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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:曾品杰
研究生(外文):Ping-chieh Tzeng
論文名稱:樓版裝修材對樓版衝擊音隔音性能之效益
論文名稱(外文):A Study on the Efficacy of Floor-decoration on Floor Impact Sound Insulation
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:博士
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:122
中文關鍵詞:樓版衝擊音表面材有限元素法板狀均質天花板
外文關鍵詞:Floor Impact SoundFloor CoveringsFEMWell-Mixed Ceiling
相關次數:
  • 被引用被引用:13
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既有建築物中,集合住宅仍為國內主要建築類型,垂直生活噪音為目前集合住宅中普遍存在的問題,但在建築物主結構體剛性不易改變之條件下,減少建築物樓版衝擊音之生活噪音干擾,樓版裝修材料勢必為改善之最佳手段。
本研究運用室內裝修的設計手法,以建築物音源室及放音室之樓版裝修模式為探討對象,針對舊有建築物樓版衝擊音的問題,分別探究裝設表面材及天花板對於樓版衝擊音隔音性能效益之影響。經足尺實驗比對有限元素法(FEM)數值模擬結果,進行室內空間頻譜特性及音壓分佈模擬,並設定不同的境界條件,計算並分析不同材料構件對樓版衝擊音之影響,為便於進行不同性質材料分析,運用國際標準ISO 717-2規範內容,將輕量衝擊源樓版衝擊音之音壓頻譜圖轉換為音壓級評估曲線(Ln,r),呈現樓版表面材隔音性能,透過評估曲線之分析,建議最佳的裝修材構造、尺寸或使用方式。
研究結果顯示:
1. 音源室裝設表面材裝修材模式
不同性質的表面材料對樓版衝擊音隔音性能影響非常顯著,尤其在頻率250Hz以上的區域,表面材質硬度較高者,如石英磚,整體樓版衝擊音較大,隔音效果較差;反之,表面材質較柔軟者,如地毯,整體樓版衝擊音較小,隔音效果較佳。透過由評估曲線之分佈可得各表面材質之衝擊音評估值,硬質表面材料其樓版衝擊音評估值與裸樓版差異不大約1dB;而軟質表面材料具較佳的緩衝性能,其評估值與裸樓版有25dB之隔音效果;綜合考量材質特性,楊氏係數為表面材料影響樓版衝擊音隔音之關鍵因子。
2. 受音室裝設天花板裝修材模式
在室內空間以板狀均質天花板構造阻隔樓版衝擊噪音直接傳遞至室內空間,250Hz以上之各頻率均有5∼10dB的隔音量,低於250Hz部分之隔音量在1∼5dB之間,高頻之效果略優於低頻。當板狀均質天花板吸音率變化時,樓板衝擊音隔音性能約可達9-21 dB,其中以吸音率較高之岩棉天花板隔音性較佳(21 dB),石膏天花板隔音性能較差(9 dB);而當天花板空氣層厚度變化時,樓板衝擊音隔音性能僅達到9-11 dB。綜合評估天花材材料特性後,依照不同天花板構造材質特性及空氣層厚度提出最佳化的天花板設計模式。
最後,本研究迴歸表面材及板狀天花板裝修材兩者之隔音性能,提出數種材料設計方式供設計者參考。
Housing is the main type of the existed buildings in Taiwan. As it fails to do a change of building structures, to fix up a building would be the best way to solve the life noise interference.
This study is on a probe into the floor impact sound insulation effects within the existed buildings by floor coverings (for the sound source room) and well-mixed ceilings (or the sound receiver room) used in interior decoration. After the comparison and analysis between foot-scale on-site tests and FEM models, by interior sound frequency and sound pressure characteristics, the sound insulation results of different materials have been got. With reference to the criteria of ISO 717-2, and transforming the relation of light sound impact source frequency and pressure into the sound evaluation curves (Ln, r), the suggestion for floor impact sound insulation of the best decoration materials and designs will be made by analysis of evaluation curves.
The results are shown as the followings:
1. Install the floor coverings in the sound source room
There is significant variety of floor impact sound insulation for different coverings. Above 250 Hz, the sound evaluation curves show that the harder materials (like quartzite tile) are poor to sound insulation with about 1 dB (1/3 Oct. SPL), and the softer materials (like carpet) combined with the bare slab are beneficial with 25 dB by their buffer characteristic. The Young’s modulus is the key factor among material characteristics for floor impact sound insulation.
