根太レス工法木造住宅実験棟における音響性能改善

TEL:03-3522-4169

受付時間 9:00-18:00[水曜定休]

(すぎ)

樹種説明
施工例
印刷

木造住宅における音響性能レベル別改善の標準化に関する研究

[出典]
  • 野地 清美・政岡 尚志
  • 木造住宅における音響性能レベル別改善の標準化に関する研究
  • 2005年3月
  • 高知県立森林技術センター研究報告 = Bulletin of Kochi Prefectural Forest Technology Center

抄録
根太レス工法木造住宅実験棟において床衝撃音遮断性能の改善を検討した。その結果、アスファルト系制振材の床衝撃音レベル低減効果は、面密度の高い制振材を床部材に使用することによって質量効果が期待でき、軽量・重量床衝撃音レベルは制振材の面密度に比例して遮音等級の向上が認められた。15、30、40mm厚さのスギ板材を仕上げに使う床仕様の性能は、12mm厚フローリングの基本仕様床と比較して遮音等級による性能差は認められなかったため、性能を向上させるためにはスギ板材に加えて緩衝性の高い部材や密度の高い部材を併用する必要がある。天井の有無による軽量床衝撃音レベルの違いは遮音等級で約3ランクもみられ、近年多くみられる梁現し工法住宅における音響性能の低下が懸念されることから、特に床構造改善による床衝撃音遮断性能の向上が求められる。

木造住宅における音響性能レベル別改善の標準化に関する研究
根太レス工法木造住宅実験棟における音響性能改善
Research on Standardization of Specification According to Sound
Performance Level in Wooden House
Sound Performance Improvement in a Joistless Wooden Experiment House
野地清美、政岡尚志
Kiyomi Noji 、HisashiMasaoka
概要:
根太レス工法木造住宅実験棟において床衝撃音遮断性能の改善を検討した。その結果、アスフアルト系制振材の床衝撃音レベル低減効果は、面密度の高い制振材を床部材に使用することによって質量効果が期待でき、軽量・重量床衝撃音レベルは制振材の面密度に比例して遮音等級の向上が認められた 。15、30、40mm厚さのスギ板材を仕上げに使う床仕様の性能は、 12mm厚フローリングの基本仕様床と比較して遮音等級による性能差は認められなかったため、性能を向仁させるためにはスギ板材に加えて緩衝性の高い部材や密度の高い部材を併用する必要がある。天井の有無による軽量床衝撃音レベルの違いは遮音等級で約 3ランクもみられ、近年多くみられる梁現し工法住宅における音響性能の低下が懸念されることから、特に床構造改善による床衝撃音遮断性能の向上が求められる。

キーワード:木造住宅、根太レス工法、実大実験棟、床衝撃音レベル

1.緒言
財団法人日本住宅・木材技術センターの木造住宅合理化認定事業でこれまで認定されたシステム住宅は、パネル工法、接合金物工法、新架工法の 3工法に特徴付けられていて、工法の合理化や省力化等を目的として火打ちや根太等の部材を使用せずに板厚の大きな面材を採用した床構造、いわゆる根太レス仕様の木造住宅が多くなっている。その場合、合板の支持間隔が広く、合板端部の固定支持が根太構造よりも高いため、合板のたわみが大きく、いわゆる太鼓現象によって音響性能が低下すると言われている。しかし、根太レス仕様軸組工法木造住宅の音響性能に関する研究はこれまで取り組まれていない。
そこで、本研究ではいち早く根太レス仕様軸組工法木造住宅の音環境を整備するための取組み強化を図り、安全で快適な住宅内の音環境を安定的に消費者に提供することを主目的に、根太レス仕様軸組工法木造住宅実験棟における床衝撃音遮断性能の改善を検討したので、以下報告する。

2 実 験
2.1 実験棟の概要
半無響室内に、図 1に示 す総 2階建て住宅を想定した 8畳広さの実物大の根太レス工法木造住宅実験棟(以下、実験棟)を建設して、実験を行った。実験棟は、柱芯聞を 3640mm、天井高を 2400mm,階高を 2907mmとし、 2階床梁材は幅 120mmx厚 360mmの断面をもっ集成材を四周に配し、幅 120mmx厚 240mm の小梁材を 910mm間隔で施工して、その上に根太を使用せずに 28mm 厚構造用合板をビスによって緊結した。 1階開口部は資材や測定装置持込み用のドア 1個所とし、音響性能に影響を与える窓等の開口部は設けていない。
2階部分は開放として壁を 550mm しか立ち上げていないので、通常の建物よりも重量が不足しているために測定値に影響を与えることが懸念された。そこで、本来その上に配置されている 2階壁と屋根組み等の質量に相当する約 3000kgの鉄板を四隅に配置して対策を講じた。実験棟の仕上げ部材は、 1 階の床構造以外はすべて住宅として一般的に採用されている仕様を用いた 。 1階の床は、フローリングを施工せずに 28mm 厚構造用合板仕上げとし、半無響室床と実験棟下部に生じた隙聞は油粘土で目地処理して音漏れ対策を講じた。

