JP2005350950A - 吊り天井の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 上層の構造躯体から順次第１および第２の天井部材が吊設され、下方の第２の天井部材に設備機器が設置されている吊り天井において、第１の天井部材を貫通することなく、地震時における第２の天井部材の振れ幅を許容値以下に抑制することができる、吊り天井の制振構造を提供することを課題とする。
【解決手段】 上層の構造躯体１０から吊り下げ部材１１ａを介して第１の天井部材１２を吊設し、この第１の天井部材１２の下方に吊り下げ部材１１ｂを介して第２の天井部材１３を吊設するとともに、第２の天井部材１３に設備機器１４を設置した吊り天井の制振構造であって、第２の天井部材１３とその側方に位置する構造躯体１０との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材２４を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クリーンルーム等の重量の嵩む設備機器が天井部材に設置される吊り天井の制振構造に関するものである。

従来より、クリーンルーム等における天井構造として、図４に示すように、構造躯体１から長ボルト２ａを介して天板となる天井チャンバーパネル３を吊設し、この天井チャンバーパネル３の下方に、上記長ボルト２ａの下端に接続した長ボルト２ｂによってシステム天井４を吊設するとともに、このシステム天井４に、ファンフィルターユニット５や照明器具、電源線、制御線等の設備機器を取り付けた吊り天井が知られている。

そして、上記吊り天井を有する建物は、ファンフィルターユニット５から清浄な空気を作業空間となるシステム天井４の下方のクリーンルーム６に送気して所定のクリーン環境を保持するとともに、当該クリーンルーム６内の空気を、フロアパネル７を通じて下方のリターンエリア６ａに送り、さらに側壁１ａに沿ったリターンダクト６ｂから天井チャンバーパネル３とシステム天井４との間のプレナムチャンバ８に循環供給するようにしたものである。なお、図中符号９は、天井チャンバーパネル３と側壁１ａとの間に介装された気密シールである。

このような吊り天井の構造によれば、予めシステム天井４にファンフィルターユニット５やその他の設備機器を取り付けておき、これらを一体的に施工することができるために、施工の手間を軽減化して工期の短縮化を図ることができるという利点がある。

他方、上記従来の吊り天井にあっては、天井チャンバーパネル３を設けている結果、システム天井４の吊り長さが大きくなるのに対して、当該システム天井４には、ファンフィルターユニット５等の重量が嵩む各種の設備機器が取り付けられているために、地震が発生した際のシステム天井４の応答が大きくなってしまう。この結果、システム天井４が周辺の壁面１ａに衝突して、当該システム天井４や、あるいはこれに取り付けられている上記設備機器が損傷を受けるおそれがある。

ところで、地震時におけるシステム天井の振れ幅を許容値以下に抑えるためには、当該システム天井と構造躯体との間に、ブレースなどの補強材や、振動を減衰させるための制振ダンパー等を設置するのが効果的である。
ちなみに、本発明者等は、先に特願２００４−１８４２４として、上層の構造躯体から垂下された支承部材によって天井部材が支持され、この天井部材に設備機器が取り付けられた構造の吊り天井について、上記天井部材と上層の構造躯体との間に、オイルダンパー等の制振ダンパーをブレース状に設置した制振構造を提案している。

しかしながら、図４に示した吊り天井においては、構造躯体１から長ボルト２ａを介して天井チャンバーパネル３を吊設し、この天井チャンバーパネル３の下方に長ボルト２ｂによってシステム天井４を吊設しているので、構造躯体１とシステム天井４との間に、プレナムチャンバ８の天板となる天井チャンバーパネル３が設けられている。このため、構造躯体１の側壁１ａとの間を除き、天井チャンバーパネル３が妨げとなって、システム天井４と上層の構造躯体１との間に上記補強材や制振ダンパーを設けることが難しいという課題がある。

そこで、上記天井チャンバーパネル３を貫通させて構造躯体１とシステム天井４との間に補強材等を設けることも考えられる。しかしながら、当該構成を採用した場合には、地震時に当該補強材と天井チャンバーパネル３とが干渉しないように、上記貫通部分に大きなクリアランスを設ける必要があり、この結果プレナムチャンバ８における気密性を確保することが難しくなるという課題が生じる。

加えて、天井チャンバーパネル３を設けている結果、システム天井４の吊り長さが大きいために、上記補強材等の長さも大きくなり、必然的に強度上必要とされる断面も大きくなるために、吊り天井の構造全体として、その重量が極めて大きなものになってしまうという課題も生じる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、上層の構造躯体から順次第１および第２の天井部材が吊設され、下方の第２の天井部材に設備機器が設置されている吊り天井において、第１の天井部材を貫通することなく、地震時における第２の天井部材の振れ幅を許容値以下に抑制することができる、吊り天井の制振構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上層の構造躯体から吊り下げ部材を介して第１の天井部材を吊設し、この第１の天井部材の下方に吊り下げ部材を介して第２の天井部材を吊設するとともに、当該第２の天井部材に設備機器を設置した吊り天井の制振構造であって、上記第２の天井部材と側方に位置する上記構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けたことを特徴とするものである。ここで、側方に位置する構造躯体とは、第２の天井部材と水平方向に対向する側壁、梁あるいは柱等の構造躯体をいう。

