JP6049139B2 - 補強構造 - Google Patents

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Description

本発明は、天井を耐震補強する補強構造に関する。
従来より、天井は、例えば、上階の床スラブ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、この野縁の下面に張り付けられた天井面材と、を備える。
このような構造の天井では、地震により水平力が天井に作用すると、天井面全体が揺れて、天井材が破損するおそれがあった。また、廊下のような長い空間では、地震時に廊下の長さ方向に水平力が作用すると、この水平力により天井が座屈するおそれがあった。
そこで、天井下地を耐震補強することが行われている。すなわち、天井下地を構成する吊りボルトと野縁受けとの間や、吊りボルトと床躯体との間に、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、2参照)。このような耐震補強によれば、天井面全体の揺れを抑え、地震時の天井の挙動を小さくできるから、天井材が破損するのを防止できるうえに、天井の座屈を防止できる。
特開2010−24625号公報 特開2008−255735号公報
しかしながら、以上のような耐震補強では、以下のような問題がある。
第1に、天井裏空間に設備配管やダクトが密に配置されている場合や、天井高が高い場合には、ブレースを所定の位置に設置することが困難であった。
第2に、地震時の壁の変位が天井の変位よりも小さくなるため、天井の端部が壁に衝突して破損する場合があった。
図11(a)は、従来の耐震補強が適用された廊下100の模式図である。
廊下100は、床スラブ101、内壁102、外壁103、天井104で囲まれた空間である。廊下100の天井104は、直上階の床スラブ105から支持されており、天井104と直上階の床スラブ105との間には、耐震補強ブレース106が設けられている。また、当階の内壁102および外壁103は、下端面が当階の床スラブ101に固定され、上端面が直上階の床スラブ105に固定されている。
この建物について、図11(b)に示すように、地震動により廊下100の長さ方向に水平力が加わった場合を想定する。この場合、建物の各層は水平方向に相対移動して、層間変位が生じる。ここで、直上階の床スラブ105の当階の床スラブ101に対する層間変位をδとする。
当階の外壁103は、当階の床スラブ101および直上階の床スラブ105に固定されているので、この外壁103の天井レベルでの変位δは、層間変位δより小さくなる。
これに対し、当階の天井104は直上階の床スラブ105に支持されているため、天井104の変位δは、層間変位δに等しくなる。
その結果、外壁103の天井レベルでの変位δは、天井104の変位δよりも小さくなるため、天井104の端部が外壁103に干渉して破損する場合があった。
以上の問題を解決するため、天井面の周縁と壁面との間に十分な隙間(クリアランス)を設けて、天井面の揺れを吸収することが提案されている。しかし、この方法では、天井裏空間の気密性を確保して天井面での排煙区画を成立させるため、この隙間に塞ぎ材を設置する必要があり、美観を損ねるおそれがあった。
本発明は、施工が容易で、天井面の美観を保ちつつ、地震動による天井の破損を防止できる補強構造を提供することを目的とする。
請求項1に記載の補強構造(例えば、後述の補強構造1)は、天井(例えば、後述の天井13)と互いに対向する一対の壁(例えば、後述の内壁11、外壁12)とで囲まれた空間(例えば、後述の廊下2、3、4、居室5、6)に設けられて、当該天井を耐震補強する補強構造であって、前記一対の壁に沿って設けられた一対の支柱(例えば、後述の支柱21)と、前記天井に沿って設けられて前記一対の支柱同士を連結する横架材(例えば、後述の横架材22)と、を有する補強フレーム(例えば、後述の補強フレーム20)を備え、前記一対の支柱は、それぞれ、下端側が当階の床スラブ(例えば、後述の床スラブ10)または梁に固定され、上端側が直上階の床スラブ(例えば、後述の床スラブ14)または梁に固定され、前記天井の天井下地(例えば、後述の天井下地15)は、前記横架材に当接あるいは接合されることを特徴とする。
この発明によれば、天井の天井下地を横架材の側面に当接あるいは接合したので、地震動により建物が揺れると、天井の変位は横架材の変位と同一となる。
