JPH0664475B2 - 遮音構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、遮音性能の改善された多重壁構造からなる遮
音構造体に関する。

（従来技術） 近年、住宅騒音等の問題に対処するため、多くの遮音技
術、材料の研究開発がなされている。又建材において
は、建材性能の高性能化が求められている。即ち、省資
源・省エネルギー、安全性の向上の観点から断熱化、軽
量化、不燃化が要求され、空間の拡大、施工性の改善等
の観点から薄型化が求められている。この為、遮音材料
及び遮音構造も、これらの要求に合致するものが求めら
れるに至つている。しかし、建材あるいは建築物等の遮
音性能の向上と上記要求性能は、しばしば背反し、これ
を両立させることが困難であつた。

一般に遮音材料においては、その遮音性能は音響透過に
おける質量則に基づき大略決定され、その遮音性能を示
す音響透過損失（Transmission Loss.以下、T.L.と称
す）は、その面密度を増加するに従い向上する。また質
量則以上にT.L.を良くするため、遮音材料を平行に配置
した二重壁または多重壁構造とし、また更に内部に吸音
材等の挿入して遮音効果を向上させることが一般に行な
われている。遮音材料を特に軟質の遮音面材を剛性の面
材全面に積層し、あるいは多重壁構造体の一つまたは複
数の壁面全面に軟質の遮音性面材を張設するなどの施工
法が行なわれ、遮音性の改善が行なわれている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このような方法では必然的に重量及び厚みの増
加を来す。又、特に問題点として、このような方法を用
いてもなお、コインシデンス効果及び特に低音域の共鳴
透過等によつて特定の音域で著しいT.L.の低下、つまり
遮音欠損を生ずる場合が多い。また、近年特に注目され
る騒音公害として、比較的低音の騒音が問題視されてい
る。例えば、ピアノ、ステレオ等の音響機器音やカラオ
ケ騒音、ドアの開閉音等の衝撃性音、大型冷蔵庫、クー
ラー等のコンプレツサーやフアンの音（家庭用機器音）
等の数10HZから数100HZの低音域の騒音源が、居住者の
近辺に著しく多く存在する。これらの低音域の共鳴透過
による遮音欠損に対して、これを多少より低音側に移動
しても、依然として問題の解決とはならない。又、他の
遮音欠損対策として、高性能の吸音材の挿入や、面材を
制振処理することも行なわれているが、コストが高く、
又効果も充分でないことが多い。とりわけ重要な点は、
遮音性能を向上させる一般的方法が遮音欠損を改善する
効果に乏しいと言う事であり、時に、遮音欠損をさらに
悪化させる事がある点である。例えば、音の橋による遮
音性能の低下を防止する手段として多用される間柱の独
立化は、二重壁の低音域の共鳴透過を助長し、欠損によ
る落ち込みをさらに数dB悪化させる事が多い。これは、
二重壁構造において対向する二つの壁面が、間柱の独立
化によつて構造的に分離して相対的に強度が低下し、そ
れぞれの壁面が独立間柱を含めて一体振動を起し易く、
壁面全体にわたる共鳴状態を現出する為と考えられる。

このような遮音欠損の改善を、本出願人はすでに特願昭
58−115192号（特開昭60−10037号）及び特願昭58−174
491号（特開昭60−65849号）明細書で提案したが、別の
手法によつても前記遮音欠損を改善できることを見出
し、本発明に至つた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を構造体の構成要素である仕上材の
基本固有振動数に着目してなされたものであつて、その
要旨は、壁体の少なくとも片面に空隙部を設けて仕上材
を所定間隔で配した固定材により固着して構成された多
重壁体であつて、前記仕上材が該仕上材板面の図心を中
心とする直径60cmの円を内包する鉛直方向及び水平方向
の所定幅の帯状領域において基本固有振動数が500HZ以
上である面積を前記帯状領域の全面積に対し30％以下、
300HZ未満である面積を30％〜60％として構成される遮
音構造体に係る。

本発明における壁体としては、コンクリート、PC板、AL
C板、モルタル等から形成される窯業系壁体、鉄鋼板等
から形成される金属壁体又は石材、ブロツク、タイル、
れんが等から形成される壁体等が用いられる。

また、仕上材としては、石こうボード、石綿板、ケイカ
ル板、パーテイクルボード、セメント板、合板等が用い
られる。

多重壁構造体としては、例えば第２図に示す如くコンク
リート等の壁体（１）に固定材（３）としてボンド接着
剤を用い、このボンドを例えば第３図に示す如く所定間
隔に配し、石こう板等の仕上材（２）を接着固定して構
成される。本例は壁体の片面に仕上材を配して構成した
が、両面に配した構造であつてもよく、また、固定材と
しては、梁や間柱等によつて例えば第４図に示すように
壁面を仕切つて壁体と仕上材が梁や間柱等を介挿して接
着剤等により固着され構成されてもよい。この場合にお
いて、梁等で仕切られる空隙部にグラスウール等の吸音
材や高分子材料発泡体等の断熱材等が充填されてもよ
い。

