JP7346098B2

JP7346098B2 - 天井構造、及び、天井構造の施工方法

Info

Publication number: JP7346098B2
Application number: JP2019118702A
Authority: JP
Inventors: 研一松本; 祐司矢島; 隼地山田; 量央松本; 真司塩濱
Original assignee: Obayashi Corp; Nikkei Panel System Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Nikkei Panel System Co Ltd
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: JP2021004492A

Description

特許法第３０条第２項適用（１）公開日：２０１８年７月１８日公開場所：埼玉県入間市大字狭山台字武蔵野２３４番１物件名：中村屋武蔵工場新築工事（２）公開日：２０１８年１２月２５日公開場所：新潟県上越市顎城区上吉１９７番物件名：新潟太陽誘電第二工場３号棟建設工事（３）公開日：２０１９年１月３１日公開場所：埼玉県さいたま市南区沼影三丁目１４５物件名：ロッテ浦和工場第７棟新築工事

本発明は、天井構造、及び、天井構造の施工方法に関する。

従来、工場などの生産施設のフロアの天井部には、作業員が歩いて点検・メンテナンス作業等を行うことを可能にするため歩行天井を設置することがある。また、歩行天井と上部架構（梁等の構造体）との間に形成されるスペース（所謂、天井裏）には、設備配管やダクト等が配置されている。このような歩行天井を、複数のブレースを用いて上部架構と連結することで耐震固定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、吊りボルト３によって吊り下げられた金属性部材１，２を有する天井下地構造（歩行天井）において、所定の金属性部材１，２と、所定の吊りボルト３の上端部とを斜め補強部材２０（ブレース）で連結することによって、歩行天井の耐震性能を向上させる発明が開示されている。

特開２０１３－３６３１９号公報

特許文献１のように、多数のブレースを用いて歩行天井を固定する天井構造では、地震が起きた際に、上部架構（梁）が変動するのに応じて歩行天井も変動しやすくなる。一方、建造物の天井レベルにおける柱の変動量（例えば横方向における変形量）と、フロアレベルにおける上部架構の変動量とは異なるため、地震の際に、歩行天井の変動量と柱の変動量との間に差が生じ、歩行天井が柱と衝突して損傷してしまうおそれがあった。また、歩行天井に多数のブレースが取り付けられた場合、当該ブレースが建造物の設備配管やダクト等と干渉してしまう可能性が高く、ブレースや設備配管を適切に配置することが困難であったり、メンテナンス作業等がし難くなったりするおそれがあった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は地震時の損傷を抑制しつつ、メンテナンス作業が容易な天井構造を実現することにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して設けられた天井材と、を備えた天井構造であって、前記天井材は、前記一対の縦構造部材に固定され、前記天井材に作用する外力を前記縦構造部材に伝達する外力伝達固定部材と、前記外力伝達固定部材に固定された天井パネルと、を有し、前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有しておらず、前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有し、前記天井パネルは、前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって、前記縦方向における設置高さを規定されており、前記第１固定部材は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、前記第１固定部材は、前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記外力伝達固定部材に固定されている、ことを特徴とする天井構造である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、地震時の損傷を抑制しつつ、メンテナンス作業が容易な天井構造を実現することが可能である。

構造体１の基本構造について説明する概略側面図である。図２Ａは、構造体１の高さＳＬにおける構成を説明する平面図である。図２Ｂは、天井材２０の構成を説明する平面図である。図２ＢのＡ－Ａ断面を示す図である。従来の構造体１００における天井構造について説明する概略斜視図である。比較例の構造体１００の地震発生時における変形の様子について説明する図である。本実施形態の構造体１の地震発生時における変形の様子について説明する図である。天井材２０の設置方法を表すフロー図である。天井パネル２３と外力伝達固定部材２１との固定方法について説明する図である。固定部材３１について説明する図である。スタッドボルト３４について説明する図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して設けられた天井材と、を備えた天井構造であって、前記天井材は、前記一対の縦構造部材に固定され、前記天井材に作用する外力を前記縦構造部材に伝達する外力伝達固定部材と、前記外力伝達固定部材に固定された天井パネルと、を有する、ことを特徴とする天井構造。

このような天井構造によれば、地震が発生した際に、天井材（天井パネル）に作用する地震力（外力）を、先ず外力伝達固定部材に伝達させ、さらに外力伝達固定部材から縦構造部材に伝達させることができる。すなわち、天井材と外力伝達固定部材と縦構造部材とが一体的に変形するため、天井材の変形量と縦構造部材の変形量とで差が生じ難く、地震時の振動によって天井材が縦構造部材に衝突して損傷してしまうことが抑制される。また、耐震性を高めるためのブレースを設ける必要がないため、天井裏のスペースが広く確保されやすく、メンテナンス等を行いやすくすることができる。

