詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 35 号 (2007)

AAB 建築工法による建築構造物の遮音効果
増田隆＊
Sound Insulation Effect of Building Structures by the AAB Architecture Method
Takashi MASUDASynopsis
The AAB architecture method is the method developed in Canada. This method uses180m/m reinforced concrete and55m/m styrene foam. Features are soundproofing, adiabaticity it is dampproof. Then, in this study, sound insulation effect ofwood method wall and AAB method wall was compared and was examined. By the field measurement, the merit of the AAB
method was confirmed. The equation was calculated by the experiment.

１．まえがき近年，生活レベルの向上に伴い居住環境の質的向上が求められている．音が異なった媒質へ伝わるとき，媒質の物理的性質の違いによってその境界面で反射，屈折，吸収及び透過現象が起こる．
媒質の境界面に入射する音のパワーは媒質によって反射されるパワー，屈折，吸収及び透過されるパワーに区分される．そこで，遮音のメカニズ
ムを図 1 に示した．音の性質を考えると，音の波長すなわち周波数の違いによって，その伝搬の仕方が異なる．音の屈折は音が進行する方向が変化する現象で媒質の密度変化などにより媒質の境界面で起こる．音の吸収は媒質に音が入射したとき，反射して返ってこない音のエネルギーの定義である．音の透過は媒質に入射した音が反対側へ透過する現象で質量則(mass law)に従う．
面密度 m
反射波 Pr
透過波 Pt
入射波 Pi
図 1 単層構造壁の遮音メカニズム
AAB 工法は，先ごろカナダで開発された鉄筋コンクリートの壁式構造を重視した建築工法で，厚さ 180m/m の鉄筋コンクリートを，厚さ 55m/mの発泡断熱材でサンドイッチにした特徴を持つ建築工法である．この工法は，遮音効果が大きく
*

電子工学科

地震等に強く防湿性や断熱性に富んでおり，工期が短縮出来るなど多くの特徴を有している．そこで，本論では遮音性の面から建築構造物図面を基に壁面モデルを設定し，木質工法建築構造物とAAB 工法建築構造物の総合透過損失を算出し，遮音性能を検討評価した。
２．遮音設計 1),2)
総合透過損失の算出にあたり壁，ガラス戸及び窓ガラス等の理論値算出に必要な諸条件から，壁の透過損失，ガラス戸及び窓ガラスの透過損失を算出する．次に，測定現場の壁面構造から一方向面の総面積を割り出し，個々の壁面材の物性表をもとに総合透過損失を算出する．
２－１．壁面の透過損失
図 1 に示すように，無限大の単層構造壁に角度θ で入射する平面音波を考える．このときの入射波，反射波及び透過波を Pi，Pr 及び Pt とおく．
そこで，Zm を単層構造壁の単位面積当たりの機械インピーダンスとすると，入射角 θ に対する単層構造壁の透過損失は(1)式のように表せる．また，単層構造壁の音響透過率をτθ ，空気の密度をρ[kg/m3]，空気中の音速をｃ[m/s]とすると，一般
的に Zm は jωｍとおけるから(1)式の透過損失は，音波の入射角と周波数及び単層構造壁の面密度で決定される．

1PiTLθ = 10 log = 10 log
τθPt
Zm cos θ= 10 log 1 +2 ρc22

(1)

53

THE BULLETIN OF TAKUMA NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY No.35 (2007)

そこで，壁の面密度を m[kg/m2]とすると，入射波が垂直入射波の場合の基本形では透過損失は(2)式で求められる．

⎡ ⎛ ωm ⎞ ⎤⎟⎟ ⎥TL 0 = 10 log ⎢1 + ⎜⎜⎢⎣ ⎝ 2 ρ c ⎠ ⎥⎦2(2)また、ωm≫2ρc の条件が適用出来るときは(3)式で表される。