これらからなる本発明に係る多重壁構造体は以下の如き
特定の条件下で構成される。すなわち、多重壁構造体を
構成する仕上材が、その板面に図心を中心とする直径60
cmの円を内包する、好ましくは80cm〜100cmの帯状領域
を鉛直方向及び水平方向に設け、この直交する二つの帯
状領域において基本固有振動数が500HZ以上である面積
を帯状領域の全面積に対し30％以下、同様に300HZ未満
である面積を30％〜60％として形成される必要がある。

なお、前記基本固有振動数が400HZ以上500HZ未満である
面積を前記帯状領域の全面積に対し40％以下、同様に30
0HZ以上400HZ未満である面積を20％〜60％として構成さ
れることが好ましい。

ここに、基本固有振動数とは、第１図に示す如き板の一
次の屈曲の固有振動数をいう（以下、単に固有振動数と
いい、略称としてFpを用いる）。帯状領域は第５図に示
す如く鉛直方向及び水平方向に設けられる。この場合に
該領域内に図心を中心とする直径60cmの円を内包するこ
とが必要である。すなわち、居住は主として壁体の図心
部分及びその周辺領域に近接して行われ全壁面の遮音性
能を代表し得るとともに壁面において支配的役割も果し
得るからである。

帯状領域の幅は余り小さくては、固有振動数の差異を大
きくしても構造体全体への影響が小さく目的とする遮音
欠損の改善が得られない。構造体の大きさ等の諸条件を
勘案し、図心を中心とする直径60cmの円を内包する幅を
有する帯状領域において前記した固有振動数の差異があ
れば、遮音欠損の改善がなされ、80〜100cmの幅におい
て好ましくなされる。

前記幅の帯状領域において前記した仕上材の固有振動数
が特定の条件下で分布している必要がある。すなわち固
有振動数を異にする複数の領域から形成されることであ
る。

遮音欠損は、主として壁体構造の構成部材単独のレベル
から、これ等各部材（空気層を含む）間の結合連成系の
レベル等の各レベルの共振現象に起因して発生する。ま
た、この時、音の入射または放射面となる仕上材の振動
挙動が重要な因子となる。例えば、コインシデンス効果
は板の屈曲振動の波長および伝般速度によつてほぼ決定
される。また、低音域の共鳴透過においてもその共鳴周
波数frmdと板の固有振動数の関係が重要である。

一般に均質な長方形板の屈曲の固有振動数Fpは、周辺支
持の場合において次の式で与えられる。

ここでa,bは長方形の縦、横の長さ、Ｈは板の厚さ、Ｅ
はヤング率、ρは密度、νはポアソン比を示す。

また、周辺固定の場合は、次式で与えられる。

但し、この場合ａは長辺、ｂは短辺の長さである。

したがつて、この例で言えば、長方形の形状（ａ、ｂ）
を変更すればFpも変化する事がわかる。そこで、壁体に
おいても構造補強材の使用位置（ないし間隔等）を変更
する事により板のFpを変更できる。また、さらに、この
補強材位置等を不均一にする事によつて仕上材のFpを不
均質化する事が可能である。この様にして、多重壁構造
体中の仕上材のFpを所定の条件で分散すると、上記欠損
の発生が大巾に低下する。

まず、固有振動数を500HZ以上である面積が帯状領域の
全面積に対し30％以下でなければならない。30％以上で
は入射音の固体伝搬成分と板振動成分が大幅に重複し壁
体の中音域の遮音性能を著しく悪化させるおそれが大と
なるからである。

同様の理由から400HZ以上の面積も40％以下であること
が好ましい。また、300HZ以下の面積が帯状領域の全面
積に対し30％〜60％の範囲にあることが必要である。30
％未満ではFpの分散化が不十分となるからであり、60％
以上では、300HZ以下のFp領域においては低音域の共鳴
透過による遮音欠損が大きくなるおそれが高く、その為
同領域面積を60％以下とする必要がある。また、Fpの分
散効果も60％を超えると不十分となるためである。

さらに、300HZ以上400HZ未満の固有振動数の面積が帯状
領域の全面積に対し20％乃至60％の範囲にあることが好
ましい。

この範囲であることが前記した諸条件と関連して基本固
有振動数の分散化を図り易くし遮音欠損の改善に効果的
に作用してくれるからである。

なお、仕上材にあらかじめ面密度や剛性を適宜不均質化
してもよい。また、仕上材が壁面の両面に配置された構
造体にあつては相対向する帯状領域のFpを互に異ならし
めることも有効である。