かかる天井構造であって、前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有する、ことが望ましい。

このような天井構造によれば、天井パネルと外力伝達固定部材とがしっかりと固定されるため、地震発生時に天井パネルに作用する水平荷重等の地震力を、外力伝達固定部材に伝達して受け持たせることができる。これにより、天井パネルが地震によって損傷し難くなる。

かかる天井構造であって、前記天井パネルは、所定の厚さを有しており、前記天井パネルの厚さ方向に埋設され、前記横面部位を挟んで前記第１固定部材と固定される第２固定部材を有する、ことが望ましい。

このような天井構造によれば、第１固定部材と第２固定部材とで天井パネル（上面板）を挟み込むようにして締結することで、天井パネルに対して第１固定部材を安定かつ強固に固定することができる。したがって第１固定部材を介して、天井パネルから外力伝達固定部材へと地震力をしっかりと伝達することができる。

かかる天井構造であって、前記天井パネルは、前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって、前記縦方向における設置高さを規定されており、前記第１固定部材は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、前記第１固定部材は、前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記外力伝達固定部材に固定されている、ことが望ましい。

このような天井構造によれば、外力伝達固定部材の設置高さに誤差が生じていた場合であっても、第１固定部材の縦長貫通孔に挿入されるスタッドボルトの縦方向における位置を変更することによって、第１固定部材の取り付け位置（高さ）を調節することができる。したがって、天井パネルの設置高さを変更することなく、外力伝達固定部材に第１固定部材（及び天井パネル）を固定することができる。

かかる天井構造であって、前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有していない、ことが望ましい。

このような天井構造によれば、ブレースによって天井裏のスペースが狭くなってしまうことが抑制される。したがって、配管やダクト等の機器を設置しやすくなり、設計の自由度を高くすることができる。また、天井裏における作業者の作業空間が広くなり、メンテナンス作業等をより行いやすくすることができる。

また、縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、に対して、前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して天井材を設ける、天井構造の施工方法であって、前記天井材は、外力伝達固定部材と、天井パネルと、を有しており、前記縦方向における所定位置に前記天井パネルを設置する天井パネル設置工程と、前記一対の縦構造部材に固定された前記外力伝達固定部材に対して、前記天井パネルを固定する天井パネル固定工程と、を有する、ことを特徴とする天井構造の施工方法が明らかとなる。

このような天井構造の施工方法によれば、地震が発生した際に、天井材（天井パネル）に作用する地震力（外力）を、先ず外力伝達固定部材に伝達させ、さらに外力伝達固定部材から縦構造部材に伝達させることができる。すなわち、天井材と外力伝達固定部材と縦構造部材とが一体的に変形するため、天井材の変形量と縦構造部材の変形量とで差が生じ難く、地震時の振動によって天井材が縦構造部材に衝突して損傷してしまうことが抑制される。また、耐震性を高めるための補強部材等を設ける必要がないため、天井裏のスペースが広く確保されやすく、メンテナンス等を行いやすくすることができる。

かかる天井構造の施工方法であって、前記天井パネル固定工程において、前記外力伝達固定部材のうち、前記縦方向に沿った面である縦面部位と、前記天井パネルのうち、前記縦面部位と直交する横面部位とを、前記縦面部及び前記横面部とそれぞれ当接可能な第１固定部材を介して固定する、ことが望ましい。

このような天井構造の施工方法によれば、天井パネルと外力伝達固定部材とがしっかりと固定されるため、地震発生時に天井パネルに作用する水平荷重等の地震力を、外力伝達固定部材に伝達して受け持たせることができる。これにより、天井パネルが地震によって損傷し難くなる。

かかる天井構造の施工方法であって、前記第１固定部は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって前記縦方向における設置高さを規定された前記天井パネルの前記横面部位に、前記第１固定部材を固定した後、前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記第１固定部材が前記外力伝達固定部材に固定される、ことが望ましい。

このような天井構造の施工方法によれば、外力伝達固定部材の設置高さに誤差が生じていた場合であっても、第１固定部材の縦長貫通孔に挿入されるスタッドボルトの縦方向における位置を変更することによって、第１固定部材の取り付け位置（高さ）を調節することができる。したがって、天井パネルの設置高さを変更することなく、外力伝達固定部材に第１固定部材（及び天井パネル）を固定することができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜天井構造の概要＞
はじめに、本実施形態における天井構造を含む構造体１の概要について説明する。図１は本実施形態の構造体１の基本構造について説明する概略側面図である。本明細書中では、構造体１について説明するため、以下に示すように各方向を定義する。すなわち、図１で縦方向に相当する方向を「Ｚ方向」とする。また、図１の横方向に相当し、Ｚ方向と直交する方向を「Ｘ方向」とする。また、図１の奥行き方向に相当し、Ｚ方向及びＸ方向と直交する方向を「Ｙ方向」とする（図２参照）。なお、図１では、構造体１のうち、或るフロアの構造について概略的に示しているが、構造体１は複数のフロアを有していても良い。

