JP6914023B2 - 吊り天井補強構造及び吊り天井補強構造の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、吊り天井補強構造及び吊り天井補強構造の施工方法に関する。

従来、例えば学校、病院、生産施設、体育館、プール、空港ターミナルビル、オフィスビル、劇場、シネコン等の建物の天井として、吊り天井が多用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。そして、吊り天井Ａには、図１４に示すように、水平の一方向Ｔ１に所定の間隔をあけて並設される複数の野縁（主鋼材）１と、野縁１に直交し、水平の他方向Ｔ２に所定の間隔をあけて並設され、複数の野縁１に一体に接続して設けられる複数の野縁受け２と、下端を野縁受け２に接続し、上端を上階の床材等の上部構造３に固着して配設される複数の吊りボルト４と、野縁１と野縁受け２からなる格子状の天井下地７にビス留めして一体に取り付けられ、天井面（天井部５）を形成する石膏ボードなどの天井パネル（天井材）６とを備えて構成したものがある。

また、クリーンルームのようにファンフィルターユニット等の大重量の設備機器を天井部５に設置する必要がある吊り天井Ａには、図１５に示すように、水平の一方向Ｔ１に所定の間隔をあけて並設され、一方向Ｔ１に直交する他方向Ｔ２に延びる複数のＴバー（断面逆Ｔ型の主鋼材）８と、上端を上部構造３に固着し、下端側をＴバー８に接続して配設された複数の吊りボルト４と、Ｔバー８などからなる天井下地７にビス留めして一体に取り付けられて天井面（天井部５）を形成する天井パネル６とを備えて構成したものもある。

ここで、野縁１及び野縁受け２や、Ｔバー８等の天井下地７と天井パネル６を吊りボルト４で吊り下げ支持してなる吊り天井Ａは、その構造上、地震時に作用する水平力によって横揺れしやすい。そして、地震時に横揺れして、天井部５の端部５ａが壁や柱、梁などの建物構成部材（建物躯体）９に衝突し、天井パネル６に破損が生じたり、脱落が生じるおそれがあった。

このため、従来、上部構造３や吊りボルト４の吊元側などに上端部を接続し、下端部を吊りボルト４や、野縁１、野縁受け２、Ｔバー８などの天井下地７に接続して補強ブレース（ブレース材）１０を斜設し、天井下地７及び天井パネル６からなる天井部５の地震時の横揺れを抑えるようにしている（図１４参照）。

特開２００８−１２１３７１号公報 特開２００５−３５０９５０号公報

一方、上記従来の吊り天井Ａにおいては、補強ブレース１０の上端部、下端部を吊りボルト４、天井下地７に接続し、これら吊りボルト４、天井下地７と補強ブレース１０によって水平方向の力を負担するようにしている。この場合には、吊りボルト４や天井下地７の位置、形状によって補強ブレース１０の設置位置に制約が生じる。

また、水平方向の力に対する吊り天井構造全体の耐力及び剛性のさらなる向上を図る場合には、補強ブレース１０の設置位置に制約があることで、補強ブレース１０の下端部を接続する吊りボルト４や天井下地７の部位に補強材を別途設けることになり、吊りボルト４や天井下地７に負荷される重量が増し、地震時に作用する水平方向の力の増大を招くことになってしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、補強ブレースの設置位置の制約を解消し、効果的且つ効率的な吊り天井構造の耐震補強、耐震改修を可能にする吊り天井補強構造及び吊り天井補強構造の施工方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の吊り天井補強構造は、水平の一方向に所定の間隔をあけて主鋼材を並設してなり、建物躯体の上部構造に吊り下げ支持される天井下地と、前記天井下地の前記主鋼材に取り付けられて天井面を形成する天井材とを備える吊り天井構造を補強するための吊り天井補強構造であって、補強ブレースと、前記補強ブレースの上端部を前記上部構造に接続するためのブレース上部取付具と、前記補強ブレースの下端部を前記天井材に接続するためのブレース下部取付具を備えるとともに、前記ブレース下部取付具と前記天井材に接続しつつ前記ブレース下部取付具と前記天井材の間に介設されるブレース下部応力伝達部材を備えて構成され、前記ブレース下部取付具が、前記補強ブレースの下端部を接続するブレース接続部と、前記ブレース接続部の下端に繋がり、前記天井材上に配設されるとともに前記天井材の前記天井面側からビスを打ち込んで前記天井材に固着される天井材接続部とを備え、且つ、隣り合う前記主鋼材の前記一方向の間隔よりも大きな長さをもって形成されるとともに、下面から上方に向けて凹設され、前記天井下地の前記主鋼材を嵌合可能な天井下地嵌合凹部を備えて形成され、該天井下地嵌合凹部が複数形成されていることを特徴とする。

また、本発明の吊り天井補強構造においては、前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部上に補強用鋼材が配設され、該補強用鋼材が前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部とともに前記ブレース下部応力伝達部材にビス留めして一体に固着されていることが望ましい。

