JP7281730B2 - 天井補強構造およびその形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、天井の落下防止構造に係るものである。

大きな地震に対して建物自体は崩落を回避するためのさまざまな構造が建築分野で提案されている。たとえば、天井の構造に関しては、仮に天井板に割れが生じて独立した破断片になったとしても、小片に分かれて落下しないように、天井面に樹脂材料を被覆することにより一体化させる発明が知られている（特許文献１）。通常天井は複数の天井板によって形成されている。したがって、天井面を樹脂材料からなる破断防止膜で一体化させることによって、割れの結果、独立した破断片ができたとしても、落下してこないようにしたものである。

特開２０１７－０４０１１９号公報

特許文献１のように、天井全体を破断防止膜で保護することで、天井全体の落下を防止するのは地震などの災害時の安全性向上という点で望ましい。しかし、天井自体の支持構造から天井が脱離してしまうと、破断片が飛散することは防止できるものの、天井の一部若しくは全体の落下のおそれは回避できない。

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、天井板同士を一体化させるように配置したシートをさらに支持する天井補強構造およびその形成方法を提供するものである。

より具体的に本発明に係る天井補強構造は、
天井板が支持構造により上部構造体に吊り下げ支持されている天井補強構造であって、
前記天井板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔を塞ぎ、下面が前記貫通孔内に配置され、前記下面がフラットな平面である吊台座と、
前記吊台座と前記上部構造体とを連結させる連結ロッドと、
前記天井板の下面及び前記吊台座の下面を覆うシートを有し、
前記吊台座の前記下面と前記天井板の下面が前記シートで一体化されていることを特徴とする。

本発明に係る天井補強構造は、支持材と天井板の下面を一体化するシートで形成され、それを連結ロッドにて上部構造体と連結するので、複数の天井板がシートと一体化するとともに、シートと一体化された支持材が連結ロッドで上部構造体に連結されることにより複数の天井板の補強構造を形成する。そのため地震等の外部からの衝撃が加わった際に複数の天井板の破損を妨げる。さらに、万一、地震等の外部からの衝撃が加わった際に天井板が割れ、天井板の支持構造から脱離してしまった際にも、シートが天井板の破断片の飛散を妨げる。また、仮に支持構造から脱離してしまっても、天井板若しくは天井板の破断片が落下することを妨げる。

本発明に係る天井補強構造を示す図である。 天井補強構造における吊台座（支持材）と天井板とシートの関係を示す図である。 吊台座の変形例を示す図である。 吊台座の変形例を示す図である。

以下に本発明に係る天井補強構造および天井補強構造の形成方法について図面を用いながら説明を行う。以下の説明は本発明の一実施形態を説明するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。つまり、以下の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて、改変することができる。

図１に本発明に係る天井補強構造１を示す。図１（ａ）は、建物のフロア８０とスラブ８２（以後「上部構造体８２」ともいう。）および天井板１０を示す側面からの断面図である。また図１（ｂ）は、天井板１０およびその支持構造８４を上方から見た斜視図である。なお、以後の説明において、「上」はスラブ８２方向を言い、「下」はフロア８０方向を言う。

天井板１０が上部構造体８２に支持される支持構造８４は特に限定されるものではない。例えば、上部構造体８２に一端を固定された吊ボルト８６の他端にハンガーを介して野縁受け９０を懸架し、天井板１０と接合した野縁８８を野縁受け９０にボルト若しくはナットで固定するといった通常の方法が好適に利用できる。なお、図１（ｂ）では支持構造８４の一部だけを示している。

図２には、図１（ｂ）のＡ―Ａ断面（図２（ａ））と、図１（ｂ）のＡ１方向（下方向）からの平面図（図２（ｂ））を示す。ただし、図２（ｂ）ではシート２０は省略している。図１および図２を参照して、天井補強構造１は、天井板１０に形成された貫通孔１０ｈと、支持材１２、連結ロッド１６、シート２０を有する。

天井板１０に設けられる貫通孔１０ｈは、１枚の天井板１０内に設けられるのが好ましい。言い換えると、貫通孔１０ｈは、天井板１０同士を跨いで形成されないのが好ましい。天井板１０が、ずれる場合は、まず天井板１０同士の間に剪断力がかかる。そのような箇所でシート２０を支持するとシート２０が開裂しやすいからである。