2.2 試験体の概要
実験を行った試験体のうち床試験体の概要を表 1と図 2から図 10に、天井試験体の概要を表2と図 11、図 12に、壁試験体の概要を表 3にそれぞれ示す。試験体は、前述した実験棟の 2階床構造と 1階天井構造と 1階壁構造を構成する部材を各種変更したものと、構造的な変更を加えたものである。 2 階床構造としては、梁材の上に 28mm 厚構造用合板を施工し、その上に12mm厚フローリングをビス留めする構成を基本仕様とした。 1階天井構造については、軸組工法木造住宅で 一般的に採用されている木製野縁や木製用木を用いた構成を基本仕様とした。
1階壁構造では、 15mm厚 OSBと枠材とグラスウールで構成された壁パネルに 12.5mm厚石膏ボードがビス止めされている構成を基本仕様とした。なお、外壁には 12mm厚窯業系サイディングを使用した。
主要な部材として、密度の高いアスフアルト系制振材と吸音材料であるグラスウールと県産材の有効活用としてスギ厚板材等を使用した 。
井上らによると、木造住宅において床構造の曲げ剛性を高めることによって軽量床衝撃音レベルや重量床衝撃音レベルの床衝撃音遮断性能を改善することが可能であるとしているが、曲げ岡IJ性を高めるために床構造に簡易な手法で部材を付加して床衝撃音遮断性能が改善されるかどうか検討した。
まず、図 7と図 9に示すとおり小梁の中央位置を 120mm正角材と羽子板ボルトを用いて 1階側から緊結して、天井のない状態で床衝撃音レベルを測定した 。次に、図 8と図 10に示すとおり中央位置の緊結梁と平行して 910mm間隔に 2本追加して小梁を緊結して、同様に床衝撃音レベルを測定した。さらに、床構造の曲げ剛性を高めるための 3つ目の手法として 2階床構造の 28mm厚構造用合板の上に 12mm厚の構造用合板を直交方向に増し貼りして、 その効果を検討した。

表 1 床試験体の一覧
基本仕様 12mm厚フローリング
同一密度 2.8kg/m3で、厚さ 3種 類 (4、8、 12mm)のアスフアルト系制振材を用いた試験体
同一厚さ 4mmで、密度 4種類(2.6、2.8、3.0、3.2kg/m3)のアスフアルト系制振材を用いた試験体
本実加工された厚さ 3種 類 (15、 30、 40mm)のスギ床板材を用いた試験体
スギ 30mm厚板材を床仕上げ材として、グラスウールや制振材等を組み合わせた試験体数種類
市販防音床試験体(大手建材メーカー製、 12mm厚で溝加工と緩衝材あり)
床構造の曲げ剛性を高めるために、 12mm構造用合板を増し貼りした試験体
床構造の曲げ剛性を高めるために、図 6″-’10に示すように小梁材を金物で緊結した試験体

注 1階天井仕様と 1階壁仕様は、基本仕様を原則とする。

2 天井試験体の一覧
基本仕様:木製の野縁や吊木で構成された天井構造に、 9.5mm厚石膏ボードで仕上げた木製天井試験体
木製天井基本仕様において石膏ボードを 2枚重ねた試験体
石膏ボードに制振材を貼り付けた試験体
木製天井構造を鋼製天井構造に変更し、 9.5mm厚石膏ボードで仕上げた銅製天井試験体(図 12)
天井を 2階梁と緊結せずに、 2X8インチの断面を持つ木製部材を天井受け材として用いて、
その受け材に天井を中央部 1点で吊った銅製独立天井試験体
注 :2階床仕様と 1階壁仕様は、基本仕様を原則とする。

 

表 3 壁試験体の一覧
基本仕様 12.5mm厚石膏ボード 1枚で仕上げた試験体
石膏ボードを 2枚重ねた試験体
注 :2階床仕様と 1階天井仕様は 、基本仕様を原 則とする。

2.3 実験方法
施工された各種の試験体について JISA 1418 i建築物の床衝撃音遮断性能の測定方法」に規定されている測定方法に準じて,軽量および重量床衝撃音レベルを計測し、軽量床衝撃音レベルは JISに規定されている基準化床衝撃音レベルに換算した。また、各試験体の軽量規準化床衝撃音レベルと重量床衝撃音レベルについて比較対照試験体の値との差を低減量として求め、遮音等級曲線より単 一数値評価量を求めた。音源側である 2階床上の衝撃点は、図 13と図 15に示 すとおり 5点とし、小梁材上を 2個所、小梁材聞を 3個所設定した。受音側である 1階室内には、図 14と図 16に示すとおり 5個所に受音点となるマイクロフォンと残響時間測定用のスピーカーを設置し、床衝撃音レベ ルを測定した。マイクロフォンは、同一平面上に位置しないように 0.8から1.6mまで高さを 違えて設置した。衝撃源発生装置には重量用としてサツキ製作所製バングマシンを、また軽量 用としてリオン製タッピングマシン (F1-01)をそれぞれ用い、 測定装置 にはブリューエルケア製コンデンサマイクロフォンと PULSEシステムをそれぞれ使用した 。