本発明の吊り天井補強構造の施工方法は、上記のいずれかの吊り天井補強構造の施工方法であって、前記天井下地嵌合凹部に複数の鋼材を嵌め込んで支持させた後、前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部に、下方からビスを打ち込んで前記ブレース下部応力伝達部材を一体に固着した後、前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部との間で前記ブレース下部応力伝達部材を挟み込むように前記天井材を配置し、前記天井面側からビスを打ち込んで前記天井材を前記天井下地の主鋼材に一体に固着することを特徴とする。

本発明の吊り天井補強構造及び吊り天井補強構造の施工方法によれば、補強ブレースの設置位置の制約を解消し、効果的且つ効率的に吊り天井構造を耐震補強、耐震改修することが可能になるとともに、優れた耐震性能を付与することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を建物の上部構造に接続する作業の状況を示す図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を建物の上部構造に接続する作業の状況を示す図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース上部取付具を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が連結部材の正面図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造のブレース下部取付具を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が背面図、（ｃ）が側面図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井構造、吊り天井補強構造を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井構造を用いて行った実験装置を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＸ１−Ｘ１線矢視図、（ｃ）が（ａ）のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井構造を用いて行った実験結果（試験Ｉ：野縁方向加力）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造の変更例を示す図である。 吊り天井構造を示す斜視図である。 吊り天井構造を示す斜視図である。

以下、図１から図１３（図１４、図１５）を参照し、本発明の一実施形態に係る吊り天井補強構造について説明する。

ここで、本実施形態は、例えば学校、病院、生産施設、体育館、プール、空港ターミナルビル、オフィスビル、劇場、シネコン等の建物の天井として用いられる吊り天井を耐震補強、耐震改修するための吊り天井補強構造に関するものである。

まず、本実施形態の吊り天井（吊り天井構造）Ｂは、図１４に示すように、水平の一方向Ｔ１に所定の間隔をあけて並設される複数の野縁（主鋼材）１と、野縁１に直交し、水平の他方向Ｔ２に所定の間隔をあけて並設され、複数の野縁１に一体に接続して設けられる複数の野縁受け２と、下端を野縁受け２に接続し、上端を上階の床材等の上部構造３に固着して配設される複数の吊りボルト４と、野縁１と野縁受け２からなる格子状の天井下地７にビス留めして一体に取り付けられ、天井面（天井部５）を形成する天井パネル（天井材）６とを備えて構成されている。

また、この吊り天井Ｂは、野縁１と野縁受け２、すなわち格子状に組み付けられた鋼材によって天井下地７が構成されている。

吊りボルト４は、吊り部材接続用金具を介して天井下地７に下端側を接続して設けられ、天井下地７を吊り下げ支持している。

さらに、天井下地７の下面に、例えば軽量の天井パネル６が、ビスを下側からこの天井パネル６、天井下地７に貫通させて固設されている。このように天井パネル６を天井下地７に取り付けることで天井面が形成されている。

一方、本実施形態の吊り天井Ｂにおいては、図１に示すように、地震が発生した際の天井慣性力（水平力）を抑制し、天井部５の横揺れを抑えるための吊り天井補強構造Ｃが具備されている。

本実施形態の吊り天井補強構造Ｃは、補強ブレース１５と、補強ブレース１５の上端部を建物躯体の上部構造３に接続するためのブレース上部取付具１６と、補強ブレース１５の下端部を天井パネル６に接続するためのブレース下部取付具１７と、ブレース下部取付具１７と天井パネル６の間に介設された（挟み込むように設けられた）ブレース下部応力伝達部材１８とを備えて構成されている。

すなわち、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃでは、従来のように吊りボルト４や天井下地７ではなく、補強ブレース１５の下端部を天井パネル６に接続して構成されている。

また、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃにおいては、補強ブレース１５が形鋼材であり、一対の補強ブレース１５を一組とし、この組の一対の補強ブレース１５を、一方向Ｔ１及び／又は他方向Ｔ２にそれぞれ正面視でＶ字状あるいはレ字状を呈するように並設し、各補強ブレース１５の上端部、下端部をブレース上部取付具１６とブレース下部取付具１７でそれぞれ建物の上部構造３や天井パネル６（ブレース下部応力伝達部材１８）に接続して構成されている。

ブレース上部取付具１６は、図２から図５に示すように、固定部材２０と、連結部材２１と、摩擦部材２２とを備え、補強ブレース１５の上端部側に一体に設けられ、外周面に雄ネジの螺刻を施した円柱状の連結棒１５ａを連結して補強ブレース１５を支持するように構成されている。

固定部材２０は、ブレース上部取付具１６を建物躯体の上部構造３に固着するための部材であり、上部構造３の表面に接合して配設される固定プレート２０ａと、固定プレート２０ａに上端を繋げて下方に突設されるとともに所定の間隔をあけて配設された一対の支持プレート２０ｂとを備えて形成されている。

また、固定プレート２０ａには、上部構造３にアンカーなどで固定されたボルト２３を挿通して固定部材２０を上部構造３の表面に固着するための装着孔２０ｃが形成されている。また、装着孔２０ｃは、固定プレート２０ａの幅方向略中央に配設され、且つ固定プレート２０ａの奥行方向の中央よりも一端部側に配設されている。

