Super HRC システム ‑ 超々高層ＲＣ住宅の開発

大型スラブの床衝撃音特性

渡邉 秀夫 *1
山内崇 *1
井上 勝夫 *2
松岡 明彦 *1

概要

東雲計画の建物は、５スパンのスラブが無梁構造となっており、これまでの床衝撃音レベルの予測法が適用し難い構造となっている。そこで、床衝撃音遮断性能を確認するために、３スパン分の実物大モデルを建設して床衝撃音遮断性能の測定を行った。
その結果、次のことが明らかとなった。

1)大型スラブでも、駆動点インピーダンスと床衝撃音レベルとの対応はよい
2)大型スラブでも、適正な剛性を確保すれば床衝撃音は不利にならない

3)今回採用のスラブリブ構造は、均質単板スラブに近いインピーダンス特性になる
4)段差部は梁と同様の拘束性があり、床衝撃音遮断性能の面からみて有利要因となる

DEVELOPMENT OF “Super HRC SYSTEM”

CHARACTERISRICS ON FLOOR IMPACT SOUND OF LARGE SCALE SLAB

Akihiko MATSUOKA*1
Hideo WATANABE*1
Takashi YAMAUCHI*1
Katsuo INOUE*2
The structure of Shinonome Project is designed five spans without beams, so it is difficult to apply the calculation method byimpedance which is generally used until now to this structure. We constructed three spans full-scale model and measured the characteristics
of insulation of floor impact sound.
The following measure results were obtained:
1) Even large scale slab, there is correspondence between impedance and floor impact sound level.
2) Even large scale slab, insulation of floor impact sound is not disadvantage, if slab is held proper rigid condition.
3) The characteristics of slab with rib structure are similar to those of homogeneous slab.
4) The part of step is possessed of high rigid as beam, so it becomes advantageous element for insulation of floor impact sound.

*1 技術研究所*2 日本大学理工学部*1 Technical Research Institute *2 College of Science and Technology,Nihon Univ.

1

Super HRC システム ‑ 超々高層ＲＣ住宅の開発

大型スラブの床衝撃音特性

松岡 明彦 *1
渡辺 秀夫 *1
山内崇 *1
井上 勝夫 *2
１．はじめに

２．実大モデルの概要

最近の集合住宅では、平面計画の自由性が重視され、無梁構造が計画されことが多くなっている。その結果、１スパン内では無梁として、ボイドスラブやアンボンドスラブなどの大型スラブが採用されるようになってきている１）。
本東雲計画では、１スパン内だけではなく５スパンが無梁であり、集合住宅で不満度の指摘率が高い床衝撃音に対して、現在一般に用いられているインピーダンスに実物大モデルは、計画建物５スパンのうち、図 ‑1 に示す３スパン分のスラブ（17,230 × 9,420）を構築した。ス
ラブは、リブを有する合成床用プレストレストＰＣａ板（幅 2,450mm）で、スラブ中央部に段差がある構造となっている。
スラブの断面を図 ‑2 に示す。スラブ厚さは、トッピンよる床衝撃音レベルの予測法 2） を適用し難い構造が採用されている。

そこで、品質確保の面から事前に床衝撃音レベルを確認する必要があると考え、実物大モデルを建設して床衝撃音遮断特性の測定を行ったので、その結果について報告する。

段差(3)スラブリブ(4)スラブ段差部(5)天井(スラブ厚 370mm）(6)天井(スラブ厚 330mm）

図 ‑3計画建物のと実大モデル部分

370
190
140 130 50

石膏ボード12.5mm

実大モデル

石膏ボード12.5mm

図 ‑2 スラブ断面と天井*1 技術研究所

2(2)段差スラブ

330
140 130 50 150

図 ‑1モデル部分(1)中央スパン間仕切*2 日本大学理工学部

図 ‑4インピーダンス測定ブロックダイアグラム

400570

R3Ｃ１500 1,000 1,000

Z51,800

Ｂ１D3Ｃ３D4Ｂ３R5 D5Ｂ２330mm厚2,230

Z4370mm厚Ｃ２R4

Z1 Z2 Z3

D25,170

2,950

R29,420500 1,000 1,000

Ａ３Ａ２Y54,250

Ａ１Y42,090

Y1 Y2 Y3

D12,230

R12,950

R65,500

D65,500

6,230

17,230

図 ‑5実大モデルの詳細図と駆動点インピーダンス測定点5,500
3,290

グコンクリートの厚さを変えて、段差スラブのうち、主として居室部が配置される高い方のスラブが370mm、洗面所、浴室、便所等が主として配置される低い方のスラブ切壁に先行して取り付けた。
図 ‑3 に実大モデルの写真を示す。

