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研究生:謝宛均
研究生(外文):Wan-Chun Hsieh
論文名稱:有限元素法預測樓版衝擊音衰減特性之研究─以樓版表面材彈性係數變因探討之
論文名稱(外文):The Operation Procedure for Predicting Floor Impact Sound Insulation by Finite Element Method ─Deliberating by Floor Coverings Variations
指導教授:江哲銘江哲銘引用關係
指導教授(外文):Che-Ming Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:有限元素法樓版表面材樓版衝擊音
外文關鍵詞:Finite Element MethodFloor coveringsFloor impact sound
相關次數:
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由於國人對於噪音品質要求之提高,且在土地資源有限,建築物朝高層化、輕量化發展之下,樓版衝擊音勢必為一重要課題。現今台灣建築物趨於飽和,在節能與環保理念抬頭之下,舊建築再利用比例愈來愈高,在主結構體難以改變的條件下,裝修材勢必為改善音環境之最佳手段,本研究以有限元素法之數值模擬方法,採用單一模擬軟體平台,建立樓版表面材特性對於樓版衝擊音之預測模式,作為使用者或設計者參考之依據,以及「建築醫生」改善室內音環境的診斷與治療手法之一環;而對於新建建築物之音環境控制,本研究企圖研擬一套易操作之數值模擬平台與方法流程,作為預測室內音環境的工具,以供建築設計階段之參考。
■ 研究流程:
一、先對樓版衝擊音之理論進行瞭解與整合,並彙整檢證樓版表面材之衝擊隔音性能相關規範,確立足尺實驗屋之輕量衝擊音實驗方法與評估方法。
二、透過有限元素法之模擬理論、方法與流程之整理與操作,建立樓版衝擊音之單一數值解析平台與模式,並將數值模擬結果與足尺實驗屋之實驗結果進行比對,確立數值解析模式之可行性。
三、以本研究建立之數值解析模式,對樓版表面材變因進行模擬,再透過統計迴歸分析方法,歸納與評估樓版表面材對樓版衝擊音衰減特性之影響,並建立一簡易評估模式。
■ 研究結果:
一、數值模擬所得結果與實測解析結果互相比對,經分析結果顯示,不同頻域之音壓值波形趨勢相當接近,而在數值迴歸分析部分,相關係數R為0.922,判定係數R2為0.850,顯示本研究以有限元素法所建立之數值解析模式,對於預測輕量衝擊源造成樓版衝擊音之可行性。
二、本研究針對樓版表面材特性進行模擬與迴歸分析之結果,經相關性矩陣圖分析顯示,不同頻率之音壓級(Ln,r)值與樓版表面材之彈性係數對數值(logE)相關性高達0.99,經迴歸分析可知二者相關係數R為0.986,判定係數R2為0.973,該迴歸式經彙整為簡易查核圖之評估工具。
三、將輕量衝擊源樓版衝擊音之音壓級(Ln,r) 轉為可用單一數值呈現樓版表面材隔音性能之音壓級衰減值(ΔLw),經變數相關性矩陣分析,樓版表面材之音壓級衰減值(ΔLw)與表面材彈性係數對數值(logE)相關性高達-0.99,迴歸分析結果相關係數R為0.986,判定係數R2為0.973,經彙整為簡易查核圖之評估工具,可供建築建築從業人員與使用者應用之參考。
To think highly of sound environment, to keep up the sustainable trend, and to protect the resources, people should not only take steel construction into account, but also build up buildings with low noise. While the old-time buildings are much more than newly-construct, and the structures cannot be changed easily, to substitute coverings will be the best measure to improve sound performance in the living environment. The research tries to use CAE tools (FEM-ANSYS) to establish single method for simulating the floor impact sound of composite steel deck floors. To provide designers or architects a tool, the research integrates the results of simulation and gets a simple design approach to predict the floor impact sound.
■ Methods
1.This research collects and arranges the theories and standards about the floor impact sound with coverings, in order to make sure and establish the standard test measure and evaluation approach correlated to the tapping machine and the floor impact sound.
2.By putting the theories in order and making practices, the FEM simulation way and steps will be set up. The research contrasts the results of test in the full-scale chamber and of simulation to ensure the CAE method effectively and efficiently.
3.The research takes the FEM method and steps to simulate the floor impact sound with the covering variables, and than arranges the results comprehensively in order to establish a predictive formula of floor impact sound value by regression method.
