JP2017193846A - 天井耐震化部材及び天井システム - Google Patents

天井耐震化部材及び天井システム Download PDF

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Abstract

【課題】天井を耐震化することが可能な天井耐震化部材を得る。【解決手段】屋根300は、折板310から主に構成され、例えば高架橋から吊りボルト及び下地材314を介して吊り下げられる。天井耐震化部材200は、第1の吊下部材210と、固定部材220と、第2の吊下部材230とを主に備える。第1の吊下部材210は、第1のさや管211と、板状部材であるベースプレート212と、リブ213と、2つの補強材241とを主に備える。第2の吊下部材230は第2のさや管231から主に構成される。固定部材220は、下プレート221と、2枚の縦プレート222と、貫通ボルト223と、下部固定部材224と、取り付け金物225とを主に備える。【選択図】図1

Description

本発明は、天井を耐震化する部材及び天井システムに関する。
従来、地震による水平力に対応すべく、地震時に屋根に対して天井が水平方向へ変位した際に履歴減衰効果を発揮する履歴減衰部材が知られている(特許文献1)。この履歴減衰部材は、上端部が梁に剛接合され、下端部は連結部材を介して天井に固定される。連結部材は、履歴減衰部材との間に緩衝部材を介在させて、履歴減衰部材の下端部内に緩く挿入される。履歴減衰部材が地震時に履歴減衰効果を発揮することにより、天井に作用する水平力及び天井の水平方向変位を低減する。
特開2006−22483号明細書
しかし、履歴減衰部材は、地震による水平力を減衰しながら水平方向に変形するため、天井が水平方向に変位し、壁面と衝突するおそれがある。壁面との衝突を防止するために天井と壁面との間隔を広げると、見切り材を設けなければならなくなって建築コストが増加すると共に、見栄えが悪くなるおそれが生じる。
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、天井を耐震化することが可能な天井耐震化部材を得ることを目的とする。
本願第1の発明による天井耐震化部材は、上部構造に固定され、所定の軸に沿って延びる第1の吊下部材と、下部構造に固定される固定部材と、所定の軸に沿う方向へ変位可能となるように第1の吊下部材に取り付けられる一端と、固定部材に取り付けられる他端とを有する第2の吊下部材とを備え、固定部材は、所定の軸に直交する方向に対して第2の吊下部材を固定することを特徴とする。
上部構造は屋根であって、下部構造は仕上天井であることが好ましい。仕上天井の耐震性を確保することができる。
固定部材は、下部構造に固定される支持部材と、第2の吊下部材の軸と直交する方向に延び、第2の吊下部材及び支持部材に貫通する貫通部材とを備えることが好ましい。
第2の吊下部材は、第2の吊下部材の軸と直交する方向に貫通する第2の孔を有し、支持部材は、第2の吊下部材の軸と直交する方向に貫通する長孔を有し、貫通部材は、第2の孔及び長孔に挿入されることが好ましい。第2の吊下部材が支持部材に対して回転可能となるように固定される。
第1の吊下部材は第1の管を有し、第2の吊下部材は第2の管を有し、第1の管の一端は第2の管の内周に挿入される挿入部を成し、挿入部は、第2の管の内周よりもわずかに小さい外周を有することが好ましい。
上部構造は折板から成り、第1の吊下部材は板状部材を有し、板状部材は、折板の山部に貫通する棒状部材を用いて折板に取り付けられることが好ましい。第1の吊下部材が折板に確実に固定される。
第1の吊下部材と第2の吊下部材とを接続する接続部材をさらに備え、接続部材は、第2の吊下部材の軸と直交する方向において第1の吊下部材と第2の吊下部材とが重なり合う部分に設けられ、第2の吊下部材の外側から第1の吊下部材に達するまで挿入されてもよい。
本願第2の発明による天井システムは、建築物の屋根と、建築物の内部に設けられる仕上天井と、屋根に固定され、所定の軸に沿って延びる第1の吊下部材と、仕上天井に固定される固定部材と、所定の軸に沿う方向へ変位可能となるように第1の吊下部材に取り付けられる一端と、固定部材に取り付けられる他端とを有する第2の吊下部材とを備え、固定部材は、所定の軸に直交する方向に対して第2の吊下部材を固定することを特徴とする。
本発明によれば、天井を耐震化することが可能な天井耐震化部材が提供される。