構造体１は、Ｚ方向（縦方向）に沿って設けられた縦構造部材１１と、一対の縦構造部材１１の間において、Ｘ方向（横方向）に架け渡された横架構造部材１２と、横架構造部材１２よりも縦方向の下方に所定寸法を離間して設けられた天井材２０とを有する。図１の例では、Ｚ方向において、横架構造部材１２の天端の高さＳＬからの下方にＬＣだけ離間した位置に天井材２０が設けられている。縦構造部材１１は、構造体１の「柱」に相当する部材であり、横架構造部材１２は、「梁」に相当する部材である。また天井材２０は、外力伝達固定部材２１と、天井補強部材２２と、天井パネル２３とを有している（図２Ｂ参照）。

構造体１は、縦構造部材１１と横架構造部材１２とが剛接合されることによって形成された、所謂ラーメン構造を有する構造体である。また、本実施形態において、外力伝達固定部材２１と縦構造部材１１とも接合されている。

図２Ａは、構造体１の高さＳＬにおける構成を説明する平面図である。図２Ｂは、構造体１の高さＳＬよりも下方にＬＣだけ離間した位置における平面図であり、天井材２０の構成を説明する平面図である。図２Ａ，２Ｂは、いずれもＺ方向の上側から見た状態について表した平面図であり、所謂、伏図に相当する。また、図３は、図２ＢのＡ－Ａ断面を示す図である。

本実施形態の構造体１は、図２Ａに示されるようにＸ方向及びＹ方向の四隅にそれぞれ縦構造部材１１を有している。そして、Ｘ方向において一対の縦構造部材１１，１１の間には横架構造部材１２が架け渡されている。また、Ｙ方向において一対の縦構造部材１１，１１、及び一対の横架構造部材１２，１２の間には複数の小梁部材１３，１３…がＸ方向に間隔を空けて設けられている。さらに、必要に応じて、小梁部材１３，１３のＸ方向の間に孫梁部材１４が設けられていたり、ブレース１５が設けられていたりしても良い。

一方、天井材２０のレベル（高さＳＬよりＬＣだけ下方の高さ）では、図２Ｂに示されるように、Ｘ方向において一対の縦構造部材１１，１１の間に外力伝達固定部材２１が設けられている。そして、外力伝達固定部材２１と平行に、Ｘ方向に沿った天井補強部材２２が設けられ、該天井補強部材２２によって平面状の天井パネル２３が支持されている。

外力伝達固定部材２１は、縦構造部材１１や横架構造部材１２と共に構造体１の耐震性に寄与する構造用鋼材（構造部材）であり、上述したように、Ｘ方向の両端部において、それぞれ縦構造部材１１と剛接合されている。外力伝達固定部材２１としては、例えば角形鋼管を用いることができる（図３参照）。

天井補強部材２２は、図２Ｂ及び図３に示されるように、Ｘ方向の複数個所で吊りボルト４１等の吊り具を用いて上方から吊り下げられることによって、Ｚ方向（縦方向）における所定の位置（高さ）に設置され、当該高さにおいて天井パネル２３を支持する部材である。天井補強部材２２としては、例えば溝型鋼（Ｃチャンネル）を使用することができる（図３参照）。本実施形態において、吊りボルト４１のＺ方向における上端部は、高さＳＬに設けられた小梁部材１３等に固定され（図３では不図示）、吊りボルト４１のＺ方向における下端部は、天井補強部材２２に固定されている。これにより、天井補強部材２２のＺ方向における設置位置が所定の高さとなるように調整することができる。すなわち、フロアの天井高さ（所謂、Ceiling Height）が規定される。

天井パネル２３は、構造体１の天井面を構成する板状部材である。天井パネル２３は、厚さ方向の一端側（Ｚ方向の上側）に設けられた上面板２３１と、厚さ方向の他端側（Ｚ方向の下側）に設けられた下面板２３２と、上面板２３１と下面板２３２との間に充填されたウレタン等の樹脂層２３３とによって構成され、厚さ方向に所定の厚みを有している（図３参照）。そして、上面板２３１と天井補強部材２２の下端部とが接した状態で固定部材４２によって固定されることにより、天井補強部材２２に支持される。すなわち、天井パネル２３のＺ方向における位置（すなわち天井高さ）が規定される。また、本実施形態において、天井パネル２３は、固定部材３１を介して外力伝達固定部材２１にも固定されている。そのため、地震が発生した際に、天井パネル２３に作用する地震力等の外力（例えば水平荷重等）を、耐震構造材である外力伝達固定部材２１に伝達して受け持たせることが可能となり、良好な耐震性を実現することができる。なお、外力伝達固定部材２１に天井パネル２３を固定する方法の詳細については、後で説明する。

＜天井構造の耐震性について、＞
本実施形態における天井構造の耐震性について、従来の構造体における天井構造と比較しながら具体的に説明する。図４は、比較例として従来の構造体１００における天井構造について説明する概略斜視図である。