■ Results
1.The correlation coefficients of floor impact sound between the results of measured values and numerical analysis values R and R2 are 0.922 and 0.850, so they identify the accuracy of this method to predict the floor impact sound by tapping machine.
2.According to the simulation method and steps of this research, the coverings variables are taken into simulation and regression. The results of these analyses show that the floor impact sound level (Ln,r) are highly correlated to the logarithmic value of Young’s Modulus (LogE), and the correlation coefficients R and R2 are 0.986 and 0.973. A simple chart and formula can be used easily under the same boundary condition.
3.The single value to evaluate the sound reduction of floor coverings (ΔLw) is highly correlated to the logarithmic value of Young’s Modulus (LogE), and the correlation coefficients R and R2 are 0.986 and 0.973. A simple chart and formula can be used easily to predict the sound reduction performance of floor coverings for designers or architects.
中文摘要2
英文摘要3
誌謝4
目錄5
表目錄8
圖目錄9
第一章 緒論
1-1 研究動機與目的11
1-2 相關文獻回顧14
  一、衝擊源設定之相關文獻14
  二、表面材對樓版衝擊音影響相關研究16
  三、數值模擬相關研究18
1-3 研究範圍與內容19
  一、研究範圍與方法19
  二、研究內容概要20
1-4 研究架構與流程21
第二章 樓版衝擊音數值解析理論與操作模式
2-1 樓版衝擊音之發生機制22
  一、衝擊源之衝擊力特性23
  二、樓版振動反應特性25
  三、室內音響放射特性26
2-2 有限元素模擬樓版衝擊相關理論27
  一、有限元素法之理論解析與應用27
  二、以有限元素法模擬結構振動之相關理論29
  三、以有限元素法模擬音響放射之相關理論31
2-3 有限元素法模擬樓版衝擊音之操作模式初擬37
第三章 數值模擬結果與實測結果之比對
3-1 樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能實驗38
  一、樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能:實驗地點與測定方法39
  二、樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能:評估方法42
  三、樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能:實驗結果44
3-2 樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能數值模擬45
  一、數值模擬操作方法與流程45
  二、數值模擬相關設定47
  三、數值模擬結果52
3-3 數值模擬結果與實測結果之比對分析55
  一、樓版衝擊音壓級之音壓波形趨勢比對55
  二、樓版衝擊音壓級之數值比對57
  三、比對結果分析58
第四章 數值解析模式之應用―以樓版表面材變因為例
4-1 模擬變因之內容與方法59
  一、變因模擬之內容59
  二、變因模擬之方法59
4-2 探討變因之數值模擬結果61
  一、音壓值頻譜圖(Ln)與音壓衰減值頻譜圖(ΔL) 61
  二、音壓級頻譜圖(Ln,r) 63
  三、室內空間音壓垂直衰減分布64
4-3 綜合比較與分析72
  一、樓版表面材彈性係數因子與樓版衝擊音壓級(Ln,r)之關係探討與分析72
  二、樓版表面材彈性係數因子與樓版衝擊音壓級衰減值(ΔLw)之關係探討75
第五章 結論與建議
5-1 結論76
5-2 後續研究建議77
參考文獻
(一)中文文獻79
(二)日文文獻80
(三)英文文獻82
(一)中文文獻 (依作者姓氏筆劃順序排列)
C1JIPM編,江益璋、柯忠和、黃志昌譯,設備診斷技術實用手冊,中衛發展中心,台北市,1999。
C2王明雄譯,結構動力學,曉園出版社,1986。
C3王敏州,以數值模擬預測鋼構樓版振動特性之研究,成功大學建築研究所碩士論文,2000。
C4王紹漢,環境污染與健康,科技圖書,台北市,1992。
C5台中市環境保護局,噪音管制宣導手冊,2002。
C6夸克工作室編著,ANSYS教學範例,知城數位科技,台北市,2001。
C7行政院主計處,國情統計通報,2002。
C8行政院環境保護署,中華民國臺灣地區環境保護統計年報,2002。
C9江哲銘,建築物噪音與振動,胡氏圖書,台北市,1993。
C10李雅榮等譯,有限元素法,科技出版社,台北市,1990。
C11陳金文,噪音量測與控制技術應用,科技圖書股份有限公司,台北縣,1998。