また、一対の支柱は、当階の床スラブまたは梁、および、直上階の床スラブまたは梁に固定されているので、これら支柱の天井付近つまり横架材の高さ位置における変位は、当階の内壁および外壁の天井付近での変位と同一となる。
よって、地震動により建物が揺れても、天井の変位が壁の天井レベルでの変位と同一となるので、天井が周囲の壁に衝突して破損するのを防止できる。また、天井面の周縁に塞ぎ材を設ける必要がないので、天井面の美観を保つことができる。
また、横架材により天井を小分割するので、従来のように地震時の水平力で天井が座屈するのを防止できる。
また、天井裏空間に設備配管やダクトが密集している場合であっても、従来のような耐震補強ブレースが不要となるので、天井裏空間の設備配管やダクトの配置を変更する必要がなく、施工が容易である。
請求項2に記載の補強構造は、前記補強フレームは、複数設けられ、当該複数の補強フレームは、所定方向に並んで設けられる。
廊下のように一方向に長い空間では、地震時に長さ方向に作用する水平力が大きくなるため、天井が破損しやすい。しかしながら、この発明によれば、この廊下の長さ方向に補強フレームを並んで配置することで、廊下のように地震時に長さ方向に大きな水平力が作用する空間であっても、天井の破損を確実に防止できる。
請求項3に記載の補強構造は、前記補強フレームは、一対設けられ、当該一対の補強フレームは、互いに交差して設けられ、当該一対の補強フレームの横架材同士は、交差部で互いに接合されることを特徴とする。
この発明によれば、一対の補強フレームを、互いに交差して設けた。よって、居室のような直方体形状の空間について、地震時にどの方向に水平力が作用しても、天井の破損を確実に防止できる。
請求項4に記載の補強構造は、前記一対の補強フレームの交差部を支持する第2の支柱をさらに備えることを特徴とする。
この発明によれば、一対の補強フレームの交差部を支持する第2の支柱を設けたので、補強構造の水平力に対する耐力をさらに向上できる。
請求項5に記載の補強構造は、前記横架材は、設備機器を支持することを特徴とする。
設備機器には、配管、配線、ダクトなども含まれる。
この発明によれば、横架材で設備機器を支持したので、従来のように設備機器を直上階の床スラブから吊りボルトで吊下げ支持する場合に比べて、設備機器をより強固に支持できる。
本発明によれば、天井の天井下地を横架材に当接あるいは接合したので、地震動により建物が揺れると、天井の変位は横架材の変位と同一となる。また、一対の支柱は、当階の床スラブまたは梁、および直上階の床スラブまたは梁に固定されているので、これら支柱の天井付近つまり横架材の高さ位置における変位は、当階の内壁および外壁の天井付近での変位と同一となる。よって、地震動により建物が揺れても、天井の変位が壁の天井レベルでの変位と同一となるので、天井が周囲の壁に衝突して破損するのを防止できる。また、天井面の周縁に塞ぎ材を設ける必要がないので、天井面の美観を保つことができる。また、横架材により天井を小分割するので、従来のように地震時の水平力で天井が座屈するのを防止できる。また、天井裏空間に設備配管やダクトが密集している場合であっても、従来のような耐震補強ブレースが不要となるので、天井裏空間の設備配管やダクトの配置を変更する必要がなく、施工が容易である。
本発明の第1実施形態に係る補強構造が適用された建物の所定のフロアの平面図である。 前記実施形態に係る補強構造が適用された廊下の斜視図である。 前記実施形態に係る補強構造が適用された廊下の正面図である。 前記実施形態に係る補強構造と天井との取合い部分の断面図である。 前記実施形態に係る廊下の地震動が加わる前後の状態を示す模式図である。 本発明の第2実施形態に係る補強構造が適用された居室の斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る補強構造が適用された居室の斜視図である。 本発明の第1の変形例に係る補強構造と天井との取合い部分の断面図である。 本発明の第2の変形例に係る補強構造が適用された居室の斜視図である。 本発明の第3の変形例に係る補強構造が適用された居室の斜視図である。 本発明の従来例に係る補強構造が適用された廊下の地震動が加わる前後の状態を示す模式図である。
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実施形態に係る補強構造1が適用された建物の所定のフロアの平面図である。