さらに、床構造において緩衝材を使用することによる悪影響として局部負荷による変位量、いわゆる沈み込み量が増加し不快さを感じる場合がある。そこで、約 910x 1820mmの試験休の中央位置に 50mm直径のアルミ製冶具を介して 80kgのおもりを設置し、可視光レーザ式変位センサ(キーエンス製 LB-300)で変位量を計測し比較検討した。

3. 結果と考察
根太レス工法木造住宅実験棟において床・壁・天井構造の構成部材を変更して床衝撃音レベルを測定した結果を、以下項目別に述べる。

3.1 床・壁・天井構造が基本仕様時の床衝撃音遮断性能根太レス工法木造住宅で一般的に採用されている床・壁・天井構造の各仕様を基本仕様として定義して、その基本仕様を施工した実験棟の床衝撃音遮断性能を測定した結果、表 4と図 17に示すとおり遮音等級は軽量床衝撃音レベルが 85dB、重量床衝撃音レベルが 80dBの性能であった。日本建築学会が推奨する床衝撃音レベルに関する建物、室用途別適応等級は特級から 3級までの 4ランクに区分されていて、集合住宅の場合重量床衝撃音レ ベ ルが 5dB間隔で 45から 60dBまで、軽量が 40から 60dBとなっているlJ。この区分と実験棟の値を比較しでも適応等級から大きく離れていて、生活実感からしてうるさくて我慢できないほど性能が低下するのが現状である。
実際に根太レス工法木造住宅を現場計測した結果、軽量では 80dBや 85dBよりもさらに低い性能を示しており、野地ら 2)が計測した根太有り木造住宅の性能と比較してほぼ同程度なっており、根太レス工法木造住宅の性能が劣るとは言えない。いずれにしても、日本建築学会推奨基準を適用しようとするとレベル外でかなり音響性能が低い状況には変わりはない。
本研究では、この床・天井・壁構造のすべてが基本仕様時の性能を基準として定めて後述する各項目の性能と比較しながら評価する。しかし、仕様によっては床・天井・壁仕様がすべて基本構成ではなく天井が異なる仕様で試験をした事例もあり 、項目別の結果を説明する際に比較対照試験体を明記することとした 。

3.2 市販防音床材の性能
防音床材として市販されている製品を実験棟に施工した場合にどの程度の性能が出現するのかを確認するために、表 4に示すとおり RC造集合住宅向けに開発された大手建材メーカー製で軽量床衝撃音レベルの遮音等級 45dB仕様の直貼りタイプの防音床材を、両面テープを使用して施工し床衝撃音レベルを測定した o その結果、表 4と図 17に示すとおり 12mm厚フローリングを使用した基本仕様の比較対照試験体よりも軽量床衝撃音レベルの 250Hz以上の周波数で 10dB以上の大幅な低減効果がみられて、軽量床衝撃音レベル遮音等級では 65dBと基本仕様試験体よりも 15dBも異なり 3ランクの性能向上が認められた。これは、防音床材の合板裏側に加工された溝と緩衝材によって床材の曲げ剛性が大幅に低減されているためである。しかし、重量床衝撃音レベルをみると、遮音等級 85dBと基本仕様と同じ性能で重量については効果が認められなかった。
今後は、この市販防音床材の性能を一つの目安として同等かそれ以上の性能を有する各構造の仕様を検討する。

3_3 アスフアルト系制振材の性能
アスフアルト系制振材の開発によって、自動車騒音の低減を目的とした制張材の使用量が急速に伸び 1990年代に最も多 く使用されるに至った。しかし、質量増加を伴うことからその後見直されてきて減少傾向にあるが、近年は新しい分野、特に建築分野への応用が進みつつありRC 造建築物を中心に使用されている。木造住宅への適用に関しては、研究例も少なく技術確立には至っていない。