一対の支持プレート２０ｂには、連結部材２１を回動自在に軸支するための取付孔２０ｄが同軸上にそれぞれ形成されている。また、これら２つの取付孔２０ｄは一方の取付孔２０ｄを他方の取付孔２０ｄよりも大径にして形成されている。さらに、これら取付孔２０ｄは、支持プレート２０ｂの奥行方向の中央よりも他端部側に配設されている。

連結部材２１は、支持プレート２０ｂに軸支される一対の軸部２１ａと、一対の軸部２１ａの間に位置する連結部２１ｂとを備え、一対の軸部２１ａを支持プレート２０ｂの取付孔２０ｄにそれぞれ装着し、支持プレート２０ｂに回転可能に軸支されている。また、本実施形態では、連結部２１ｂの外周面に補強ブレース１５の連結棒１５ａを螺入装着するための螺子孔２１ｃが軸心を通る方向に貫通形成されている。さらに、軸部２１ａには、連結部材２１が支持プレート２０ｂの取付孔２０ｄからの脱落防止用ピン２４を装着するためのピン挿通孔２１ｄが設けられている。

摩擦部材２２は、例えば樹脂製の円筒部材であり、内径を軸部２１ａと同径あるいは軸部２１ａより大きくして形成され、外径を取付孔２０ｄの内径と略同径にして形成されている。そして、摩擦部材２２は、内孔に軸部２１ａを挿通し、各軸部２１ａの外周面に装着されている。また、摩擦部材２２は、一方の端部が支持プレート２０ｂの内面あるいはワッシャー２５の内面に接触するとともに、他方の端部が連結部２１ｂ（連結部２１ｂと軸部２１ａとの間の段差部）に接触し、支持プレート２０ｂ及び連結部２１ｂのそれぞれを一定の押圧力で押圧するように配設されている。

これにより、連結部材２１が軸線Ｏ１周りに回転するとともに摩擦部材２２によって摩擦力を作用させることができる。

また、本実施形態のブレース上部取付具１６においては、摩擦部材２２が付与する摩擦力によって連結部材２１と固定部材２０との相対的な回転が抑制される。これにより、連結部材２１と固定部材２０との相対的な角度（回転位置）を手動で容易に調節でき、且つ摩擦部材２２による摩擦力で保持することができる。

なお、本発明において、ブレース上部取付具１６は必ずしも上記のように構成することに限定しなくてもよい。

例えば、図６に示すように、連結部材２１の全体を円柱状の軸部２１ａとして構成し、連結部材２１の両端に装着するワッシャー２５を摩擦部材２２として構成してもよい。

また、ブレース上部取付具１６は、図７に示すように、固定部材２０と連結部材２１と摩擦部材２２を備えるとともに、孔が設けられたアーム部２１ｅと平板部２１ｆを備え、アーム部２１ｅの孔に軸部２１ａを挿通して連結部材２１を構成し、この連結部材２１の平板部２１ｆに補強ブレース１５をボルト接合するように構成してもよい。

さらに、ブレース上部取付具１６は、図８に示すように、固定部材２０と連結部材２１と摩擦部材２２を備えるとともに、孔が設けられた平板部２１ｆを備え、平板部２１ｆの孔に軸部２１ａを挿通して連結部材２１を構成し、この連結部材２１の平板部２１ｆに補強ブレース１５をボルト接合するように構成してもよい。また、軸部２１ａの両端側をそれぞれ、ボルト、ナットで固定部材２０に接続するようにしてもよい。

次に、本実施形態のブレース下部取付具（吊り天井の補強ブレース取付具）１７は、図１、図９に示すように、板面を横方向に向けて立設され、一対の補強ブレース１５のそれぞれの下端部を接続する平板状のブレース接続部２７と、ブレース接続部２７の下端からブレース接続部２７に直交する横方向に延設され、天井パネル６の下面（天井面）側からビスを打ち込んでブレース下部応力伝達部材１８、天井パネル６に固着される天井材接続部２８とを備えて形成されている。

また、このブレース下部取付具１７は、天井下地７の隣り合う鋼材（野縁１や野縁受け２）の間隔（スパン）よりも大きな長さＬを備えて形成されている。そして、ブレース下部取付具１７の下端側には、下面から上方に凹設され、ブレース下部取付具１７を設置した状態で天井下地７の鋼材（野縁１や野縁受け２）を嵌合させて天井下地７との干渉を防止するための天井下地嵌合凹部２９が設けられている。

本実施形態のブレース下部取付具１７では、天井下地７の隣り合う３本の鋼材をそれぞれ嵌合させるための３つの天井下地嵌合凹部２９が設けられている。これにより、天井材接続部２８は、ブレース下部取付具１７の長さＬ方向両側端部側の第１天井材接続部２８ａ、第４天井材接続部２８ｄと、長さＬ方向中央側の第２天井材接続部２８ｂ、第３天井材接続部２８ｃの４つの天井材接続部２８を備えて形成されている。