従つて、前記帯状領域における基本固有振動数を異にす
る複数の領域の形成方法としては、例えば複数の領域か
ら構成され、該複数の領域の各領域の面密度及び／又は
剛性を異ならせて形成してもよく、第３図に示す如くボ
ンドの点付装置の配置を密な部分と疎な部分に配置し形
成してもよい。また、梁や間柱等の構造補強材によつて
仕上材を複数の領域に仕切るに際し、該複数の領域の面
積を異にして形成してもよい。また、これ等を組合せて
もよい。なお、仕上材の上層にさらに化粧材を形成して
なる多重壁においても、その化粧材が例えば壁紙やビニ
ルクロス等の壁装材等の場合、また軟質遮音シートの如
き質量及び制振性等が付与される場合でも仕上材の一部
とみなして前記条件に加味することができる。

板の屈曲固有振動数は、前記した如くその支持固定条件
によつて大巾に異なる。例えば、仕上材を格子状の木軸
に固定した場合（例：第４図）と接着材で点付けした場
合（例：第３図）の差異は大きい。また後者の場合で
は、各接合部分の接着面積や形状によつても板材のFpは
変化する。しかし、いづれにしても、板のある部分の振
動性状は、比較的近傍の固定・境界条件によつて決定さ
れ、その概略値を算出する方法が存在する。前記した長
方形板の式は、その１例である。同様に形状等に応じて
いくつかの適合式を用いる事もできるし、有限要素法等
の数値計算によつて解析的に求めあるいは設計する事も
できる。また一方、FFT波形解析機を用いれば、実験的
にFpを検出しまた、これを設計に用いる事ができる。さ
らにモーダル解析を行なえば、板材各部分の振動数や振
動振巾（合わせて振動スペクトル）はもとより、各種パ
ラメータや振動の様態（モードシエイブ）等も明示さ
れ、板材各部の屈曲の固有振動数Fpとその協働的な振動
領域（すなわち、Fpの不均質化領域）を確定する事がで
きる。また、当然、これ等をもとに構造設計も可能であ
る。

以上の方法により、仕上材のFpの分布を設計ないし判定
する事ができる。なお、接合（接着）部分の面積が特に
大きい場合、例えば、仕上材面積の40％を超える場合に
は、固体伝搬音の悪影響が大きいためこの接合部分の面
積を前記のFp400Hz以上の領域と見なさなければなら
ず、非接合部分のほぼ全面積で、Fpを400Hz以下としな
ければならない。しかしこう言つた場合を除けば、この
接合・固定部分の面積は、板振動を行なつている各隣接
領域の面積に適宜割り振る事が許される。したがつて通
常仕上材の板振動によるFpの分布のみを算定（考慮）す
れば良い。

このように構造体を構成する仕上材の居住領域に該当す
る主要部分の領域を特定し、該領域における基本固有振
動数を前記した特定の条件下とすることにより、従来こ
のような多重壁構造体において大きな問題となつていた
遮音欠損を改善したものである。

（実施例） 以下に本発明を実施例にもとづき更に説明する。

比較例１ 第２図に示す如き厚さ約50mmのALC壁（１）面に約30cm
ピツチの格子点にボンド接着剤（３）を付着させ、面密
度6.5kg／ｍ^２、厚さ9mmの180×180cmの石こうボート
（２）を中空層（４）を設けて貼着し構成した。なお、
中空層の幅は約20mmで、壁体面積に対する接着面積比率
は約25％であつた。また、仕上材である石こうボードの
固有振動数は200Hzであつた。この多重壁体に関し、音
響透過損失（T.L.）の測定を行つた。結果を第９図に示
す。図に示す通り、200Hz付近で低音域の共鳴透過によ
る遮音欠損を生じている。

比較例２ 比較例１で用いたALC壁（１）の両面に比較例１で用い
た石こうボード（２）、（２）を比較例１と同様にボン
ド接着剤を介して貼着し、三重壁からなる多重壁体を形
成した。仕上材である石こうボード各部の固有振動数は
両面とも比較例１と同様に約200Hzであつた。なお、比
較例１と本例の石こうボードに関しては基本固有振動数
はいずれの部分を測定しても殆んど差異はなかつた。

本例の多重壁体に関しても比較例１と同様にT.L.の測定
を行つた。結果を第９図に示す。図に示す通り、比較例
１に比し質量則にそくして全体的に遮音性は向上してい
るが、低音域の共鳴透過による遮音欠損は両面施工にな
つたため、さらに拡大しており、さらに約4,000Hz付近
でコインシデンス効果による遮音欠損も大きく見られ
る。