⎛ ωm ⎞⎟⎟TL 0 ≅ 10 log⎜⎜⎝ 2 ρc ⎠2(3)２重サッシのガラス戸は，板ガラスと板ガラスの間に 70mm 程度の間隔(中空層厚)があると仮定し，垂直入射波に対する透過損失を算出する．
また，一般的に空気の密度は 1.3[kg/m3]，空気中の音速は 340[m/s]とする．
壁面材の密度，面密度は材料の物性表の数値を用いて算出する．尚，EPS 板にもある程度の透過損失は存在するが，AAB 工法ではコンクリート厚による遮音性能が高いので，本論では EPS 板の透過損失は考えないことにした．
次に，ランダム入射波に対する透過率 τr は(4)式で定義される。

τr = ∫ π τ2 cos θ sin θdθπ 20θ∫0 cos θ sin θdθ(4)また，(1)式のτθ を(4)式に代入すると，入射波がランダム入射時の透過損失は(5)式のように表せる。

TLr ≅ 10 log(1 τr )2⎧⎪ ⎡ ⎛ ωm ⎞ 2 ⎤ ⎫⎪⎛ ωm ⎞⎟⎟ ⎥ ⎬⎟⎟ − 10 log ⎨ln ⎢1 + ⎜⎜= 10 log⎜⎜⎝ 2 ρc ⎠⎪⎩ ⎢⎣ ⎝ 2 ρ c ⎠ ⎥⎦ ⎪⎭(5)２－２．コインシデンス現象
壁面(板ガラス)は，様々な角度で入射する音圧の強弱によって強制屈曲振動が起こる．強制屈曲振動が発生したときの波長(λ/sinθ)が，壁面(板ガラス)が自由屈曲振動する場合の屈曲波の波長(λb)と等しくなると，壁(板ガラス)は振動しやすくなり，その透過損失は著しく低下する．この現象をコインシデンス現象という．そこで，透過波と垂直な成分の波長λに対し，屈曲波の伝搬方向の波長は λb であるから，コインシデンスの生じる54周波数は(6)式のようになり，音波の入射角によって変化する．

c2f =2π sin 2 θmB(6)また，コインシデンスの生じる最低の周波数をコインシデンス限界周波数といい(7)式で表される．

fc =c22πmB(7)

２－３．共鳴透過現象
窓ガラス等に使用される中空二層構造の組板ガラスをペアガラスという．この中空二層構造のペアガラスには通常共鳴透過が発生し，その周波数帯域（基本的に低域周波数帯域）では透過損失が低下する．この現象を共鳴透過現象という．そこで，中空層厚をｄ[m]とすると，中空二重構造ペアガラスの共鳴透過周波数は(8)式のように表される．

1fr =2 π cos θ

2 ρc 2md(8)

２－４．壁面の総合透過損失
建築構造物内の音圧は，全ての壁面方向や床面及び天井面からの入射音が影響する．そこて，測定では音源方向からの音圧に比べ，他の方向からの音圧に大きな差が生じるように，音源の音圧レベルを強くして測定する．このようにすると，音源に面した方向のみの壁面から影響する音圧によって透過損失が決まり，総合透過損失を精度よく測定出来る．そこで，総合透過損失には壁面以外の部位が大きく左右する事になる．また，壁面の透過率をτ，壁面の面積を S とおくと，各壁面の総合透過損失 TL は(9)式で表せる。

⎛ ∑ si ⎞TL = 10 log⎜⎟⎝ ∑τisi ⎠(9)

３．現場測定法 1),3)～9)
建築現場における測定は，一般的に以下の項目について測定される．測定は 3 現場で実施した．
そこで，音圧測定と音波発生の様子を図 2 及び図3 に示した．次に，環境騒音の測定方法と AAB工法建築構造物における総合透過損失の測定方法について述べる．
○環境騒音の測定詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 35 号 (2007)

