JP6494401B2 - 吊り天井補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、吊り天井補強構造に関する。

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、例えば図１３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、例えば図１４に示すように、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、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、このように野縁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。そして、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の耐震補強、耐震改修を可能にする吊り天井補強構造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とを備えてなり、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固着部とを備え、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ていることを特徴とする。

この発明においては、従来のように下端部を天井下地の主鋼材（野縁やＴバー）ではなく、ブレース下部取付具を介して天井材に接続して補強ブレースを設置することができる。これにより、天井下地の位置などの制約を受けずに補強ブレースを設けることができ、また、天井下地の強度などの制約を受けずに補強ブレースを設けることができる。

そして、天井下地の位置などの制約を受けずに補強ブレースを設けることができるため、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。また、天井下地の強度などの制約を受けずに補強ブレース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り、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。

また、ブレース下部取付具が隣り合う主鋼材の一方向の間隔よりも大きな長さをもって形成されていることにより、すなわち、天井下地の一スパンよりも大きな長さで形成されていることにより、地震時に天井下地及び天井材からなる天井部に作用する水平力を効果的に補強ブレースに伝達することができる。これにより、この吊り天井補強構造を設けることで、例えば固有周期０．１秒以下に吊り天井構造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。

さらに、天井材上の任意の位置にブレース下部取付具を載置し、天井面側の下方からビス留めして天井材に天井材固着部を固着することで、容易にブレース下部取付具を天井材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、補強ブレースを設置する施工性を大幅に向上することができる。

また、天井下地嵌合凹部に天井下地の野縁やＴバー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で形成されたブレース下部取付具を天井下地に支持させ、容易に水平の一方向に長さ方向を向けて設置することができる。さらに、天井材上に主鋼材の切れ端などのダミー材を一方向に沿って置き、天井下地嵌合凹部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を支持させ、容易に水平の一方向に直交する他方向に長さ方向を向けて設置することができる。
これにより、補強ブレースを一方向に沿って設置する場合でも、他方向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、土天井構造の補強に要するコストの削減を図ることも可能になる。

また、本発明の吊り天井補強構造においては、前記ブレース上部取付具が、前記上部構造に一体に固着する固定部材と、前記固定部材に水平方向に延びる軸線周りに回転可能に軸支され、前記補強ブレースの上端部が接続される連結部材と、前記連結部材と前記固定部材との間に摩擦力を生じさせ、前記摩擦力によって前記固定部材と前記連結部材の相対回転位置を調節可能に保持する摩擦部材とを備え、且つ前記固定部材が、前記上部構造に一体に設けられたボルトを装着孔に挿通させ、前記上部構造にボルト結合によって固着される固定プレートと、前記固定プレートから下方に突設され、前記連結部材を軸支する支持プレートとを備えて形成されていることが望ましい。

この発明においては、摩擦部材による摩擦力で固定部材と連結部材の相対的な回転が抑制されるため、ブレース上部取付具を建物の上部構造に取り付ける際に、連結部材に接続して補強ブレースの上端部にブレース上部取付具を取り付けるとともに連結部材に対する固定部材の相対回転位置（角度）を調節することができる。

これにより、補強ブレースを上方に持ち上げ、上部構造に取り付けられたボルトを固定部材の装着孔に挿通させる際に、予め固定部材の角度が調節されているため、ボルトと装着孔との位置関係を目視で確認しながら容易に装着孔にボルトを挿通させることができる。そして、装着孔に挿通させたボルトに工具を用いてナットを締結することによって、ブレース上部取付具ひいては補強ブレースの上端部を、天井部の下方から操作して建物の上部構造に接続することができる。よって、さらなる施工性の向上を図ることが可能になる。

本発明の吊り天井補強構造によれば、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下部取付具を示す正面図である。 図８のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 試験で用いたＣａｓｅ１のブレース上部取付具を示す斜視図である。 試験で用いたＣａｓｅ１のブレース下部取付具を示す斜視図である。 Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２の試験結果を示す図である。 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１２、図１４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、一方向Ｔ１に直交する他方向Ｔ２に延設される複数の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、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（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、他方向Ｔ２に所定の間隔をあけ、一方向Ｔ２に延設され、隣り合うＴバー８に架け渡して連結する複数の連結Ｔバー（断面逆Ｔ型の連結鋼材：不図示）を備え、Ｔバー８とこの連結Ｔバー、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。

さらに、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のＴバー８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、例えば直貼岩綿吸音板のような軽量の天井パネル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。このように複数の天井パネル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に接続して構成されている。

次に、本実施形態の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、図２から図５に示すように、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。

また、一対の支持プレート２０ｂのそれぞれには、取付孔２０ｄが形成された部分と反対側の部分に斜めに切り欠いたように形成した切欠部２０ｅが設けられている。この切欠部２０ｅは、支持プレート２０ｂの強度を低下させることなく、固定部材２０の重量を低減するためのものである。

