JP4467592B2 - 天井吊ボルトの耐震補強装置 - Google Patents

Description

本発明は、天井スラブや梁材又は桁材等の天井部に吊りボルトを介して天井板を吊持する天井板吊持装置の耐震補強に関するものである。

従来の天井は、スラブに打ち込まれたインサートに全ネジの吊りボルトで、鋼製下地の野縁受を吊り下げて所定の高さに調整され、野縁２８を約３０ｃｍ間隔で野縁受にクリップ留め後に天井材が張られる。天井内には、電気配線のケーブルラック、空調のダクトと機器、及び給排水の配管等が複雑に吊り下げられているため、天井の耐震性能に必要な筋交いを設ける位置や角度が限定される。

階高に対して天井高さが低く、天井の懐が高い場合には、作業員の背丈では手が届かないため、天井裏に小さな脚立等の足継ぎを設けて作業を行わねばならないため、作業は極めて危険でありかつ困難であった。

筋交いは吊りボルト間において、たすき掛け、「ハ」の字あるいは「逆ハ」の字に設けられた場合、左右からの水平力に対して、筋交いは引張り材として取扱えばよいが吊りボルトには圧縮力が生じる。筋交いが１本のみで吊りボルト間が「Ｎ」字形となる場合には、筋交いと吊りボルトに圧縮応力が生じるので座屈しない材料を使用する必要がある。しかしながら、筋交いには一般的に断面二次半径が小さいチャネル材（３６×１０×０．８）を吊ボルトに傾斜して取り付けるため、どうしてもスラブ下面や野縁受との間に偏心が生じる。従って、大地震の際には吊ボルトが筋交いの節点で座屈しやすく耐震性能が十分あるとはいえない。

現在、吊りボルトに筋交いを取り付ける方法には次のような欠点がある。第一に、天井面から筋交いを取付けるために、筋交いの先端部の平鋼に「ト」形の切欠きを設け、この切欠きを吊りボルトに引っ掛けて嵌合させる方法があるが、この方法による構造だと筋交いに圧縮応力が生じると外れてしまい、耐震性が無い。第二に、吊りボルトの上部にネジで金具を取付ける方法は、筋交いとの偏心距離が大きくなり、吊りボルトの曲げ変形が大きいために、天井が上下左右に激しく揺れてしまう。第三に、野縁受は吊りボルトに平鋼を曲げ加工したハンガーを介して取付けているため、吊りボルトに筋交いを取付けた一般的な工法では、天井面から野縁受までの水平方向の変形が図９のδだけ大きくなりハンガー３３が変形する。第四に、野縁受と直交方向に筋交いを取付けた場合、野縁受の弱軸方向は剛性が小さく、かつ野縁と野縁受の取付けがクリップ留めのためすべってしまい抵抗力がない。従って、大地震でクリップの爪が開いて野縁が座屈している例があった。第五に、国土交通省が、「天井落下防止策の適切な実施に関する技術的助言」を通達した中に、「天井と建物の相対変位よりも大きなクリアランスを天井と建物壁体との間に設ける」としているが、デザイン的に採用される例は少ない（非特許文献１参照）。第六に、筋交いは、野縁を約３０ｃｍ間隔で野縁受にクリップ留めした後で取付けることがあるため、通常使用している幅が広い脚立の上げ下ろしができず、天井内に足場を組立てることが困難である。したがって作業は簡単な足継ぎを設けて行わなければならず極めて危険である。

体育館や講堂等の大空間は災害時の避難場所となるため、安全な建物でなければならないが、２００１年の芸予地震で大空間の天井落下が多発した。２００３年の十勝沖地震では釧路空港ターミナルの出発ロビー、２００５年の宮城沖地震では、スポパーク松森の屋内プールでそれぞれ天井が落下して大事故となった。事故後の原因調査と対策が国の機関で行なわれたが、未だに実現可能な対策は講じられていないため、施工可能な有効な対策が急務である。さらに、非特許文献２によれば大規模空間を持つ建築物の天井の崩落対策について各地方公共団体から調査結果の報告がなされたが、８０％強の数の建築物は天井の崩落対策の予定はなく問題を残している。