比較例の構造体１００は、天井材１２０として、天井補強部材１２２と、天井パネル１２３とを有する。天井補強部材１２２及び天井パネル１２３は、それぞれ本実施形に係る構造体１の天井補強部材２２及び天井パネル２３に相当する部材である。一方、比較例の天井材１２０には、本実施形の外力伝達固定部材２１に相当する部材は含まれていない。つまり、比較例の天井構造では、外力伝達固定部材２１に相当する構造部材に対して天井パネル１２３が固定されていない。

比較例の天井補強部材１２２は、図４に示されるように、吊りボルト１４１に吊り下げられることによってＺ方向（縦方向）における所定の位置（高さ）に配置されている。そして、吊り下げられた状態の天井補強部材１２２に対して、天井パネル１２３が固定部材１４２によって接合固定されている。すなわち、天井パネル１２３は、本実施形態の天井構造と同様に、吊りボルト１４１及び天井補強部材１２２によって、Ｚ方向における所定位置において吊り下げられるようにして支持されている。

一方、比較例の天井構造では、地震発生時における地震力を負担させるために、天井補強部材１２２から斜め上方に延びるブレース１５０等の補強部材を設ける必要がある。図４の例では、ブレース１５０の長手方向の一端側（下端側）が天井補強部材１２２と接合され、長手方向の他端側（上端側）はＺ方向上方に配置されている構造部材（例えば、図２Ａの横架構造部材１２や小梁部材１３に相当する部材、図４では不図示）と接合される。ブレース１５０が設けられることにより、地震が発生した際に、例えば、天井パネル１２３のＸ方向に作用する振動（地震力）を、当該ブレース１５０を介して上部の構造部材に伝達させることが可能となる。これにより、上方から吊り下げられた状態で支持されている天井パネル１２３の耐震性を高めることができる。

しかしながら、このような比較例の天井構造では、地震発生時に以下のような問題が生じる場合があった。図５は、比較例の構造体１００の地震発生時における変形の様子について説明する図である。図５Ａは、平常時（地震非発生時）の構造体１００について表し、図５Ｂは、地震発生時の構造体１００について表している。

図５Ａに示されるように、比較例に係る構造体１００は、一対の縦構造部材１１１，１１１の間に横架構造部材１１２が剛接合された構造体である。そして、吊りボルト１４１によって天井材１２０（天井パネル１２３）が上方から吊り下げられ、Ｘ方向に対して所定の角度を付けて斜めに設けられた複数のブレース１５０によって、横架構造部材１１２等の上部構造部材と天井材１２０とが固定されている。

また、図５Ａで、Ｘ方向の左側に配置された縦構造部材１１１と横架構造部材１１２との交点をＰ１ｌ、Ｘ方向の右側に配置された縦構造部材１１１と横架構造部材１１２との交点をＰ１ｒとする。同様に、左側に配置された縦構造部材１１１と、天井材１２０（天井パネル１２３）をＸ方向に延長した線との交点をＰ２ｌとし、右側に配置された縦構造部材１１１と、天井材１２０（天井パネル１２３）をＸ方向に延長した線との交点をＰ２ｒとする。このとき、Ｐ１ｌ及びＰ２ｌのＸ方向における位置をＸ０とする。また、天井材１２０（天井パネル１２３）のＸ方向における左側端をＱ２ｌ、右側端をＱ２ｒとする。なお、上述したように比較例では、天井材１２０（天井パネル１２３）と縦構造部材１１１とが剛接合されていない。すなわち、Ｐ２ｌとＱ２ｌとは接合されていない。

この状態で地震が発生すると、比較例に係る構造体１００は図５Ｂのように変形する。具体的に、地震による水平荷重が作用すると、縦構造部材１１１が斜めに傾くように変形し、Ｘ方向において、Ｐ１ｌはＸ０から距離Δ１だけ離間したＸ１の位置まで移動し、Ｐ２ｌはＸ０から距離Δ２だけ離間したＸ２の位置まで移動する。つまり、Ｐ１ｌのＸ方向における変形量はΔ１、Ｐ２ｌのＸ方向における変形量はΔ１よりも小さいΔ２となる（Δ１＞Δ２）。同様に、Ｐ１ｒはＸ方向においてΔ１だけ移動し、Ｐ２ｒはＸ方向においてΔ２だけ移動する。