貫通孔１０ｈは、天井板１０を支持構造８４で上部構造体８２から懸架する前に天井板１０に形成してもよい。しかし、本発明に係る天井補強構造１では、天井板１０を上部構造体８２に懸架した後から形成してもよい。すなわち、本発明に係る天井補強構造１はすでに完成している天井に後から施工することもできる。

支持材１２は、貫通孔１０ｈを塞ぐ縦方向断面がＴ形状部材を例示するが、貫通孔１０ｈを塞ぐ形状は特に限定されるわけではない。貫通孔１０ｈの形状も特に限定されないが、円形状の貫通孔１０ｈは容易に設けられる。

ここでは、円形状の貫通孔１０ｈを円形状の吊台座１２ａ（支持材１２）で塞ぐ場合について説明を続ける。吊台座１２ａの外縁１２ａｚは、貫通孔１０ｈの内縁１０ｈａに干渉しない。言い換えると、吊台座１２ａは貫通孔１０ｈ内に配置される。

図２（ａ）を参照して、吊台座１２ａの外縁１２ａｚは、上方に折り曲がっており上向側壁１２ａａを形成している。上向側壁１２ａａと天井板１０の貫通孔１０ｈの内縁１０ｈａには上下方向の筒状のスペース１１（図２（ｂ）参照）が設けられる。吊台座１２ａは、天井板１０の貫通孔１０ｈの内縁１０ｈａと干渉しないので、隙間が生じている。この隙間は場所によって変化してもよい。筒状のスペース１１があることで、この隙間を充填剤２２で埋めやすくしている。なお、上向側壁１２ａａはなくてもよい。吊台座１２ａの厚みだけで筒状のスペース１１を形成する場合もあるからである。なお、上向側壁１２ａａのない吊台座１２ｂを後述する図３および図４で示す。

また、吊台座１２ａの上面中央には、円筒状のネジ受け部１２ａｂ（例えば、高ナット）が設けられる。後述する連結ロッド１６と連結するためである。

吊台座１２ａの下面は、フラットな平面であるのが望ましい。後述するシート２０との接着面積を高めるためである。また、極力シート２０との間に空気やごみが噛まないように、鏡面仕上げであればより望ましい。しかし、吊台座１２ａの下面に予め接着剤を塗布しておくような場合や、使用するシート２０の接着剤の特性によっては、逆に表面粗さを粗くするアンカー構造１４を設けてもよい。

図２（ｂ）を参照して吊台座１２ａの下面１２ａｄ（図２（ａ）参照）に設けるアンカー構造１４の例を示す。アンカー構造１４は、サブミリ乃至数ミリ程度の大きさの溝構造、孔構造もしくは凹凸構造といったラフ面である。このような構造の面はシート２０の接着性を高めることができる。若しくは、予め接着剤などを塗布する場合に、接着剤の持ちが高まる。図２（ｂ）では、孔構造が設けられていることが示されている。

連結ロッド１６は、一端１６ａが上部構造体８２に埋設される。埋設の方法は特に限定されるものではない。また、他端１６ｂは、吊台座１２ａのネジ受け部１２ａｂに連結される。連結の際には、吊台座１２ａの下面１２ａｄは天井板１０の下面１０ｄと面一になるように調整される。これにより、シート２０の天井板１０の下面１０ｄへの貼付け作業も容易で、平坦な天井面を形成することができ、見栄えもよくなる。これは、連結ロッド１６の他端１６ｂに吊台座１２ａを固定する工程といってよい。

天井板１０がすでに上部構造体８２に固定されている場合は、上部構造体８２に連結ロッド１６を埋設するためには、ドリル等の工具を天井板１０より上部構造体８２側に入れる必要がある。この時貫通孔１０ｈが比較的広い孔なので、天井板１０が設置された後であっても、本発明に係る天井補強構造１を施工することができる。すなわち、本発明に係る天井補強構造１では、天井板１０に貫通孔１０ｈを形成し、その貫通孔１０ｈを通して連結ロッド１６を上部構造体８２に固定することができる。このようにして固定された連結ロッド１６に支持材１２となる吊台座１２ａを固定する。

もちろん、天井の施工前から天井補強構造１を組み込むことができるのであれば、上部構造体８２の所定の位置に連結ロッド１６を固定しておき、連結ロッド１６の位置に合わせて貫通孔１０ｈを設けた天井板１０を配置してもよい。

