JP2014125799A

JP2014125799A - 膜天井構造

Info

Publication number: JP2014125799A
Application number: JP2012283772A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Iizuka; 崇文飯塚; Sachiyuki Toyoda; 祥之豊田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP5981333B2

Abstract

【課題】地震によって想定外の大きな揺れが天井材に作用しても、天井材の落下を防止できるとともに、天井材に用いる膜材天井シートの経年変化による弛みを、簡易かつ確実に防止できる膜天井構造を提供すること。
【解決手段】膜天井構造は、天井の落下を防止する。この膜天井構造は、天井面と略水平に設ける張力が導入された横架材と、室内側壁面間に亘って天井面を構成するように横架材で保持され、張設された膜材と、膜材の一方端部には建物躯体に固着させる膜材係止手段と、膜材の他方端部には膜材に張力を導入する膜材張力制御手段と、を備えることを特徴とする膜天井構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、天井材の落下を防止する膜天井構造に関する。

従来、大規模地震や長周期地震動に対する建物天井の耐震対策は、天井材の落下を防止するために、天井仕上材だけでなく天井下地材を含めた耐震補強が実施されている。
天井は、上階の床躯体から吊り下げられた吊りボルトと、この吊りボルトに支持されて略水平に延びる野縁受けと、略水平でかつ野縁受けに交差する方向に延びるとともに野縁受けに支持される野縁と、この野縁の下面に取り付けられる天井面材で構成されることが、数多くにみられる。

野縁受けは、吊りボルトに螺合されたハンガーに嵌め込むことで、吊りボルトに支持されている。また、野縁と野縁受けが交差する箇所では、野縁と野縁受けの間にクリップを嵌め込むことで、野縁が野縁受けに支持される。このような構造の天井では、大きな地震荷重が作用すると、クリップが外れたり野縁受けがハンガーから外れたりして、天井材が落下するおそれがある。

天井の耐震補強方法としては、例えば、以下のような方法が提案されている。
第１の天井補強方法として、天井下地を構成する吊りボルトと野縁受けの間や、吊りボルトと床躯体の間に、斜めに延びるブレースを取り付ける方法が提案されている（特許文献１参照）。これにより、天井面全体の揺れを抑えて、地震時における天井の挙動を小さくすることで、天井材が落下するのを防止できる。

第２の天井補強方法として、吊りボルトと野縁をワイヤーで連結する方法が提案されている（特許文献２参照）。これにより、地震荷重でクリップが外れたり、野縁受けがハンガーから外れたりした場合でも、野縁が吊りボルトに支持されているので、天井材が落下するのを防止できる。

また、体育館や公会堂等の大規模公共施設の建物天井材については、天井面直下にケーブルネットを貼り、天井材と緊結したケーブルネット構造が落下防止対策として提案されている（非特許文献１参照）。天井材には、軽量で、かつ、建物躯体に比較的簡単に取り付けることが可能な膜材を用いた膜天井構造が提案されている（特許文献３参照）。

特開２０１０−２４６２５号公報特開２００５−１２７３６２号公報特許３８５３９２７号公報

大面積天井落下防止のためのケーブルネット構造に関する基礎的研究、日本建築学会大会学術講演梗概集、２０１０年９月、pp.885-pp.886、４４−４６頁

従来、天井下地材を含む天井材は、複雑に変化する地震荷重を取扱いが容易な静的外力に読み替えて、数多くが設計されている。しかし一方で、実際の天井材には、建物の立地場所の地盤性状や建物の構造形式などが影響して、建物に加わった地震動が数倍にも増幅された地震荷重として作用することが確認されている。
よって、耐震補強後の天井であっても、想定外の地震荷重が作用した場合には大きな揺れが生じて、天井材が落下する恐れがあった。

既存建物、及び新設建物を耐震天井構造とする場合は、天井裏空間には空調ダクトや設備機器等が複雑に収容されていることが多く、必要数のブレース材やクリップ補強材、ハンガー補強材等を配置することが困難な面もあった。

他方、石膏ボード板貼などの天井材は、天井下地材を含めると200kg/m²程度の重量があるために、大規模な地震が発生すると、天井材自身の重量に比例して天井材には大きな地震荷重が作用することが推測され、大変形が生じる恐れがある。