特許文献１は、天井材を吊るために建物躯体の天井部より垂下される吊りボルトの隣合うもの同士に揺れ止め用の筋交いを架け渡すにあたり、各筋交いの端部を吊りボルトに取付けるための筋交い取付金具に関するものであるが、取付が引っ掛け構造であるため筋交いに圧縮応力がかかると外れる可能性が高く耐震性は無い。

図９は従来例の天井１とスラブ２の断面を示す。図において天井の左方から大きさＰの水平力が作用した場合、筋交い３には−Ｎの圧縮応力が、そして吊りボルト４´には＋Ｎの引張り応力が生じて釣合っている。しかし、筋交い３を吊りボルト４，４´に取付けた場合、節点５，５´は水平方向に設けられた野縁受６とスラブ２から間隔ｅ，ｅ´だけ離れた位置にあり、吊りボルト４，４´に曲げ変形量δ，δ´が生じるため、天井１は上下左右に激しく揺動し、天井下地の変形が進行して結果として天井材は落下する。
２００３年１月芸予地震被害調査報告の送付について（技術的助言）、国住指第３５７号（平成１３年６月１日） 大規模空間を持つ建築物の天井の崩落対策に関する調査結果について、国土交通省住宅極建築指導課（平成１８年１０月２４日） 特開２００４−１９１０６号公報

本発明の課題は、大地震時に天井が上下左右に大きな変位を生じず、施工する際にも、作業員にとって危険な作業とならないように、野縁面より手を伸ばした位置から天井スラブに打ち込まれたインサートに、吊ボルトと筋交いを同時にねじ込むことが可能で、圧縮応力と引張り応力に抵抗できる天井吊ボルトの耐震補強装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、鋼管を被せて補強された吊ボルト４´と吊ボルトと比べて変形しにくい筋交いと天井スラブによって構成される三角構造が得られる。この三角構造の各頂点はインサートと２つの取付金具７によって構成される。地震による外力が加わった場合に請求項１によって得られる三角構造は変形しないので耐震的になる。更に、ハット型金具を使用して野縁受と野縁受繋ぎ材を接合し、上記三角構造によって設置される耐震補強構造に対して直交方向に耐震補強される。従って、請求項１の装置によりあらゆる方向からの地震の揺れが生じた場合でも対処が可能である。

請求項２より請求項４の発明によれば、長さ及び角度の調節が可能な筋交いの上端をあらかじめ取り付けてあるので、高所作業である筋交いの設置作業が非常に容易である。

上記解決手段による発明の効果を、図面を使って説明する。請求項１よる発明によれば、取付金具７を用いて図９の従来工法の実施例のような、スラブ２及び野縁受６から、吊りボルト４，４´と筋交い３の節点５，５´の間隔ｅ、ｅ´をできるだけ小さくして偏心を少なくするように配設可能となるように取付金具７を使用したことで、吊りボルト４，４´に曲げ変形量δは生じず、天井１が上下左右に激しく揺動し、天井下地の変形が進行して結果として天井材が落下することはない。すなわち本発明は、吊りボルトに大きな曲げ変形が生じず、圧縮応力と引張り応力に抵抗できる耐震装置となっている。

更に、野縁受６に対して直交方向に設置される野縁受繋ぎ材２６と下部取付金具７を接合し、下部取付金具７と野縁受６をハット型金具２３を介して接合することにより、前記耐震補強と直交方向に耐震補強装置を設置できる。特に、野縁受繋ぎ材２６と野縁２８の接合方法において従来のクリップによる接合方法では野縁方向にすべりが生じて変形する可能性があったが、本発明であるハット型金具を使用することによりクリップのすべり及びつめの開きを防止することができる。

請求項２及び請求項３による発明によれば、筋交いを最適な長さと角度に設置することが可能である。

請求項４による発明によれば、天井吊ボルトの設置時又は上部取付金具設置時に筋交いの上端が取り付けられるので、筋交いの設置作業を行う場合において野縁の間に作業者が野縁受に上って作業する必要がなく、手を入れて筋交いの下側の設置と筋交いの長さを固定する作業のみに軽減されるため、筋交い取り付け作業において作業者が天井裏に小さな脚立等の足継ぎを設けて作業を行う必要がなくなり、筋交い取り付け作業が安全でかつ容易な作業となる。