15,170が 330mm となっている。また、天井は、石膏ボード 12.5mmをリブ下端から 140mm のところに通常の吊り工法で間仕ダイアグラムにより、図 ‑5 に実大モデルの詳細図とともに示す測定点について行った。

Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３は、それぞれ370mm スラブ、330mm のスラブ、段差部のインピーダンス特性をみるため、Ｒ１〜Ｒ６、Ｄ１〜Ｄ６は梁と段差部の拘束力およびリブの影響をみるため、Ｙ１〜Ｙ５およびＺ１〜Ｚ６はインピーダンスの端部上昇量をみるために選定した測定点である。

床衝撃音レベルの測定は、中央スパンの直下に間仕切壁を設けて受音室とし、JIS A 1418‑1995に準拠して行った。受音室は、図 ‑6 に示すように、１スパン分を室としたＡ室(床面積25.5m2)およびＣ室(21.0m2)については天井施工前後、計画されている室の代表的な大きさに間仕切ったＢ室(17.0m2)、Ｄ室(10.9m2)およびＥ室(10.1m2)については天井施工後に測定を行った。

４．測定結果4.1 インピーダンス特性

4Ｃ室測定
時衝撃点

Ａ室
370mmスラブ

5Ｂ室54,250

いて行った。
駆動点インピーダンスの測定は、図 ‑4 に示すブロック

3

間仕切線

３．測定項目と測定方法
測定は、駆動点インピーダンスと床衝撃音レベルにつ

Ａ室測定
時衝撃点

22

34Ｃ室
330mmスラブ

1Ｄ室

Ｅ室

2,5602,370

図 ‑6 受音室とＡ室、Ｃ室測定時衝撃点
図 ‑7 に、スラブ厚さ 370mm のＡ列、段差部に相当するＣ列、スラブ厚さ 330mm のＢ列のインピーダンス測定結果を示す。重量床衝撃音で重要となる 63Hz の駆動点インピーダンスレベルは、中央スパンのＡ２で 118dB、Ｂ２で115dB、Ｃ２で 123dB となっており、Ｃ２のインピーダンスレベルが大きな値を示している。また、両端スパンも含めてＣ列は、他の列に比べて高音域の上昇量が顕著となっている。これらのことから、この段差部は、梁と同様の拘束性を有していると考えられる。

Ａ列、Ｂ列の特性から、スラブ全体の最低次固有振動数は 10Hz 程度とみることができる。63Hz 帯域では固有振動数の数が５〜 10 個程度認められ、駆動点インピーダンスの低下も在来のＲＣ造のスラブに比べて顕著ではなく、振動の拡散性がよいことが窺われる。

3

当実大モデルは３スパンとしたが、実際の建物では、さらに２スパン増加するため、長辺方向の固有振動数がより低周波数域から入ってくるため、インピーダンスの共振による低下量はさらに押さえらるものと推測される。
衝撃インピーダンスレベルの測定値が 370mm スラブで124dB、330mm スラブで 121dB であり、その差が 3dB 程度

120100160

140

120

100

オクターブバンド値

A2100
周波数 (Ｈｚ)

1000

10100
周波数 (Hz)

120

100

140

120

100

1000

100
周波数 (Ｈｚ)

10100

140

120

100

1000

図 ‑7100
周波数 (Hz)

1000

10120

100
オクターブバンド値

140

120

100

100
周波数 (Hz)

1000

10100

160
インピーダンスレベル (dB)160
インピーダンスレベル (dB)

160

120

140

120

100

R4140

120

100

R580

R680
100
周波数 (Hz)

1000

図 ‑8

1000

10080
10

1000

140

100
周波数 (Hz)

120

R380

10140

R280
100
周波数 (Hz)

1000

160
インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

140

100
周波数 (Hz)

スラブ全体の駆動点インピーダンス測定結果
160

衝撃インピーダンス値

10100

80
10160

R1120B380
100周波数 (Ｈｚ)

1000

140

B2

B1
80

100
周波数 (Hz)160
インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

120

1000

100

1000

160

140

100周波数 (Ｈｚ)