また、吊台座１２ａと貫通孔１０ｈとの間には、上部構造体８２から連結ロッド１６による吊台座１２ａの固定が多少ずれて傾いても取付け可能なように、隙間（スペース１１）が形成される。この隙間（スペース１１）は、パテ等の充填剤２２を埋めるのが好ましいが、後述のシート材２０ｂで埋めることができる場合もある。この隙間（スペース１１）を充填剤２２で埋めることで、天井板１０の下面をフラットにし、シート２０を貼った際に、貫通孔１０ｈの存在を隠すことができる。

シート２０は、貫通孔１０ｈを吊台座１２ａで塞いだ後に、天井板１０の下側からシート２０の材料（「シート材２０ｂ」と呼んでもよい。）を貼り付けることで形成される。シート２０は、天井板１０が割れ、吊ボルト８６（図１（ｂ）参照）などによる支持構造８４から脱離した際に天井板１０を支えることができる材料であるのが望ましい。たとえば、シート材２０ｂには、カーボン、ビニロン、ガラス、アラミド、高強度ウレタン、不織布といった繊維シート若しくはメッシュが好適に利用できる。特に伸びが大きく、破断強度も高い材料が好適に利用できる。また、難燃性を付加されていれば、より好ましい。

また、シート材２０ｂは、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂といった各種樹脂材及びこれらの混合材、若しくはゴム材等も利用することができる。

シート２０は、シート材２０ｂと天井板１０の下面１０ｄおよび吊台座１２ａの下面１２ａｄとの間に配した接着層２０ａで構成される。接着層２０ａは、接着力の強いエポキシ樹脂等が好適に用いられる。接着層２０ａは、予めシート材の一方の面に塗布されていてもよいし、シート材を天井板１０に貼り付ける前に塗布やスプレーで形成してもよい。なお、シート２０は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を吹き付けることで構成することを排除しない。なお、シート２０の下面２０ｄには、以後の構成も含め、化粧膜３４を配置してもよい。

吊台座１２ａの下面１２ａｄにアンカー構造１４が施してあると、シート２０と吊台座１２ａとの接着力は向上する場合もある。例えば、シート材の接着面に微細な凹凸構造が形成されている場合等である。また、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を吹き付ける場合等は、アンカー構造１４として吊台座１２ａを貫通する孔構造が形成されていると、孔を通じて吊台座１２ａの下面１２ａｄから上面１２ａｕにはみ出したシート２０の一部が吊台座１２ａを咬むことになるので、接着力はより向上する。

また、アンカー構造１４である吊台座１２ａを貫通する孔構造は、接着層２０ａが乾燥する際に揮発剤の抜け道になるので、接着層２０ａが乾燥しやすくなるという効果も有する。

本発明において、支持材１２と天井板１０の下面１０ｄをシート２０で一体化させるとは、シート２０が、支持材１２および天井板１０の下面１０ｄと接着され、さらにシート２０が複数の天井板１０に渡って連続している状態をいう。したがって、シート２０は支持材１２と接着され（「シート２０が支持材１２と一体化された」といってもよい。）、シート２０は天井板１０の下面１０ｄと接着される（「シート２０が天井板１０の下面１０ｄと一体化された」といってもよい。）。なお、単にシート２０は天井板１０を覆うといっても同意である。

図３には、シート２０を吊台座１２ｂ（支持材１２）と押さえ台座２４で挟持する構成を示す。図３の吊台座１２ｂの厚みは、図２の吊台座１２ａの厚みおよび押さえ台座２４の厚みより厚くしている。図２の吊台座１２ａの上向側壁１２ａａのない分、厚みで強度を保ち、シンプルな構造となる。図２と同様、吊台座１２ｂの下面１２ｂｄは天井板１０の下面１０ｄと面一になるように調整される。

図３（ａ）は、押さえ台座２４を固定する前の状態であり、図３（ｂ）は、押さえ台座２４を吊台座１２ｂに固定させた状態を示す。シート２０は、吊台座１２ｂの下面１２ｂｄに接着されることで、天井板１０が支持構造８４を失った場合に、天井板１０の落下を支える。しかし、天井板１０の重量が重い場合は、吊台座１２ｂとシート２０の接着力だけでは支持しきれない場合もあり得る。そこで、シート２０を、吊台座１２ｂと吊台座１２ｂに連結固定される押さえ台座２４で挟持する。