建物の所定のフロアには、廊下2、3、4が設けられている。これら廊下2〜4は、所定方向に延びる細長い空間であり、廊下2は、廊下3、4の突き当たりとなっている。
廊下2〜4は、それぞれ、床スラブ10、一対の内壁11、外壁12、および天井13で囲まれた空間である(図2、図3参照)。一対の内壁11は、廊下2〜4を幅方向に挟んで互いに対向して設けられている。
この所定のフロアには、補強構造1が設けられている。すなわち、補強構造1は、廊下2の長さ方向の2箇所、および、廊下3、4の廊下2に突き当たる箇所に設けられた補強フレーム20を備える。以下、廊下2の補強フレーム20について説明するが、廊下3、4の補強フレーム20も、この廊下2の補強フレーム20と同様の構造である。
図2および図3は、廊下2の斜視図および正面図である。
補強フレーム20は、一対の内壁11に沿って設けられた角形鋼管からなる一対の支柱21と、天井13に沿って設けられて一対の支柱21同士を連結する角形鋼管からなる横架材22と、を備える。
一対の支柱21は、それぞれ、内壁11の内部に設けられ、下端面が床スラブ10に固定され、上端面が直上階の床スラブ14に固定されている。
横架材22は、天井13の天井裏空間13Aに設けられている。天井13は、この横架材22により、図2に示すように、2つの領域A、Bに分割されている。
天井裏空間13Aには、設備機器としての設備配管40およびダクト41が密に配置されており、これら設備配管40およびダクト41は、横架材22に載置されて支持されている。
図4は、補強フレーム20と天井13との取合い部分の断面図である。
天井13は、直上階の床スラブ14から吊り下げ支持された天井下地15と、この天井下地の下面に支持された天井面材16と、を備える。
天井下地15は、直上階の床スラブ14から吊り下げられた吊りボルト30と、この吊りボルト30に支持されて略水平に延びる野縁受け31と、略水平でかつ野縁受け31に交差する方向に延びるとともに野縁受け31に支持される野縁32と、を備える。
野縁受け31は、廊下2の長さ方向に延びており、野縁32は、廊下2の幅方向に延びている。
野縁受け31の端面は、L字形状の接合部材34を介して、補強フレーム20の横架材22の側面に接合されている。
また、天井面材16は、横架材22の下方に位置して、野縁32の下面に張り付けられている。
以上の建物について、地震動により廊下2の長さ方向に水平力が加わった場合を想定する。図5(a)は、廊下2の地震動が加わる前の状態を示す模式図であり、図5(b)は、廊下2の地震動が加わった後の状態を示す模式図である。直上階の床スラブ14の当階の床スラブ10に対する層間変位をδとする。
この場合、当階の外壁12は、当階の床スラブ10および直上階の床スラブ14に固定されているので、この外壁12の天井レベルでの変位δは、層間変位δより小さくなる。
また、天井13の野縁受け31が横架材22の側面に接合されているので、天井13の変位δは、横架材22の変位と同一となる。さらに、補強フレーム20の一対の支柱21は、当階の床スラブ10および直上階の床スラブ14に固定されているので、この横架材22の変位は、当階の外壁12の天井レベルの変位δと同一となる。
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)地震動により建物が揺れても、天井13の変位δが外壁12の天井レベルでの変位δと同一となるので、天井13が外壁12に衝突して破損するのを防止できる。また、天井面の周縁に塞ぎ材を設ける必要がないので、天井面の美観を保つことができる。
また、横架材22により天井13を複数の領域A、Bに小分割するので、従来のように地震時の水平力で天井13が座屈するのを防止できる。
また、天井裏空間13Aに設備配管やダクトが密集している場合であっても、従来のような耐震補強ブレースが不要となるので、天井裏空間13Aの設備配管やダクトの配置を変更する必要がなく、施工が容易である。
(2)廊下2、3を幅方向に挟んで補強フレーム20の一対の支柱21を設けたので、廊下2、3のように地震時に大きな水平力が作用する空間であっても、天井13の破損を確実に防止できる。
(3)横架材22で設備配管40およびダクト41を支持したので、従来のように設備機器を直上階の床スラブから吊りボルトで吊下げ支持する場合に比べて、これら設備配管40およびダクト41をより強固に支持できる。
〔第2実施形態〕
図6は、本発明の第2実施形態に係る補強構造1Aが適用された居室5の斜視図である。