図 2 屋外二階部の音圧測定の様子

測定点において，SLM で Lp を測定し OBA で周波数分析する．
３－４．室内音圧のレベル周波数分析
JIS に基づく測定法で，SP から WN を発生させ，測定点において周波数毎の Lp，LA 及びオーバーオールレベル（Lo）を測定する．
３－５．残響時間測定
JIS に基づく測定法で，SP から WN の断続音を発生させ，測定室の中央部に置かれたマイクロホンで Lp を測定し，OBA で周波数分析しレベルレコーダ（LR）で残響時間特性を描く．LR の残響時間特性より残響時間を算出する．実際の残響時間の定義は 60[dB]減衰した時間であるが，JIS の測定値処理法を用いる測定では，30[dB]減衰した時間を 2 倍した時間を残響時間としている．
３－６．間仕切壁の遮音効果測定
JIS に基づく測定法で，建築物の測定室間の壁を間仕切り壁といい，片方の部屋に SP をセットし，もう一方の測定室を受音室として間仕切り壁の Lp 及び LA を測定する．

４．建築構造物壁面構造 1),4),5),10)～13)

図 3 屋外一階部の音波発生の様子○室内のメッシュレベル測定○外壁の透過損失○室内音圧のレベル周波数分析○残響時間の測定○間仕切り壁の透過損失
３－１．環境騒音の測定
JIS に基づく測定法で，宅地境界線上 1.2m にサウンドレベルメータ（SLM）を設置し，オクターブバンドアナライザ（OBA）で周波数分析する．
周波数分析では，音圧レベル（Lp）及び騒音レベル（LA）を測定する．
３－２．室内のメッシュレベル測定
JIS に基づく測定法で，測定室の基準点から50cm 間隔に縦横にメッシュ線を引き，その交点を測定点とする．音源スピーカ（SP）からホワイトノイズ（WN）を発生させ，測定点で Lp 及びLA を測定する．
３－３．外壁の透過損失
JIS に基づく測定法で，SP から WN を発生させ，外壁の内外 1m，測定室中央，間仕切り壁 1m の各現場の音源方向に対する壁面構造を図 4～図10 に示した．図 4 はＡ現場一階南側で居間と玄関の壁面構造を示している．図 5 はＡ現場一階西側で居間と玄関の壁面構造を示している．図 6 はＡ現場二階南側で洋間と廊下の壁面構造を示している．図 7 はＡ現場二階西側で洋間 1 と洋間 2の壁面構造を示している．図 8 は B 現場一階南側で寝室と浴室の壁面構造を示している．図 9 は B
現場一階西側で居間，玄関と寝室の壁面構造を示している．図 10 は B 現場二階西側で洋間とホールの壁面構造を示している．

図 4 Ａ現場一階南側壁面

図 5 Ａ現場一階西側壁面
55

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図 6 Ａ現場二階南側壁面実測値とした．
5－１．AAB 工法建築構造物現場の透過損失
AAB 工法建築構造物の総合透過損失について，各現場の各壁面における総合透過損失を算出し，その特性図を図 11～図 17 に示した．その中で図 11～図 14 は，マンション形体の建築構造物の特性で，図 15～図 17 は，一戸建形体の建築構造物の特性である．理論値は設計図を基に諸条件を適用して算出した．A 現場及び B 現場の AＡB工法建築構造物の総合透過損失は，図 11～図 17
図の特性から，理論値に比べ実測値の透過損失が60.050.0

透過損失［dB］

40.0
理論値

30.0

実測値

20.010.0

図 7 Ａ現場二階西側壁面

0.063125250

周波数［Hz］
5001k2k4k8k

図 11 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場一階南側音源）
60.0

図 8 Ｂ現場一階南側壁面

透過損失［dB］

50.0
40.030.0

理論値

20.0

実測値

10.00.063125250

周波数［Hz］
5001k2k4k8k

図 12 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場一階西側音源）
60.0

図 9 Ｂ現場一階西側壁面

透過損失［dB］

50.0
40.030.0

理論値

20.0

実測値

10.00.063125250

周波数［Hz］
5001k2k4k8k

図 13 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場二階南側音源）
60.0
50.0

5．測定結果及び検討

40.0

前述 3 の現場測定法に基づき，A 現場では一階及び二階の 4 箇所，B 現場では一階及び二階の 3箇所で JIS の測定法で透過損失を測定した．この測定は，建築構造物の床面（FL）1.2m の高さにマイクロホンを設置し，SLM を用いて外壁内外の OB の Lp を測定し，その差を総合透過損失の56透過損失［dB］