この場合の吊台座１２ｂのネジ受け部１２ｂｂには、吊台座１２ｂの下面１２ｂｄまで貫通する貫通ネジ孔１２ｂｈが形成され、貫通ネジ孔１２ｂｈ内部にメスネジが形成される。このメスネジには、連結ロッド１６と共に、シート２０を貫通して押さえ台座２４が連結固定される。

押さえ台座２４は吊台座１２ｂと同じ径若しくは吊台座１２ｂの径より小さい平板状で、中央に雄ネジ２４ｐが形成されている。そして、貫通ネジ孔１２ｂｈに相当するシート２０の部分を貫いて、貫通ネジ孔１２ｂｈに螺合し固定される。つまり、吊台座１２ｂと押さえ台座２４は、シート２０だけを挟持し、天井板１０を挟持しない。なお、図３では、押さえ台座２４の上面２４ｕは、シート２０の下面２０ｄ（図２記載）よりも下方（接する場合を含む）にある。

以上の構造を有する天井補強構造１の効果について説明する。天井補強構造１では、複数の天井板１０がシート２０と一体化するとともに、シート２０と一体化された支持材１２（吊台座１２ａ、１２ｂ）が連結ロッド１６で上部構造体８２に連結されることにより複数の天井板１０の補強構造を形成し、地震等の外部からの衝撃が加わった際に複数の天井板１０の破損を妨げる。

さらに、万一、地震等の外部からの衝撃が加わった際に天井板１０が割れ、天井板１０の支持構造８４から脱離してしまった際にも、シート２０が天井板１０の破断片が落下、飛散することを妨げる。また、仮に支持構造８４から脱離してしまっても、天井板１０若しくは天井板１０の破断片が落下することを妨げる。

この際、支持構造８４からの支持を失った天井板１０は、上部構造体８２に連結された連結ロッド１６、支持材１２と、支持材１２に接着されたシート２０によって支持される。

また、発明に係る天井補強構造１では、吊台座１２ｂ（および吊台座１２ａ）の径は貫通孔１０ｈの径より小さい。また、吊台座１２ｂと押さえ台座２４でシート２０を挟持した場合も、貫通孔１０ｈの径より小さく、天井板１０を吊台座１２ｂと押さえ台座２４で挟持することはない。このような構造にすることで、天井板１０が支持構造８４からの支持を失った場合には、シート２０および連結ロッド１６が天井板１０を支える。この際に、シート２０は天井板１０の重量で伸びるが、この伸びが連結ロッド１６にかかる負荷を緩和する。したがって、天井板１０が一気に落下することを回避することができる。

図４には、吊台座１２ｂが天井板１０の下面１０ｄより上側にある場合を示す。シート２０は、貫通孔１０ｈの大きさ分だけ下方から見ると凹む。

図４（ｂ）には、押さえ台座２４を設けた状態を示す。押さえ台座２４は図３で示したものと同じ構造、同じ固定方法である。このように、吊台座１２ｂの下面１２ｂｄが天井板１０の下面１０ｄより上側にある場合には、天井板１０下面の貫通孔１０ｈ側の周縁にテーパー１０ｈｔが設けられる。

シート２０は外観をよくするために、隙間なく貼り付けられると共に、シワは発生しないようにするのが望ましい。吊台座１２ｂと天井板１０との間に段差があり、吊台座１２ｂと天井板１０に連続的にシート２０を貼り付けようとすると、段差の部分でシワが生じる。貫通孔１０ｈ側の周縁のテーパー１０ｈｔは、この段差を滑らかにつなぎ、シート２０を貼り付ける際のシワの発生を抑制することができる。さらにシート２０の曲がりが滑らかになるため、曲部に掛かるせん断力を低減することができる。

また、押さえ台座２４を配置させる際には、この段差を押さえ台座２４の厚みで埋めるため、天井板１０の下面１０ｄに貼り付けたシート２０の下面２０ｄと押さえ台座２４の下面２４ｄがほぼ面一となり、平坦な天井面を形成することができ、見栄えもよくなる。

なお、図４では、天井板１０下面の貫通孔１０ｈ側の周縁にテーパー１０ｈｔを設けたが、テーパー１０ｈｔを設けない場合、押さえ台座２４の径を吊台座１２ｂの径より小さくすることにより、シート２０の曲がりが滑らかになるため、曲部に掛かるせん断力を低減することができる。

