JP6049139B2 - 補強構造 - Google Patents

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_１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_２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_１は、天井１０４の変位δ_２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_１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_２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_１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_２が外壁１２の天井レベルでの変位δ_１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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