本発明について図を使って詳細に説明する。図９の従来工法の実施例では、左からＰの水平力が作用した場合、筋交い３には−Ｎの圧縮応力と吊ボルト４´には＋Ｎの引張り応力が生じて釣合っている。しかし、筋交い３を吊ボルト４，４´に取り付けた場合、接点５，５´が水平方向にある野縁受６やスラブ２よりｅ，ｅ´だけ離れた位置となり、吊ボルト４，４´に曲げ変形量δ，δ´が生じるため、天井１が上下左右方向に激しく揺れ動き、天井下地の変形が進んで天井材が落下する。

そこで、吊ボルト４，４´と水平材であるスラブ２や野縁受６との接点を水平材に近づけるため、図２に示す取付金具７を使用する。図２に示す取付金具７はウェブ面１１と上下フランジ面と補強のため両側にリブが設けられた構造となっている。取付金具７は板厚の薄い材料を用いる場合は強度面で図２に示すリブを持つ構造が良いが、十分な板厚（３ｍｍ程度）のＣ型鋼等を用いて製作すればリブを持たない構造であっても強度としては十分使用可能である。さらに、取付金具７に図１０に示すような野縁受金物３４を溶接などで取り付けることによって、野縁受６を取り付ける際に作業性があがる。また、図１１に示すようなＺ形の構造でも野縁受６を取り付ける際に作業性があがる。取付金具７を使用することによりｅ，ｅ´を最小限にすることができる。吊ボルト４と取付金具７の組み立ては、図３に示すように取付金具７の上下フランジ面８，８´の中心にあるボルト孔９，９´に吊ボルト４を通し、ナット１２，１２´で締付ける。さらに、後工程での高所作業をなくすため、図５に示す長さＶ１の上側筋交い１３を取付金具７の取付孔３０にボルトを使用して取り付ける。上側筋交いの長さＶ１は、より長いほうが後の筋交い設置作業が行い易いが、回転させる必要があるので、取付金具７に取り付けて垂下しているときに野縁受６に触れない長さが最良である。

反対側の吊ボルト４´は筋交い３が引張り応力＋Ｎの場合、圧縮応力−Ｎが生じるため、全ネジである吊ボルト４´だけでは座屈する可能性がある。そこで、図４に示すように吊ボルト４´に鋼管１５を被せて補強する。吊ボルト４´の鋼管が被っていない長さが長いと吊ボルト４が座屈してしまう可能性があるので、図４に示す長さλが吊ボルトの個材の座屈長さ制限以下に保つように鋼管１５を被せる。補強に用いた鋼管１５は座金１６とスプリングワッシャ１７とナット１８を使用して吊ボルト４´に固定する。吊ボルト４と同様に、吊ボルト４´と野縁受６との接点を野縁受６に近づけるために、図２に示す取付金具７を使用する。吊ボルト４´の下部の組み立て方法は、図４に示すように、取付金具７のフランジ面８，８´の中心にあるボルト孔９，９´に吊ボルト４´を通し、ナット２０，２０´でレベルを調整して締め付けて固定する。取付金具７と野縁受６は、取付金具７のウェブ面１１にあいている野縁受取付孔３１を使用してタッピングビスで固定する。

野縁の設置終了後に下側筋交い１３´の設置作業を行う。下側筋交い１３´の組み立て方法は、図５の上下筋交い設置例に示すように、上側筋交い１３と下側筋交い１３´のオーバーラップ長さがＶ３となるような長さＶ２の下側筋交い１３´を図６に示すように上側筋交いの外側に嵌合し、組み合わされた筋交いを回転させて、野縁受側の取付金具７の取付孔３０に下側筋交い１３´をボルト２１を挿入してナットで固定する。上側筋交い１３と下側筋交い１３´の軸心が一直線になった位置で図６に示すようにタッピングビス２２で留める。このとき筋交いと吊ボルト４の角度が３０度から６０度になるように設置すると強度の面から好ましい。筋交いの設置については一般的に隣り合った吊ボルトに設置されるが、前記好ましい角度に設置できないときは、隣の吊ボルトを飛ばして設置することもできる。

野縁受６と直交方向に筋交いを設ける場合は、野縁受６の面外剛性が小さいので、複数の野縁受で抵抗させるため、図７に示すハット型金具２３を野縁受６の下側から取付金具７のフランジ面８にタッピングビス２４で留め、ハット型金具２３と野縁受６をタッピングビス２５で留める。図７に示すように、２つの取付金具７，７´を野縁受繋ぎ材２６で掛け渡しタッピングビス２７で留める。