一方、天井材１２０（天井パネル１２３）の左側端Ｑ２ｌは、Ｐ１ｌと同様にＸ０から距離Δ１だけ離間したＸ１の位置まで移動する。すなわち、Ｑ２ｌのＸ方向における変形量はΔ１である。これは、天井材１２０が、ブレース１５０によって固定された横架構造部材１１２と一体的に動くためであり、天井材１２０と縦構造部材１１１とは独立して移動する。したがって、天井材１２０は、図５Ｂに示されるように、左側の縦構造部材１１１から離れるように移動する。そして、天井材１２０と縦構造部材１１１とが大きく離間する場合、天井材１２０と縦構造部材１１１との間に、気密を確保するためにエキスパンションジョイントを設置する等の処置を行うことが必要となる可能性がある。なお、厳密に言うと、Ｘ方向におけるＰ１ｌの位置（Ｘ１）とＱ２ｌの位置（Ｘ１）とが完全に重なるとは限らないが、説明便宜上、両者のＸ方向における位置は図５Ｂのように重複するものとする。

また、天井材１２０（天井パネル１２３）の右側端Ｑ２ｒのＸ方向における変形量は左側端Ｑ２ｌと同様にΔ１となる。一方、右側縦構造部材１１１のＰ２ｒのＸ方向における変形量はΔ２である（Δ１＞Δ２）。すなわち、天井材１２０（天井パネル１２３）のＸ方向における変形量Δ１の方が、縦構造部材１１１のＸ方向における変形量Δ２よりも大きくなる。この場合、天井材１２０が縦構造部材１１１に衝突して両者が損傷してしまうおそれがある（図５Ｂ参照）。

さらに、従来の構造体１００では、天井材１２０と横架構造部材１１２との間に複数のブレース１５０が設けられているため（図５Ａ参照）、天井材１２０と横架構造部材１１２との間のスペース（所謂、天井裏）が狭くなってしまうという問題があった。天井裏のスペースは、配管やダクト等の機器が配置される空間であると共に、当該機器のメンテナンスを行う際に作業者が作業を実施する空間でもある。したがって、ブレース１５０が多数配置されている場合、配管やダクト等を自由に配置し難くなったり、作業者の作業スペースが確保され難くなったりする問題がある。

これに対して、本実施形態の構造体１では、地震時の損傷を抑制しつつ、作業者によるメンテナンス作業等が容易な天井構造を実現することができる。図６は、本実施形態の構造体１の地震発生時における変形の様子について説明する図である。図６Ａは、平常時（地震非発生時）の構造体１について表し、図６Ｂは、地震発生時の構造体１について表している。上述したように、構造体１では、一対の縦構造部材１１，１１の間に横架構造部材１２が剛接合されている。また、天井材２０のうち、外力伝達固定部材２１が縦構造部材１１と剛接合され、天井パネル２３が外力伝達固定部材２１に固定されている。

また、図６ＡでＸ方向の左側に配置された縦構造部材１１と横架構造部材１２との交点をＳ１ｌ、Ｘ方向の右側に配置された縦構造部材１１と横架構造部材１２との交点をＳ１ｒとする。同様に、左側に配置された縦構造部材１１と天井材２０（外力伝達固定部材２１）との交点をＳ２ｌ、右側に配置された縦構造部材１１と天井材２０（外力伝達固定部材２１）との交点をＳ２ｒとする。そして、天井材２０（天井パネル２３）のＸ方向における左側端をＴ２ｌ、右側端をＴ２ｒとする。なお、構造体１では天井材２０（外力伝達固定部材２１）と縦構造部材１１とが接合されているため、Ｓ２ｌとＴ２ｌは一体であり、Ｓ２ｒとＴ２ｒとは一体である。

この状態で地震が発生すると、本実施形態に係る構造体１は図６Ｂのように変形する。地震による水平荷重が作用すると、縦構造部材１１が斜めに傾くように変形し、Ｘ方向において、Ｓ１ｌはＸ０から距離Δ１だけ離間したＸ１の位置まで移動し、Ｓ２ｌはＸ０から距離Δ２だけ離間したＸ２の位置まで移動する。同様に、Ｓ１ｒはＸ方向においてΔ１だけ移動し、Ｓ２ｒはＸ方向においてΔ２だけ移動する。そして、天井材２０のＸ方向の両側端Ｔ２ｌ，Ｔ２ｒは、それぞれＳ２ｌ，Ｓ２ｒと一体に、Ｘ方向においてΔ２だけ移動する。つまり、Ｚ方向の同じ位置（高さ）においては、天井材２０（天井パネル２３）のＸ方向の変形量（Δ２）と、縦構造部材１１のＸ方向の変形量（Δ２）とが等しい。

したがって、本実施形態の構造体１では、地震が発生した際に、天井材２０のＸ方向端部と縦構造部材１１とが衝突してしまうことが抑制され、天井パネル２３や縦構造部材１１を損傷させ難くすることができる。また、天井材２０のＸ方向端部が縦構造部材１１から離間してしまうことが抑制されるため、離間する部分に別途エキスパンションジョイント（不図示）を設置する等の手間を省くことができる。