また、前述の化粧膜３４は、図３、図４のように押さえ台座２４を用いた場合、シート２０の下面２０ｄ及び押さえ台座２４の下面に配置し、見栄えを良くすることができる。

以上のように、本発明に係る天井補強構造は、天井板１０に貼り付けたシート２０を天井板１０に形成した貫通孔１０ｈで裏側（天井板１０）の上側から吊台座１２ｂを接着させて支えるので、天井が支持構造８４を失ってしまっても、天井の落下を防ぐことができる。

本発明に係る天井補強構造は、施工前若しくは施工後の天井の補強に好適に利用することができる。

１ 天井補強構造
１０ 天井板
１０ｄ （天井板の）下面
１０ｈａ （天井板の）内縁
１０ｈ （天井板の）貫通孔
１１ スペース
１２ 支持材
１２ａ 吊台座
１２ａａ （吊台座の）上向側壁
１２ａｂ （吊台座の）ネジ受け部
１２ａｕ （吊台座の）上面
１２ａｄ （吊台座の）下面
１２ｂ 吊台座
１２ｂｂ （吊台座の）ネジ受け部
１２ｂｄ （吊台座の）下面
１２ｂｈ （吊台座の）貫通ネジ穴
１４ アンカー構造
１６ 連結ロッド
１６ａ （連結ロッドの）一端
１６ｂ （連結ロッドの）他端
１６ｂａ （連結ロッドの）ネジ受け
２０ シート
２０ｄ （シートの）下面
２０ａ （シートの）接着層
２０ｂ （シートの）シート材
２２ 充填剤
２４ 押さえ台座
２４ｄ （押さえ台座の）下面
２４ｕ （押さえ台座の）上面
２４Ｒ （押さえ台座の）径
３４ 化粧膜
８０ フロア
８２ 上部構造体（スラブ）
８４ 支持構造
８６ 吊ボルト
８８ 野縁
９０ 野縁受け

Claims (10)

1. 天井板が支持構造により上部構造体に吊り下げ支持されている天井補強構造であって、
   前記天井板に設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔を塞ぎ、下面が前記貫通孔内に配置され、前記下面がフラットな平面である吊台座と、
   前記吊台座と前記上部構造体とを連結させる連結ロッドと、
   前記天井板の下面及び前記吊台座の下面を覆うシートを有し、
   前記吊台座の前記下面と前記天井板の下面が前記シートで一体化されている天井補強構
   造。
2. 前記吊台座と前記貫通孔の隙間に充填剤を配することを特徴とする請求項１に記載され
   た天井補強構造。
3. 前記シートの下面に配置され前記吊台座に前記シートを挟んで連結固定された押さえ台
   座を有する請求項１または２の何れかの請求項に記載された天井補強構造。
4. 前記吊台座の下面は、前記天井板の下面と面一である請求項１乃至３の何れか一の請求
   項に記載された天井補強構造。
5. 前記吊台座の下面は、前記天井板の下面より上側に配置された請求項１乃至３の何れか
   一の請求項に記載された天井補強構造。
6. 前記天井板下面の貫通孔側の周縁にはテーパーが形成されていることを特徴とする請求
   項５に記載された天井補強構造。
7. 少なくとも前記シートの下面に化粧膜を有する請求項１乃至６の何れか一の請求項に記
   載された天井補強構造。
8. 天井板が支持構造により上部構造体に吊り下げ支持されている天井補強構造の形成方法
   であって、
   天井板に貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔を通して連結ロッドの一端を上部構造体に固定する工程と、
   前記連結ロッドの他端に、前記貫通孔を塞ぎ、前記貫通孔より小さい径で下面がフラットな吊台座を、前記下面が前記貫通孔内に配置されるように固定する工程と、
   前記天井板及び前記吊台座を下方から覆い、前記天井板の下面と前記吊台座の下面を一
   体化するようにシートを貼り付ける工程を含む天井補強構造の形成方法。
9. 前記天井板下面の貫通孔側の周縁にテーパーを形成する工程をさらに有し、
   前記吊台座を固定する工程は、
   前記吊台座の下面が、前記天井板の下面より上方に配置するように固定する工程である
   ことを特徴とする請求項８に記載された天井補強構造の形成方法。
10. 前記吊台座との間に前記シートを挟持するように押さえ台座を取り付ける工程をさらに
    有することを特徴とする請求項８又は９の何れかの請求項に記載された天井補強構造の形
    成方法。

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