そこで、アスフアルト系制振材を試験材として使用してその効果を検討した。まず、密度 2800kg/m3が同 ーのア スフアルト系制振材で厚さの違いと床衝撃音 レベルの 関係をみる 。使用した制振材の面密度を 比較すると、 4mm厚制振材が 11.2kg/m2、 8mm厚制振材が 22.4kg/m2、 12mm厚制振材 33.6kg/m2となっている 。 表 5と図 18に示す結果をみると 、低減量は軽量 125Hzで 4mm厚制振材が 2.5dB、8mm厚制振材が 4.4dB、12mm厚制振材が6.2dBと厚さに比例して増加している。重量 63Hzでは 4mm厚制振材が 0.5dB、8mm厚制振材が4.8dB、 12mm厚制振材が 7.9dBと軽量の場合と同様に厚さ、 すなわち面密度に比例し て低減効果が増加することが認められた。
遮音等級をみると、基本仕様試験体の軽量、重量がそれぞれ 80、 85dBに対して4、8、 12mm厚制振材で軽量がそれぞれ 75、 70、 70dB、重量が 85、 80、 75dB と、軽量と重量ともに性能が向ヒしており質量効果が認められた。しかし、前述した市販防音床の軽量床衝撃音レベル遮音等級までには達していないことから、アスファルト系制振材だけでは不十分で緩衝性の高い材料との併用を検討する必要があると考える。次に、 4mm厚さで密度が異なるアスフアルト系制振材と床衝撃音レベルとの関係をみる。使用した制振材の面密度を比較すると、密度 2600kg/m3が 10.4kg/m2、密度 2800kg/m3が1.2kg/m2、密度 3000kg/m3が 12.0 kg/m2、密度 3200kg/m3が 12.8 kg/m2となっている。結果を表 5と図 19でみると、低減量は軽量 125Hzで面密度 10.4、 11.2、12.0、12.8kg/m2の順に 2.5、3.0、 3.9, 4.8dBと変化し、重量 63Hzで1.8、 4.4、 4.7, 6.2dBと、軽量と重量ともに面密度に比例して増加する傾向がみられた。前述の厚さ別制振材の場合よりも面密度の違いが大きくないために、軽量と重量の低減量は厚さ別制振材の場合の低減量変化よりも大きなものではなかった。これらの結果から、躯体が軽量な木造住宅では質量を増すことによって床衝撃音レベルの低減効果は大きく現れてくることから床衝撃音遮断性能を改善する場合床仕様の質量増加は重要な対策の 一 つであると言える 。

3.4 スギ板材の性能
スギ板材を床構造の仕上げ材に使用する場合、板厚の違いが床衝撃音レベルにどのように影響を及ぼすかを検討するために、 3種類、の厚さのスギ板材を構造用合板上に施工して床衝撃音レベルを測定し、 12mm厚フローリングの基本仕様床を比較対照として低減量と遮音等級を求めた。
その結果、表 6と図 20に示すとおり遮音等級で比較すると軽量が 80dBで、重量が 85dBとすべて同一レベルで性能差はみられなかった。
しかし、各オクターブバンド中心周波数における低減量をみると、軽量と重量ともに若干ではあるが板厚の違いによる性能差が認められた 。
低減量をみると、軽量では 250Hzにおいて 15mm厚スギ板材が 0.0dB、 30mm厚スギ板材が2.2dB、40mm厚スギ板材が1.5dBと 30mm厚スギ板材が最も低減効果がみられた。重量では、63Hzにおいて 15mm厚スギ板材が1.1dB、 30mm厚スギ板材が 2.6dB、 40mm厚スギ板材が2.1dBと、軽量の場合と同様に 30mm厚スギ板材が最も低減効果が認められた。
これらの結果から、本研究では 30mm厚スギ板材を床仕上げ材として採用し、床構造の構成仕様を検討する 。

