JP2008255735A - 天井落下防止構造及び天井落下防止工法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に大型の天井の落下を防止し、既存の建造物においても施工可能とする。
【解決手段】圧縮力又は引張材に耐え得る耐力吊下げ部材１を、上階のスラブ７などの構造体下に固定する。この吊下げ部材１に天井下地材よりも剛性の高い補強フレーム１０を固定する。この補強フレーム１０に、野縁１３や野縁受け１４などの天井下地材を固定する。複数個の耐力吊下げ部材１は、耐え得る圧縮力や引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるように配する。
【選択図】図４

Description

本発明は、建物の天井落下を防止する構造に関するものであって、更には天井落下の防止が可能なその施工法に関するものである。

一般的な軽量鉄骨による天井の構造としては、特開平６−７３８３１号公報や特開平６−３４６５４７号公報に記載されたものがある。
これら一般的な天井構造は、上階の床スラブや屋根スラブの下面にインサートを埋設しておき、このインサートに吊ボルトを螺合して複数本の吊ボルトをスラブ下に吊下げる。
この吊ボルトによって野縁受けと、この野縁受けに直交する野縁を吊下げ、野縁の下に天井ボードを接着剤かビスによって固定するものである。

このような天井の構造では、吊ボルトはスラブなどの建造物構造体の下にブラ下がっているだけであり、天井内にブレースはあるものの、全体の振れを止めるほどの強度は想定されていないため、地震時には天井全体が振り子のように振れることになる。
天井面が比較的狭い面積であると、天井が振れても、その振れる方向への慣性力は大きくならず、吊ボルトや野縁受けや野縁を取付ける金具（止めフック）などに大きな負荷が作用しない。

しかしながら、建造物が体育館や劇場などの広い天井面積を有する構造物であると、地震の揺れに同調して天井面が揺れ、振り子のような大きな振れとなると、天井全体の重量が振れる方向へ慣性として作用し、それは数百キログラムという荷重となって、吊ボルトａや取付け金具に作用する。
この慣性によって作用する大きな力によってインサートや吊ボルトａやブレース等の取付け金具が壊れたり、或いは抜け落したり、外れて、天井面ｂ全体の破壊につながり、天井面ｂが落下することがあった。
また、天井面ｂの振れが大きくなると、建造物構造体ｃに大きな衝撃でぶつかって、天井面が破損することがあった。（図８）

特開２００５−１３３４４０号公報によって開示されているのは、天井の四周を建物内壁から離してクリアランスを設けたものである。
このような構造であると、天井が多少振れても、壁とぶつかることがなく、天井面外周の破損の危険性は少なくなるが、天井面は全面が一体であって、やはり振れによる慣性力が大きくなって、天井内のインサートや取付け金具が破損する危険性が高い。

特開２００５−２４０５３８号公報によって開示されているのは、制振ダンパーと振動吸収部材を使用して天井の揺れを制御したり、その揺れを吸収しようとする技術である。
しかしながら制振ダンパーは天井面の中央や周囲やブレース材に連結されていることから、比較的剛性が高くない構造の天井面全体が一体に揺れることに変わりがない。
従って、天井の揺れを防ぐ剛の構造とはなっていない。

特開平５−４４２９３号公報によって開示されているのは、天井骨組みを、一般的な野縁や野縁受けなどの下地材ではなく、格子状のフレーム構造としたシステム天井の例である。
フレーム構造としてその強度は大きくはなるが、吊ボルトに吊るすという手段は一般的な天井構造と同じであって、地震時に天井全体が大きく振れて、吊材などが曲がったり、破損したりするというのは変わりなく、やはり天井の落下の危険がある。
また、このような構造にするのが可能なのは、新築や天井をやり替える場合にのみ採用可能で、既設の建築構造物天井に付加するかたちでの補強改修には適用できない。
特開平６−７３８３１号公報 特開平６−３４６５４７号公報 特開２００５−１３３４４０号公報 特開２００５−２４０５３８号公報 特開平５−４４２９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、天井が地震時の振動によって全体が振れて一部が破損し、それが天井面全体に拡がって、ひいては落下してしまうことであり、また、既設の建造物天井に付加するかたちでの補強改修が困難だったことである。

