| 研究生: |
謝宛均 Hsieh, Wan-Chun |
|---|---|
| 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 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
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: | 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 Method, Floor coverings, Floor impact sound |
| 相關次數: | 點閱:70 下載:4 |
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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.
(一)中文文獻 (依作者姓氏筆劃順序排列)
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