2. Install the well-mixed ceilings in the sound receiver room
The well-mixed ceilings are used to reduce the floor impact sound from the upper room into the interior space, and the sound insulation results are: Above 250 Hz, the insulation is 5-10 dB for each frequency of 1/3 Oct. SPL, and below 250 Hz, it is 1-5 dB. That shows that the sound insulation at high frequencies is better than at low frequencies. Besides, the absorption characteristic of well-mixed ceilings is beneficial to the floor impact sound insulation with 19-21 dB (rocky cotton ceilings 21 dB and gypsum ceilings 9dB), and the change of ceiling airspace thickness provides 9-11 dB insulation as well. By a comprehensive assessment of ceiling material characteristics and ceiling airspace thickness, the best ceiling design for floor impact sound insulation will be suggested.
According to the above results and the regression analysis, this study provides some types of floor coverings and ceilings for floor impact sound insulation (the light impact source) for designers’ reference.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究範圍 5
1-2-1 樓版衝擊音之研究與設計 5
1-2-2 樓版衝擊音隔音之研究 6
1-2-3 數值模擬相關研究 7
1-2-4 樓版衝擊音之評估指標 8
1-3 研究方法與架構 11
1-4 研究流程 12
第二章 文獻回顧 13
2-1 樓版衝擊音之理論與分析 13
2-1-1衝擊源之衝擊力特性 14
2-1-2樓版振動反應特性 15
2-1-3室內音響放射特性 16
2-2 樓版裝修材之應用條件 17
2-2-1 樓版表面材裝修材 18
2-2-2 天花板裝修材 19
2-3 有限元素模擬樓版衝擊相關理論 21
2-3-1有限元素法之理論解析與應用 21
2-3-2 有限元素法模擬樓版衝擊音模式 23
2-4 樓版衝擊音隔音效益評估規範 24
2-4-1 樓版衝擊音實驗規範 25
2-4-2樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能:評估方法 25

第三章 樓版裝設裝修材之樓版衝擊音數值模擬 31
3-1 實驗計畫操作 31
3-1-1 音源室裝設表面材裝修材模式 31
3-1-2 受音室裝設天花板裝修材模式 33
3-2 有限元素模型 34
3-2-1數值模擬之基本假設 34
3-2-2結構振動模型 35
3-2-3數值音場放射模型 37
3-2-4流體結構介面耦合模型 38
3-3 數值模型之邊界設定與網格系統 40
3-3-1.有限元素設定 40
3-3-2 模型邊界條件設定 43
3-3-3 網格之建立(Finite element mesh) 44
3-3-4 分析方法與解析 45
3-4 數值模型與實驗比對 47
3-4-1 足尺實驗室設定 48
3-4-2 樓版表面材之樓版衝擊音隔音性能實驗 50
3-4-3 天花板裝修材之樓版衝擊音隔音性能實驗 54
第四章 隔音性能效益評估 61
4-1 樓版表面裝修材料模式 61
4-1-1表面材料與衝擊音隔音特性之關係 61
4-1-2表面材影響因子與樓版衝擊音隔音性能(△L)之影響分析 63
4-1-3表面裝修材料隔音預測式 65
4-2 板狀均質天花板裝修材料模式 66
4-2-1 空氣層厚度與衝擊音隔音特性之關係 66
4-2-2 版狀均質天花板與衝擊音隔音特性之關係 67
4-2-3板狀均質天花板對樓版衝擊隔音量之影響分析 70
4-1-4天花板裝修材料隔音預測式 71
4-3 整合裝修表面材與天花板之樓版隔音設計 73
4-4 小結 77
第五章 結論與建議 79
5-1 結論 79
5-2 後續研究 81

參考文獻 83
中文文獻 83
日文文獻 85
英文文獻 87
參考網站 89
附錄一 數值模擬設定檔範例 91
附錄二 數值模擬結果 99
附錄三 天花板空氣層厚度隔音性能 103
簡歷RESUME 121
著作權聲明 122
Copyright Announcement 122
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參考網站
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127.http://140.112.2.84/~ifpl/abstract.htm,鄭榮和,有限元素法導論線上教材,臺灣大學機械工程學系,1998。
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