本発明にかかる天井の落下防止構造は、特に大きな天井にとって有効で、その天井面の中間部や中心部に配した剛構造の吊下げ部材によって、天井の揺れを受け止め、天井全体が一体に振れないようにするものである。
その具体的手段は、以下の通りである。
スラブや屋根鉄骨などの建造物構造体下に、野縁や野縁受けなどの天井下地材を配し、
この天井下地材下に天井ボードを張設する天井の構造において、
圧縮力又は引張力に耐え得る吊材やブレース材、若しくはトラス材などの耐力吊下げ部材複数個を、建造物構造体下に固定し、
それら耐力吊下げ部材によって、剛性の高い補強フレームを、建造物天井の幅若しくは奥行きの中間部分や、天井の中心側で建造物構造体下に固定し、
その補強フレームに、前記した天井下地材を固定するものである。
前記した耐力吊下げ部材は、耐え得る圧縮力又は引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるよう配し、その耐力吊下げ部材に補強フレームを固定することが有効である。耐力吊下げ部材は、複数個使用し、取付け位置やそれら耐力吊下げ部材によって耐え得る圧縮力又は引張力の方向の向きは任意とし、天井面全体に配した耐力吊下げ部材によって耐え得る圧縮力や引張力のバランスが取れていることが望ましい。
また、補強フレームとしては、溝型鋼のような必要な剛性を有する鋼材であれば他の断面形状のものを採用することも可能であり、樹脂製や複合材料製の部材でもよい。
耐力吊下げ部材は、吊り金物と、吊り金物の左右に伸びる斜材から構成してもよく、また吊り金物には、長さ調節機能を設けることもできる。

また、本発明では、既設の建造物の天井においても天井落下防止の施工を可能とするもので、
既設建造物のスラブや屋根鉄骨などの建造物構造体下と、
野縁や野縁受けなどの天井下地材と天井ボードとから構成された天井との間に、
圧縮力又は引張力に耐え得る吊材やブレース材、若しくはトラス材などの耐力吊下げ部材を、設備機器等の既存の障害物を避けるように建造物構造体下に固定し、
それら耐力吊下げ部材によって、剛性の高い補強フレームを、建造物天井の幅若しくは奥行きの中間部分や、天井の中心側で建造物構造体に固定し、
当該補強フレームに、前記天井下地材を固定するものである。
前記した耐力吊下げ部材は、耐え得る圧縮力又は引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるように配する。
それら耐力吊下げ部材に補強フレームを固定することが有効である
補強フレームと天井下地材は、スポット溶接によって固定することも可能である。

本発明は、以上のような構成により、以下の効果を得ることができる。
＜イ＞天井を、その幅方向や奥行き方向の中間部分や、中心部分側に配した耐力吊下げ部材によって固定した補強フレームに、下地材を介して固定するため、天井を複数の慣性力負担領域に分割して剛構造の補強フレームや耐力吊下げ部材に固定することになり、天井全体が一体となって振れることがなく、インサートや取付け金具、ブレースなどに大きな負荷が作用せず、金具が外れたり、インサートが抜け落ちたりする事故が防がれ、天井の落下が防止できる。
＜ロ＞耐力吊下げ部材は、複数個を分けて、耐え得る圧縮力又は引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるよう配するため、建造物に作用するいかなる揺れの方向にも、局部的な負荷を生じさせることなく耐え得ることが可能となる。
＜ハ＞補強フレームは溝型鋼などの剛性の高い部材を使用することで、比較的剛性が低い天井下地材を補強することができる。
＜ニ＞耐力吊下げ部材を長さ調整可能とすることで、湾曲した建造物のスラブ構造などにも対応させることができる。
＜ホ＞野縁や野縁受けなどの従来の天井下地材はそのまま使用するため、これまでの施工の良好さをそのまま活用できることとなる。
＜ヘ＞耐力吊下げ部材や補強フレームは、天井構造に応じて、様々な位置を選んで配設し、スラブや天井下地材と固定できるため、既存の建造物においても施工が可能である。
＜ト＞補強フレームと天井下地材はスポット溶接や接着剤などによって固定できるため、既存の建造物においても施工が容易である。