12080
10160

1000

C380
100
周波数 (Ｈｚ)100
周波数 (Ｈｚ)

140

C280

10A3160

C1
10100

10

インピーダンスレベル (ｄＢ)

140

120

1000

160
インピーダンスレベル (ｄＢ)

インピーダンスレベル (dB)

160

140

80

80

10

インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)14080

インピーダンスレベル (dB)

レベルの差は 5dB 程度とみることができる。

衝撃インピーダンス値

A1

インピーダンスレベル (dB)

スレベルと比較して 370mm スラブは ‑3dB 程度、330mm ス
ラブは ‑5dB 程度であるため、両スラブのインピーダンス

1601604となっている。また、63Hz 帯域以下におけるスラブの平均的駆動点インピーダンスレベルは、衝撃インピーダン

8010100
周波数 (Hz)

100010

Ｒ方向における駆動点インピーダンス測定結果

なお、中央スパンのスラブと両端部スパンのスラブの駆動点インピーダンスレベルにはほとんど差がなく、振動面からみたスパンの差はないと考えられる。

図 ‑8 に、梁および段差の拘束力をみるために測定した
Ｒ方向におけるインピーダンス測定結果を示す。これによると、それぞれのスラブ中央Ｒ２、Ｒ５に比べて、梁近傍のＲ１、Ｒ６の方が、駆動点インピーダンスレベルが若干大きく梁の拘束力が認められる。また、Ｒ１、Ｒ６と比較してＲ３、Ｒ４の駆動点インピーダンスレベルの方が大きくなっており、段差部分のスラブ拘束力が梁より大きいことがわかる。
この結果と先に示したＡ列、Ｂ列、Ｃ列の結果から、重量床衝撃音遮断性能の面からみると、63Hz 帯域でのスラブ端部拘束としての効果は 5 〜 10dB 程度と考えられる。
スラブリブの有効性を確認するためにリブ上のＲ列とリブ間のＤ列におけるインピーダンスレベルを測定した

結果のうち、スラブ中央点における比較を、370mm スラブについて図 ‑9、330mm スラブについて図 ‑10 に示す。重量床衝撃音で特に対象とする低音域の周波数範囲では両者に大きな違いはみられず、トッピングコンクリートが比較的厚いため、両スラブとも曲げ変形に対して均質単板とみなせる特性を示している。
図 ‑11 に、Ｙ方向、Ｚ方向におけるインピーダンス測定結果を示す。これによると、端部のＹ２、Ｚ２にいく
160

衝撃インピーダンス値
衝撃インピーダンス値

インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)160

140120100

オクターブバンド値
オクターブバンド値

R2120100

R5808010100
周波数 (Hz)

101000インピーダンスレベル (dB)

140120100

図 ‑9100
周波数 (Hz)

370mm スラブのリブ上・リブ間

図 ‑10駆動点インピーダンス測定結果

330mm スラブのリブ上・リブ間駆動点インピーダンス測定結果
160

衝撃インピーダンス値
衝撃インピーダンス値

140120オクターブバンド値
オクターブバンド値

インピーダンスレベル (dB)160
インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

10

1000

160

140

120

100

140

120

100

Y4A2Y28080100
周波数 (Hz)80

101000160100
周波数 (Hz)

1000

10140

120

100140

120

100

80
100
周波数 (Hz)

1000

図 ‑11

1000

100
周波数 (Hz)1000

140120

100

Z4

B2
80

100
周波数 (Hz)160
インピーダンスレベル (dB)160
インピーダンスレベル (dB)

インピーダンスレベル (dB)

1000

100

D5

10

10100
周波数 (Hz)

120

80

80

10

1000

140

D2100

100
周波数 (Hz)160

160
インピーダンスレベル (dB)

140

10

Z2100
周波数 (Hz)

1000

80
10

Ｙ方向、Ｚ方向における駆動点インピーダンス測定結果5にしたがいインピーダンスレベルが上昇していることがわかる。

量計算結果を、スラブ端部からの距離(x)と衝撃源の衝撃周波数でのスラブの曲げ波の波長(λ b)との比を横軸にとって図 ‑12、図 ‑13 に示す。両スラブともあまり大きな上昇は認められず、スラブ端部のごく近傍においてのみ2 〜 3dB 程度の効果が期待できる程度である。これは、在来の均質単板スラブの場合が15dB程度になるのに比べて相対ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽﾚﾍﾞﾙ (dB)

これらの測定結果に基づき、Ａ２、Ｂ２を基準にしたときのＹ方向、Ｚ方向の衝撃インピーダンスの端部上昇5たように、衝撃インピーダンスのレベル差が3dB 程度、それぞれのスラブの共振によるインピーダンス低下量のレベル差が２ dB 程度、合わせて 5dB であることから、スラブのインピーダンス特性の差にほぼ対応した値になっているといえる。
段差部の効果をみるために、衝撃点別の床衝撃音レベ

ルを図 ‑15、図 ‑16 に示す。これらによると、370mm スラブ、330mm スラブとも、スラブ周辺の梁に近い衝撃点①、②より段差部に近い衝撃点④、 ⑤を加振したときの床衝撃音レベルが小さな値になっている。衝撃点①を基準に1

図 ‑122100.01

図 ‑1320 に示す。
Ｌ数でみると、Ａ室は 54、Ｃ室は 57 となり、天井施工前に比べてＡ室で 4、Ｂ室で 2 低下している。この性能の低下は、天井裏空気層(270mm）の弾性と天井板の質量による共振周波数が約 40Hz、野縁間隔 303mm で取り付けた天井板の共振周波数が約 90Hz になることから、これらの共振の影響が 63Hz にあらわれたためと考えられる。また、Ｂ室はＡ室に比べてＬ数で１、Ｄ室、Ｅ室ではＣ室に比べてＬ数でそれぞれ 4、3 小さな値になっているが、この変化量は、床の放射面積の比にほぼ対応した値となっている。
天井施工前後の軽量床衝撃音レベルの測定結果のうち、Ａ室、Ｃ室について図 ‑21、Ｂ室、Ｄ室、Ｅ室について図‑22 に示す。Ｂ室、Ｄ室、Ｅ室の値が、Ａ室、Ｃ室に比べてＬ数で 3 〜 4 大きな値になっている。これは、受音室の6（dB）
ル1

Ｚ方向端部インピーダンス上昇量測定結果

● Ａ室
○ Ｃ室

8070
L‑65

ベ音 レ

天井施工後の重量床衝撃音レベル測定結果のうち、Ａ室、Ｃ室について図 ‑19、Ｂ室、Ｄ室、Ｅ室について図 ‑0.1x/λb90

衝 撃

4.3 天井施工後の床衝撃音レベル

Ｙ方向端部インピーダンス上昇量測定結果

3床ことが確認できる。

14したときの各衝撃点との床衝撃音レベル相対差を図 ‑17、
図 ‑18 に示す。63Hz で 2 〜 4dB 小さな値になっているが、これは、駆動点インピーダンスの測定結果に対応しており、段差部が床衝撃音の面からみて有効に作用している

0.15
相対ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽﾚﾍﾞﾙ (dB)の差は、受音室の寸法比の違いなどの影響もあるため、単にインピーダンスレベルの差だけではないが、前述し2x/λb

天井施工前の裸スラブの重量床衝撃音レベル測定結果を図 ‑14 に示す。これによると、Ｌ数で 370mm スラブは50、330mm スラブは 55 の性能が得られている。この両者

300.01

極めて小さい値であり、今回採用したリブ構造のスラブの剛性が大きいことの証左ともなっている。

4.2 天井施工前の床衝撃音レベル

460

L‑60
L‑5550

L‑50L‑454030

L‑40L‑3563125250

500

中 心 周 波 数

1k2k（Hz）

図 ‑14 Ａ、Ｃ室重量床衝撃音レベル測定結果
吸音力の違いのほか、床面積に対する壁面積の割合が大きくなる分、壁からの放射音の寄与度が大きくなるためと推測される。