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、ブレース上部取付具１６は、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。
さらに、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。

次に、本実施形態のブレース下部取付具１７は、図１、図８及び図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、下面を天井パネル６の上面（裏面）に面接触させて設置されるとともに天井パネル６の下面（天井面）側からビスを打ち込んで天井パネル６に固着される天井材固着部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、隣り合うＴバー８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Ｔバー８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。

また、本実施形態のブレース下部取付具１７においては、隣り合うＴバー８をそれぞれ嵌合させるための一対の天井下地嵌合凹部２９が設けられている。これにより、天井材固着部２８は、ブレース下部取付具１７の長さＬ方向一側端部側と中央部と他側端部側にそれぞれ分割された第１天井材固着部２８ａと第２天井材固着部２８ｂと第３天井材固着部２８ｃの３つの天井材固着部を備えて形成されている。

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。

また、各天井材固着部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。

そして、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、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天井パネル上の所定位置に載置した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、ブレース下部取付具１７は、補強ブレース１５をＴバー８に直交する一方向Ｔ１に配設する場合、一対の天井下地嵌合凹部２９に隣り合う一対のＴバー８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Ｔバー８に沿う他方向Ｔ２に配設する場合には、Ｔバー８や野縁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。そして、このように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。

さらに、天井パネル６の下側（天井面側）から第１天井材固着部２８ａと第２天井材固着部２８ｂと第３天井材固着部２８ｃにそれぞれビスを打ち込んで、ブレース下部取付具１７を天井パネル６に固定する。なお、各天井材固着部２８に４本以上の例えばテクスビスなどの固定ビスを打ち込むことが好ましく、第１天井材固着部２８ａと第３天井材固着部２８ｃに５本以上のビス、第２天井材固着部２８ｂに６本以上のビスを打ち込んでブレース下部取付具１７を天井パネル６に固定することがさらに好ましい。

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、吊り長さ１５００ｍｍ、天井単位質量２０ｋｇ／ｍ^２、天井面積２０ｍ^２の吊り天井に対して、図１０に示すブレース上部取付具３２、図１１に示すブレース下部取付具３３を用いて補強ブレース１５を設置したＣａｓｅ１（従来の吊り天井構造：特開２０１４−２２４４４５号公報に記載の吊り天井構造）と、図７に示すブレース上部取付具１６、図８に示すブレース下部取付具１７を用いて補強ブレース１５を設置したＣａｓｅ２（本発明に係る吊り天井構造Ｂ）とを用いて、各Ｃａｓｅの吊り天井構造の力学特性を確認した。

また、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２の吊り天井の試験体は、ＪＩＳ Ａ ６５１７に規定される野縁１、野縁受け２により構成された天井下地７を使用し、３６４０ｍｍ×９１０ｍｍとした。また、天井パネル６として厚さｔ−１２．５ｍｍ、幅９１０ｍｍ、長さ１８２０ｍｍの石膏ボードを用い、天井下地７に対して２１本のセルフタッピンビス φ４ｍｍで固定した。

さらに、試験体は、中央にＶ字型の補強ブレース１５を配置して形成した。また、Ｃ−６０×３０×１０×１．６ｍｍの補強ブレース１５を角度６０°で配置した。

そして、上記の各試験体を用い、正負交番で徐々に負荷を上げ、復元力特性を把握する交番載荷試験を行った。また、本試験では、基準荷重をＰ_０＝６．０ｋＮとし、１／３Ｐ_０＝２．０ｋＮ、２／３Ｐ_０＝４．０ｋＮ、Ｐ_０＝６．０ｋＮでそれぞれ３回の交番加力を行った。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）はそれぞれ、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２の吊り天井構造の試験結果を示した図であり、横軸を変位量、縦軸を荷重として各吊り天井構造の剛性を示したものである。

これらの結果から、Ｃａｓｅ１はよりもＣａｓｅ２が荷重／変位量の傾きが大きくなる（立ち上がる）ことが確認された。また、Ｃａｓｅ１でも剛性Ｋが約２７０ｋＮ／ｍであるが、Ｃａｓｅ２では約２６００ｋＮ／ｍとさらに大幅に大きくなる（高剛性化する）ことが確認された。さらに、Ｃａｓｅ２においては、変位量が非常に小さく抑えられ、且つ水平力６．０ｋＮまで弾性として扱えることが確認された。

さらに、固有周期Ｔ_ｃｅｉｌ（＝２π√M／K）がＣａｓｅ１で０．２４ｓｅｃ、Ｃａｓｅ２で０．０７２ｓｅｃとなり、Ｃａｓｅ２によって固有周期０．１ｓｅｃ以下という非常に優れた特性が得られることが実証された。

