学校施設の音楽教室改修における残響性能改善に関する研究　―簡易縮小モデルを用いた各建築材料の残響性能―

日本建築仕上学会 2015年大会学術講演会

2622

学校施設の音楽教室改修 における

残響性能改善に関す る研究

簡易縮小モデル を用 いた各建築材料の残響性能

O浅

見樹里封 田村雅紀半2

1.は

じめに 現在 、 日本国内には小学校 、中学校 、高等 学校 を合計 して

36,372校

あ り、使用頻度 は それぞれ異な ると思われ るが、ほ とん どの学 校 に音楽教室が設置 されてい る。音楽教室の 使用用途 としては、音楽の授業、合唱、様 々 な楽器 の演奏お よび合奏等である。そのため、 音楽教室の性能 には遮音性 、防音性 、吸音性 、 残響性能 を求 め られ る。 しか し、残響性能 に 関 しては、音楽室内の壁・床 。天丼 の表面構 成材料 によつて各学校施設 によつて性能が異 な るが、音楽 を鑑賞お よび演奏上残響 が不十 分であると感 じられ る音楽教室 もある。 平成

26年

7月 にお ける、文部科学省 によ る学校施設 の整備 に関す る指針 つでは、学校 施設設計 において設備 。収納への配慮 は “重 要

"と

され 、良好な音響的環境 として、遮音 性 の計画 は“望 ま しい"と _{明記 されてい るが、} 残響性能 につ いては特 に記述 がない よ うに思 われ る。その為、指針 においては面積・形状・ 収納 の計画 をまず第一 とし、良好 な音響的環 境、ステー ジの設置 は可能であれ ば行 う、 と いった事例 もある可能性 がある。 日本建築学会 よ り、平成

26年

9月 に内外 告嘔 車B演4 捜 拿

霊

田

音楽教室 使用用途・ 要求性能 図

1

音楽教室風景 と使用用途 および要求性能

Studyaboutreverberationperformance improvement inmusical ctassroomrepair inaschool facility

―The reverberation performance of each construction supplies using the simple reduction model― ASAMI 」uri *1,TAMURA MaSaki *2 装改修 工事指針 (案)・同解説 かが出版 され た。 指針 には内外装の改修 にお ける安全性・使用 性・施 工性等の改修指針 が記述 され てい るが、 音響性能 としての遮音性や残響性・吸音性 に 関す る記述 がない為、今後音響性能 に対す る 改修 工事方法 を考慮すべ きである。 本研 究では、実際に建設 され てい る学校 に 設 け られてい る音楽教室の表面構成材料 を調 査 し、材料 を対象 とした実験 を行 い吸音率 を 算出、吸音率 よ り残響時間 を算 出 し、各音楽 教室 の残響性能 を考察す る。

2.音

楽教室 における表面構威材の調査 学校 つ記載 の学校建築 よ り、実存す る音楽 教室 に使用 され てい る表面構成材料 を調査 し、 表

1に

表 面構成材料 を学校 ご とにま とめた。 一例 として

A校

は天丼 と壁 に石膏ボー ド、腰 壁 に ラフンベニヤ、床 にタイル カーペ ッ ト、

B校

は天丼 に岩綿吸音板、壁 に石膏ボー ド、 床 にタイル カーペ ッ ト、

C校

￨ま天丼 に孔開き 石膏ボー ド、壁 にシナ合板、床 にタイル カー ペ ッ トを使用 している。 これ ら表面構成材料 を対象 に、学校 ごとの音響調査 を行 う。

-95-A校 B校 C校 天丼: 石膏 ボード (9mm) 壁: 石音 ボード (9mm) i要壁: ラワンベニヤ 15 5mm) 床: タイル カー ペ ツト ラワンベニヤ タイルカーペット 天丼: 者綿 吸音 板 (9mm) 壁: 石膏 ボード (9mm) 床: タイル カー ペ ツト 天丼: 孔開き石膏 ボ ―ド ｍ