3.5 スギ板材を床仕上げとして使用した各種床試験体の性能
グラスウールが床衝撃音レベルに与える影響を検討するために、密度 32kg/m3の 25mm厚グラスウールを 28mm厚構造用合板上に敷設し、 30mm厚スギ板材を施工して床衝撃音レベルを測定した。その結果についてグラスウールを敷設しないスギ厚板材だけの試験体の床衝撃音レベルと比較すると、表 7と図 21に示すとおり軽量床衝撃音レベル低減量ではオクターブバンド中心周波数 125、250、 500、 1k、2kHzで -2.0、-0.6、-1.8、-0.7dB、重量床衝撃音レベル低減量では 63、 125、250、500Hzで 0.2, -3.3、-3.1、-3.0dBとほとんどの周波数においてマイナス値となっており、スギ板材のみの性能よりも低下する傾向を示し低減効果は認められなかったO この要因としては、各部材をスギ厚板の上から構造用合板までビスで貫通させて国定したために、グラスウールの緩衝性が損なわれて衝撃力が直接構造用合板に伝わったために低減しなかったと考える。そこで、短いビスを使用して構造用合板までビスを貫通させないようにして同じ構成の床試験体を施工し測定した結果、特に軽量床衝撃音レベルにおいて遮音等級が70dB とビス止めした試験体よりも 2ランクも性能が向上して、軽減効果が認められた。しかし、グラスウール上にスギ板材を直接施工する場合は沈み込み量が大きく加えて施工性が悪いために、この構成でビス止めなしの試験体は実用的ではない。改善策として、グラスウール上に 15mm厚構造用合板を敷設して、その 15mm厚構造用合板上に施工する各部材はこの構造用合板に固定するようにビス止めして、 15mm厚構造用合板を貫通して下の部材に到達しないようにして床試験体を施工した結果、遮音等級は軽量が 65dB、重量が 85dBと軽量で特に低減効果が認められた。
さらに床衝撃音遮断性能を向上させるために制振材を組み合わせて使用するが、各部材をどのような順番で敷設すべきかを検討するために、表 7に示 すとおりスギ厚板のすぐ下に敷設するタイプと、最下部の 28mm厚構造用合板上に敷設するタイプの 2試験体を施工して床衝撃音レベルを測定し比較した。その結果、表 7と図 21に示 すとおり遮音等級は軽量で 60dB、重量で 80dBと制振材の位置を変えた 2試験体ともに同じ等級レベルであったが 、 スギ厚板材のみの試験体を比較対照とした時の軽量床衝撃音レベル低減量を中心周波数 125、250Hzで比較すると、制振材をスギ厚板材の直下に施工した場合は 125Hzで 7.7dB、250Hzで 13.5dBであったのに対して、制振材を最下部に施工した場合はそれぞれ 9.9dBと 14.8dBと制振材を最下部に施工した試験体の性能が改善される傾向を示した。
これらの結果から、スギ厚板材とグラスウールと制振材を組み合わせて施工する場合には制振材を最下部に配置して、緩衝効果を期待させるグラスウールをスギ厚板材に近い個所に配置させることを考慮、すべきであると考える。
また、グラスウールの全面施工と筋状施工で床衝撃音レベルに与える影響を検討するために、それぞれを施工して床衝撃音レベルを測定した結果、表 7と図 21に示すとおり全面施工では軽量の遮音等級 60dB、重量の遮音等級 80dBで、筋状施工では軽量の遮音等級 70dB、重量の遮音等級 85dBと、全面施工の方が軽量で 2ランク、重量で 1ランク筋状施工よりも性能が良く現れた。これは、床面を打撃した時の衝撃力をグラスウールで緩衝し衝撃力を軽減するが、全面施工の緩衝面積が筋状施工よりも大きいために床衝撃音レベルを低減することが可能となると考える。グラスウールを筋状に施工した方が量的に少なくて済むためコスト的には安価に仕上がるが、音響性能や施工性や沈み込み量等を総合的に比較すると筋状よりも全面施工の方が有利であると言える。今回の仕様では、角材をグラスウールと制振材との聞に施工するタイプが軽量の遮音等級で 55dBと最も性能が良い結果を示したが、沈み込み量が8.7mmと最も大きいために実用的な仕様ではないと考える。沈み込み量を比較すると 、 グラスウール仕様の床試験体の場合、全面施工で 7mm、筋状施工で 6mm、角材使用タイプで 8mmと角材を使用したタイプが最も大きく変形したが、全体的沈み込み量が大きいために性能が良くても実用的ではないと考える。  ポリエチレンシートの床衝撃音遮断性能に対する効果を検討するために、 30mm厚スギ板材と 28mm 厚構造用合板の間にポリエチレンシートを挿入して床衝撃音レベルを測定した結果を、表 8と図 22に示す。 30mm厚スギ板材のみの比較対照試験体との床衝撃音レベルの差を低減量として比較すると、 2mm厚ポリエチレンシートを挿入しても軽量では 125、250、500、1k、2kHzでそれぞれ -0.5、 -0.9、-1.3、 -0.7、O.4dB、重量では 63、 125、250、500Hzでそれぞれ -0.5、 -0.5、ー1.3、-1.4dB と軽量と重量ともにスギ板材のみの性能とほとんど差がみられなかった。グラスウール仕様の項目で前述したように緩衝材の効果を発揮させるためにはその前後の部材を緊結しない方の性能が緊結した場合よりも良くなるので、今回も同様に 15mm厚構造用合板をスギ板材と 4mm厚ポリエチレンシート 2枚重ねとの聞に挿入して、ビスを貫通させないように施工して測定した結果、遮音等級は重量で 80dBとスギ板材のみの性能よりも1ランク向上し、軽量では 70dBと 2ランク向上した。さらに、グラスウール仕様と同様に角材を制振材の上に挿入することにより、沈み込み量がさらに大きくなり緩衝効果が高まることから軽量の遮音等級が 65dBとスギ板材のみの試験体よりも 3ランクも性能が良くなった。
しかし、沈み込み量は、角材を使用した場合でも 2mm とグラスウール仕様の場合よりも非常に少なく実用的にはポリエチレンシート仕様の試験体が有利であると考える。ゴムシートの効果を評価するために 、 表 9と図 23に示すとおり 30mm厚スギ板材に全面に施工したタイプと、 50mm幅にカットしたゴムシートを 910mm間隔で筋状に施工したタイプと、 455mm間隔に筋状に施工したタイプの 3種類について床衝撃音レベルを測定した結果、比較対照試験体とすべてのタイプの遮音等級において軽量が 80dB、重量が 85dBともに同 一等級で性能の違いはみられなかった。このゴムシートの効果を表 1に示した制振材の測定結果と比較すると、軽量床衝撃音レベル低減量は中心周波数 125Hzでゴムシートが 10dB、制振材が15dB と制振材の低減効果の方が大きく、ほかの各周波数においても同様な傾向で、ゴムシート仕様の床衝撃音レベルの低減効果は制振材ほど期待できないと言える。