また、本実施形態の構造体１の天井構造では、地震発生時に、天井材２０（天井パネル２３）に作用する地震力（外力）を、先ず外力伝達固定部材２１に伝達させ、さらに外力伝達固定部材２１から縦構造部材１１に伝達させる構造となっている。つまり、外力伝達固定部材２１及び縦構造部材１１によって地震力を負担することができる。したがって、比較例の構造体１００のように、少なくともＸ方向において天井材２０から外力伝達固定部材２１に地震力を伝達させるための複数のブレース（図５Ａのブレース１５０に相当する部材）を設ける必要がなく、ブレースを設けなくても十分な耐震性が得られる。そのため、天井裏のスペースを広く使うことができるようになり、配管やダクトの敷設が容易になる。すなわち、設備設計の自由度が高くなる。また、作業者の作業スペースが広くなることから、天井裏におけるメンテナンス作業等が行いやすくなる。

＜天井構造の施工方法について、＞
続いて、本実施形態の天井構造の施工方法について説明する。なお、縦構造部材１１と横架構造部材１２とは、あらかじめ剛接合されているものとして、ここでは、主に天井材２０の設置方法について説明を行う。図７は、天井材２０の設置方法を表すフロー図である。

はじめに、一対の縦構造部材１１，１１の間に外力伝達固定部材２１を接合して取り付ける外力伝達固定部材取り付け工程が行われる（Ｓ１０１）。外力伝達固定部材取り付け工程では、上述したように、外力伝達固定部材２１のＸ方向の両端部が縦構造部材１１，１１に対して溶接等の公知の接合手段を用いて接合される。なお、外力伝達固定部材取り付け工程は、縦構造部材１１や横架構造部材１２を組み上げる工事と同時に行われても良い。すなわち、天井材２０の設置工事に先立って、鉄骨工事として行われるのであっても良い。

次いで、Ｚ方向（縦方向）における所定の位置（高さ）に天井パネル２３を設置する、天井パネル設置工程が行われる（Ｓ１０２）。天井パネル設置工程では、上述したように、吊りボルト４１を用いて天井補強部材２２がＺ方向（縦方向）における所定の位置（高さ）に吊り下げられる。吊りボルト４１は、市販の吊りボルトを使用可能であり、天井補強部材２２の設置高さを自在に調整することができる。そして、高さを調整された天井補強部材２２の下端部に、固定部材４２を用いて天井パネル２３を取り付けて固定する（図３参照）。これにより、天井パネル２３がＺ方向の所定地に設置される。

次いで、天井パネル２３を外力伝達固定部材２１に固定する、天井パネル固定工程が行われる（Ｓ１０３）。図８は、天井パネル２３と外力伝達固定部材２１との固定方法について説明する図であり、図３の領域Ｂについて拡大して表した図である。図９は、固定部材３１（第１固定部材）について説明する図である。図１０は、スタッドボルト３４について説明する図である。

天井パネル２３と外力伝達固定部材２１との固定は、固定部材３１（第１固定部材）を用いて行われる。固定部材３１は金属製の板状部材により構成され、図９に示されるように、水平面である底面部３１１と、底面部３１１の一端（図９ではＹ方向の左側端）からＺ方向に沿うように鉛直上方に延びた面であり、底面部３１１と直行する側壁部３１２と、底面部３１１と側壁部３１２とを補強する補強リブ３１３とを有する。また、底面部３１１には、固定ボルト３３を挿入するための貫通孔３１５が設けられている。また、側壁部３１２には、スタッドボルト３４を挿入するための縦長貫通孔３１６が設けられている。縦長貫通孔３１６は、縦方向（図９ではＺ方向）の長さＬ３１６が、横方向（図９ではＸ方向）の長さＷ３１６よりも長い縦長の貫通孔である。

天井パネル固定工程では、先ず、固定部材３１（第１固定部材）が天井パネル２３に固定される。具体的には、天井パネル２３で横方向に沿った面のうち、Ｚ方向の上側に配置された上面板２３１（横面部位）の上側面に、固定部材３１の底面部３１１の下側面を当接させ、固定ボルト３３によって両者を締結する（図８参照）。

このとき、上面板２３１（横面部位）の下面側（すなわち、固定部材３１が当接する面と反対側の面）に第２固定部材３２を設けておくと良い。第２固定部材３２は、上面板２３１と当接可能な平面を有する金属製の板状部材であり、図８に示されるように、天井パネル２３の厚さ方向の内側（図８では樹脂層２３３）に埋設されている。そして、固定部材３１（第１固定部材）の底面部３１１と、第２固定部材３２とで上面板２３１を厚さ方向（Ｚ方向）に挟み込むようにして、固定ボルト３３によって固定する。つまり、第２固定部材３２は、天井パネル２３の上面板２３１を裏側から補強する座金としての機能を有する。