また、各天井材接続部２８には、突出方向先端から直交方向上側に突出し長さＬ方向に延設された補剛部３０が設けられている。

さらに、本実施形態の天井下地嵌合凹部２９は、野縁１の大きさ、位置に合わせた野縁嵌合凹部２９ａと、Ｔバー８の大きさ、位置に合わせたＴバー嵌合凹部２９ｂを備えて形成されている。これにより、天井下地７が野縁１を備えて形成されている場合、Ｔバー８を備えて形成されている場合のどちらのケースであっても同一のブレース下部取付具１７を適用できるように形成されている。

また、ブレース接続部２７は、補強ブレース１５をビスなどを用いて接続するための孔２７ａが所定位置に複数設けられている。さらに、このブレース接続部２７は、地震時に吊り天井Ｂが水平方向の力を受けて補強ブレース１５や天井パネル６から力が伝達することによって生じる応力の有効応力範囲を特定し、補強ブレース１５との相対位置、接続位置などに応じてブレース接続部２７に作用する応力が小さい部分を切り欠くようにし、有効応力範囲に対応した形状で形成されている。

すなわち、本実施形態では、補強ブレース１５を接続する部分を挟んで長さＬ方向両端部側の上部側に切欠部２７ｂを設け、有効応力範囲に対応してブレース接続部２７を形成することで、ブレース接続部２７ひいてはブレース下部取付具１７の軽量化が図られている。

次に、本実施形態のブレース下部応力伝達部材１８は、亜鉛メッキ鋼板などのプレート材であり、図１、図１０に示すように、ブレース下部取付具の幅（Ｌ）、奥行き寸法よりも大きな幅、奥行き寸法を備えて形成されている。本実施形態では、このブレース下部応力伝達部材１８として、例えば厚さが０．５ｍｍ（０．２７ｍｍ以上）の平面視矩形状の亜鉛メッキ鋼板が適用されている。
なお、図１０は、天井パネル６として吉野石膏株式会社製のスクエアトーン（多数の方形状の貫通孔を備えた軽量の天井材）用いた吊り天井構造Ｂを示す平面視図である。

そして、このブレース下部応力伝達部材１８は、天井パネル６上に配設（敷設）され、天井パネル６とブレース下部取付具１７の間に挟み込むようにして介設される。また、本実施形態では、天井下地７と天井パネル６の間に挟み込むようにブレース下部応力伝達部材１８が設けられている。

ブレース下部応力伝達部材１８は、天井パネル６の下面（天井面）側からビス１９を打ち込み、このビス１９によって天井パネル６に一体に接続される。さらに、ブレース下部応力伝達部材１８は、ビス１９を打ち込んでその一部が天井パネル６とともに天井下地７にも一体に接続される。また、ブレース下部取付具１７の天井材接続部２８に、ビス１９を打ち込んで天井パネル６とともにブレース下部応力伝達部材１８が接続される。

なお、ブレース下部応力伝達部材１８の形状（大きさなど）、材質、ビス１９の本数は、ブレース下部応力伝達部材１８と天井パネル６、補強ブレース１５から作用する応力（天井下地７の間に作用するせん断力（想定／設計せん断力））などに応じて決めればよい。

上記構成からなる本実施形態の吊り天井補強構造Ｃを設置する際には、まず、補強ブレース１５の先端を螺子孔２１ｃに装着して補強ブレース１５にブレース上部取付具１６を取り付け、補強ブレース１５と固定部材２０との交角を所望の角度に調節する。

次に、図４に示すように、補強ブレース１５の先端を持ち上げつつ、上部構造３から下方に突出するボルト２３を固定部材２０に設けられた装着孔２０ｃに挿入する。このとき、作業者はボルト２３と装着孔２０ｃとの位置関係を目視で確認しながら挿入作業を行うことができ、比較的低い場所に居ながらこの挿入作業を行うことができる。

固定部材２０の装着孔２０ｃにボルト２３を挿入した段階で、補強ブレース１５の下端部を天井パネル６、天井下地７などに接触させて滑らないようにし、補強ブレース１５の姿勢を安定させる。そして、図５に示すように、長尺の工具先端にナット３１を装着し、この工具を上方に持ち上げつつ装着孔２０ｃの下方に突出するボルト２３にナット３１を装着し、工具を回転駆動させることにより締結する。
なお、ナット３１としてロングナットを用いると、装着時の作業性をよくすることができる。

次に、天井パネル６上の所定位置にブレース下部応力伝達部材１８、さらにその上の所定位置にブレース下部取付具１７を載置する。

このとき、ブレース下部応力伝達部材１８は接着剤で天井パネル６に接着するようにしてもよい。ブレース下部取付具１７は、補強ブレース１５を一方向Ｔ１に配設する場合、一対の天井下地嵌合凹部２９に天井下地７の隣り合う鋼材（野縁１や野縁受け２）を嵌め込んで支持させ、所定位置に設置する。