90L‑60レ

L‑55

撃 音

50L‑50
L‑45L‑40L‑353063125250

500

中 心 周 波 数

1k

床衝撃音レベル相対差 （dB）

0‑1063125250500

中 心 周 波 数1k

L‑45402k（Hz）

L‑40L‑3563125

中 心250500

1k周 波 数2k（Hz）

20○ 衝撃点２▲ 衝撃点３△ 衝撃点４
◆ 衝撃点５100‑1063125中250

心 周500

波 数1k2k（Hz）

図 ‑17 Ａ室衝撃点①を基準としたときの

図 ‑18 Ｃ室衝撃点①を基準としたときの

9090

● Ａ室
○ Ｃ室（dB）

80

L‑6560

L‑55

音

50

L‑50

衝 撃

L‑60

L‑4540

L‑40
L‑3563125

250

500

中 心 周 波 数

1k2k（Hz）

図 ‑19 天井施工後Ａ , Ｃ室
重量床撃音レベル測定結果

レ ベル

7030

床衝撃音レベル相対差床（dB）
ベ ル

L‑50

図 ‑16 Ｃ室衝撃点別重量床衝音レベル測定結果

床衝撃音レベル相対差

床 衝 撃 音 レ

L‑55（Hz）○ 衝撃点２▲ 衝撃点３△ 衝撃点４◆ 衝撃点５10L‑60302k

図 ‑15 Ａ室衝撃点別重量床衝撃音レベル測定結果
20L‑65

衝4070

60

床50

L‑65

● 衝撃点１○ 衝撃点２▲ 衝撃点３△ 衝撃点４◆ 衝撃点５80

床衝撃音レベル相対差 （dB）

レ ベ60

衝 撃 音70

ベ ル（dB）● 衝撃点１○ 衝撃点２▲ 衝撃点３△ 衝撃点４◆ 衝撃点５80

床ル（dB）

90

● Ｂ室
○ Ｄ室
▲ Ｅ室8070
L‑6560

L‑60
L‑5550

L‑50
L‑45

4030

L‑40
L‑3563中125250500

心 周 波数1k2k（Hz）

図 ‑20 天井施工後Ｂ , Ｄ , Ｅ室
重量床衝撃音レベル測定結果

7床ル

L‑65

ベ

L‑6060L‑5550

L‑45L‑40L‑353063中125

心250500

周 波数1k70

L‑70L‑504080レレ
撃 音

50

衝600中 心500

周 波数1k2k

L‑50
L‑45
L‑40
L‑3563

Ａ室、Ｃ室の天井による床衝撃音レベル低減量（天井施工前後の床衝撃音レベルの相対差）のうち、重量衝撃音について図 ‑23、軽量衝撃音について図 ‑24 に示す。63Hz
帯域では重量衝撃音で 2 〜 4dB のマイナス効果、軽量衝撃音も低減効果はみられず、前述した共振の影響が重量衝撃音だけではなく軽量衝撃音にもあらわれていることがわかる。天井による低減効果は、重量衝撃音で 250Hz帯域以上、軽量衝撃音で 125Hz 帯域以上の周波数であらわれはじめる特性となっている。

５．おわりにリブ付き大型スラブの床衝撃音レベル特性について明らかにした。このような特殊なスラブ構造でも、インピーダンスと床衝撃音レベルとの対応はよく、通常のスラブ構造と同じように取り扱ってよいことが確認された。
また、大型スラブでも適正な剛性を確保すれば床衝撃音は不利にならないこと、今回採用のリブ構造では均質板に近い特性になること、段差部は梁と同様の拘束性があること等が確認された。
今後、スラブ 330mm に計画される居室の乾式二重床の床衝撃音遮断性能の特性について検討を行う予定である。

中125250

心 周500

波 数1k2k（Hz）

20● Ａ室○ Ｃ室100‑10（Hz）

図 ‑23 天井によるＡ、Ｃ室重量床衝撃音レベル低減量

8L‑55

図 ‑22 天井施工後Ｂ、Ｄ、Ｅ室
軽量床衝撃音レベル測定結果
床衝撃音レベル低減量 （dB）

床衝撃音レベル低減量 （dB）

10250

L‑60302k

● Ａ室
○ Ｃ室

125

L‑65（Hz）

2063

L‑7040

図 ‑21 天井施工前後Ａ、Ｃ室
軽量床衝撃音ベル測定結果‑10● Ｂ室
○ Ｄ室
▲ Ｅ室

衝70

床80

撃 音

● Ａ室（天井施工前）○ Ｃ室（天井施工前)▲ Ａ室(天井施工後）△ Ｃ室（天井施工後）

（dB）

90

ベル（dB）

90

63

125

中250

心 周500波数1k2k（Hz）

図 ‑24 天井によるＡ、Ｃ室軽量床衝撃音レベル低減量【参考文献】

1) 古賀、涌井、田野「チューブコア形式による集合住宅の重量床衝撃音遮断性能」日本建築学会大会学術講演会梗概集(1999.9)
2) 木村、井上「床衝撃音と床スラブの振動特性に関する実験的研究」
日本建築学会論文報告集 第 332 号 昭和 58 年 10 月