本発明では、天井を複数のスパンや部分に分けて地震の揺れを受けるようにするもので、揺れの方向に耐え得る耐力吊下げ部材を、天井の幅方向や奥行き方向の中間部や、天井の中心部側に配し、これに補強フレームを固定し、この補強フレームに下地材を固定するものである。

＜１＞耐力吊下げ部材
図１は、耐力吊下げ部材１に補強フレーム１０の固定手段を示すもので、丸パイプから成る吊り金物２は、上部パイプ２ａと下部パイプ２ｂから構成され、上部パイプ２ａの下部と、下部パイプ２ｂの上部には、相反する向きの雄ネジ３・４が刻設されており、このネジ３・４に、内周面に雌ネジ６が刻設された繋ぎパイプ５が螺合されている。
繋ぎパイプ５を回転することにより、上部パイプ２ａと下部パイプ２ｂが近接離隔して、吊り金物２自体の長さが伸縮する。
吊り金物２は、上階のスラブ７下面に打ち込みボルト８によって固定し、その吊り金物２下部から対向する二方向に線材である斜材９・９が伸ばされて、スラブ７下面にやはり打ち込みボルト８によって固定されている。
耐力吊下げ部材１は、圧縮力や引張力に耐え得る構造であるが、耐力吊下げ部材１が耐え得るのは、斜材９・９を伸ばした方向と平行な揺れ、若しくは平行な揺れの分力である。

＜２＞補強フレーム
補強フレーム１０としては、後の述べる天井下地材よりも強度が大きい、溝型鋼などが使用されている。
この補強フレーム１０を、吊り金物２下端にボルト・ナット１２止めした連結板１１によって、耐力吊下げ部材１の下端に固定する。

＜３＞天井下地材
天井下地材としては、野縁１３と野縁受け１４等があり、野縁１３のうち、補強フレーム１０下に位置する野縁１３は、スポット溶接などによって補強フレーム１０下面に固定する。
他の野縁１３は、吊下げボルト１５によって吊下げた野縁受け１４に、取付け金具１６によって固定する。
図２に示すのは、補強フレーム１０と野縁１３の連結・固定手段を表すものであって、補強フレーム１０交差する方向の野縁１３は、補強フレーム１０の下面にインサート金物１７をスポット溶接固定しておき、このインサート金物１７の中に通して、ビスなどで連結固定する。
縦横に十字に交差する補強フレーム１０は、その四方から突き合わせた端部に十字形プレート１８を配して、ビスによって固定する。
以上のように固定した野縁１３の下面に、天井ボード１９を、ビス若しくは接着剤によって固定する。

