JIS A 1418—建筑物楼板冲击声隔声性能检测方法发展沿革及标准解析

1 建筑物楼板冲击声隔声性能要求

当行走、物品坠落或桌椅移动等产生的冲击直接作用于楼板构造时,楼板结构的振动会向下方室内辐射声能。此类声学现象统称为楼板冲击声。

在建筑使用过程中,楼板结构会承受不同类型的冲击并产生多样化噪声。根据JIS规范中建筑物楼板冲击声隔声性能检测方法的规定,需通过标准冲击源对建筑楼板施加冲击荷载,并在作为声接收端的下层空间测量产生的冲击声级。日本自20世纪50年代混凝土公寓大规模兴建以来,在居住环境性能评价体系中,分户楼板的冲击声隔声性能指标逐渐成为重要评价参数。相关研究体系自此逐步建立,并将规范化的检测方法纳入JIS标准体系,至2024年该标准实施将迎来五十周年里程碑。本文着重梳理该检测方法的历史演进,并详解其核心要素——标准冲击源装置。

2. 发展沿革

日本楼板冲击声问题的产生虽与公寓发展史及生活方式相关,但其研究起步较欧美国家相对滞后。1974年,《建筑现场楼板冲击声级测量方法》首次以JIS标准形式确立,当时采用的冲击源系直接引用国际标准(ISO)规定的标准轻量冲击源(撞击器)。选择的原因在于:其一,撞击器当时已被欧美各国广泛采用;其二,日本国内迫切希望尽快建立测量规范体系,故决定先行引进该设备,同时并行开发符合本土生活特性的冲击源装置。

值得关注的是,彼时日本社会已开始关注儿童跑跳等行为引发的楼板冲击声问题,针对本国建筑工法与生活习惯的冲击源研发工作同步推进。因此仅四年后,在1978年修订《建筑现场楼板冲击声级测量方法》时,技术委员会明确指出单凭撞击器难以准确评估楼板隔声性能,遂新增适用于模拟儿童跑跳等重冲击的标准重量冲击源(汽车轮胎装置)。

此后,标准历经多次修订:1983年为统一采用SI国际单位制进行修订,并启动与ISO标准的协调统一工作;至2000年实现重要突破——将原单一标准拆分为《JIS A 1418-1:标准轻量冲击源法》与《JIS A 1418-2:标准重量冲击源法》两部独立规范。其中2000版JIS的突出创新在于:在重量冲击源中引入橡胶球冲击源,使标准冲击源种类增至三类(撞击器、汽车轮胎、橡胶球)。此次修订虽以国际协调为主要目标,但需特别指出的是,标准重量冲击源实为日本自主研发并推广的技术成果,故当时仅有JIS A 1418-1与ISO形成对应关系。

随着欧洲国家对重量冲击源的需求日益增长,2005年(即JIS 2000版颁布五年后),ISO正式采纳橡胶球冲击源。为保持与国际接轨,2019年对《JIS A 1418-2》进行专项修订,使其橡胶球冲击源的技术特性与ISO标准完全协调。至此,日本楼板冲击声测量方法体系完成现代化转型,形成当前的技术框架。

3. 测量核心要素——标准冲击源

3.1 标准轻量冲击源(撞击器)
该装置由五个钢制圆柱锤头(质量约0.5kg,直径30mm,打击面为曲率半径500mm的球面)组成。锤头以100mm间距直线排列,通过凸轮驱动实现自动操作,可自距楼面40mm高度自由下落。各锤头依次完成下落-提升循环,以约0.1秒的时间间隔对楼板实施连续冲击。 此类锤击激励装置的原型可追溯至1920年代后半叶美国国家标准局(NBS,现NIST前身)开展的测量研究。据记载,当时采用质量近1kg的锤头以0.2秒间隔进行冲击。由于欧美国家较早将楼板冲击声作为住宅噪声问题进行系统性研究,撞击器被设计为模拟女性高跟鞋行走产生的冲击特性。此类硬质轻量冲击虽不会引发建筑主体结构的显著振动,但其能量通过楼面材料的形变被部分吸收,从而降低声辐射强度。为凸显不同饰面材料(如高弹性模量的石材)的隔声效果,特别选用钢制锤头以确保冲击力的精确传递。

JIS A 1418 标准轻量冲击源

3.2 标准重量冲击源——冲击力特性(1)[轮胎冲击源]
采用轮胎装置,通过自动跌落机构使其自距楼面约85cm高度自由下落,对楼板实施单次激励。该冲击源专为解决日本特有的儿童跑跳噪声(类似重软物体坠落的声学特征)而开发。研制初期曾考虑砂袋、夯土机等方案,最终选定质量约11kg的轮胎作为原型,因其物理特性与儿童体重及动作柔软度高度契合。后因实际应用中存在过载风险,JIS标准实施时将质量调整为7kg。考虑到儿童活动具有非连续性特征,规范明确要求采用单次激励模式。标准初期采用手动跌落方式,1980年自动跌落装置研发成功后实现全面普及。

JIS A 1418 标准重量冲击源[轮胎冲击源]

3.3 标准重量冲击源——冲击力特性(2)[橡胶球冲击源]
使用橡胶球,通过人工操作使其自距楼面约100cm高度自由下落,对楼板实施单次激励。该装置作为低强度冲击源(峰值冲击力约为轮胎源的1/3)被开发,主要解决重型冲击源可能造成的楼板损伤问题。初期采用天然橡胶材质,但因低温硬化现象显著,现标准规定使用硅橡胶基材(外径180mm,质量约2.5kg)。其与轮胎源的共性技术特征包括:接触面为曲率半径8-25cm的凸曲面,楼板接触面积控制在250cm²以内。2019年JIS修订时,特别对橡胶球的动态响应特性进行优化,确保与ISO 10140系列标准中橡胶球冲击源参数完全等效。

4. 汇总
在日本,应根据标准JIS A 1418开展建筑物楼板冲击声隔声性能检测。