《振動噪音科普專欄》為什麼緩衝材的「動態剛性」可以做為樓板衝擊音隔音的評估指標？

 

這個單元是緩衝材「動態剛性」系列的第8篇。主題是：為什麼「緩衝材」的「動態剛性」可以做為「樓板」「衝擊音隔音」的「評估指標」？

 

首先，針對主題的重要關鍵詞拆解來看：

 

1.      「樓板」：建築物置放機械設備空間與上層或下層居室分隔之樓板，簡單說就是：樓層之間的分戶樓板。建築樓板的「緩衝材」組成，可以參閱圖示右上方的樓板「實際結構」示意圖，由上而下為：混凝土板+緩衝材+RC樓板，加入「緩衝材」的目的，主要在降低樓板的衝擊噪音。

2.      「衝擊音隔音」的「評估指標」：在我國法規【建築技術規則建築設計施工編】有定義了3種「評估指標」。

 

3種「樓板」「衝擊音隔音」的「評估指標」，及其對應的CNS國家標準，說明如下：

 

1.      「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘：CNS 15160-6：聲學 - 建築物及建築構件之隔音量測 - 樓板衝擊音隔音之實驗室量測。

2.      「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘：CNS 15160-8：聲學 - 建築物及建築構件之隔音量測 - 重質標準樓板表面材之衝擊音降低量實驗室量測。

3.      「動態剛性」s’：CNS 16022：聲學–動態剛性測定方法–用於住宅浮式地板下之材料。

 

在先前單元：#237，【應用FSMIVCI思維流程於ISO 9052-1之動態剛性測定及隔音性能評估】，所提到的【F-S-M-I-V-C-I】思維流程，彙整如下：

 

1.      Function：樓板「衝擊音隔音」。

2.      Sensor：CNS國家標準有對應的規定。

3.      Measurement：CNS國家標準有對應的規定。

4.      Index：樓板「衝擊音隔音」的「評估指標」有3種：𝑳𝒏,𝒘、∆𝑳𝒘、s’。

5.      Value：「評估指標」對應的「數值」。

6.      Criterion：各個「管制標準」都有其對應的附屬規定。

7.      Improvement：超出「管制標準」，就需要啟動改善作業，提出改善對策。

 

在此，特別需要注意的是，三個層次的思維：Index、Value、Criterion。知道了3個樓板「衝擊音隔音」的「評估指標」Index，當然就要瞭解對應的「管制標準」Criterion。在【建築技術規則建築設計施工編】有關樓板衝擊音隔音構造，有對應的相關規定，以下僅列出對應「評估指標」Index的「管制標準」Criterion，讀者應注意與瞭解，各個「管制標準」都有其對應的附屬規定。

 

1.      「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘：𝑳𝒏,𝒘 < 58 dB、𝑳𝒏,𝒘 < 50 dB。設計需求：𝑳𝒏,𝒘 越小，衝擊音的隔音越好。

2.      「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘：∆𝑳𝒘 > 17 dB、∆𝑳𝒘 > 20 dB、∆𝑳𝒘 > 25 dB。設計需求：∆𝑳𝒘越大，衝擊音的隔音越好

3.      「橡膠緩衝材」「動態剛性」s’： s’ < 50 MN/m^3、s’ < 55 MN/m^3、s’ < 40 MN/m^3。設計需求：s’ 越小，衝擊音的隔音越好。特別注意：「動態剛性」只限於「橡膠緩衝材」。

 

這個單元要討論的重點，為什麼「緩衝材」的「動態剛性」可以做為「樓板」「衝擊音隔音」的「評估指標」？

 

可以看到3個樓板「衝擊音隔音」的「評估指標」，其中，「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 和「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘，從指標名稱，就可以明確得知，確實都和「衝擊音隔音」的性能直接相關，但是，「動態剛性」s’ 就看不出來有甚麼關聯性了？

 