ｔ９ｍｍ＞

_彗抑的

) 床: タイルカーペ ツト 孔開き石言ボード シナ合板 タイ)レカーペット 岩綿吸音板 石青ボード タイルカーペット

3.表

面構成材料の音響調査 表

2に

実験要 因 と水準 を示す。 実験 よ り、 実験材料 の音圧 レベル を測定 し、吸音率 を算 出す る。算 出 した吸音率 よ り、各室の残響時 間を

Eyringの

残響式 よ り算 出す る。断熱材 として使用 され る、発泡スチ ロール等 を内包 す る構造であ る透過音測定用簡易縮小モデル を用意す る。実験 は

2室

構造 とな る簡 易縮小 モデル の左室 に音源 、右室 に精密騒音計 を設 置 し、左右室間に対象 とな る試供体 を隙問な く設置 した。音源 には、雑音発生器 よ リピン クノイズを発生 させ 、アクテ ィブス ピーカー を通 して音声化 した ものを使用 してい る。音 表

1

表面構成材調査結果 表

2

実験要 因 と水準 ０ ▲ 発 生 音 源 精 密 騒 音 計 の 試 験 体 を設 置 す る 声 を発生 させ 、試供体がない場合 、各材料 を 設置 した場合 、また暗騒音 を精密騒音計で音 圧 レベル を狽J定し、吸音率 を算 出す る。 算 出 した吸音率 を用いて、

Eyringの

残響式

(1)を

用い ることによって各音楽教室の残 響時間を算 出す る。

T=κ

y/一

_S10g9(1-瓦

_)―

(1)

T:残

響時間、

K:比

例定数 =0.16、

V:室

容 積 、

S:室

表面積 、瓦:平 均吸音率 とな る。 な お、音楽教室 の規模 は統一 し、幅8m、 奥行 12m、 _{高 さ}

3mと

_{す る。 よつて S=312m2、}

V288m3と

なる。 ″ 浄 れ 含 ” 片 ， ね 輿 ね )レ 寸 法 中畠800 mm XJ mm× mm 厚 さ mm 使用機器 ｀れit' 精 密騒音 計NL-52 20Hz∼20000Hz測定 _{スピーカーPMO.3} 出 力:15W 音源:ピンクノイズ (オクターブバンドごとのエネルギーが 一様) 雑音 発生器 SF-06 帯域 幅:20Hz∼ 20kHz

-96-表

3

実験材料 使用材料 シナ合 板 タイルカー ペット 孔 あき石 百 ボー ド 岩綿吸音板 石 膏 ボード ラワンベニヤ

4.音

響調査実験結果 図

2に

各学校 の表面構成材料 ご との吸音 率、 図

3に

各学校 の表面構成材料 ごとの残響時間算 出結果 を示す。精密騒音計 を用 いて測定 した各 表面構成材料 の音圧 レベル よ り、吸音率及 び残 響時間 を算 出 した。各表面構成材料 の吸音率 は、 孔 あき石膏ボー ド以外 は

3150Hz以

上で高い吸 音性 を発現 してい る。特 に高周波数域 では0.6 ∼0.8の割合 で吸音 されて しま う。 また、低周 波数域 では吸音 され に くい周波数帯が各表面構 成材料 に存在 した。その為、ある周波数 におい ては表面構成材料 が音 を反射 しやす く、残響時 間が長 くな る とい う結果 になって しまった。 各学校 に注 目す る と、

A校

お よび

B校

は傾 向が 似 てお り、50Hz、 125∼ 200Hz、

400Hzに

おい て天丼材 、壁材 の吸音率が0.3の割合 と比較的 高 くなってい る。残響時間に関 しては、中周波 数域 ではおお よそが0.5∼1.0秒として、安定 し てい る と思 われ る。

C校

は他

2校

と比較 して、 低周波数域 か ら中周波数域 において吸音率がお お よそ0.2以下 となってい る。残響時間に関 し ては、他

2校

と違い、中周波数域 にほ とん どの 周波数 が 1.0秒 以上 と長 くなってい る。 全体 としては想 定 した学校 の残響時間は、1.0 秒及び0.5秒に満 たない場合 があつた。音楽教 室 として推奨 され る残響時間は 0.6∼0.7秒 と され、音響環境 としては不十分 とな る。 また、 音楽教室の整備指針 よ り、小音楽ホール として の計画 も有効 とされ るため、その場合 さらに音 楽ホールの よ うに残響時間を長 くす る計画 を立 て る必要がある。 母 “ 藝 08 06 04 02 0 中心周波数I‖21 A校 中心周波数lHz〕 B校 図