また、補強ブレース１５を野縁１に沿う他方向Ｔ２に配設する場合には、野縁１と略断面形状が略同じダミー材（仮支持用部材）を天井パネル６の裏面上に設置し、このダミー材を一対の天井下地嵌合凹部２９に嵌め込んで支持させ、ブレース下部取付具１７を所定位置に設置する。

このように天井下地７やダミー材を天井下地嵌合凹部２９に嵌合させるだけで、ブレース下部取付具１７を一方向Ｔ１と他方向Ｔ２の両方向に自在に支持させて配設することができる。

また、天井パネル６の下面側（天井面側）からビス１９を打ち込んで、天井パネル６とブレース下部応力伝達部材１８を固着する。さらに、各天井材接続部２８にそれぞれビス１９を打ち込んで、ブレース下部取付具１７と天井パネル６、ブレース下部応力伝達部材１８を固着する。

なお、各天井材接続部２８に４本以上のテクスビスなどのビス１９を打ち込んでブレース下部取付具１７と天井パネル６、ブレース下部応力伝達部材１８を接続することが好ましい。また、１８本以上のボードビスなどのビス１９を打ち込んで天井パネル６とブレース下部応力伝達部材１８、ブレース下部取付具１７を固着することが好ましい。

そして、図１に示すように、補強ブレース１５の下端部を持ち上げ、補強ブレース１５の配設角度を調整しつつその下端部の位置をブレース下部取付具１７の位置を合わせ、ブレース下部取付具１７に接続する。このとき、所定位置に配設して支持されたブレース下部取付具１７のブレース接続部２７に補強ブレース１５の下端部をビスを用いて接続する。なお、ビスに替えてボルトを用いて接続するようにしても勿論構わない。

これにより、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃの施工、吊り天井Ｂの耐震補強、耐震改修が完了する。

ここで、従来、天井パネル６を天井下地７などにビス止めする場合、地震などによって吊り天井が横揺れしてビス１９の頭抜けが生じることを抑止するため、ワッシャーを用いるようにしている。このため、ワッシャーが天井面に露出し、吊り天井の見栄えを悪くすることがあった。

これに対し、本実施形態では、上記の通り、板状のブレース下部応力伝達部材１８を敷設し、この上にブレース下部取付具１７を設けてそれぞれ天井パネル６の下面側からビス止めする。地震などによって吊り天井Ｂが横揺れした際にブレース下部応力伝達部材１８が介設されていることにより、各ビス１９に生じる力（ビス１本当たりに作用する力）が小さくなるとともに、引抜力から耐力上有利なせん断力に変換されることでビス１本の耐力を有効に使うことができる。このため、ワッシャーを用いなくてもビス１９の頭抜けを抑止することが可能になり、ワッシャーがないことで吊り天井Ｂの見栄えをよくすることができる。

次に、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃ、吊り天井Ｂ（天井ユニット）の優位性を確認するために行った実験について説明する。

はじめに、本実験では、図１０に示すように、天井材６として、吉野石膏株式会社製のｔ＝１２．５ｍｍの石膏ボード、吉野石膏株式会社製のスクエアトーンを用いた。また、補強材であるブレース下部応力伝達部材１８として鋼板を用いた。そして、天井全体の許容耐力と水平方向の剛性を評価するために、国交省告示第７７１解説の試験要領を遵守して試験を行った。また、先行して行った石膏ボードを用いた試験との比較のため、加力方向は野縁方向とした。

図１１に示すように、天井ユニット（吊り天井構造Ｂ）の試験体は、幅１８１０×奥行３６２０ｍｍの天井とし、この天井を鉄骨の試験架台３２（幅５．６ｍ、奥行３．３ｍ、高さ３．７０ｍ）上に載せたＰＣ版から吊りボルト４で鉛直方向に支持している。

試験体への加力は、油圧ジャッキ３３にて行い、重量が影響しないように別吊りで設置したＨ−１５０×１５０の鋼材を介して天井材６の側面を加圧することにより与えた。補強ブレース（斜め部材）１５の上端は鉄骨の試験架台３２上に載せたＰＣ版に、下端は天井材６にそれぞれ、上記本実施形態に示した専用金物（ブレース上部取付具１６、ブレース下部取付具１７、ブレース下部応力伝達部材１８）を用いて固定した。

天井の変形量は、試験場床面と天井面の相対変位について補強ブレース１５の下端部近傍となる試験体の端部２ヶ所で計測した。また、試験体は、天井材６、吊りボルト４及び一組の補強ブレース１５によって実際の構造方法の通りに組み上げられたものとし、必要に応じて加力方向に直交する方向への変形を拘束するための補強ブレース１５等を取り付けるようにした。

なお、試験体の仕様は表１に示す通りである。
許容耐力はブレースの座屈が先行する限り天井材等の強度に依存しないため、最小剛性の確認を目的に吊長さ３０００ｍｍとして試験体（試験Ｉ）を設定した。

また、試験は、水平方向に加力するものとし、以下の手順で行った。

１）正負繰り返し加力試験の実施
天井面構成部材のうち均等に力が作用する箇所に取り付けた治具に、±２．０ｋＮ、±４．０ｋＮ、±６．０ｋＮでそれぞれ３回以上正負繰り返し力を加える。