図 10 Ｂ現場二階西側壁面

30.0

理論値

20.0

実測値

10.00.063125250

周波数［Hz］5001k2k4k8k

図 14 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場二階西側音源）

詫間電波工業高等専門学校研究紀要 第 35 号 (2007)60.0

透過損失［dB］

50.0
40.030.0

理論値

20.0

実測値

10.00.063125250

周波数［Hz］
500
1k2k4k8k

図 15 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（B 現場一階南側音源）
60.0

りコインシデンスの限界周波数や透過損失量が変化する．これは，薄い単層構造体にみられる現象で，建築構造物のガラス戸やガラス窓に発生し易い．壁が薄い場合は壁にも僅かに発生する．
5－2．AAB 工法と木質工法の総合透過損失比較
AAB 工法建築構造物と木質工法建築構造物の総合透過損失について，各現場の総合透過損失の実測値を算出した．理論値については，設計図を基に諸条件を適用して算出した．その特性図を図18～図 21 に示した．

50.0

60.050.030.0

理論値

20.0

実測値

10.0

透過損失［dB］

透過損失［dB］

40.00.030.0

理論値

20.0

実測値

10.063125250

周波数［Hz］
5001k2k4k8k

図 16 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（B 現場一階西側音源）

0.0
6360.0

60.0

50.0

50.0

40.0
理論値

30.0

実測値

20.0

125250周波数［Hz］
500
1k2k4k8k

図 18 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場一階南側音源）

透過損失［dB］

透過損失［dB］

40.0

40.030.0

理論値

20.0

実測値

10.0

10.0
0.00.063125250周波数［Hz］
500
1k2k4k8k63125

250

周波数［Hz］
500
1k2k4k8k

図 17 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（B 現場二階西側音源）

図 19 木質工法建築構造物の総合透過損失（C 現場一階南側音源）

数[dB]～20[dB]程度大きく算出された．また，現場間の比較では建築構造形体が異なるため，単純には比較出来ないが A 現場の透過損失が B 現場の透過損失に比べ，相当大きな透過損失が算出された．この事は，透過損失の面から判断すると，マンション形体の建築構造物が，一戸建形体の建築構造物に比べ，遮音性能が優れている事が言える．次に，周波数の面から検討すると，音の性質から低い周波数では透過損失が小さいが，周波数の上昇と共に透過損失が大きくなり，63[Hz]と8k[Hz]について比較すると，透過損失の小さい壁面構造体で 1.8 倍程度，透過損失の大きい壁面構造体で 3.7 倍程度となり，一般的に周波数が高くなると透過損失が大きくなり，遮音性能が良くなる事が言える．現場間の比較でもこの傾向は同じである．さらに，コインシデンス現象については両現場共多少発生している事が実測値の特性から伺える．この現象は，建築構造物の壁面材によ図 18～図 19 は，AAB 工法建築構造物と木質工法建築構造物一階部分の透過損失比較，図 20～
図 21 は両工法の二階部分の透過損失比較である．
図 18～図 19 の一階部分の実測値の透過損失比較
では，AAB 工法の透過損失が木質工法の透過損失に比べ 10[dB]～20[dB]程度大きく算出された．
また，AAB 工法の透過損失が理論値に対応していないのに対し，木質工法の透過損失は周波数が500[Hz]以上では理論値によく対応している．
60.0

透過損失［dB］

50.0
40.030.0

理論値

20.0

実測値

10.00.063125

250

周波数［Hz］
500
1k2k4k8k

図 20 AＡB 工法建築構造物の総合透過損失（A 現場二階南側音源）
57

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7．むすび 14),15)

