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建築部材の遮音性能予測システム「TSounds®-Lab」を開発

-数値解析を用いて低コスト・短時間・高精度に遮音性能を評価-

2025年1月28日
大成建設株式会社

 大成建設株式会社(社長:相川善郎)は、部屋の壁などに用いる建築部材の遮音性能を、数値解析により低コストかつ短時間で高精度に予測するシステム「TSounds-Lab」を開発しました。本システムの適用により、遮音性能が不明な新しい仕様の壁部材等の使用に際し、従来の実大実験による評価手法と比較してコストおよび時間を大幅に低減することができます。また、実験結果と同等の精度で数値解析により遮音性能を事前に確認することが可能となります。

 鉄道や幹線道路に面したり、騒音が発生する設備機械室と隣り合ったりする住居の居室やオフィスの執務室などでは、壁や窓に室内で目標とされる騒音レベルを上回らないように適切な遮音性能が備わっていることが求められます。このような建物については計画・設計段階で、完成後の室内騒音を予測した上で、目標とする騒音レベルを超えない遮音性能を有する建築部材を選定します。この遮音性能はJIS規格※1に則って実験等で測定する必要があり、市販の壁部材や窓ガラスについては各メーカーなどが測定した遮音性能のデータが公開されています。しかし、建物に新しい仕様の部材を採用しようとする場合は、実物大の試験体を作成し実験室で測定を行い、部材自体の遮音性能を事前に評価する必要があり、多くの費用と時間がかかっていました。一方、実大実験によらず、数値解析を用いて部材の遮音性能を予測する手法の研究開発も行われてきましたが、詳細な解析に多くの時間を要する点や、実験との比較結果が必ずしも一致しない等の課題があり、数値解析結果を設計に直接利用するのは難しい状況でした。

 そこで当社は、数値解析に用いるモデルおよび評価手法に独自の工夫を施し、建築部材の遮音性能を低コスト・短時間で高精度に予測可能なシステム「TSounds-Lab」を開発しました。本システムによる予測結果の精度は、当社技術センターでの実大実験の測定結果と同等であることを確認しており、遮音性能が不明な新たな仕様の部材についても数値解析による評価結果に基づき建物への使用が可能となります。

「TSounds-Lab」の特長は以下のとおりです。

  1. 1

    数値解析により低コスト・短時間で遮音性能を評価
    乾式壁の遮音性能を評価する場合、本システムは壁部材を構成する石こうボードや下地材、周辺支持材等を詳細にモデル化し、音を受けた壁部材の振動を有限要素法で解析します。次に、壁部材から放射される音を有限要素法と境界要素法を用いて解析し、遮音性能を算出します。実大実験では、これまで1仕様の壁部材の試験に最低でも1か月を要していましたが、本システムは解析のみで評価が可能なことから、実験を行う場合と比較すると、コストは1/10に削減、時間は1/8に短縮することが可能となります。また、様々な材料の組み合わせによる建築部材の性能評価が容易に行えるため、設計のバリエーションが広がります。

  2. 2

    JIS規格に則った実験と同等精度で遮音性能を予測(図1参照)
    鉄筋コンクリート壁や乾式壁、窓ガラスなど複数種類の部材の遮音性能について、数値解析を用いた本システムによる予測結果が、JIS規格に則った条件で測定した実験値と比較して同等精度であることを確認しました。

  3. 3

    特定方向からの音に対する遮音性能も高精度に予測(図2参照)
    遮音性能に関するJIS規格では、様々な方向から音が入射する条件で性能評価を行いますが、本システムでは斜入射による音響透過損失を評価し、特定方向からの音の入射に対する遮音性能を予測することが可能です。高層建物の近くに幹線道路や鉄道があり、音の入射角度により窓ガラス等の部材の遮音性能が著しく低下するリスクがある場合などでの予測評価に有効です。

 今後当社は、住宅やオフィス、工場など様々な建物で用いられる建築部材の遮音性能予測に本システムを積極的に適用してまいります。

図1 JIS規格による遮音性能の実験測定値と本システム予測値の比較結果
図1 JIS規格による遮音性能の実験測定値と本システム予測値の比較結果
図2 特定方向からの音の入射に対する遮音性能の実験測定値と本システム予測値の比較結果
図2 特定方向からの音の入射に対する遮音性能の実験測定値と本システム予測値の比較結果
  1. ※1

    JIS規格 A 1416:2000:実験室による壁部材等の遮音性能の測定規格。図1左上のように2つの部屋の間に測定する試験体を設置し、部材の遮音性能の指標である音響透過損失を測定する。2つの残響室(音の響く試験室)の間に部材を設置するため、部材には壁から反射してきた様々な方向からの音が入射する。