C12陳冠州,樓版衝擊音防止對策之研究─以小試體多種表面材之實驗檢討,國立成功大學建築研究所碩士論文,1989。
C13陳奎宏,樓版衝擊音測試評估之研究─以鋼筋混凝土造集合住宅為例,中原大學建築研究所碩士論文,1988。
C14康淵、陳信吉,ANSYS入門,全華科技圖書,台北市,2002。
C15曾昭仁譯,應用有限元素分析,科技出版社,台北市,1987。
C16曾品杰,以數值模擬預測樓版衝擊音特性之研究,成功大學建築研究所碩士論文,1998。
C17黃彥學,高層集合住宅樓版衝擊音改善之研究,國立成功大學建築研究所碩士論文,1994。
C18黃詠仁,鋼構複合樓版衝擊振動特性預測與評估,國立成功大學建築研究所碩士論文,2001。
C19劉玉文譯,比爾材料力學,東海出版社,台南,1983。
C20劉偉源譯,結構體的有限元素法,東華書局,台北市,1992。
C21劉嘉洪,結構噪音傳播之流體互制效應,國立台灣海洋大學系工暨造船研究所,2000。
C22賴育良、林啟豪、謝忠祐,ANSYS電腦輔助工程分析,儒林出版社,台北市,1997。
C23鍾松晉,台灣地區樓版衝擊音影響因子預測模式之研究,國立成功大學建築研究所博士論文,1999。
C24鍾松晉,建築物輕量化樓版隔音性能之探討,國立成功大學建築研究所碩士論文,1993。
C25營建署,90年營建統計年報分析,2002。
C26蕭憲聰,不同厚度與抗壓強度鋼筋混凝土樓版衝擊音特性之比較研究─以小試體實驗方法探討,成功大學建築研究所碩論,1996。
C27羅武銘,住宅音環境控制之研究─台灣地區集合住宅樓版衝擊音隔音性能之評估研究,國立成功大學建築研究所碩士論文,1991。
C28羅積玉,多元統計分析方法,科技圖書股份有限公司,1994。
C29蘇德勝,噪音原理及控制,臺隆書店,台北市,1991。
(二)日文文獻 (依著作發表年代順序排列)
J1大鶴 徹、富來禮次,有限要素法Ror大規模音場解析R關@r研究─性記憶領域U關係及Z適用例,日本建築學會大會學術講演梗概集,pp.13-16,2002。
J2日本音響材料協會,音響技術特集:建築音響關聯U紛爭O裁判─住宅y中心OM,No.119(vol.31 no.3),日本音響材料協會,東京,2002。
J3福田 榮次、井上 勝夫、菊本 一高,表面處理Ror輕量床衝擊音U改善方法,日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.279-280,2000。
J4二宮 淳,FEM床振動解析OBEM音場解析R基L床衝擊音─解析手法U檢証O應用R關@r研究,日本建築學會計劃系論文集,pp.33-40,1999。
J5藪下 滿、堀內 秀樹、小山 正豪,PCa~U床衝擊音R關@r研究,日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.181-182,1999。
J6木村 翔,建築音響關連JIS改定U動向─DU6 建築物及Z建築部材U遮音性能U評價方法─第2部:床衝擊音遮斷性能(A 1419-2),日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.21-22,1998。
J7富來禮次、大鶴 徹、內田智之,有限要素法Ror室內音場解析R關@r研究─廣帶域逐次應答解析法U試行,日本建築學會大會學術講演梗概集,pp.43-44,1998。
J8渡邊 秀夫、木村 翔、井上 勝夫、矢後佐和子、松岡 明彥,住宅U床仕上構造U輕量床衝擊音低減量O步行感OU關係,日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.237-238,1998。
J9濱田 幸雄、大川平一郎、村石 喜一,小試料Ror床衝擊音低檢效果量U測定方法R關@r檢討,日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.191-192,1997。
J10福島寬和、井上勝夫、安岡正人,「床上U床仕上構造U輕量床衝擊音低減量U實驗室測定法」UJIS化 ─DU1:本測定法規格U檢討經緯O概要,日本建築學會大會學術演講梗概集,pp.193-194,1997。
J11井上勝夫等,床彈性試驗用衝擊源U試作O住宅床U振動應答特性,日本建築學會計畫系論文集,NO.483,1996。
J12大鶴 徹,有限要素法Ror室內音場解析R關@r研究─吸音要素O~y利用F應答解析,日本建築學會大會學術講演梗概集,pp.157-158,1996。
J13加藤泰正等,梁付U苦情床診斷RKM DU2. FEMOU比較檢討,日本建築學會大會學術講演梗概集,pp.329-330,1995。
J14古宇田潔,建物U遮音O防振,鹿島出版社,東京,1993。
J15田野正典等,環境振動測定法U現狀O問題點,日本建築學會大會學術講演梗概集D分冊,pp33-36,1992。
J16田野正典、久我新一,住宅U防音O調音U@'N,建築技術別冊VOL1,1988。
J17日本建築學會,建物U遮音設計資料,技報堂,東京,1988。
J18未吉修三、齊藤壽義,木質床板U緩衝特性與與輕量衝擊音OU關係,林試研報,1987。
J19大川平一郎、村石喜一、吉野涼二,床仕上材U床衝擊音低減效果U測定方法,1984。
J20木村 翔,建築音響O騷音防止計畫,彰國社,東京,1982。
J21日本音響材料協會,騷音.振動對策,技報堂,東京,1982。
J22日本建築學會,實務的騷音對策指針 應用編,技報堂,東京,1987。
J23庄司光、山本剛夫、鼻山直隆,衛生工學─騷音‧振動編,朝倉書店,東京,1982。
J24安岡正人,床衝擊音R關@r研究,學位論文,1981。
J25騷音‧振動計測技術委員會,騷音‧振動計測技術指導書,計量管理協會,東京,1978。
J26日本建築學會,實務的騷音對策指針,技報堂,東京, 1977。
J27北村□二,騷音O振動U計測,社,東京,1975。
J28守田 榮,新版騷音O騷音防止,社,東京,pp.54,1974。
J29狩野春一,建築材料,地人書館,東京,1959。
J30日本材料試驗協會,材料試驗便覽,丸善株式會社,東京,1957。