２）最大荷重試験の実施
正負繰り返し加力試験の実施後に破壊時の荷重Ｑ_ｍａｘが得られるまで段階的に荷重を継続する。

荷重−変位曲線に基づき、破壊時の荷重Ｑ_ｍａｘの２０％程度の荷重-変位の数値と原点を結ぶ直線を初期剛性とし、荷重−変位曲線に接する初期剛性の１／３の剛性直線と、初期剛性の直線の交点を損傷時の荷重Ｑ_ｄとする。

３）試験記録項目
試験結果には、次の項目を記録する。
補強ブレース１５の設置角度、吊長さ、補強ブレース１５の仕様、補強ブレース１５の天井材６とのビス１９の本数、破壊時の荷重Ｑ_ｍａｘ、損傷時の荷重Ｑ_ｄ、許容耐力Ｑ_ａ、±４．０ｋＮでの最大変位と水平方向の剛性計算値、試験体各部の変形又は破壊の状態、荷重−変位曲線

なお、天井全体の水平方向の剛性は、正負繰り返し加力試験での荷重-変位曲線に基づき、±６．０ｋＮ加力時の最大変位Ｄ_{ａ，ｍａｘ}に相当する点と原点を結ぶ直線によって得た水平方向の剛性：６．０／Ｄ_{ａ，ｍａｘ}（ｋＮ／ｍｍ）とする。

試験Ｉ（野縁方向加力）の試験結果を図１２、表２に示す。

最大荷重時の破壊状況については、天井材６としてスクエアトーンＤを用いた試験では、補強ブレース（斜め部材）１５の座屈により終局を迎えた。

＜許容耐力の評価＞
許容耐力Ｑａは許容耐力として設計値以上、Ｑａ＝４．９２ｋＮ＞４．０ｋＮ（１組の補強ブレース１５が負担する地震時の最大水平力の本構工法規定値）であることを確認した。

＜水平方向の剛性の評価＞
水平方向の剛性値は、１６８５ｋＮ／ｍ（試験値）であった。
また、天井の固有周期Ｔ_ｃｅｉｌは、次の式（１）で算定することができる。なお、Ｍ_ｃｅｉｌは天井質量、Ｋ_ｃｅｉｌは1組の斜め部材の水平剛性である。

そして、天井材６をスクエアトーンＤ一枚貼りとした条件を用いて吊り天井の単位面積当たりの質量を６．５（天井板）＋４．０（天井下地）＋４．０（天井付帯設備）＝１４．５ｋｇ／ｍ^２とすれば、天井の固有周期Ｔ_ｃｅｉｌは０．９２秒となり、剛性について最も不利となる吊長さ３０００ｍｍであっても、２５ｍ^２にブレース１組で固有周期が０．１秒以下の「剛」な周期帯となることが確認された。

以上の実験から、まず、本実施形態の吊り天井構造Ｂにおいては、ブレース下端接合部分（本実施形態の吊り天井補強構造Ｃ）の許容耐力が非常に優れていることが確認され、天井吊長さ０．４〜３ｍの範囲で許容耐力上問題ないことが確認された。

また、天井の剛性については、スクエアトーンＤのような柔らかい天井材６を用いても質量が小さいことで、天井吊長さ３ｍ、２５ｍ^２にブレース１組の設定で固有周期が０．１秒以下の「剛」な周期帯となることが確認できた。

したがって、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃにおいては、まず、従来のように下端部を天井下地７の主鋼材（Ｔバー８や野縁１）ではなく、ブレース下部取付具１７を用いて天井パネル６に接続し、補強ブレース１５を設置することができる。これにより、天井下地７の位置などの制約を受けずに補強ブレース１５を設けることができ、また、天井下地７の強度などの制約を受けずに補強ブレース１５を設けることができる。

そして、天井下地７の位置などの制約を受けずに補強ブレース１５を設けることができるため、補強ブレース１５による耐震補強、耐震改修の自由度を大幅に高めることが可能になる。

また、天井下地７の強度などの制約を受けずに補強ブレース１５を設けることができるため、従来よりも大型、高耐力の補強ブレースを設置することも可能になる。すなわち、例えば、従来では補強ブレースとしてＣ−４０×２０×１０×１．６サイズの形鋼が多用されているが、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃでは吊長さが１０００ｍｍ未満の場合にＣ−４０×２０×１０×１．６を使用し、吊長さが１０００〜２０００ｍｍ未満の場合にＣ−６５×３０×１０×１．６、吊長さが２０００〜３０００ｍｍ以下の場合にＣ−７５×４５×１５×１．６などの大型サイズの形鋼を補強ブレース１５として使用することが可能になる。よって、この点からも補強ブレースによる耐震補強、耐震改修の自由度を大幅に高めることが可能になる。

さらに、天井パネル６上の任意の位置にブレース下部取付具１７を載置し、天井面側の下方からビス留めして天井パネル６に天井材接続部２８を固着することで、容易にブレース下部取付具１７を天井パネル６に一体に設置することができる。これにより、従来と比較し、補強ブレース１５を設置する施工性を大幅に向上することができる。