2

各学校 の構成材料 ごとの吸音率 中心周波数(Hz〕 C校 ― 石骨不―ド ー タイルカーペット 一

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h 中心周波数(H2) A校 J ! ■ た 中心周波数〔Hz〕 B校 図

3

各学校の構成材料 ごとの残響時間算 出結果 畢 T B T ￨ r L ヒ 刊 出

A

中心周波数〔H2) C校

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5.ヒ

ア リング調査 学校施設 を調査す る うえで、実際 に施設 を 使用 してい る人が 日頃 どの よ うに感 じなが ら 利 用 してい るかを調査す ることの必要性 を感 じた。 その為、文部科学省 か ら指針 が設定 さ れ てい る小学校・ 中学校 。高等学校 の音楽教 論 の方や施設 を利用す る生徒 の方、特 に利用 頻度 の高い方 を対象 に ヒア リング調査 を行 う。 ヒア リング項 目としては、音楽教室使用用 途 ごと、音楽 の授業時・合唱時 。合奏時・音 楽鑑 賞時 に分 けて施設 を利 用す る うえで普段 感 じていることをア ンケー トを実施 し、実際 の音楽教室 の利用 され方の実態 を調査す る。 アンケー トは音楽教室使用用途 ごとに分 け、 利 用l央_{適性 として}

_5段

階評価 を し、 さらに利 用時 に感 じることについて、その他音楽教室 利用時 に気 になることについて記述す る形式 となってい る。

6.ま

とめ 音楽教室 にお ける表面構成材料 の音響調 査 よ り、算 出 した吸音率及 び残響時間か ら、 現在 ある音楽教室 の問題点 を確認 、検討す る ことができた。周波数帯に よって残響時間は 大 き く異 な り、推奨 され る残響時間である0.6 ∼0.7秒_{を満 たす周波数 はあま り多 くなかっ} た。 また、音楽教室 によ り残響時間の設定が 異 なる場合 もある。例 えば、部屋 を分化 した 場合 、主に授業で使用す る部屋 と楽器演奏等 で使用す る部屋 では残響時間の設定が異な り、 表面構成材料 も異 な る。 本研 究 よ り、学校施設 改修 において、音響 性能 に関す る点での改修方法 を考慮す る必要 があるため、今後 にて改修 方法 を提案 してい く。 【参考文献】 1)学校施設の整備 に関す る指針,文部科学省 (2014) 2)内外装改修工事指針(案)・ 同解説,日本建築学会 (2014) 3)学校施設の音環境保全基準・設計指針,日本建築学会(2008) 4)学 校・学校2・学校 3,建 築資料研究社,(1987・ 1998・2006) 5)浅見樹里、田村雅紀、金巻 とも子、鹿野正顕、長谷川成志, 災害時 を含めたペ ッ ト共棲住環境の品質評価 その2住環境 改善 システムの適用による音響特性,社会貢献学会第 4回 大会 予稿集(2013) 6)浅_{見樹里、田村雅紀、金巻 とも子、鹿野正顕、長谷川成志} , 人 とペ ッ トが共棲する住環境における音響特性に関する研究, 日本 建 築 学 会 関 東 支 部 研 究 報 告 集 84(1),日本 建 築 学 と当,p269-272(2014) 7)金_{巻 とも子、田村雅紀、浅見樹里、鹿野正顕、長谷川成志} 1 ペ ッ ト共棲環境の 00L改 善 を目的とした建築技術・システムに 関する基礎的検討 その 2ペッ ト養成の現状 と日常生活にお ける発生音の調査,2014年 度大会学術講演梗概集 洋1,日本建 築学会,p936-964(2014) 8)浅見樹里、田村雅紀、金巻 とも子、鹿野工顕、長谷川成志, ペ ッ ト共棲環境の 00L改 善を目的とした建築技術・システムに 関する基礎的検討 その 3災害時における応急仮設住宅の音 響特性調査,2014年 度大会学術講演梗概集A-1,日本建築学会, p965-969 (2014)

*1工

_{学院 大 学 大学 院 建 築学 専 攻}

*2工

_{学 院 大 学建 築 学 部 建 築 学 科} H准_{教 授 博 士} (工学) Kogakuin University Associate Prof. School of Architecture, Kogakuin

Universtty