要降低「樓板」的「衝擊音」，典型的隔音構造，如圖示的右上方的樓板「實際結構」示意圖，由上而下為：混凝土板+緩衝材+RC樓板，加入「緩衝材」在混凝土板和RC樓板之間，會有隔振、吸振的效果，進而可以降低樓板的衝擊噪音。

 

在此，引用內政部建築研究所的報告：【廖慧燕，林芳銘，王栢村，馮俊豪，余易璋，2015，浮式樓板緩衝材之動態剛性量測方法與擊音降低效果研究，內政部建築研究所， ISBN：978 -986 -04 -6876 -2。】筆者也是作者之一。

 

筆者王栢村教授負責「動態剛性」s’ 的測定方法與評估，而屏科大林芳銘教授負責「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 及「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘的測定方法與評估。

 

在前述的研究報告，分別有【𝑳𝒏,𝒘 和s’ 關聯性探討】以及【∆𝑳𝒘 和s’ 關聯性探討】，摘錄如圖示左下方的兩個圖示，並將「評估指標」對應的「管制標準」合併繪製，討論說明如下：

 

1.      兩個圖示，水平軸都是「動態剛性」s’，垂直軸則分別是「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 及「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘。

2.      由圖示曲線，以及相關係數分析，可以知道：𝑳𝒏,𝒘 和s’，以及 ∆𝑳𝒘 和s’，有良好的對應關係。

3.      由合併繪製的「評估指標」𝑳𝒏,𝒘 和s’ 所對應的「管制標準」，可以知道 𝑳𝒏,𝒘 越小，衝擊音的隔音越好，s’ 越小，衝擊音的隔音越好。最嚴格的區間是圖示的橘色區間。

4.      由合併繪製的「評估指標」∆𝑳𝒘 和s’ 所對應的「管制標準」，可以知道 ∆𝑳𝒘 越大，衝擊音的隔音越好，s’ 越小，衝擊音的隔音越好。最嚴格的區間是圖示的橘色區間。

 

由兩個圖示的討論，就可以發現，「動態剛性」s’ 和「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 及「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘，確實有明確的關聯性與對應關係，所以【建築技術規則建築設計施工編】就定義了對應的「管制標準」。

 

再觀察兩個圖示中，以圓圈所標示的兩個案例，其「動態剛性」s’ 是70 MN/m^3，已經超出法規的「管制標準」。不過呢，不管是「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 或「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘，卻都在法規的「管制標準」之內。換言之：如果，「動態剛性」s’ 超出法規的「管制標準」，「樓板衝擊音指標」𝑳𝒏,𝒘 或「樓板表面材衝擊音降低量指標」∆𝑳𝒘，仍有可能符合法規的「管制標準」。

 

最後，綜合本單元的討論：為什麼「緩衝材」的「動態剛性」可以做為「樓板」「衝擊音隔音」的「評估指標」？統整如下：

 

1.      回顧了主要的3個「樓板」「衝擊音隔音」的「評估指標」：𝑳𝒏,𝒘、∆𝑳𝒘、s’。

2.      分別探討了【𝑳𝒏,𝒘 和s’ 關聯性】以及【∆𝑳𝒘 和s’ 關聯性】，有確實的相關與對應。

3.      s’ 不符合法規的「管制標準」，𝑳𝒏,𝒘 和 ∆𝑳𝒘 仍有可能會符合法規的「管制標準」。

4.      𝑳𝒏,𝒘 和 ∆𝑳𝒘符合法規的「管制標準」，不代表s’ 也會符合法規的「管制標準」。

 

在此，也補充說明我國法規【建築技術規則建築設計施工編】的立法精神，對樓板「衝擊音隔音」的3個「評估指標」，是屬於選項性質，不必要同時符合3個「評估指標」的「管制標準」，只要符合其中任何一個「評估指標」的「管制標準」，就符合「衝擊音隔音」的規定。

 

以上個人看法，請多指教！

 

王栢村

2021.09.27

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