3.6 2階床構造の違いが床衝撃音レベルに与える影響
小梁材を緊結しない基本床構造で 1階天井を施工していない仕様の性能を比較対照試験体として、小梁材を緊結した 2タイプ(中央位置緊結タイプと910mm間隔緊結タイプ)の床衝撃音レベル低減量を求めた結果を、表 10と図 24に示す。中央位置緊結タイプの低減量は、軽量床衝撃音レベルで 125Hzが 0.5dB、重量床衝撃音レベルで 63Hzが1.5dBで、 910mm間隔緊結タイプの低減量は軽量で 125Hzが1.2dB、重量で 63Hzが 2.2dBと、わずかではあるが緊結しない場合よりも性能が良くなる傾向を示した。しかし、遮音等級では 2タイプとも軽量が 95dB、重量が 85dBと緊結しない場合の値と同一レベルで遮音等級差としては現れなかった。これは、今回採用した小梁材緊結方法が十分でなく、曲げ剛性が改善できていないために結果的に低減効果が認められなかったのではないかと考える 。
さらに、床構造の曲げ剛性を高めるための 3つ自の改善手法として 2階床構造の 28mm厚 構造用合板の上に 12mm厚の構造用合板を直交方向に増し貼りして 、その効果を検討した。この場合の 2階染材は緊結していない基本仕様として、天井構造は銅製独立天井仕様とした。 2階床構造の基本仕様である 12mm 厚フローリングを施工した仕様を比較対照として低減量を求めた結果、表 10と図 25に示すとおり遮音等級は軽量で 75dBと比較対照試験体よりも 1ランクの性能向上がみられ低減効果が認められたが 、 重量では逆に性能が低下していた。床構造の曲げ岡IJ性を向上させることによって特に重量床衝撃音レベルの向上を期待したが、前述の 3タイプの改善手法程度では中心周波数 63Hzでわずかに低減効果はみられたものの遮音等級の改善までには至らなかった。これらの結果から、床構造の曲げ剛性を向上させることは容易ではなく 、 どのような手法が曲げ剛性向上に効果的なのか 、また曲げ剛性と床衝撃音遮断性能の関係を明らかにするために今後さらに検討を要する。

3.7 天井構造や天井部材の違いが床衝撃音レベルに与える影響
天井構造が床衝撃音レベルに与える影響を検討するために、天井を設置しない場合と設置した場合で床衝撃音レベルを測定して比較した。その結果、表 11 と図 26に示すとおり天井を設置したときの軽量床衝撃音レベルの遮音等級は 80dB と天井のない場合の 95dB と比較して15dB も性能に違いがみられ、天井を設置することによって軽量床衝撃音遮断能が大幅に向上し、天井効果が大きいことが認められた。しかし、重量床衝撃音レベル遮音等級は 85dBと天井のない場合と同じ性能で、天井の有無による遮音等級の違いはみられなかったが、各周波数の床衝撃音レベル値を比較すると 1から 2dBの差で、天井有りの方の性能が天井のない場合よりもわずかではあるが軽減していた。最近、梁あらわしとして天井を設置せずに梁をみせる工法が多くみられるが、音響性能を考慮、した場合性能低下が懸念されることから、音響性能を確保するためには上階床構造や下階壁構造の仕様を十分に検討して総合的な対策を講じる必要があると考える 。
次に、天井構造 3タイプ(木製天井、銅製天井、鋼製独立天井)の床衝撃音レベル測定結果を表 11 と図 26に示す。用いた天井タイプは、一般的な仕様である木製天井タイプと、木製部材を鋼製部材に取り替えて施工した銅製天井タイプと、天井を 2階床梁に直接緊結しないように独立した木製 2X8部材を 2階床梁下に施工してその部材に銅製天井を緊結した鋼製独立天井タイプの 3種類とした 。
天井がない場合、試験体の床衝撃音レベルを比較対照として各タイプの低減量と遮音等級を求めると、表 11 と図 26に示すとおり、遮音等級は木製天井タイプでは軽量が 80dB、重量が85dBで、鋼製天井タイプでは軽量が 80dB、重量が 85dBで、鋼製独立天井タイプでは軽量が80dB、重量が 85dBと 3タイプすべて同じ性能であった。軽量床衝撃音レベル低減量をみると、木製天井タイプ、銅製天井タイプ、木製 2X8部材を用いた銅製独立天井タイプの順にわずかずつではあるが低減量が増加していたが、 3 タイプを比較して大きな性能差は認められなかった。今回用いた 2X8 部材は実験棟四周に配置されている梁材に金物を介して緊結したが、この緊結個所も梁材の振動が 2X8 部材に直接伝わらないように緩衝材を挿入すること等によって今回の結果以上の低減効果が期待できるものと思われる。天井構造は同じで構成する部材種類を違えた場合の床衝撃音レベルに与える影響を検討した結果を、表 12と図 27に示す。 2X8部材を用いた銅製独立天井構造において使用した部材の面密度を比較すると、 9.5mm厚石膏ボード 1枚は約 8.6kg/m2、 9.5mm厚石膏ボード 2枚は約17.1kg/m2、 1.5mm厚制振材付き 9.5mm厚石膏ボードは約 12.8kg/m2で、石膏ボード 2枚 >制振材付き石膏ボード>石膏ボード 1枚の順に面密度が小さくなっている。軽量では、 1.5mm厚制振材付き 9.5mm厚石膏ボード >9.5mm厚石膏ボード 2枚 >9.5mm厚石膏ボード 1枚の順に低減量が大きく、面密度に比例して低減量が増加する傾向ではなかったが、 9.5mm厚石膏ボード 1枚と他の 2種類の試験体とは面密度が1.5から 2倍と大きく異なるため、 9.5mm厚石膏ボード 1枚の低減量と他の試験体には明らかに差がみられ、遮音等級で比較しでも 1 ランク9.5mm厚石膏ボード 1枚の方が他の試験体と違い、性能向上が認められた。重量の低減量をみると、 63Hzで 9.5mm厚石膏ボード 2枚 が 4.6dBに対して石膏ボード 1枚と1.5mm厚制振材付き石膏ボードはそれぞれ1.7, 1.3dBと小さく、遮音等級も 2枚は 80dBで他の 2試験体の 85dBよりも 1ランク上回っていた。面密度に比例して低減量が大きくなって遮音性能が向上し、天井の場合も床構造と同様に質量買IJが成り立つことが裏付けられた 。
木製天井構造において 9.5mm厚 石 膏 ボード 1枚と 2枚を比較すると、低減量は 125Hzで4.0dB、 250Hzで 3.4dBと低減する効果は認められた。しかし、重量では 63Hzで 0.3dBと差がなかった。遮音等級は、軽量 80dB、重量 85dBと同 一性能で、遮音等級に性能差が現れるまでの低減効果ではなかった。