従って本発明は、地震によって想定外の大きな揺れが天井材に作用しても、天井材の落下を防止できるとともに、天井材に用いる膜材天井シートの経年変化による弛みを、簡易かつ確実に防止できる膜天井構造を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、天井の落下を防止する膜天井構造（例えば、後述の膜天井構造１）であって、建物壁または上階の建物床躯体に配設された定着手段（例えば、後述の定着手段９）によって前記上階の建物床躯体の下方に架設され、張力導入手段（例えば、後述の張力導入手段１１）によって張力が導入された複数の横架材（例えば、後述の横架材３）からなる天井支持部材（例えば、後述の天井支持部材１０）と、室内側壁面間に亘って天井面を構成するように、一端部が膜材係止手段（例えば、後述の膜材係止手段８）によって係止され、他端部が膜材張力制御手段（例えば、後述の膜材張力制御手段１３）により張力が導入されて張設された膜材とを備える構造とした。

請求項２に係る発明は、前記横架材が、膜材の上端面または下端面に沿って、前記膜材と略水平に設けられたＰＣ鋼線またはＰＣ鋼より線であり、当該横架材が前記天井の落下を防止するとともに、前記膜材の形状を保持することを特徴としている。

請求項３に係る発明は、前記膜材張力制御手段は、回転心棒に前記膜材の他方端部を巻取らせる膜材巻取り装置（例えば、後述の膜材巻取り装置１３）、または、前記膜材の他方端部に係止された膜材端部材と建物躯体間に介在するばね装置（例えば、後述の膜材端部のばね装置４）のうち、少なくとも一方を用いて、前記膜材に張力が導入されていることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、想定外の地震荷重が、建物壁または上階の床躯体に固定された横架材で保持された天井面材（膜材）に作用する場合であっても、膜材本体が軽量であるために大きな地震荷重が加わることはなく、横架材で保持された天井面材本体の耐震安全性能が高められることで、天井材の落下を防止することができる。また、横架材は、天井材の上部に設けられた設備機器等が落下するのを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、室内側壁面間に亘って天井面に沿って、横架材が張設されていることで、天井裏空間に配置されている空調ダクト等に支障を及ぼすことなく、また、大規模に天井材を改修することなく、天井材が落下するのを確実に防止することができる。

横架材は、Ｈ型鋼材等に比べて、軽量で断面積が比較的に小さなＰＣ鋼線またはＰＣ鋼より線に張力を導入することで、天井面に添わせて室内側壁面間に亘って架設することが可能で、天井材の落下を防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、膜材端部に張力制御手段を設けることで、経年変化による天井材の弛み、及び天井材や天井裏空間に配置される設備機器等の落下を防止することができる。

本発明によれば、建物に想定外の地震荷重が加わった場合であっても、天井材本体を軽量とすることで天井面材に大きな地震荷重が作用することはなく、耐震安全性能が高められることで、天井材や天井裏空間の空調ダクト等が落下するのを防止できる。

また、本発明の膜天井構造を構成する横架材は、天井裏空間の空調ダクト等を避けて建物躯体間に張り渡すだけでよいので、設備機器等の再配置や耐震工事を行うことなく、簡易かつ確実に施工することができ、天井材や空調ダクト等の落下を防止することができる。よって、工期短縮と工事費用の縮減が可能となる。

本発明の第１実施形態に係る膜天井構造であり、横架材を膜材（天井面材）の上端面に配設させた膜天井１の斜視図である。本発明の第１実施形態に係る膜天井構造を模式的に示す縦断面図である。本発明の第１実施形態に係る膜天井構造の執務空間側からの見上げ図である。本発明の膜天井構造において、膜材（天井面材）と横架材の架設形態を模式的に示す拡大縦断面図である。（ａ）横架材を膜材の上端面に配設した第１実施形態。（ｂ）横架材を膜材の下端面に配設した第２実施形態。（C）横架材を膜材の上端面および下端面に配設した第３実施形態。本発明に係る膜天井構造の膜材張力導入手段（膜材巻取り装置）を模式的に示す詳細図である。既存建物に本発明を適用させる場合の施工段階図である。（ａ）既存建物の天井材の撤去段階（ｂ）本発明の膜天井構造における横架材の施工段階（ｃ）本発明の膜天井構造の斜視図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る膜天井構造１の斜視図であり、横架材３を膜材（天井面材２）の上端面に配設させたものである。膜材２には、ガラス繊維の基布に塩ビ樹脂加工した不燃膜材シート（ガラスクロス）、シリカクロス、アラミド繊維織物、ポリエステルシート、メッシュシート等を用いる。

