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とよみにばし
9 years ago
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1 枠組壁工法実大実験住宅における床衝撃音遮断性能向上に関する実験的検討平光厚雄1 1独立行政法人築研究所環境研究グループ 5-2 茨城県つくば市立原1 木造である枠組壁工法ツーバイフォー工法による木造耐火構造が可能となり 4年から防火地域内において 4階共同住宅や特殊築物等への枠組壁工法の適用が可能となった集合住宅の音環境性能特に床衝撃音遮断性能はコンクリート系築物と比較すると木造系の築物の性能は劣ることが多いそこで 4階ての実大実験住宅を設し床衝撃音に関する実験的検討を行ったその結果コンクリート系の集合住宅の床仕上げ材として使用される乾式二重床構造が床衝撃音遮断性能対策に有効であることがわかったさらには現在衝撃力の異なる2種類が規定されている標準重量衝撃源のタイヤ衝撃源とゴムボール衝撃源の対応性を実大実験住宅において検討を行ったキーワード枠組壁工法床衝撃音遮断性能乾式二重床構造標準重量衝撃源 1. はじめに築基準法第61条により防火地域内では階数が3 以上であり又は延べ面積が1 を超える築物は耐火築物としその他の築物は耐火築物又は準耐火築物としなければならない独立行政法人築研究所と社団法人日本ツーバイフォー築協会は木造である枠組壁工法ツーバイフォー工法の耐火構造に関する共同研究を実施し枠組壁工法による木造耐火構造を可能としたこれにより 4年平成16年から防火地域内において 4階共同住宅や特殊築物等への枠組壁工法の適用が可能となった防火地域内における枠組壁工法の適用範囲について図-1に示すしかしながら 4階枠組壁工法に関する技術の知見は少なかっためそこで4階の実大実験住宅を設し構造安定性振動特性2) 物の沈み込み量等について検討を行ってきた (財)住宅リフォーム紛争処理支援センターの相談統計年報8 等によると音振動の相談事象が多くみられ共同住宅におけるクレーム内容では音環境に関することが上位に位置しておりその中で床衝撃音に関する事項が１位となっている枠組壁工法の4階共同住宅を計画施工する際は床衝撃音対策が必要であると考えられる当然のことながら音環境性能特に床衝撃音遮断性能はコンクリート系築物と比較すると木造系築物の性能は低いといえるこれは音環境性能向上の基本が質量や剛性を上げることが基本であるためであるそこで実大実験住宅において音環境性能についても実験的検討を行った実大実験住宅は界床は6種類ありコンクリート系物に用いる床仕上げ材である乾式二重床構造を施工する等床断面仕様を全て異なる仕様とした日本工業規格JIS A )において標準重量衝撃源として衝撃力特性の異なるタイヤ衝撃源とゴムボール衝撃源の2種類が規定されているゴムボール衝撃源は年に新たに追加された衝撃源であるが日本住宅性能表示基準などの各種基準は従来から使用されいているタイヤ衝撃源による評価となっているゴムボール衝撃源への移行には 2つの標準重量衝撃源の対応性を明らかにすることが急務となっており実大実験住宅の測定結果を基に検討した本報では床衝撃音遮断性能測定結果 2つの標準重量衝撃源の対応性に関する検討内容について報告する 4 階 2x4耐火築物で築可能な規模３階２階 2x4準耐火築物で築可能な規模１一般の階 2x4築物可 1 延べ面積図-1 防火地域内の枠組壁工法による共同住宅の構造について1)