＜４＞耐力吊下げ部材の配置
本発明で重要なのは、耐力吊下げ部材１の固定位置であって、天井を複数のスパンや部分に分割して、揺れを受け止めるために、耐力吊下げ部材１の全部、或いは一部が、天井の幅方向、或いは奥行き方向の中間部に位置するようにする。或いは、円形の天井などであれば、中心部側に位置するようにする。
本発明で、幅方向、奥行き方向の中間部、或いは中心部側というのは、広い天井面を複数の慣性力負担領域に分割するためのもので、天井面をいくつかに仕切るような位置ならば何処でもよく、その位置を問わない。
前記した円形の天井などであれば、中心から外側に放射状に伸びる複数本の補強フレームを配置することも可能である。
また、天井面の端部を排除する意味ではなく、中間部分や中心部分と一緒に、端部にも剛構造の耐力吊下げ部材１や補強フレーム１０を配することは勿論可能である。
図４に示すのは、補強フレーム１０と耐力吊下げ部材１の固定位置を表すものである。
図において２点鎖線で示すのは、天井面Ａの範囲であって、補強フレーム１０は、この天井面Ａを縦横に格子状に組み、天井を複数の慣性力負担領域に分けている。また耐力吊り下げ部材１は、各補強フレーム１０の長さ方向に対し、直角に交差する方向に斜材９・９が伸びるように配するものである。
補強フレーム１０が交差する位置に固定した耐力吊下げ部材１は、四本の斜材９を取付けるもので、縦横の補強フレーム１０・１０に対して、それぞれ交差する方向、つまりは四方に、斜材９を伸ばす。
このように、耐力吊下げ部材１は、その一部と他の一部の耐え得る圧縮力や引張材の作用方向が直角に交差するため、様々な方向からの揺れが生じる力にも耐え得ることになる。
補強フレーム１０に対して、耐力吊下げ部材１の斜材９・９の伸びる方向は、必ずしも補強フレーム１０に対して平行や直交する方向に限らず、補強フレーム１０に対して斜めに交差する方向に配することも可能である。要するに、補強フレーム１０に対する斜材９・９の伸びる方向は任意で、複数個の天井面に散らばった耐力吊下げ部材１の耐え得る圧縮力や引張力の方向や力の総和が、施工場所に応じて、全体的にバランスが取れていることが重要である。

＜５＞他の耐力吊下げ部材
図３に示すのは、鉄骨屋根構造の天井構造に実施した耐力吊下げ部材１の他の形態である。
図３の（ａ）において、耐力吊下げ部材１は、型鋼から成る屋根鉄骨２２に斜材２１を直接溶接などによって固定した例である。二本の斜材２１の下部交点に、補強フレーム１０を溶接してある。この補強フレーム１０の下面に、天井下地材を固定してある。
図３の（ｂ）は、隣合う屋根鉄骨２２・２２に斜材２１を固定して、その下部交点に補強フレーム１０を固定した場合である。
耐力吊下げ部材１は、これまでのように、屋根や天井側から二本の斜材２１が一点に交差するように取り付けるだけでなく、補強フレーム１０からスラブや屋根鉄骨２２の方に斜材が伸びて、二本の斜材が、屋根鉄骨やスラブの一点にて交差するように固定してもよく、図３の（ｃ）は、補強フレーム１０から二本の斜材２１が山形に伸びて、１本の屋根鉄骨２２の下面にて固定されている例である。
図では、四本の斜材２１がふたつの山側になって、屋根鉄骨２２に固定している。この実施例は、補強フレーム１０と野縁受け１３は、同方向に伸びた例である。

＜６＞既存建造物の天井への施工法
本発明では、既設建造物においても、天井落下防止を図ることが可能であって、補強フレーム１０や耐力吊下げ部材１の固定位置を、任意に選択できることもその特徴である。
既設建造物では、様々な制約で、必ずしも理想的な位置に補強フレーム１０を配設することが可能とは限らない。この場合、補強フレーム１０と耐力吊下げ部材１を、現場で可能な位置に設置することも選択できる。
図５に示すのは、天井面Ａの幅方向や奥行き方向の中間部分で、中心部近くに井桁状に、二箇所に補強フレーム１０を組んだ例である。このようにすることで、天井に作用する揺れを、中心部近くの補強フレーム１０と耐力吊下げ部材１によって受け止め、天井面Ａ全体が一体に振れることを防ぐこととなる。
補強フレーム１０は四角形に組むだけでなく、三角形や五角形以上の多角形に組むことも可能である。また、複数本を組まず、一本のみを天井面のいずれかへ配する単材としても使用できる。
或いは、補強フレーム１０は、中心から外側へ、複数の円や多角形が中心を同じくする同心形状を成すよう配置することも可能である。
施工には、既述した耐力吊下げ部材１と補強フレーム１０を、天井裏に搬入し、既述した要領で固定する。