膜天井１は、建物壁と上階の床躯体６で区切られた執務空間の上部に設けられている。横架材３は、膜材（天井面材２）の形状を保持させると共に、天井材及び天井裏空間に配置される設備機器等の落下を防止する。

膜天井は、上階の建物床躯体の下方に架設された張力が導入された複数本の横架材３と、室内側壁面間に亘って天井面を構成するように横架材で保持され、張設された膜材２と、膜材の一方端部には建物躯体に固着させる膜材係止手段８と、膜材の他方端部には膜材に張力を導入する膜材張力制御手段１３と、を備えた構造である。

横架材３は、建物壁、または建物床躯体に、所定間隔毎に定着手段（後施工アンカー、溶接９）を介して定着されており、一方の横架材端部には張力導入装置（ターンバックル１１）が設けられ、横架材に張力が導入されている。横架材は、両端部をリング状に折り曲げて、ワイヤークランプおよびワイヤークリップ１２を用いて、後施工アンカー、及びターンバックル１１と連結されている。

横架材の一方の端部には張力導入装置１１が設けられており、当該張力導入装置は金属製の胴の両端部にねじ山が切られていて、一方は右ねじ、他方は左ねじになっている構造である。横架材に導入する張力は、張力導入装置に設けられた両端部のねじ部を、双方反対向きにトルク管理の基で締め付けることで、所定量が導入されている。

膜材張力導入手段４として、膜材の一方端部には、回転心棒１４に膜材を巻取らせる膜材巻取り装置１３、または、膜材端部を膜材端部材１８に係止し、膜材端部材と建物躯体間にばね材を介した膜材端部のばね装置４のうち、少なくとも一方を設けることで、膜天井を張設後、経年変化による膜材の弛みを抑止することができる。

また、膜材の他方端部には、膜材の縁部に膜材係止手段（膜材押え材８）が設けられ、建物壁に定着手段（後施工アンカー、溶接９）を介して固定され、膜天井２が形成されている。

膜材巻取り装置１３は、回転心棒１４の両端部が回転自在に軸支持されており、膜材２は回転心棒１４を回転駆動させて巻き取らせると共に、ストッパ機構として、回転心棒の両端部に複数設けられた係止孔にピンを挿入することによって、膜材に張力を付与した状態を保持させている。

膜材端部のばね装置４は、膜材の縁部に設けられた膜材端部材１８と、建物壁、または上階の床躯体に固定された定着手段（後施工アンカー９）をばね材１１で連結させたものである。膜材は、ばね材に生じる伸びの反作用として張力が導入された状態となる。

図２は、本発明の第１実施形態に係る膜天井構造１を模式的に示す縦断面図である、横架材３は、両端部が建物壁、または上階の床躯体に定着され、横架材の一方端部には張力導入装置（ターンバックル１１）が設けられており、横架材に張力が導入されている。

図３は、本発明の第１実施形態に係る膜天井構造を、執務空間側から見上げ図である。執務空間側には、天井面に設けられた横架材は現れずに、膜材２のみが張設されているように見える。横架材は、膜材の上端面に設けられている。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）建物に、想定外の地震荷重が加わる場合があっても、天井面材（膜材）本体を軽量とすることで天井面材に大きな地震荷重が作用することはなく、天井材の耐震安全性能が高められたことで、天井材の落下を防止することができる。

（２）本発明の膜天井構造は、構造材である横架材を天井裏空間の空調ダクト等を避けて、建物躯体間に張り渡すだけでよいので、新設建物の場合だけでなく既存建物の場合でも、設備機器等の配置変更等を実施しなくても、耐震安全性能に優れた天井構造を簡易かつ確実に施工できる。

（３）本発明の膜天井構造では、膜材巻取り装置や膜材端部のばね装置を用いて、膜材に張力を導入し、経年変化により膜材に生じる弛みを抑止することで、新たにメンテナンスを行うことなく膜天井の形状を良好に保持することができる。