2 2. 実大実験住宅について (1) 物概要実大実験住宅の物は 7,735 4,777.5 軒高 12,639 の規模をもつ 4 階て ( 小屋裏 5 階て ) の木造枠組壁工法耐火築物である写真 -1 に物の外観全景を図 -2 に平面図を示す居室部分に関しては 1 階から 4 階までほぼ同じ間取りとなっており各階に 2 つの居室 ( 住戸 ) を有しているまた外壁バルコニー手摺に関しては全て異なる仕様となっている図中の床側断面と天井側断面の強化せっこうボード 2 枚 ( 厚さ 15 mm +21 mm ) 貼りは耐火構造の基本となっており壁部分についても同様の強化せっこうボード 2 枚貼りとなっている界床にアスファルト系遮音シートを挿入したもの () 制振ダンパを床根太部分に組み込んだもの () の仕上げの複合フローリングの代わりに乾式二重床構造を設置したもの ( ) の 6 種類である界床に使用したダンパおよび乾式二重床構造は試作品を用いている乾式二重床 A B に関してはコンクリート系住宅用に市販されている製品でそれぞれカタログ値では L L -35 L H -45( 乾式二重床 A) L L- -45 L H -( 乾式二重床 B) と表記されているものである乾式二重床構造はコンクリート構造共同住宅に多く使用される床仕上げ材の一つであり図 -5 の断面図例に示すように空気層をもつ構造をしているしかしながらコンクリート構造では空気ばねの影響のため床仕上げ材の施工時には素面スラブと比較すると重量床衝撃音遮断性能が低下することが知られているなお天井部分は床根太と天井ボードが直接接触していい独立天井とし天井内にはグラスウールなどの吸音材の挿入は行わなかった写真 -1 実大実験住宅外観 S5 S2 S3 S4 S1 3,6 図 -3 実大実験住宅断面概略図表 -1 界床の断面仕様概要 2,7 図 -2 実大実験住宅平面図および測定ポイント図 ( 例 ) (2) 界床仕様物断面概略図を図 -3 に示す前述したように 1 つの階に 2 住戸ある 4 階てであるため図中のようにの 6 つの界床をもつこととなるこの 6 床は全て異なる断面仕様としたなお 4 つの界壁 (W1 W2 W3 W4) についても異なる断面仕様としている断面仕様の概要について表 -1 に示すそれぞれの断面は耐火構造の認定取得した界床断面仕様であるを基本仕様とした界床の断面図を図 -4 に示す界床仕様 ( 基本 ) 耐火構造仕様 + 複合フローリング (12) 耐火構造仕様 +アスファルト系遮音シート (8)+ 複合フローリング (12) 耐火構造仕様 + 乾式二重床 A 耐火構造仕様 + 乾式二重床 B 耐火構造仕様 + 乾式二重床 C 耐火構造仕様 + 遮音用制振ダンパ組込ただし印は試作品括弧内の数値は厚さを表す図 -4 基本仕様界床 () 断面図

3 3. 床衝撃音遮断性能測定図 -5 乾式二重床構造断面例 (1) 測定概要床衝撃音遮断性能の測定は JIS A および JIS A ) に準拠して行った図 -2 に示すように室 (2,7 3,6) の対角線を 4 等分点した 5 点を衝撃点および受音点とし各衝撃点について標準衝撃源により衝撃加振し多チャンネル分析器により床衝撃音レベルを測定したなお受音点 5 点の高さは ~1 cmの cmピッチで不均一とした標準衝撃源としては JIS A に規定されている標準重量衝撃源のタイヤ衝撃源ゴムボール衝撃源および JIS A に規定されている標準軽量衝撃源のタッピングマシンの 3 種類としたまた測定は写真 -2 に示すように受音室内にソファーカーペットおよびカーテンを設置し通常の室内に近い状況に残響調整を行った受音室 6 室の残響時間測定結果を設置なしのときの測定結果と併せて図 -6 に示す残響時間は 63Hz 帯域を除きおおよそ.4s で部屋による差はほとんどみられなかった残響時間 [s] 写真 -2 受音室内観家具なしソファーなど設置. 図 -6 受音室の残響時間測定結果 (2) 床衝撃音遮断性能測定結果床衝撃音遮断性能の測定結果を標準衝撃源別に図 -7 に示すまた一般的な界床断面仕様であるを基準とし床衝撃音レベル差をそれぞれ求めた結果を図 -8 に示す図 -8 中で正の値はより床衝撃音遮断性能が高いことをあらわしている a) 重量床衝撃音レベル基本のと厚さ 8 mmのアスファルト系遮音シートを挿入したとの差はタイヤ衝撃源ゴムボール衝撃源ともにほとんどみられなかった重量床衝撃音対策は床の面密度や剛性を上げることが基本であるが面密度剛性ともにほとんど変化しなかったためであると考えられるの制振用ダンパは 63Hz 帯域付近の制振を目的としている基本のととの重量床衝撃音遮断性能の差は 63Hz 帯域で 4dB 程度みられ制振ダンパの効果がみられた乾式二重床を施工したは基本のと比べて 63Hz 帯域で 1dB 程度の重量床衝撃音遮断性能の向上がみられた乾式二重床を施工したについてはと比較するとタイヤ衝撃源の場合はほとんど差がみられなかったのに対し衝撃力の小さいゴムボール衝撃源の場合は 63Hz 帯域で 3dB 程度の効果がみられた 6 床の内最も性能が高い床はでタイヤ衝撃源の場合は L-(L 数 :62) であった b) 軽量床衝撃音レベル基本のととの軽量床衝撃音遮断性能の差はほとんどみられなかったこれはの制振用ダンパは重量床衝撃音を対象としており 63Hz 帯域付近のみを制振し床の表面材は同様の複合フローリングとしたためである基本のと厚さ 8 mmのアスファルト系遮音シートを挿入したとの差は 2Hz 帯域 Hz 帯域において重量床衝撃音レベルではほとんどみられなかった遮音シートの効果がみられた乾式二重床を施工したはいずれの場合も基本のと比べて軽量床衝撃音遮断性能の向上がみられた 6 床のうち最も性能が高い床は重量衝撃音のときと同様にで L-(L 数 :53) であったさらには本実大実験住宅の天井内には吸音材が入っていないがグラスウールなどの吸音材を挿入することにより軽量床衝撃音遮断性能の更なる性能向上は可能であると考えられる c) 日本築学会の遮音性能基準による評価実測された床衝撃音遮断性能などの音環境の測定結果の評価は日本築学会の遮音性能基準 5) により通常行われる集合住宅居室における床衝撃音レベルの適用等級を表 -2 に示す表中の重量衝撃源はタイヤ衝撃源を示している