次に、本発明に係る吊り天井構造Ｂ（上記のＣａｓｅ２相当の吊り天井）を用いて行った大型３次元振動台での地震波入力動的加振試験について説明する。

まず、この地震波入力動的加振試験では、５．６ｍ×５．７６ｍ（３２．２５６ｍ^２）の吊り天井構造Ｂを試験体として用い、振動台テーブルに設置した鉄骨フレーム（幅６．６ｍ、奥行３．８ｍ、高さ３．３１ｍ）に取り付けた角パイプから試験体を吊りボルトで吊り下げて設置した。

また、試験体は、天井部５（天井パネル：厚さｔ−１２．５ｍｍ，２枚貼り）の質量が天井下地７を含めて約２０ｋｇ／ｍ^２であり、メインバー方向（連結Ｔバーの延設方向／他方向Ｔ２：Ｘ方向）、クロスバー方向（連結バーの延設方向／一方向Ｔ１：Ｙ方向 )ともに角度６０°のＶ字状の補強ブレース１５を２対ずつ配置している。さらに、鉄骨フレーム の天井面の高さに水平に角パイプ（壁面を模擬）を取り付け、天井部が１００ｍｍ以上変位すると角パイプに衝突するようにした。

本試験では、エルセントロＮ−Ｓ波を水平方向の入力地震動、エルセントロＵ−Ｄ波の最大加速度の１／２を鉛直方向の入力地震動とし、振動台にて最大加速度を段階的に上げながら試験を行った。また、水平方向の入力地震動をメインバー方向に入力したケース（メインバー方向加振）と、クロスバー方向に入力したケース（クロスバー方向加振）で試験を行った。そして、各ケースにおいて、天井の挙動を観察した。

表１は試験結果を示している。
この結果から、本発明に係る吊り天井構造Ｂにおいては、メインバー方向加振、クロスバー方向加振の両ケースともに、補強ブレース１５が天井面応答加速度１．５Ｇ相当まで座屈することなく、固有周期０．１秒下の高い剛性を維持できるという優れた耐震性能を発揮することが確認された。

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、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を介して天井パネル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では吊り長さが１０００ｍｍ未満の場合にＣ−４０×２０×１０×１．６を使用し、吊り長さが１０００〜２０００ｍｍ未満の場合にＣ−６５×３０×１０×１．６、吊り長さが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。

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。これにより、この吊り天井補強構造Ｃを設けることで、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。

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に天井材固着部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、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。

また、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃにおいては、摩擦部材２２による摩擦力で固定部材２０と連結部材２１の相対的な回転が抑制されるため、ブレース上部取付具１６を建物の上部構造３に取り付ける際に、連結部材２１に接続して補強ブレース１５の上端部にブレース上部取付具１６を取り付けるとともに連結部材２１に対する固定部材２０の相対回転位置（角度）を調節することができる。

これにより、補強ブレース１５を上方に持ち上げ、上部構造３に取り付けられたボルト２３を固定部材２０の装着孔２０ｃに挿通させる際に、予め固定部材２０の角度が調節されているため、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容易に装着孔２０ｃにボルト２３を挿通させることができる。そして、装着孔２０ｃに挿通させたボルト２３に工具を用いてナット３１を締結することによって、ブレース上部取付具１６ひいては補強ブレース１５の上端部を、天井部５の下方から操作して建物の上部構造３に接続することができる。これにより、さらなる施工性の向上を図ることが可能になる。

よって、本実施形態の吊り天井補強構造Ｃによれば、補強ブレース１５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。

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、本実施形態では、天井下地７が複数のＴバー８（主鋼材）を備えて構成されているものとしたが、本発明に係る天井下地は、野縁１（主鋼材）と野縁受け２を備えて構成した天井下地７であってもよい。そして、野縁１と野縁受け２を備えて天井下地７が構成されている吊り天井に対し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。

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
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 天井材固着部
２８ａ 第１天井材固着部
２８ｂ 第２天井材固着部
２８ｃ 第３天井材固着部
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
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 (2)

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とを備えてなり、
   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固着部とを備え、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、
   前記ブレース上部取付具が、前記上部構造に一体に固着する固定部材と、前記固定部材に水平方向に延びる軸線周りに回転可能に軸支され、前記補強ブレースの上端部が接続される連結部材と、前記連結部材と前記固定部材との間に摩擦力を生じさせ、前記摩擦力によって前記固定部材と前記連結部材の相対回転位置を調節可能に保持する摩擦部材とを備え、
   且つ前記固定部材が、前記上部構造に一体に設けられたボルトを装着孔に挿通させ、前記上部構造にボルト結合によって固着される固定プレートと、前記固定プレートから下方に突設され、前記連結部材を軸支する支持プレートとを備えて形成されていることを特徴とする吊り天井補強構造。

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