(三)英文文獻 (依作者姓氏字母順序排列)
E1Bathe, K. J., Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1982.
E2Beranek, Leo L. et. al., Noise and Vibration Control, McGraw-Hill Book Company, New York, 1960.
E3Craggs, A., "A Finite element model for acoustically lined small rooms", Journal of Sound and Vibration, v108, no2, pp.327-337.
E4Craik, Robert J. M., “In-plane wave propagation in building”, Applied Acoustics, v53, no4, pp.273-289, 1998.
E5Craik, Robert J.M., Sound transmission through buildings: using statistical energy analysis, Gower Publishing Limited, England, 1996.
E6Cremer, L., M. Heckl, translated by E. E. Ungar, Structure-Borne Sound, Springer-Verlag Berlin, Germany, 1988.
E7Crocker, Malcolm J., Handbook of acoustics, John Wiley & Sons, Inc., Canada, 1998.
E8Kartous, M. S., H. G. Jonasson, “Impact sound improvement on lightweight floors a simplified method”, the 17th ICA Proceedings, 2001.
E9Kinsler, E. L. et. al., Fundamentals of Acoustics, John Wiley and Sons, New York, pp. 98-123, 1982.
E10Maluski, S., B. Gibbs, “Use of finite element method to investigate the effect of furniture, wall recesses and construction materials on the sound field in dwellings at law frequencies”, the 17th ICA Proceedings, 2001.
E11Osipov, A., G. Vermeir, “Sound transmission in buildings with elastic layers at joints”, Applied Acoustics, v49, no2, pp.141-162, 1996.
E12Pritz, T, “Dynamic Young’s modulus and loss factor of floor covering materials”, Applied Acoustics, v49, no2, pp.179-190, 1996.
E13SAS IP Inc., ANSYS Training Manual, SAS IP Inc., 2001.
E14SAS IP Inc., ANSYS Coupled-Field Analysis Guide, Release 7.0, SAS IP Inc., 2002.
E15SAS IP Inc., ANSYS Element Reference, Release 7.0, SAS IP Inc., 2002.
E16SAS IP Inc., ANSYS Theory Reference, Release 7.0, SAS IP Inc., 2002.
E17Shi, Wanqing, Carin Johansson and Ulrik Sundback, “An Investigation of the characteristics of impact sound sources for impact sound insulation measurement”, Applied Acoustics, v51, no1, pp.85-108, 1997.
E18Stewart, Michael. A., Robert. J.M. Craik, “Impact sound transmission through a floating floor on a concrete slab”, Applied Acoustics, v59, pp.353-372, 2000.
E19Woyak, David B., Acoustics and fluid-structure interaction─ a revision 5.0 tutorial, Swanson Analysis Systems, Inc., Houston, 1992.
E20Zienkiewicz, O. C., R. E. Newton, "Coupled vibrations of a structure submerged in a compressible fluid", Proceedings of the Symposium on Finite Element Techniques, University of Stuttgart, Germany, 1969.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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