また、ブレース下部取付具１７が隣り合う主鋼材の間隔よりも大きな長さＬをもって形成されていることにより、すなわち、天井下地７の一スパンよりも大きな長さＬで形成されていることにより、地震時に天井下地７及び天井パネル６からなる天井部５に作用する水平力を効果的に補強ブレース１５に伝達することができる。

また、天井下地嵌合凹部２９に天井下地７の主鋼材を嵌合させることで、一スパンよりも大きな長さＬで形成されたブレース下部取付具１７を天井下地７に支持させ、容易に水平の一方向Ｔ１に長さＬ方向を向けて設置することができる。さらに、天井パネル６上に主鋼材の切れ端などのダミー材を一方向Ｔ１に沿って置き、天井下地嵌合凹部２９にこのダミー材を嵌合させることで、ブレース下部取付具１７を支持させ、容易に水平の一方向Ｔ１に直交する他方向Ｔ２に長さＬ方向を向けて設置することができる。
これにより、補強ブレース１５を一方向Ｔ１に沿って設置する場合でも、他方向Ｔ２に沿って設置する場合でも容易に対応することができる。

さらに、部材点数、種類が少なくて済み、品質管理を容易にすることも可能になり、吊り天井Ｂの補強に要するコストの削減を図ることも可能になる。

さらに、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃにおいては、ブレース下部取付具１７と天井パネル６にビス１９、接着剤を用いるなどして接続しつつ、ブレース下部取付具１７と天井パネル６の間にブレース下部応力伝達部材１８を介設することによって、補強ブレース１５に生じた応力をブレース下部応力伝達部材１８によって天井パネル６の広範に伝達、分散させることができる。

これにより、このブレース下部応力伝達部材１８を備えた吊り天井補強構造Ｃを設けることで、柔らかい天井材６であっても（あらゆる天井材６に対しても）、固有周期０．１秒以下に吊り天井Ｂを高剛性化することができ、非常に優れた耐震性能を付与することが可能になる。すなわち、信頼性の高い耐震補強、耐震改修を実現することができる。

また、ブレース下部応力伝達部材１８を備え、天井パネル６にビス１９を用いて接続するようにした場合に、ブレース下部応力伝達部材１８によって補強ブレース１５に生じた応力を天井パネル６の広範に伝達、分散させることができるため、１本当たりのビス１９に作用する力を小さくすることができ、且つ、せん断力として作用するため、ビス１９による接合耐力を有効に使うことができる。
これにより、ワッシャーを用いなくてもビス１９の頭抜けを抑止することが可能になり、ワッシャーがないことで吊り天井Ｂの見栄えをよくすることができる。

よって、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃ（吊り天井構造Ｂ）によれば、補強ブレース１５の設置位置に制約を解消し、効果的且つ効率的に吊り天井構造Ｂを耐震補強、耐震改修することが可能になるとともに、優れた耐震性能を付与することが可能になる。

ここで、前述の通り、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃ（吊り天井構造Ｂ）においては、ブレース下部応力伝達部材１８を備え、天井パネル６にビス１９を用いて接続するようにした場合に、ブレース下部応力伝達部材１８によって補強ブレース１５に生じた応力を天井パネル６の広範に伝達、分散させることができ、１本当たりのビス１９の耐力を有効に使うことができる。これにより、ワッシャーを用いなくてもビス１９の頭抜けを抑止することが可能になり、ワッシャーがないことで吊り天井Ｂの見栄えをよくすることができる。

この一方で、ブレース下部応力伝達部材１８（及びブレース下部取付具１７（天井材接続部２８））を天井パネル６にビス１９を用いて接続する際には、天井パネル６の下方からビス１９を打ち込むことになるため、天井パネル６がブラインドとなり、作業性／施工性が悪くなることも考えられる。

また、図１０に示す軽量な天井パネル６以外を使用する場合には、より大きな許容耐力と高い剛性を確保可能な接合構造とすることが望まれる。

このような課題を受け、図１３に示すように、ランスタッチビス等でブレース下部応力伝達部材１８とブレース下部取付具１７（接続部２８）を直接ビス留めし、ブレース下部応力伝達部材１８を挟むように配設した天井パネル６を別途天井下地７（野縁１やＴバー８など）にビス留めするようにしてもよい（本発明に係る吊り天井補強構造の施工方法）。これにより、作業者がブレース下部取付具１７の接続部２８を目視しながらブレース下部応力伝達部材１８に接続することができ、本実施形態よりも作業性／施工性を向上させることができる。

また、ブレース下部応力伝達部材１８（及びブレース下部取付具１７）と天井パネル６をビス１９で接続する接合構造においては、ビス１９の位置、本数が吊り天井構造Ｂ全体の耐力、剛性に影響する。このため、ブレース下部取付具１７の接続部２８上に補強用野縁などの補強用鋼材３４を配置し、ブレース下部応力伝達部材１８とブレース下部取付具１７の接続部２８を直接ビス留めするとともに、補強用鋼材３４をブレース下部応力伝達部材１８とブレース下部取付具１７に接続するようにしてもよい。このように補強用鋼材３４を設けることで、ブレース下部取付具１７の最大破壊荷重まで吊り天井補強構造Ｃ（天井板接合部）が破壊されない構造を構築できる。これにより、本実施形態よりも大きな許容耐力と高い剛性を確保することが可能になる。