4 1 1 L- L- L- L-55 L- 図 -7 床衝撃音レベル測定結果 ( 左 : タイヤ衝撃源中 : ゴムボール衝撃源右 : タッピングマシン ) L 床衝撃音レベル差 [db] 1-1 床衝撃音レベル差 [db] 図 -8 床衝撃音レベル差計算結果 ( 左 : タイヤ衝撃源中 : ゴムボール衝撃源右 : タッピングマシン ) 床衝撃音レベル差 [db] 1-1 基本仕様のおよびの 4 床については重量および軽量床衝撃音レベルは共に等級外であった一方最も性能の高い界床の測定結果を表に当てはめると重量床衝撃音レベルの場合はコンクリート構造における 3 級軽量床衝撃音レベルの場合は 2 級と高い性能を示している以上の結果から木造の枠組壁工法では乾式二重床構造が重量床衝撃音軽量床衝撃音ともに有効であることがわかったこれは枠組壁工法における乾式二重床構造の共振周波数がコンクリート構造と比較して低域にシフトしたことや乾式二重床構造がもつ防振ゴムによる振動減衰効果が有効に働くためと考えられる表 -2 集合住宅居室における床衝撃音レベルの適用等級衝撃源適用等級特級 1 級 2 級 3 級重量衝撃源 L-45 L- L-55 L-, L-65* 軽量衝撃源 L- L-45 L-55 L- * 木造軽量鉄骨造またはこれに類する構造の集合住宅に適用する

5 4. 標準重量衝撃源の対応性に関する検討タイヤ衝撃源日本工業規格 JIS A において標準重量衝撃源として衝撃力特性 (1) をもつタイヤ衝撃源に加え衝撃力特性 (2) をもつゴムボール衝撃源が年に規格化された既報 6)7)8) ではコンクリート構造を対象とした 2 種類の標準重量衝撃源の対応性に関する検討が行われてきた今回 3. で測定した枠組壁工法の実大実験住宅を対象とし 2 種類の標準重量衝撃源の対応性について検討を中心に行っきた標準重量衝撃源であるタイヤ衝撃源とゴムボール衝撃源の衝撃力特性は JIS A および ISO1-11 9) に規定されているそれぞれの衝撃力特性について図 -9 に示す図中のそれぞれの衝撃源の 2 本の線は規格の上限と下限を表している 2 つの衝撃源は衝撃力の大きさの他周波数特性も異なっており低周波数域ではタイヤ衝撃源の方が高周波数域ではゴムボール衝撃源の方が衝撃力暴露レベルが大きくなっているこの 2 つ標準重量衝撃源の対応性については既報 6) では式 (1a) のように衝撃力暴露レベル差により規準化する方法を提案した規準化されたボールによる床衝撃音レベル = ボールによる床衝撃音レベル - ボールの衝撃力暴露レベル + タイヤの衝撃力暴露レベル (1a) 3. で測定したゴムボール衝撃源による重量床衝撃音レベルを式 (1a) により規準化された重量床衝撃音レベルとタイヤ衝撃源による重量床衝撃音レベルを比較した結果の例 ( ) を図 -1 に示すまた 6 床の全てに対してタイヤ衝撃源による重量床衝撃音レベルから規準化したゴムボールによる重床衝撃音レベルを差し引いたものを図 -11 に示すこれらをみると乾式二重床を施工していないの 3 床では衝撃力暴露レベル差で規準化することにより全周波数帯域において両衝撃源の対応性がほぼとれることがわかるこれに対し乾式二重床構造を施工したでは 125Hz 帯域から上の周波数帯域では周波数帯域が高くなるほどその差が大きくなる傾向があるこれは乾式二重床構造などでは衝撃力変化に対する床衝撃音変化は線形ではないためと考えられる今後 2 つの標準重量衝撃源の対応をみるために床構造別の補正値を求めることが必要であると考えられる重量床衝撃音で最も重要な周波数帯域である 63Hz 帯域のみに着目するとその差が最大で 2dB 程度であることから枠組壁工法においても既報と同様に 63Hz 帯域では衝撃力暴露レベルの差で規準化することにより両衝撃源の対応性がとれる可能性が示された 1 衝撃力暴露レベル [db] 1 ゴムボール衝撃源図 -9 標準重量衝撃源の衝撃力特性タイヤ衝撃源コムホール衝撃源コムホール衝撃源 ( 規準化 ) 1 タイヤ衝撃源コムホール衝撃源コムホール衝撃源 ( 規準化 ) ( 乾式二重床 A) ( 基本 ) 図 -1 2つの標準重量衝撃源の対応性の例 ( 衝撃力暴露レベルにより規準化 ) 床衝撃音レベル差 ( タイヤ衝撃源 - コムホール衝撃源 ( 規準化 )) [db] 1-1 図 -11 タイヤ衝撃源による床衝撃音レベルと規準化されたボール衝撃源による床衝撃音レベル差