本実施形態の天井構造では、地震が発生した際に生じる地震力を天井パネル２３から外力伝達固定部材２１及び縦構造部材１１へと伝達させることによって耐震性を向上させている。したがって、天井パネル２３と外力伝達固定部材２１とがしっかりと固定されていないと、地震力を伝達することができずに、天井パネル２３が破損してしまう等の問題が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では固定部材３１（第１固定部材）と第２固定部材３２とで上面板２３１を挟み込むようにして締結することで、天井パネル２３に対して固定部材３１（第１固定部材）を安定かつ強固に固定することができる。したがって固定部材３１を介して、天井パネル２３から外力伝達固定部材２１へと地震力をしっかりと伝達することができる。

固定部材３１の底面部３１１が天井パネル２３に固定された後、固定部材３１の側壁部３１２が外力伝達固定部材２１に固定される。図８に示されるように、外力伝達固定部材２１のうちＺ方向（縦方向）に沿った面を縦面部位２１１とすると、縦面部位２１１に固定部材３１の側壁部３１２を当接させ、スタッドボルト３４を用いて両者を固定する。

本実施形態の固定部材３１では、スタッドボルト３４を挿入するための貫通孔がＺ方向（縦方向）に長い縦長貫通孔３１６となっている。そして、この縦長貫通孔３１６のＺ方向における何れかの位置にスタッドボルト３４を挿入することで、外力伝達固定部材２１に対して固定部材３１が固定される高さを調整することができる。

上述したように、天井パネル２３（天井補強部材２２）は、吊りボルト４１によってＺ方向（縦方向）における所定の位置（高さ）に吊り下げられている。すなわち、天井パネル２３の設置高さは正確に規定されている。図８の例では、横架構造部材１２の天端の高さＳＬからの下方にＬＣだけ離間した位置に天井パネル２３が設置されている。一方、外力伝達固定部材２１は、縦構造部材１１と剛接合されているが、鉄骨工事の精度上、外力伝達固定部材２１のＺ方向の高さにはある程度（例えば±１０ｍｍ程度）の誤差が発生する。すなわち、外力伝達固定部材２１の上端と天井パネル２３との間の距離Ｌ２１はＺ方向（縦）において、ある程度の変動幅を有している。そこで、固定部材３１（側壁部３１２）に縦長貫通孔３１６を設け、Ｚ方向（縦方向）においてスタッドボルト３４を挿入する高さＬ３４を調整できるようにしている。このようにすれば、天井パネル２３の設置高さを維持しつつ、外力伝達固定部材２１に対して固定部材３１を正確に取り付けることができる。

スタッドボルト３４は、図１０に示されるように、軸方向の一方側（先端側）に設けられたねじ込み部３４１と、他方側（後端側）に設けられた取り付け部３４２を有している。スタッドボルト３４を取り付ける際には、ねじ込み部３４１の先端を鋼板（ここでは、外力伝達固定部材２１の縦面部位２１１）に打ち込み、そのままねじ込む。これにより、溶接等を行うことなく所定の位置にスタッドボルト３４を固定することができる。その後、固定部材３１の縦長貫通孔３１６のＺ方向（縦方向）における何れかの位置に、縦面部位２１１から突出したスタッドボルト３４を通して(挿入して)、固定部材３１の側壁部３１２を外力伝達固定部材２１の縦面部位２１１と当接させる。そして、スタッドボルト３４の取り付け部３４２にナット３５を締め込むことにより、外力伝達固定部材２１と固定部材３１とが緊結される。

Ｓ１０１～Ｓ１０３の工程を経ることで、天井パネル２３の設置高さを変更することなく、該天井パネル２３を外力伝達固定部材２１に固定することができる。また、本実施形態の天井構造では、従来の建造物と比較して天井パネル２３の耐震性を確保するために設置されるブレースを大幅に削減することができる。したがって、地震時の損傷を抑制しつつ、メンテナンス作業が容易な天井構造を実現することができる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

上述の実施形態では、外力伝達固定部材２１として、角型鋼管が用いられていたが、天井パネル２３と固定可能であり、天井パネル２３から伝達された地震力を縦構造部材１１に伝達可能であれば、角型鋼管以外の他の構造部材が用いられるのであっても良い。

１構造体、
１１縦構造部材、１２横架構造部材、１３梁部材、１４孫梁部材、
２０天井材、
２１外力伝達固定部材、２１１縦面部位、２２天井補強部材、
２３天井パネル、２３１上面板（横面部位）、２３２下面板、
２３３樹脂層、
３１固定部材（第１固定部材）、
３１１底面部、３１２側壁部、３１３補強リブ、３１５貫通孔、
３１６縦長貫通孔、
３２第２固定部材、
３３固定ボルト、
３４スタッドボルト、３４１ねじ込み部、３４２取り付け部、
３５ナット、
４１吊りボルト、４２固定部材、
１００構造体（比較例）、
１１１縦構造部材、１１２横架構造部材、
１２０天井材、
１２２天井補強部材、１２３天井パネル、
１４１吊りボルト、１４２固定部材、
１５０ブレース、