〔第２実施形態、第３実施形態〕
図４は、本発明の膜天井構造において、膜材（天井面材）と横架材の架設形態を模式的に示す拡大縦断面図である。図４（ａ）は横架材が膜材の上端に設けられた第１実施形態であり、図４（ｂ）は、横架材が膜材の下端に設けられた第２実施形態であり、図４（C）は、横架材が膜材の上端および下端に設けられた第３実施形態である。

図４（ｂ）に示す第２実施形態は横架材の上端に膜材が設けられたもので、膜材の弛みを横架材が幾何学的に下支え保持する形態となる。図４（C）に示す第３実施形態は横架材の上端および下端に膜材が配設されるもので、膜材の弛みを横架材が幾何学的に上端と下端から保持する形態となる。

図５は、本発明に係る膜天井２の一方端部に設ける膜材張力導入手段（膜材巻取り装置１３）を模式的に示す詳細図である。膜材巻取り装置は、膜材を巻取る回転心棒１４を備え、回転心棒の両端部分は躯体に定着されている。膜材の弛みは、常時、回転心棒を手動で巻き取ることで補正することが可能である。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）、（３）と同様の効果がある。

図６は、既存建物に本発明を適用させた場合の施工段階図である。図６（ａ）は既存建物の天井材の撤去段階図であり、図６（ｂ）は本発明の膜天井構造における横架材の施工段階であり、図６（ｃ）は本発明の膜天井構造の斜視図である。

図６(a)に示す既存建物の天井材の撤去施工手順について説明する。
STEP１では、上階の床躯体に定着された吊りボルトや補強材等の天井支持材、及び、天井支持材に取り付く野縁、天井仕上げ材等の天井材を撤去する。

STEP２では、建物の壁躯体又は上階の床躯体に定着手段（例えば、後施工アンカー、溶接など）を取り付けた後、横架材にその定着手段を連結させて、室内側壁面間に亘って架設させる。

STEP３では、横架材に沿って、膜材を暫定的に取付けた後、膜材の一方端部に膜材張力導入手段を配置し、その張力導入手段により膜材に張力を導入して、膜材を張設する。

膜材張力導入手段は、壁躯体又は上階の床躯体に定着されている。また、膜材の一方端部には、膜材係止手段（端止め材）を設け、壁躯体に固定された定着手段（後施工アンカー、溶接）と連結されている。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、横架材として、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ワイヤーなどのＰＣ鋼材を用いたが、これに限らず、横架材として、棒状（ロッド）又はより線状（ストランド）に成形された炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂などを組み合せた連続繊維補強材を用いてもよい。
また、上述の各実施形態では、天井１を在来天井としたが、これに限らず、システム天井にも適用できる。

１…膜天井構造
２…膜材（天井面）
３…横架材
４…膜材張力導入手段（膜材端部のばね装置）
５…設備機器
６…上階の床躯体
７…壁材
８…膜材係止手段
９…定着手段（後施工アンカー、溶接）
１０…天井支持部材
１１…張力導入装置（ターンバックル）
１２…ワイヤークリップ
１３…膜材張力導入手段（膜材巻取り装置）
１４…回転心棒
１５…天井面材
１６…天井支持材
１７…ばね材
１８…膜材端部材

Claims

天井の落下を防止する膜天井構造であって、
建物壁または上階の建物床躯体に配設された定着手段によって前記上階の建物床躯体の下方に架設され、張力導入手段によって張力が導入された複数の横架材からなる天井支持部材と、
建物壁間に亘って天井面を構成するように、一端部が膜材係止手段によって係止され、他端部が膜材張力制御手段により張力が導入されて張設された膜材と、
を備える膜天井構造。
前記横架材は、前記膜材の上端面または下端面に沿って、前記膜材と略水平に設けられたＰＣ鋼線またはＰＣ鋼より線であり、当該横架材が前記天井の落下を防止するとともに、前記膜材の形状を保持するものであることを特徴とする請求項１に記載の膜天井構造。
前記膜材張力制御手段は、回転心棒に前記膜材の他方端部を巻取らせる膜材巻取り装置、または、前記膜材の他方端部に係止された膜材端部材と建物躯体間に介在するばね装置のうち、少なくとも一方を用いて、前記膜材に張力を導入することにより、前記膜材の弛みを防止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜天井構造。