本実施形態では、居室5は、直方体形状であり、この居室5には、一対の補強フレーム20A、20Bが設けられている。
補強フレーム20Aは、一対の支柱21が居室5を幅方向に挟んで設けられ、補強フレーム20Bは、一対の支柱21が居室5を長さ方向に挟んで設けられる。つまり、補強フレーム20Aと補強フレーム20Bとは、互いに直交して設けられている。
これら一対の補強フレーム20A、20Bの横架材22同士は、交差部23で交差して互いに接合される。
これら横架材22により、天井13は、4つの領域C、D、E、Fに分割されている。
本実施形態によれば、上述の(1)、(3)の効果に加えて、以下のような効果がある。
(4)一対の補強フレーム20A、20Bを互いに交差して設けたので、居室5のような直方体形状の空間について、地震時にどの方向に水平力が作用しても、天井の破損を確実に防止できる。
〔第3実施形態〕
図7は、本発明の第3実施形態に係る補強構造1Bが適用された居室6の斜視図である。
本実施形態では、居室6の内部には、一対の補強フレーム20A、20Bの交差部23まで延びる第2の支柱24が設けられる点が、第2実施形態と異なる。
本実施形態によれば、上述の(1)、(3)、(4)の効果に加えて、以下のような効果がある。
(5)一対の補強フレーム20A、20Bの交差部23を支持する第2の支柱24を設けたので、補強構造1の水平力に対する耐力をさらに向上できる。
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、野縁受け31を廊下2の長さ方向に配置し、野縁32を廊下2の幅方向に配置し、野縁受け33の端面を補強フレーム20の横架材22の側面に接合したが、これに限らない。すなわち、図8に示すように、野縁受け31を廊下2の幅方向に配置し、野縁32を廊下2の長さ方向に配置するとともに、野縁32の端面を、L字形状の接合部材35を介して、補強フレーム20の横架材22の側面に接合してもよい。
また、上述の第2実施形態において、図9に示すように、下端面が交差部23に固定され、上端面が直上階の床スラブ14に固定された中間柱25を設けてもよい。このようにすれば、補強構造1Aの剛性をさらに高めて、水平力に対する耐力をより向上できる。
また、上述の第3実施形態において、図10に示すように、第2の支柱24の上端面を上方に延ばして、直上階の床スラブ14に固定してもよい。このようにすれば、補強構造1Bの剛性をさらに高めて、水平力に対する耐力をより向上できる。
1、1A、1B…補強構造
2、3、4…廊下(空間)
5、6…居室(空間)
10…当階の床スラブ
11…内壁
12…外壁
13…天井
13A…天井裏空間
14…直上階の床スラブ
15…天井下地
16…天井面材
20、20A、20B…補強フレーム
21…支柱
22…横架材
23…交差部
24…第2の支柱
25…中間柱
30…吊りボルト
31…野縁受け
32…野縁
33…野縁受け
34、35…接合部材
40…設備配管
41…ダクト

Claims (5)

  1. 天井と互いに対向する一対の壁とで囲まれた空間に設けられて、当該天井を耐震補強する補強構造であって、
    前記一対の壁に沿って設けられた一対の支柱と、前記天井に沿って設けられて前記一対の支柱同士を連結する横架材と、を有する補強フレームを備え、
    前記一対の支柱は、それぞれ、下端側が当階の床スラブまたは梁に固定され、上端側が直上階の床スラブまたは梁に固定され、
    前記天井の天井下地は、前記横架材に当接あるいは接合されることを特徴とする補強構造。
  2. 前記補強フレームは、複数設けられ、
    当該複数の補強フレームは、所定方向に並んで設けられることを特徴とする請求項1に記載の補強構造。
  3. 前記補強フレームは、一対設けられ、
    当該一対の補強フレームは、互いに交差して設けられ、
    当該一対の補強フレームの横架材同士は、交差部で互いに接合されることを特徴とする請求項1に記載の補強構造。
  4. 前記一対の補強フレームの交差部を支持する第2の支柱をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の補強構造。
  5. 前記横架材は、設備機器を支持することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の補強構造。
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