図８に示すように、吊りボルト４，４´の長さが１．５ｍを超える場合は、図８に示したスラブ面より１．５ｍ下がった位置に振れ止め２９，３２を架渡し、吊りボルトの座屈長さを拘束しなければならないため、筋交いとは関係なく規定通りに取付ける。

取付金具を使用して吊りボルトと筋交いを取付けた状態を示す本発明の概略正面図である。 取付金具の正面図である。 図２ａの平面図である。 図２ａの側面図である。 インサートと取付金具と吊りボルトと筋交いの取付状態を示す正面図である。 図３ａの側面図である。 野縁受と取付金具と鋼管で補強した吊りボルトと筋交いの取付け状態を示す正面図である。 上下筋交いの取付実施例を示す図である。 図５における上下筋交いを嵌合させた状態の拡大図である。 野縁受と直交方向に筋交いを設けた場合の、取付金具と野縁受の取付状態を示す正面図である。 吊りボルトの長さが１．５ｍを超える場合の、取付金具を使用して吊りボルトと筋交いを取付けた状態を示す本発明の概略正面図である。 インサートと取付金具と吊りボルトとハンガーを介した野縁受の従来構造を示す断面図である。 取付金具に野縁受金物を取り付けた実施例を示す正面図である。 図１０ａの側面図である。 Ｚ型取付金具の実施例を示す正面図である。 図１１ａの側面図である。

１ 天井板
２ スラブ
３ 従来工法の筋交い
４ 吊りボルト
４´ 吊りボルト
５ 節点
５´ 節点
６ 野縁受
７ 取付金具
８ フランジ面
８´ フランジ面
９ ボルト孔
９´ ボルト孔
１０ インサート
１０´ インサート
１１ ウェブ面
１２ フランジ面を締付けるナット
１３ 上側筋交い
１３´ 下側筋交い
１４ 取付金具に筋交いを取付けるボルト頭
１５ 鋼管
１６ 座金
１７ スプリングワッシャ
１８ ナット
１９ バネ座
２０ 取付金具と吊ボルトを締付けるナット
２１ ボルト
２２ タッピングビス
２３ ハット型金具
２４ タッピングビス
２５ タッピングビス
２６ 野縁受繋ぎ材
２７ タッピングビス
２８ 野縁
２９ 吊ボルトの長さが１．５ｍを超える場合の振止め
３０ 取付孔
３１ 野縁受取付孔
３２ 吊ボルトの長さが１．５ｍを超える場合の直交方向の振止め
３３ ハンガー
３４ 野縁受金物

Claims (4)

1. 天井スラブや梁材又は桁材等の天井部に吊りボルトを介して天井板を吊持する天井板吊持装置で２本以上の吊ボルトを連結する耐震補強方法において、地震による外力が加わった場合に吊ボルト（４´）の変形を防止するため吊ボルト（４´）に鋼管を被せて補強し、吊ボルト（４´）と野縁受（６）の接合部と吊ボルト（４）と天井スラブの接合部の２つの接合部に取付金具（７）を使用して接合し、前記２つの取付金具（７）の間に筋交い（１３、１３´）を入れて補強し、野縁受（６）に対して直交方向に設置される野縁受繋ぎ材（２６）と下部取付金具（７）を接合し、下部取付金具（７）と野縁受（６）をハット型金具（２３）を介して接合することを特徴とする天井吊ボルトの耐震補強装置。
2. 請求項１に記載の筋交い（１３、１３´）が、上部取付金具（７）に取り付けられる上側筋交い（１３）と下部取付金具（７）に取り付けられる下側筋交い（１３´）で構成され、設置時に筋交いの長さ及び角度が調整可能であることを特徴とする天井吊ボルトの耐震補強装置。
3. 請求項２に記載の上側筋交い（１３）と下側筋交い（１３´）が、入れ子式で互いにスライド可能な構造を有しており、設置時に筋交いの長さ及び角度が容易に調整可能であることを特徴とする天井吊ボルトの耐震補強装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の上側筋交い（１３）が、野縁（２８）の設置作業前に上部取付金具（７）に取り付け可能であることを特徴とする天井吊ボルトの耐震補強装置。

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