3.8 壁仕様の違いが床衝撃音レベルに与える影響
壁構造基本仕様の内壁側に 12.5mm厚石膏ボードを 1枚追加してビス止めし、床衝撃音レベルを測定してその効果を検討した。基本仕様の床衝撃音レベルと比較して低減量を求めた結果、表 13と図 28に示すとおり軽量床衝撃音レベル低減量では 125Hzで-1.3dB、250Hzで 0.6dB、500Hzで 0.2dBとこの場合も低減効果はほとんど認められなかった。重量床衝撃音レベル低減量では 63、 125、 250Hzでそれぞれ国 0.6、ー1.1、-1.4dBといずれも基本仕様よりも若干ではあるが低くなっていた。石膏ボードは空気伝播音に対しては遮音効果が高いことは一般的に知られているが、本木造住宅実験棟における固体伝播音に対しては天井構造の項目で前述した測定結果ほどの効果を得ることができなかった。木造住宅の場合には、石膏ボードを 1枚追加する程度の壁仕様の変更では床衝撃音レベルの性能を向上させることができず、床や天井構造の仕様を変更した方が直接的に性能向上に繋がると考える。

3.9 2階床、 1階天井、 1階壁構造の組み合わせた試験体の床衝撃音遮断性能床・天井・壁構造の各仕様を基本仕様と異なる構成にして床衝撃音レベルの測定を行った結果、表 14と図 29に示すとおり重量・軽量床衝撃吉レベルともに 111オクターブバンドの中心周波数全域で基本となる仕様のデータを上回り、仕様変更の効果が認められた 。
ただし、前項で述べたとおり壁仕様変更の効果はみられなかったことから、床仕様変更の効果が床衝撃音レベルの性能向上に繋がったと考える。
これまでの測定結果から床・壁・天井構造の仕様が床衝撃音レベルに与える影響をみると、床構造の仕様が最も性能向上効果が出現し易く、天井構造、壁構造の順にその効果が減少していくと考えられることから、ある程度までの性能向上を行う場合は床構造を中心とした仕様変更を、さらに高い性能を目標とする場合には天井や壁構造の仕様変更も組み合わせて性能改善を図ることが懸命である。