実施例１ 比較例２で用いた多重壁体において、石こうボード
（２）を第５図に示す如く20×20mm角の木製棧で25領域
に仕切り、該棧を挾着して石こうボードを接着剤で固着
し、本発明に係る遮音構造体を形成した。本構造体にお
ける仕上材各部の基本固有振動数を第６図に示す図心Ｐ
を中心とする直径60cmの円を含んで鉛直および水平方向
に各幅90cmの帯状領域を設け、該帯状領域のFpを求めた
ところ、500Hz以上の領域は各５％、400〜500Hzの領域
は約10％、300〜400Hzの領域は約40％及び300Hz以下の
領域は約45％であつた。

本構造体についても比較例１と同様にT.L.の測定を行つ
た。結果を第９図に示す。図に示す通り、比較例２にお
いてみられた200Hz及び4000Hz付近の遮音欠損が大幅に
改善されている。

実施例２ 比較例２で用いた多重壁体において、ボンド（３）の点
付配置を第７図に示す如く不均等間隔とし、実施例１で
用いた棧等の構造補強材を用いずに、比較例２と同様に
石こうボードを両面に貼着し、本発明に係る遮音構造体
を形成した。ボンドの接着面積は全壁面の約35％であつ
た。

本構造体に関し、第６図の如く鉛直方向と水平方向に各
90cm幅の帯状領域を設け、該帯状領域中の仕上材各部の
Fpを求めたところ、Fpが500Hz以上の領域は約10％、400
〜500Hzの領域は約15％、300〜400Hzの領域は約40％及
び300Hz未満の領域は約35％であつた。本構造体につい
ても比較例１と同様にT.L.の測定を行つた。結果を第９
図に示す。図に示す通り、仕上材固定にボンドを用いて
いる為、固体伝搬音が多く、500Hz付近で実施例１には
およばないが、同じ接着剤を用いた比較例２に対しては
大幅な改善が認められる。

比較例３ 比較例２に対し、接着材（GLボンド）を第８図の如く配
置し全く同様に石こうボードを両面施工し、そのT.L.を
測定した。第６図に示した形状の領域の仕上材の固有振
動数Fpの分布は、Fpが500Hz以上の面積が約70％、Fpが3
00Hz未満となる面積は約30％で、この中間の値を示す面
積はほとんどなかつた。

本例についてもT.L.の測定を行つた。測定結果を第10図
に示すが固体音伝搬の悪影響が大きく、例えば実施例に
対し全般に遮音性が低下し、遮音欠損も改善されていな
い。

比較例４ 次に、比較例２に対し（ボンド）ピツチを約25〜30cmの
範囲で接着材を配置し、石こうボードを両面施工し、そ
のTLを測定した。第６図に示した形状の領域の仕上材の
固有振動数Fpの分布は、500Hz以上の面積が約５％、400
〜500Hzの面積が約15％、300〜400Hzが約60％、300Hz以
下が約20％であつた。その測定結果を第10図に示す。図
に示す如く、比較例３より更に遮音性が全般的に悪く、
かつ遮音欠損も大きい。

（発明の効果） 以上説明した如く、本願発明は、従来困難とされていた
コインシデンス効果による音響透過損失の落込み、さら
に困難とされていた低周波領域における共鳴透過による
透過損失の落込みを著しく改善したものであり、殊にG.
L工法壁体に特有の前記問題点を改善したことに大きな
意義を有するものである。なお、本構造体は天井、床等
の多重壁は勿論、防音箱や防音ぺい等にも用いられ、同
様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は板の一次の固有振動の状態を示す状態図、第２
図はG.L工法壁体の一部破断断面図、第３図はボンド接
着剤の配置例を示す状態図、第４図は棧で仕上材を仕切
つた例の状態図、第５図は間隔を棧により不均等に仕切
つた状態を示す図、第６図は鉛直方向及び水平方向に各
帯状領域を設けた状態を示す図、第７図は実施例２で用
いたボンド接着剤の配置を示す図、第８図は比較例３で
用いたボンド接着剤の配置を示す図、第９図は比較例1,
2、実施例1,2のT.L.測定結果を示す図、第10図は比較例
３及び４のT.L.測定結果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】壁体の少なくとも片面に空隙部を設けて仕
   上材を所定間隔で配した固定材により固着して構成され
   た多重壁体であつて、前記仕上材が該仕上材板面の図心
   を中心とする直径60cmの円を内包する鉛直方向及び水平
   方向の所定幅の帯状領域において基本固有振動数が500H
   Z以上である面積を前記帯状領域の全面積に対し30％以
   下、300HZ未満である面積を30％〜60％として構成され
   ることを特徴とする遮音構造体。