Claims

縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、
前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、
前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して設けられた天井材と、
を備えた天井構造であって、
前記天井材は、
前記一対の縦構造部材に固定され、前記天井材に作用する外力を前記縦構造部材に伝達する外力伝達固定部材と、
前記外力伝達固定部材に固定された天井パネルと、
を有し、
前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有しておらず、
前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、
前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、
前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有し、
前記天井パネルは、前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって、前記縦方向における設置高さを規定されており、
前記第１固定部材は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、
前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、
前記第１固定部材は、前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記外力伝達固定部材に固定されている、ことを特徴とする天井構造。
請求項１に記載の天井構造であって、
前記天井パネルは、所定の厚さを有しており、
前記天井パネルの厚さ方向に埋設され、前記横面部位を挟んで前記第１固定部材と固定される第２固定部材を有する、ことを特徴とする天井構造。
縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、
前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、
前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して設けられた天井材と、
を備えた天井構造であって、
前記天井材は、
前記一対の縦構造部材に固定され、前記天井材に作用する外力を前記縦構造部材に伝達する外力伝達固定部材と、
前記外力伝達固定部材に固定された天井パネルと、
を有し、
前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有しておらず、
前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、
前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、
前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有し、
前記天井パネルは、所定の厚さを有しており、
前記天井パネルの厚さ方向の内側の樹脂層に埋設され、前記横面部位を挟んで前記第１固定部材と固定される第２固定部材を有する、ことを特徴とする天井構造。
縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、に対して、
前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して天井材を設ける、天井構造の施工方法であって、
前記天井材は、外力伝達固定部材と、天井パネルと、を有しており、
前記縦方向における所定位置に前記天井パネルを設置する天井パネル設置工程と、
前記一対の縦構造部材に固定された前記外力伝達固定部材に対して、前記天井パネルを固定する天井パネル固定工程と、
を有し、
前記天井構造は、前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有しておらず、
前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、
前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、
前記天井構造は、前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有し、
前記天井パネルは、前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって、前記縦方向における設置高さを規定されており、
前記第１固定部材は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、
前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、
前記第１固定部材は、前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記外力伝達固定部材に固定されている、ことを特徴とする天井構造の施工方法。
請求項４に記載の天井構造の施工方法であって、
前記天井パネルは、所定の厚さを有しており、
前記天井構造は、前記天井パネルの厚さ方向に埋設され、前記横面部位を挟んで前記第１固定部材と固定される第２固定部材を有する、ことを特徴とする天井構造の施工方法。
縦方向に沿って設けられた一対の縦構造部材と、前記一対の縦構造部材の間において、横方向に架け渡された横架構造部材と、に対して、
前記横架構造部材の下方に所定寸法を離間して天井材を設ける、天井構造の施工方法であって、
前記天井材は、外力伝達固定部材と、天井パネルと、を有しており、
前記縦方向における所定位置に前記天井パネルを設置する天井パネル設置工程と、
前記一対の縦構造部材に固定された前記外力伝達固定部材に対して、前記天井パネルを固定する天井パネル固定工程と、
を有し、
前記天井構造は、前記横方向において、前記天井材に作用する外力を、前記外力伝達固定部材から前記横架構造部材に伝達するブレースを有しておらず、
前記外力伝達固定部材は、前記縦方向に沿った面である縦面部位を有し、
前記天井パネルは、前記縦面部位と直交する横面部位を有し、
前記天井構造は、前記縦面部位と前記横面部位とを固定する第１固定部材を有し、
前記天井パネルは、所定の厚さを有しており、
前記天井構造は、前記天井パネルの厚さ方向の内側の樹脂層に埋設され、前記横面部位を挟んで前記第１固定部材と固定される第２固定部材を有する、ことを特徴とする天井構造の施工方法。
請求項４～６の何れか１項に記載の天井構造の施工方法であって、
前記天井パネル固定工程において、
前記外力伝達固定部材のうち、前記縦方向に沿った面である縦面部位と、
前記天井パネルのうち、前記縦面部位と直交する横面部位とを、
前記縦面部位及び前記横面部位とそれぞれ当接可能な第１固定部材を介して固定する、ことを特徴とする天井構造の施工方法。
請求項７に記載の天井構造の施工方法であって、
前記第１固定部材は、前記縦面部位と当接する側壁部を有し、
前記側壁部には、前記縦方向の長さが前記横方向の長さよりも長い縦長貫通孔が設けられており、
前記縦方向における所定位置に吊り下げられた天井補強部材に支持されることによって前記縦方向における設置高さを規定された前記天井パネルの前記横面部位に、前記第１固定部材を固定した後、
前記天井パネルの前記設置高さが維持されるように、前記縦長貫通孔の前記縦方向における何れかの位置に挿入されたスタッドボルトによって、前記第１固定部材が前記外力伝達固定部材に固定される、ことを特徴とする天井構造の施工方法。