60.0

昨今は，幾多の工法による建築構造物が建造されている．本論では，A 現場及び B 現場の AAB
30.0
理論値
工法建築構造物において理論値と実測値の透過20.0
実測値損失から遮音性能を比較検討した．その結果，全10.0ての測定箇所で，透過損失の実測値が理論値を大0.063125250
周波数［Hz］
5001k2k4k8kきく上回った．また，AAB 工法建築構造物と木質工法建築構造物の遮音性能を比較検討すると，
図 21 木質工法建築構造物の総合透過損失
AAB 工法建築構造物の透過損失が木質工法建築（C 現場二階南側音源）構造物の透過損失を大きく上回った．その結果，以下の事が判明した．AAB 工法建築構造物は木次に，図 20～図 21 に示した両建築構造物の二質工法建築構造物に比べ総合透過損失が大きく階部分の実測値の透過損失では，AAB 工法の透遮音性能が優れている．つまり，AAB 工法建築過損失が木質工法の透過損失に比べ，数[dB]～構造物は外部騒音による建築構造物内での騒音15[dB]程度大きく算出された．また，AAB 工法の影響が非常に少なく快適度が良いと言える．
透過損失が理論値に対応していないのに対し，木また，本論の理論値算出に用いた透過損失の算
質工法の透過損失は，周波数 1k[Hz]以上では理論出式は，周波数が 500[Hz]以上で木質工法の透過値によく対応している．尚，図 18 と図 20 に示し損失の算出には概ね適用出来るが，AAB 工法のた透過損失特性は，同現場の一階部と二階部の間透過損失の算出には全面的に対応しなかった．こ取りが，音源方向から見ると殆ど同じ AAB 工法の事から，透過損失の理論式は，本来木質工法の建築構造物で，実測透過損失も非常によく似た特透過損失の算出に対応する理論式と解釈出来る．
性になった。
従って，最近開発された AAB 工法のような工法
6．近似式の，建築構造物における透過損失の算出が必要な
また，本論の理論値算出に用いた透過損失の算場合，実測値に対応する理論式が必要である．そ出式は，周波数が 500[Hz]以上で木質工法の透過こで，マンション形体の AAB 工法建築構造物に損失の算出には概ね適用出来るが，AAB 工法の限定した近似式は(11)式，そして，一般的な木質透過損失の算出には全面的に対応しなかった．こ工法建築構造物に限定した近似式は(12)式のよの事から，透過損失の理論式は，本来木質工法の透過損失の算出に対応する理論式と解釈出来る． うになり，複雑な計算を伴わないので簡易的に透過損失を算出する場合は有効であると考えられ従って，最近開発された AAB 工法のような工法る．の建築構造物における透過損失の算出が必要な
また，この度の研究を通して感じた事は，平成
場合には，実測値に対応する理論式が必要である．
2
15 年の建築基準法の改正により，人間が居住す
そこで，壁の面密度を m[kg/m ]，音波の周波数をる建築構造物には必ず換気設備の設置が義務づ
f[Hz]とし，壁面に対するガラス戸やガラス窓の割けられている．現在，建築構造物設置の換気装置合を r とすると，マンション形体の AAB 工法建は，換気のみが目的の製品も多く，換気口からの築構造物に限定した近似式は(10)式，一戸建て
AAB 工法建築構造物に限定した近似式は(11)式， 入射音による遮音性能の低下が問題である．しかし，遮音性能がある換気装置は相当高額で，一般そして，一般的な木質工法建築構造物に限定したの住宅には普及し辛い現状である．このため，安近似式では(12)式のように表せる．
価な換気装置の開発が待たれる．
⎛ mf ⎞
TLm = 15 log⎜
−33(10)⎟透過損失［dB］

50.040.0⎝ r ⎠58謝⎛ mf ⎞TLs = 11 log⎜⎟−9⎝ r ⎠(11)⎛ mf ⎞TLw = 11log⎜⎟ − 18⎝ r ⎠(12)

辞研究内容の提供と御協力を頂きました(株)神詫組及び詫間正章社長に感謝申し上げます．また，測定に協力頂いた卒業生の岡田英男氏，山本直人氏に感謝致します。

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参考文献
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5) JIS ハンドブック⑨,建築Ⅱ,試験･設備,日本規格協会(2004).
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