図30に、本研究で行った実験結果の軽量と重量衝撃音遮断性能分布をします。
値のプロット が 横 方 向 に 長 く 広 が っ て 、 縦 方 向 に は あ ま り 伸 び て い な い こ と が 分 か る が 、 軽 量 と 重 量 床 衝撃 音 遮 断 性 能 の 特 性 を 良 く 現 し た 結 果 と な っ て い る 。 つ ま り 、 軽 量 床 衝 撃 音 レ ベ ル は 床 構 造 や天 井 構 造 を 構 成 す る 部 材 の 仕 様 を 変 更 す る こ と に よ っ て 、 あ る 程 度 容 易 に 性 能 を 改 善 す る こ とが 可 能 で あ る の に 対 し て 、 縦 軸 の 重 量 床 衝 撃 音 レ ベ ル は 構 造 自 体 が 根 本 的 に 変 わ ら な け れ ば 大幅 な 性 能 改 善 を 期 待 で き な い こ と は 一 般 的 に 知 ら れ て お り 、 本 研 究 に お い て も 同 様 の 結 果 と なった。
井上ら 3) は 、 特 に 重 量 床 衝 撃 音 遮 断 性 能 を 向 上 さ せ る た め に は 壁 や 床 を 二重 構 造 に し たり 、 独 立 さ せ た 構 造 に す る 必 要 が あ る と 指 摘 し て い る 。
本 研 究 で は 、 遮 断 性 能 と 沈 み 込 み 性 能 の 両 面 か ら 判 断 し て 、 床 仕 様 で は 30mm厚 ス ギ 板 材 +15mm厚 構 造 用 合 板 +4mm厚 ポ リ エ チ レ ン シ ー ト 2枚 重 ね +45mm角 材 +8mm厚 制 振 材 の 構成 仕 様 で 1階 の 天 井 と 壁 仕 様 で は 基 本 仕 様 と し た 遮 断 性 能 が 最 も 優 れ て い て 、 軽 量 に お い て は市 販 防 音 床 材 性 能 と 同 等 レ ベ ル の 65dB、 重 量 に お い て は 70dBの 性 能 を 示 し て い て 、 推 奨 で きる仕様であった。 2 階 床 が 基 本 仕 様 で 壁 と 天 井 構 造 が 基 本 仕 様 で な い 試 験 体 の 床 衝 撃 音 レ ベ ル遮 音 等 級 が 重 量 で 75、 軽 量 で 70の性能が出ていることから、 2階 床 で よ り 高 性 能 な 仕 様 に する こ と に 重 量 ・ 軽 量 と も に 65以 上 の 遮 音 等 級 の 性 能 を 達 成 す る こ と が 可 能 で あ る と 考 え る 。

 

4. まとめ
根太レス工法木造住宅実験棟における床衝撃音遮断性能改善を行うために実験を行った結果、以下の点が明らかとなった。
1)アスフアルト系制振材の床衝撃音レベル低減効果面密度の高い制振材を床部材に使用することによって質量効果が期待でき、軽量・重量床衝撃
音レベルは制振材の面密度に比例して良くなり、 1から 2ランクの遮音等級向上が認められた。
2) スギ板材を仕上げに使う床仕様の性能
15、30、40mm厚さのスギ板材の性能は、 12mm厚フローリングの基本仕様床と比較して、遮音等級による性能差は認められなかったが、基本仕様床との低減量を周波数別にみると、若干ではあるが軽量・重量床衝撃音レベルともに板厚の違いによる性能差がみられた。近年のむく材志向と県産スギ材の有効利用を考慮、してスギ板材を床仕上げ材として活用する場合、スギ板材だけの仕様では床衝撃音遮断性能は十分ではないので、グラスウール等緩衝性の高い部材や制振材等密度の高い部材を併用する必要がある。
3) 天井構造と床衝撃音レベル
天井の有無による軽量床衝撃音レベルの違いは遮音等級で約 3ランクもみられ、近年多くみられる梁現し工法住宅における音響性能の低下が懸念されるので、特に床構造改善による床衝撃音遮断性能の向上が求められる。
4) 床・天井・壁構造の組み合わせ試験体による床衝撃音レベル低減効果
床構造仕様の改善が床衝撃音レベル向上に最も効果が高いことから、ある程度までの性能向上を行う場合は床構造を中心とした仕様変更を検討し、さらに高い性能を目標とする場合には天井や壁構造の仕様変更も組み合わせて検討する必要がある。

謝 辞
本研究を実施するにあたり、終始ご配慮、をいただきました七王工業株式会社代表取締役社長山本 三郎氏と和建設株式会社常務取締役小松弘明氏に、終始ご指導をいただきました財団法人日本建築総合試験所の森本三男氏に心より謝意を表します。
また、実験を実施するにあたり終始多大なるご協力をいただきました七王工業株式会社金泥貴紀氏と平田和利氏に厚く御礼申し上げます。
文献
1) 日本建築学会:建築物の遮音性能基準と設計指針、技報堂出版、 P7(1985)
2) 野 地 清 美 、 伊 藤 毅 : 戸 建 住 宅 の 床 衝 撃 音 レ ベ ル の 向 上 に つ い て 、 高 知 県 工 業 技 術 セ ン タ 一 研究報告、 No.24, P204-208(1993)
3) 井上勝夫、木村湖、土屋順 二、 前 原 暁 洋 木 質 系 建 築 物 に お け る 床 お よ び 壁 構 造 の 床 衝 撃 音遮断性能の向上に関する実験的研究、日本建築学会計画系論文集、第 467号、 P23 ・ 30(1995)