また、請求項２に記載の発明は、上層の構造躯体から吊り下げ部材を介して第１の天井部材を吊設し、この第１の天井部材の下方に吊り下げ部材を介して第２の天井部材を吊設するとともに、当該第２の天井部材に設備機器を設置した吊り天井の制振構造であって、上記第１の天井部材と上記第２の天井部材との間に、水平方向のせん断力および上下方向の圧縮力を負担し得る補強架構を介装することにより両者を一体化し、かつ上記第１の天井部材と上記構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けたことを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記振動減衰部材が、オイルダンパー、粘弾性ダンパー、ガスダンパー、履歴減衰ダンパー、摩擦ダンパーあるいはこれらを組み合わせることにより構成された制振ダンパーであることを特徴とするものである。

請求項１または３に記載の発明によれば、第１の天井部材と干渉させることなく直接振動部材を介装できる唯一の場所である、第２の天井部材とその側方に位置する構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けているので、簡易な構造によって、第１の天井部材による気密性を損なうことなく、地震時における第２の天井部材の振れ幅を許容値以下に抑制することができる。

他方、請求項２または３に記載の発明においては、水平方向のせん断力および上下方向の圧縮力を負担し得る補強架構によって第１の天井部材と第２の天井部材とを一体化させているので、地震時にこれら第１および第２の天井部材は一体的に振動する。そして、第１の天井部材と構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けているので、第１の天井部材を介して地震時における第２の天井部材の振れ幅を許容値以下に抑制することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る吊り天井の制振構造の第１の実施形態を示すもので、図中符号１０が構造躯体である。
そして、上階の構造躯体１０の例えば梁下から、長ボルト（吊り下げ部材）１１ａが垂下され、この長ボルト１１ａの下端部に、天井チャンバーパネル（第１の天井部材）１２が吊設されている。この天井チャンバーパネル１２は、格子状に組み立てられたアルミニウム等の軽量金属からなる枠体に、パネル材が組み込まれた平板状部材で、長ボルト１１ａの下端部は、上記枠体にボルト結合されている。

他方、この天井チャンバーパネル１２の枠体の下面には、長ボルト１１ａと連続するように長ボルト（吊り下げ部材）１１ｂの上端部が同様にボルト結合され、この長ボルト１１ｂの下端部に、システム天井（第２の天井部材）１３が吊設されている。このシステム天井１３も、同様にアルミニウム等の軽量金属からなる格子状の枠体にパネル材が組み込まれた平板状部材であり、長ボルト１１ｂの下端部が、上記枠体にボルト結合されている。

そして、このシステム天井１３に、ファンフィルターユニット１４や照明器具、電源線、制御線等の設備機器が取り付けられている。これにより、システム天井１３の下方に、作業空間となるクリーンルーム１５が形成されるとともに、このクリーンルーム１５のフロアパネル１６の下方にリターンエリア１５ａが形成されている。

また、クリーンルーム１５と構造躯体１０の側壁１０ａとの間には、システム天井１３の動きを拘束しないようにクリアランスを設けて設置される気密壁１７によってリターンダクト１５ｂが形成されており、このリターンダクト１５ｂの下部がリターンエリア１５ａに連通されている。他方、天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３との間には、リターンダクト１５ｂの上部と連通するプレナムチャンバ１８が形成されている。
なお、図中符号１９は、天井チャンバーパネル１２と側壁１０ａとの間に介装された気密シールである。

そして、この吊り天井においては、天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３との間に、主として上下方向の圧縮力を負担する耐圧縮部材２０と、上下方向の圧縮力および水平方向のせん断力を負担する鉄骨トラス架構２１とを組み合わせた補強架構２２が設けられている。これにより、システム天井１３は、天井チャンバーパネル１２と一体化されている。

また、天井チャンバーパネル１２と上層の構造躯体１０との間には、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ（振動減衰部材）２３がブレース状に設けられている。
さらに、システム天井１３と構造躯体１０の側壁１０ａとの間にも、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ（振動減衰部材）２４が設けられている。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
本実施形態に係る吊り天井の制振構造においては、天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３との間に、主として上下方向の圧縮力を負担する耐圧縮部材３０と、主として水平方向のせん断力を負担するブレース３１とを組み合わせた補強架構３２が設けられている。これにより、システム天井１３は、天井チャンバーパネル１２と一体化されている。

また、上層の構造躯体１０に、剛性の高いダンパー接合部材３３の上端部が剛接合されている。そして、自由端となるダンパー接合部材３３の下端部と天井チャンバーパネル１２との間に、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ（振動減衰部材）３４が設けられている。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態を示すもので、同様に図１に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
図３に示すように、この吊り天井の制振構造においては、天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３との間に、上下方向の圧縮力および水平方向のせん断力を負担し得るブレース（補強架構）３５が設けられ、これによりシステム天井１３は、天井チャンバーパネル１２と一体化されている。

