| 研究生: |
蘇嘉瑩 Su, Chia-Ying |
|---|---|
| 論文名稱: |
以有限元素法預測天花板空氣層厚度對樓版衝擊音衰減影響之研究 Predicting the Influence of the Airspace Depth of Ceiling concerning Floor Impact Sound Insulation using Finite Element Method |
| 指導教授: |
江哲銘
Chiang, Che-Ming |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
規劃與設計學院 - 建築學系 Department of Architecture |
| 論文出版年: | 2004 |
| 畢業學年度: | 92 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 171 |
| 中文關鍵詞: | 天花板空氣層 、有限元素法 、樓版衝擊音 |
| 外文關鍵詞: | Airspace of ceiling, Floor impact sound, Finite element method (FEM) |
| 相關次數: | 點閱:91 下載:9 |
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台灣地區住宅日漸高層化,且國人對於音環境品質要求提高,樓版衝擊音是日漸凸顯的噪音問題,而我國建築技術規則於對於建築防音相關法條的修訂亦將展開,故樓版衝擊音的改善為相當重要的課題。國內已進行許多樓版衝擊音現況調查與實驗,其過程耗時費力,且較難達到事前預防之效果,而今鑑於電腦設備與運算技術的提升,電腦數值模擬與預測的成本亦相對降低,若此模擬預測機制能有效運用,對於樓版衝擊音的改善對策進行預先評估,可控制成本並確保其有效性。
■ 研究流程
一、彙整樓版衝擊音之理論及相關實驗規範,確立足尺實驗屋之輕量衝擊音實驗方法與評估方法。
二、彙整有限元素法之模擬理論、方法並建立有限元素模型,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、利用數值模型改變天花板之空氣層厚度,探討該變因對於鋼構複合樓版之樓版衝擊音衰減之影響,並以回歸分析提出預測模式及後續建議。
■ 研究結果
一、依ISO 140-7樓版衝擊音現場量測法進行「樓版-40cm空氣層-12mm石膏板天花」之足尺實驗,以裝設天花板前後之1/3Oct.音壓級比較,天花板對樓版衝擊音之阻隔於低、中、高頻之效果平均。ΔL’w=9dB(ISO 717-2),表示天花板對於樓版衝擊音改善效果之綜合評價。
二、本研究以有限元素模型擬樓版衝擊引致音響放射,對象為一層樓之鋼構混凝土複合造之實驗屋,模擬與實驗結果之1/3Oct.音壓級趨勢相當接近;模擬值與實驗值之相關係數R=0.9067,顯示本研究之有限元素模型於預測天花板對樓版衝擊音隔音效果之可行性,經彙整模擬操作所需參數,以供後續應用。
三、以有限元素模型建立之數值模型,改變天花空氣層厚度變因,於20cm至80cm七組空氣層厚度變因中,60cm之衰減效果最顯著,ΔL’w=11dB;20cm最不顯著,ΔL’w=8dB。70至80cm之衰減量則未增加,故本研究建議天花板裝修之空氣層厚度不宜過大。20cm至60cm間空氣層厚度變化可以回歸式ΔL’w=8.7156H2+7.83125,R2=0.9205式中ΔL’w為ISO 717-2評估值(dB),H為空氣層厚度(M),可作為空氣層厚度變化對樓版衝擊音影響之預測式。
The habitation in Taiwan is becoming high-risingly along with higher standard for sound environment quality to meet public demand,The floor impact sound is becoming a serious noise problem. Recently, making some new noise regulations in the building code will be taking place. Hence, the improvement of the floor impact sound has turned to an important issue. Many studies have put efforts in the investigation and experimental techniques of the floor impact sound,but it is time-intensive and difficult to take precautionary measures.Base upon the better computer devices and operation speed together with the decreased cost for computer modeling and prediction, it is worth to evaluate a prognosis mechanism for improving strategy of floor impact sound.
Procedure
1. Collection of theories in the floor impact sound and related experiments. To create a method and assessment for light floor impact sound in full-scale chember.
2. Collecting the theory of finite element method,procedure and build the FE model. Make a comparison between the modeling results and the data obtained from full-scale chember in order to establish the feasibility of the numerical analysis.
3. Using numerical model to modify the airspace depth of the ceiling and analyzing such factor in the effect of the the impact sound insulation of steel-composed floor. Thereafter, utilizing regression to approach the predictied model and follow-up suggestions.
Results
1. According to ISO140-7 Field Measurement of Floor Impact Sound ,the experiment “floor-airspace 40cm -12mm gypsum board ceiling” was performed. To measure the sound pressure level before and after the ceiling installation by 1/3Oct, it was found that no difference in the floor impact sound insulation of ceiling from low,medium,and high frequency. ΔL’w =9dB(ISO717-2) could therefore indicate the overall value for the floor impact sound insulation by ceiling.
2. This study was conducted by finite element method to simulate impact which induces sound radiation. Our material was an one-floor full-scale chember built by steel-concrete-composed structure. The results indicate that 1/3Oct. SPL diagram from modeling is fitting experiment’s well,Which correlation coefficient =0.9607 is obtained by regression analysis. In conclusion, it reveals the feasibility to predict the the floor impact sound insulation by ceiling using FE model,and parameters of modeling have been collectived in our study.
3. Changing the airspace depth in FE model, it was found that the insulation of 60cm (ΔL’w =12dB)is most distinguished in 7 variables from 20 to 80cm , 20cm (ΔL’w=12dB) is the pessimum . Since insulation of 70 and 80cm is not increased,we do not advise to make the airspace depth of ceiling over 60cm. From 20 to 60cm, the regression formulaΔL’w =8.7156H2+7.83125,R2=0.9205 is found through analysis. WhereΔL’w is single-number evaluation value by ISO 717-2 (dB),H is the depth of airspace .It could be the predicted formula for the airspace depth of ceiling concerning the the insulation of floor impact sound.
(一)中文文獻 (依作者姓氏排列)
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