＜７＞他の補強フレームの配置
図６に示すのは、補強フレーム１０を、天井面Ａに対して斜め方向に配置したものである。
耐力吊下げ部材１の斜材９・９の伸びる方向は、補強フレーム１０に対し、交差する方向に配してあり、建造物のいかなる方向の揺れに対しても、耐え得るようになっている。

＜８＞補強フレームの一方向の配置
図７に示すのは、細長い渡り廊下のような建造物における施工を示すもので、細長い天井面Ａに対し、その長手方向に交差する方向に適宜間隔空けて補強フレーム１０を配するものである。補強フレーム１０の長手方向は、天井面Ａの長手方向に対し交差する方向とする。
耐力吊下げ部材１の斜材９・９が伸びる方向は、これら補強フレーム１０に対して直交する方向とする。
ここで、斜材９・９の伸びる方向と、補強フレーム１０が直角だけでなく、他の角度で交差することや、補強フレーム１０の長手方向と斜材９・９の伸びる方向が平行となることも構わない。
これまで述べてきた天井の落下防止構造又はその施工法では、耐力吊下げ部材１の斜材９・９の向きを二方向以上に分けてきたが、このような細長い天井面Ａの場合のように、幅方向の圧縮力や引張力は、建物躯体構造によって耐え得る場合は、長さ方向に作用する圧縮力や引張力のみ想定すればよく、耐力吊下げ部材１を同じ方向に向けて設置することもある。

耐力吊下げ部材によって補強フレームと天井下地材を固定した断面図である。 補強フレームと野縁の連結・固定例の斜視図である。 他の耐力吊下げ部材による天井構造の断面図である。 天井落下防止構造の配置を示す説明図である。 天井落下防止構造の配置を示す説明図である。 天井落下防止構造の配置を示す説明図である。 天井落下防止構造の配置を示す説明図である。 従来の天井落下のメカニズムを示す説明図である。

符号の説明

Ａ：天井面
１：耐力吊下げ部材
２：吊り金物
５：繋ぎパイプ
７：スラブ
９：斜材
１０：補強フレーム
１３：野縁
１４：野縁受け
１９：天井ボード
２０：補強フレーム

Claims (4)

1. スラブや屋根鉄骨などの建造物構造体下に、野縁や野縁受けなどの天井下地材を配し、
   この天井下地材下に天井ボードを張設する天井の構造において、
   圧縮力又は引張力に耐え得る吊材やブレース材、若しくはトラス材などの耐力吊下げ部材を、建造物構造体下に取付け、
   それら耐力吊下げ部材によって、剛性の高い補強フレームを、建造物天井の幅若しくは奥行きの中間部分や、天井の中心側で建造物構造体下に固定し、
   その補強フレームに、前記した天井下地材を固定したことを特徴とする天井落下防止構造。
2. 耐力吊下げ部材は、耐え得る圧縮力又は引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるように配し、
   その耐力吊下げ部材に補強フレームを固定したことを特徴とする請求項１記載の天井落下防止構造。
3. スラブや屋根鉄骨などの建造物構造体下と、
   野縁や野縁受けなどの天井下地材と天井ボードとから構成された天井との間に、
   圧縮力又は引張力に耐え得る吊材やブレース材、若しくはトラス材などの耐力吊下げ部材を、建造物構造体下に取付け、
   それら耐力吊下げ部材によって、剛性の高い補強フレームを、建造物天井の幅若しくは奥行きの中間部分や、天井の中心側で建造物構造体に固定し、
   当該補強フレームに、前記天井下地材を固定することを特徴とする天井落下防止工法。
4. 耐力吊下げ部材は、耐え得る圧縮力又は引張力の方向が、少なくとも交差する二方向となるように配し、
   その耐力吊下げ部材に補強フレームを固定したことを特徴とする請求項３記載の建造物の天井落下防止工法。

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