以上、本発明に係る吊り天井補強構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本発明に係る天井下地は、複数のＴバー８（主鋼材）を備えて構成されていても、野縁１（主鋼材）と野縁受け２を備えて構成されていてもよい。すなわち、天井下地７の構成が異なっていても本発明を適用することで本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、本実施形態では、本発明に係る吊り天井補強構造Ｃを設けることで既存の吊り天井を耐震補強、耐震改修するように説明を行ったが、勿論、本発明に係る吊り天井補強構造は吊り天井の新設時に設置しても構わない。

さらに、本発明に係るブレース下部応力伝達部材は、必ずしも矩形平板状に形成されていなくてもよい。また、ＦＲＰ板などであってもよく、必ずしも鋼板でなくてもよい。

１ 野縁（主鋼材）
２ 野縁受け
３ 建物の上部構造
４ 吊りボルト（吊り部材）
５ 天井部
６ 天井パネル（天井材）
７ 天井下地
８ Ｔバー（主鋼材）
９ 建物構成部材（建物躯体）
１０ 補強ブレース
１５ 補強ブレース
１５ａ 連結棒
１６ ブレース上部取付具
１７ ブレース下部取付具
１８ ブレース下部応力伝達部材
１９ ビス
２０ 固定部材
２０ａ 固定プレート
２０ｂ 支持プレート
２０ｃ 装着孔
２０ｄ 取付孔
２０ｅ 切欠部
２１ 連結部材
２１ａ 軸部
２１ｂ 連結部
２１ｃ 螺子孔
２１ｄ ピン挿通孔
２１ｅ アーム部
２１ｆ 平板部
２２ 摩擦部材
２３ ボルト
２４ 脱落防止用ピン
２５ ワッシャー
２７ ブレース接続部
２７ａ 孔
２７ｂ 切欠部
２８ 天井材接続部（接続部）
２８ａ 第１天井材接続部
２８ｂ 第３天井材接続部
２８ｃ 第４天井材接続部
２８ｄ 第２天井材接続部
２９ 天井下地嵌合凹部
２９ａ 野縁嵌合凹部
２９ｂ Ｔバー嵌合凹部
３０ 補剛部
３１ ナット
３２ 試験架台
３３ 油圧ジャッキ
３４ 補強用鋼材
Ａ 従来の吊り天井（吊り天井構造）
Ｂ 吊り天井（吊り天井構造）
Ｃ 吊り天井補強構造
Ｌ ブレース下部取付具の長さ
Ｏ１ 軸線
Ｔ１ 一方向
Ｔ２ 他方向
Ｔ３ 上下方向

Claims (3)

1. 水平の一方向に所定の間隔をあけて主鋼材を並設してなり、建物躯体の上部構造に吊り下げ支持される天井下地と、前記天井下地の前記主鋼材に取り付けられて天井面を形成する天井材とを備える吊り天井構造を補強するための吊り天井補強構造であって、
   補強ブレースと、前記補強ブレースの上端部を前記上部構造に接続するためのブレース上部取付具と、前記補強ブレースの下端部を前記天井材に接続するためのブレース下部取付具を備えるとともに、
   前記ブレース下部取付具と前記天井材に接続しつつ前記ブレース下部取付具と前記天井材の間に介設されるブレース下部応力伝達部材を備えて構成され、
   前記ブレース下部取付具が、前記補強ブレースの下端部を接続するブレース接続部と、前記ブレース接続部の下端に繋がり、前記天井材上に配設されるとともに前記天井材の前記天井面側からビスを打ち込んで前記天井材に固着される天井材接続部とを備え、
   且つ、隣り合う前記主鋼材の前記一方向の間隔よりも大きな長さをもって形成されるとともに、下面から上方に向けて凹設され、前記天井下地の前記主鋼材を嵌合可能な天井下地嵌合凹部を備えて形成され、
   該天井下地嵌合凹部が複数形成されていることを特徴とする吊り天井補強構造。
2. 請求項１記載の吊り天井補強構造において、
   前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部上に補強用鋼材が配設され、該補強用鋼材が前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部とともに前記ブレース下部応力伝達部材にビス留めして一体に固着されていることを特徴とする吊り天井補強構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の吊り天井補強構造の施工方法であって、
   前記天井下地嵌合凹部に複数の鋼材を嵌め込んで支持させた後、
   前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部に、下方からビスを打ち込んで前記ブレース下部応力伝達部材を一体に固着した後、前記ブレース下部取付具の前記天井材接続部との間で前記ブレース下部応力伝達部材を挟み込むように前記天井材を配置し、前記天井面側からビスを打ち込んで前記天井材を前記天井下地の主鋼材に一体に固着することを特徴とする吊り天井補強構造の施工方法。

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