6 5. まとめ付録今回防火地域内で設可能となった 4 階て枠組壁工法の床衝撃音遮断性能に関する検討を行った結果以下のことを明らかにしたコンクリート系物で使用される床仕上げ材である乾式二重床構造は枠組壁工法の重量および軽量床衝撃音遮断性能の向上に有効であるタイヤ衝撃源とゴムボール衝撃源による重量床衝撃音レベルは衝撃力暴露レベル差で規準化すると 63Hz 帯域では対応性が取れる今後の討課題としては以下のようなことが考えられる室面積の違いの影響などを実物での検証耐火構造でない一般的な枠組壁工法や他の木造系築物での検証他の物 ( 室面積の違いなど ) での検証乾式二重床構造は空気層をもつことから天井高 ( 階高 ) に影響を与えるため空気層の薄い専用の乾式二重床構造の開発乾式二重床構造は空気層の厚さが天井高 ( 階高 ) に影響を与えるため空気層の薄いの乾式二重床構造の開発 2 つの標準重量衝撃源による床衝撃音データの更なる蓄積今後も枠組壁工法を対象とした床衝撃音遮断性能向上に関する検討を進めていく予定である本研究は独立行政法人築研究所と社団法人日本ツーバイフォー築協会との共同研究枠組壁工法による木質複合築構造技術に関する研究 ( その 2) の内容の一部を取り纏めたものである参考文献 1) 社団法人日本ツーバイフォー築協会ホームページ : 2) 村上山口河合 : 枠組壁工法耐火構造 4 階て物の振動特性日本築学会大会学術講演梗概集 C-1 分冊 pp 年 9 月 3) JIS A :: 築物の床衝撃音遮断性能の測定方法 - 第 2 部 : 標準重量衝撃源による方法年 1 月 4) JIS A :: 築物の床衝撃音遮断性能の測定方法 - 第 1 部 : 標準軽量衝撃源による方法年 1 月 5) 日本築学会編 : 築物の遮音性能基準と設計指針 [ 第二版 ] 1997 年 6) 平光中森冨田木瀬井上橘安岡 : 新標準重量床衝撃源の開発その 3: 床衝撃音による検討日本築学会大会学術講演梗概集 D-1 分冊 pp 年 9 月 7) 高橋清水平光坪川 : 標準重量床衝撃源の違いによる床衝撃音レベルの検討その 1 現場測定による検討日本築学会大会学術講演梗概集 D-1 分冊 pp 年 9 月 8) 平光清水高橋坪川 : 標準重量床衝撃源の違いによる床衝撃音レベルの検討その 2 実験室測定による検討日本築学会大会学術講演梗概集 D-1 分冊 pp.49-3 年 9 月 9) ISO 1-11:Acoustics - Measurement of sound insulation in buildings and of building elements - Part 11: Laboratory measurements of the reduction of transmitted impact sound by floor coverings on lightweight reference floors 5 年

8. 音環境に関すること住戸グループ分表

8. 音環境に関すること住戸グループ分表 8 音環境に関することグループ分けの考え方住戸のグループ分けは下記の条件により分類する i) 住戸の階区分 ( 最上階住戸中間階住戸最下階住戸 ) ii) 床スラブ戸境壁等の構造躯体種別及び厚さ iii) 床仕上げ戸境壁仕上げサッシ遮音等級等の種別 iiii) その他 ( 間取りの違い ) 設計内容説明書の作成 1 共通 1) 住戸番号欄に住戸番号を記入する住戸数が多い場合は別紙参照