 4.1 端部上昇量 X 方向および Y 方向の結果および中空スラブでの実測 値を図７に示す。ここで、X 軸は、インパルスハンマの 衝撃周波数200Hz での曲げ波の波長とスラブ端部から測 定点までの距離の比で表すものとする。 K.S.T. スラブでの実測値は X および Y 方向いずれも、 中空スラブでの実測値のばらつきの範囲に収まっている。 インピーダンスレベル dB データレコーダ TEACLX-10 160 150 140 130 120 110 100 コンクリート密実部 ワインディングパイプ上 90 80 16 31.5 15 5 0 0.1 x ／λ b 63 125 周波数帯域 Hz 250 500 図９ 測定結果（中空部の影響） Fig. 9 Impedance Level X 方向 Y 方向 中空スラブ実測値 1 図７ 測定結果（端部上昇量） Fig. 7 Relative Impedance Level 4.2 共振による低減量 スラブ中央付近（梁および壁の影響を受けない任意の ６点）での測定結果および中空スラブでの基準値を図８ インピーダンスレベル dB 端部上昇量 dB 500 コンクリート密実部およびワインディングパイプ上の 全時間応答インピーダンスレベルを図９および10 に示 す。図９においては、バングマシンの衝撃力特性上有効 な16 ∼500Hz 帯域を示す。 コンクリート密実部およびワインディングパイプ上の 測定値は、1/1 Oct バンドでほぼ等しい値を示している。 また、図10 に示すスペクトルのグラフより1 次固有振 動数は22.4Hzとなっている。これは通常のコンクリート スラブの1 次固有振動数計算値（21.7Hz）とほぼ対応して いる。そのため、１次固有振動数の算出については通常 の算定方法で問題ないものと考えられる。 振動ピックアップ RIONPV-87 18 250 4.3 中空部の影響 振動ピックアップ RIONPV-94 -5 0.01 125 図８ 測定結果（共振による低減量） Fig. 8 Relative Impedance Level チャージアンプ RIONUV-06 10 63 周波数帯域 Hz チャージアンプ RIONUV-06 バングマシン T-5174 31.5 160 150 140 130 120 110 100 コンクリート密実部 ワインディングパイプ上 90 80 10 22.4 100 周波数帯域 Hz 図10 測定結果（中空部の影響） Fig. 10 Impedance Level 1000 クリモト技報 No.48 （2003.3） 5,580 8,200 論文・報告 対象居室 5,500 13,500 図11 測定対象居室平面図 Fig. 11 Test Room 5. 重量床衝撃音レベル予測計算方法の検討 K.S.T. スラブ（厚さ300mm）を用いた集合住宅（図11）で 行った重量床衝撃音実測値および、中空スラブの修正方 法３）を用いて計算した重量床衝撃音予測計算値を図12 に 示す。 重量床衝撃音の測定対象である63 ∼500Hz 帯域におい て実測値は計算値に比べ１∼４dB 小さくなる傾向と なった。これは、端部上昇量は K.S.T. スラブと中空スラ ブでほぼ等しいが、共振による低減量が小さくなったこ とが影響しているものと考えられる。 80 参考文献 70 床衝撃音レベル dB 意な差は認められなかったので、K.S.T. スラブにおいて も中空スラブと同様に、ワインディングパイプは重量床 衝撃音に対しては影響しないものと考えられる。 ４）予測計算への適用 以上の結果より、K.S.T. スラブの重量床衝撃音予測 は、中空スラブの修正方法を用いてインピーダンス法予 測計算で予測するのが安全側にもなり適当である。 ５）今後の展開 今後は、さまざまな大きさ・厚さの K.S.T. スラブでも インピーダンス特性の実測を行い、予測計算の精度を上 げていく。 実測値 計算値 60 50 40 30 63 125 250 500 1k 2k 4k 周波数帯域 Hz 図12 測定結果（重量床衝撃音レベル） Fig. 12 Heavy Floor Impact Sound Level 6. 結論 １）端部上昇量 ワインディングパイプと平行・直行方向いずれも中空 スラブの端部上昇量とほぼ同様の傾向を示した。 ２）共振による低減量 中空スラブの基準値に比べ共振による低減量はほとん どの周波数帯域で小さくなる傾向にあり、重量床衝撃音 遮断性能上有利になった。 ３）中空部の影響 コンクリート密実部とワインディングパイプ上には有 １）池 田、 木 野 井、 柴 部、 藤 井：K.S.T. ト ラ ス お よ び K.S.T. ス ラ ブ の 性 能、 ク リ モ ト 技 報 No.46（2002.3）、 pp.44-55 ２）日本建築学会編：建物の遮音設計資料、技報堂出版 株式会社（1988.8）、PP.120-140 ３）井上、木村、豊田：ボイドスラブを対象とした重量 床衝撃音レベル計算法の検討、日本建築学会大会学術講 演梗概集（1998.9）、pp.187-190 執筆者 鹿倉潤二 Junji Shikakura 平成11 年入社 建築音響関係の研究・開発に従事 一級建築士 環境計量士（騒音・振動関係） 19
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