他方、上層の構造躯体１０と天井チャンバーパネル１２との間には、履歴減衰ダンパ（振動減衰部材）３６が設けられている。この履歴減衰ダンパ３６は、低降伏点鋼等からなる部材であり、地震時に構造躯体１０と天井チャンバーパネル１２との間の相対変位によって塑性変形し、その履歴減衰効果により水平方向の振動を吸収して減衰効果を発揮するものである。

以上の第１〜第３の実施形態に示した吊り天井の制振構造のうち、第１の実施形態に示したものにあっては、先ず天井チャンバーパネル１２と干渉しない構造躯体１０の側壁１０ａとシステム天井１３との間に、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ２４を設けているので、簡易な構造によって、地震時におけるシステム天井１３の振れ幅を許容値以下に抑制することができる。

さらに、第１〜第３の実施形態に示した吊り天井の制振構造によれば、水平方向のせん断力および上下方向の圧縮力を負担し得る補強架構２２、３２、３５によって天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３とを一体化させているので、地震時にこれら天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３とが一体的に振動する。そして、天井チャンバーパネル１２と構造躯体１０との間に、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ２３、制振ダンパ３４あるいは履歴減衰ダンパ３６を設けているので、天井チャンバーパネル１２を介して地震時におけるシステム天井１３の振れ幅を許容値以下に抑制することができる。

なお、本発明は、上述した天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３とを有するクリーンルームの吊り天井に限定されるものではなく、上層の構造躯体から吊り下げ部材を介して順次第１および第２の天井部材が吊設されている構造であれば、事務所等の各種の用途における吊り天井にも、同様に適用することができる。また、その吊り下げ部材についても、上記長ボルト１１ａ、１１ｂに限るものではない。

また、本発明における補強架構と振動減衰部材との組み合わせは、第１〜第３の実施形態に示したものに限定されるものではなく、これらに示した補強架構２２、３２、３５や制振ダンパ２３、制振ダンパ３４あるいは履歴減衰ダンパ３６を適宜組み合わせたり、あるいは一の吊り天井に対して、複数の種類の補強架構２２、３２、３５や制振ダンパ２３、制振ダンパ３４、履歴減衰ダンパ３６を設けてもよい。

さらには、第１および第２の天井部材を一体化して水平方向のせん断力および上下方向の圧縮力を負担し得るものである限りにおいて、上記第１〜第３の実施形態に示されていない他の形式の補強架構を採用することもでき、また振動減衰部材についても、水平方向の振動を減衰させるものであれば、様々なダンパを適用することが可能である。

また、第１の実施形態においては、天井チャンバーパネル１２とシステム天井１３との間に、両者を一体化させる補強架構２２を設け、かつ天井チャンバーパネル１２と上層の構造躯体１０との間に、制振ダンパ２３を設けるとともに、さらにシステム天井１３と構造躯体１０の側壁１０ａとの間にも、水平方向の振動を減衰させる制振ダンパ２４が設けた場合について示したが、これに限らず、上記制振ダンパ２４を省略してもよく、あるいは補強架構２２や制振ダンパ２３を省略して、制振ダンパ２４のみを設けてもよい。

本発明に係る吊り天井の制振構造の第１の実施形態を示す縦断面図である。 同、第２の実施形態を示す縦断面図である。 同、第３の実施形態を示す縦断面図である。 従来の吊り天井の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 構造躯体
１０ａ 側壁
１１ａ、１１ｂ 長ボルト（吊り下げ部材）
１２ 天井チャンバーパネル（第１の天井部材）
１３ システム天井（第２の天井部材）
１４ ファンフィルターユニット（設備機器）
２２、３２ 補強架構
２３、２４、３４ 制振ダンパ（振動減衰部材）
３５ ブレース（補強架構）
３６ 履歴減衰ダンパ（振動減衰部材）

Claims (3)

1. 上層の構造躯体から吊り下げ部材を介して第１の天井部材を吊設し、この第１の天井部材の下方に吊り下げ部材を介して第２の天井部材を吊設するとともに、当該第２の天井部材に設備機器を設置した吊り天井の制振構造であって、
   上記第２の天井部材と側方に位置する上記構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けたことを特徴とする吊り天井の制振構造。
2. 上層の構造躯体から吊り下げ部材を介して第１の天井部材を吊設し、この第１の天井部材の下方に吊り下げ部材を介して第２の天井部材を吊設するとともに、当該第２の天井部材に設備機器を設置した吊り天井の制振構造であって、
   上記第１の天井部材と上記第２の天井部材との間に、水平方向のせん断力および上下方向の圧縮力を負担し得る補強架構を介装することにより両者を一体化し、かつ上記第１の天井部材と上記構造躯体との間に、水平方向の振動を減衰させる振動減衰部材を設けたことを特徴とする吊り天井の制振構造。
3. 上記振動減衰部材は、オイルダンパー、粘弾性ダンパー、ガスダンパー、履歴減衰ダンパー、摩擦ダンパーあるいはこれらを組み合わせることにより構成された制振ダンパーであることを特徴とする請求項１または２に記載の吊り天井の制振構造。

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