屋根及び天井に取り付けられた第1の実施形態による天井耐震化部材の斜視図である。 屋根を鉛直上方から見た平面図である。 屋根及び天井に取り付けられた天井耐震化部材を図2のY軸負方向からY軸に沿って見た正面図である。 屋根及び天井に取り付けられた天井耐震化部材を図2のX軸負方向からX軸に沿って見た左側面図である。 固定部材の正面図である。 固定部材の左側面図である。 第1の吊下部材、ベースプレート、及びリブを鉛直下方から見た図である。 屋根及び天井に取り付けられた第2の実施形態による天井耐震化部材の正面図である。 屋根及び天井に取り付けられた第2の実施形態による天井耐震化部材の左側面図である。
100 天井システム
200 天井耐震化部材
210 第1の吊下部材
211 第1のさや管
212 ベースプレート
213 リブ
241 補強材
220 固定部材
221 下プレート
222 縦プレート
223 貫通ボルト
224 下部固定部材
225 取り付け金物
230 第2の吊下部材
231 第2のさや管
300 屋根
400 仕上天井
421 野縁
本発明による第1の実施形態による天井システム100について図1から図7を用いて説明する。
図1を参照すると、天井システム100は、天井耐震化部材200と、上部構造である屋根300と、下部構造である仕上天井400とを主に備える。屋根300は建築物の屋根を成し、仕上天井400は建築物の内部に設けられる。
図1から4を参照すると、屋根300は、折板310から主に構成され、例えば高架橋から吊りボルト及び下地材314を介して吊り下げられる。吊りボルト、吊りボルトと折板310とを接続する下地材314、及びシートスタット等の部材については説明を省略する。折板310は、厚さ0.8mmのガルバリウム鋼板(登録商標)を折り曲げて成るルーフデッキであり、複数の頂面(山部)311と、頂面311の両側から斜め下方に延びる背面312と、背面312から頂面311と平行に延びる底面313とを有する。
図1、3、及び4を参照すると、天井耐震化部材200は、第1の吊下部材210と、固定部材220と、第2の吊下部材230とを主に備える。
第1の吊下部材210は、第1のさや管211と、板状部材であるベースプレート212と、リブ213と、2つの補強材241とを主に備える。
第1のさや管211は、円筒形状であって、厚さ4mm、外径が80mm、長さ1200mmの炭素鋼鋼管STKM13Aから成る。図1及び5を参照すると、ベースプレート212は、板状の直方体であって、厚さ4.5mm、幅405mm、長さ660mmの鋼材(SS400)から成る。所定の間隔をおいて、ベースプレート212の厚さ方向に6つの孔が2行3列を成すように貫通する。リブ213は、略直角三角形の薄板であって、厚さ4.5mm、幅405mm、長さ660mmの鋼材(SS400)から成る。図1から4を参照すると、補強材241は、幅75mm、高さ75mm、厚さ6mm、長さ450mmの鋼材(SS400)から成る等辺山形鋼(アングル材)である。所定の間隔をおいて、補強材241の厚さ方向に3つの孔が貫通する。3つの孔の間隔は、ベースプレート212に開けられた孔の間隔に対応する。
第1のさや管211の端部に、ベースプレート212と4枚のリブ213が溶接される。ベースプレート212の片側の平面中央に、第1のさや管211の円形状の端部が溶接される。4枚のリブ213において直角を成す端面のうちの一端面が、第1のさや管の外周面に周方向に対して90度の角度を開けながら溶接される。また、4枚のリブ213において直角を成す端面のうちの他方の一端面が、ベースプレート212に溶接される。第1のさや管211においてベースプレート212と4枚のリブ213が溶接されない端部付近の外周面は、挿入部215を成す。挿入部215は、摩擦が少なくなるように磨かれ、挿入部215の外周径は、後述する第2のさや管231の内周径よりもわずかに短い。
第2の吊下部材230は第2のさや管231から主に構成される。第2のさや管231は、円筒形状であって、厚さ4.5mm、外径が89.1mm、長さ105mmの炭素鋼鋼管STKM13Aから成る。第2のさや管231の軸と直交する方向に貫通する第2の孔232を有する。第2のさや管231の内周面は、摩擦が少なくなるように磨かれる。
図6及び7を参照すると、固定部材220は、下プレート221と、2枚の縦プレート222と、貫通ボルト223と、下部固定部材224と、取り付け金物225とを主に備える。下プレート221と2枚の縦プレート222とが支持部材を成し、貫通ボルト223が貫通部材を成す。下プレート221は、板状の直方体であって、厚さ4.5mm、幅100mm、長さ200mmの鋼材(SS400)から成る。縦プレート222は、板状の直方体であって、厚さ4.5mm、幅100mm、長さ150mmの鋼材(SS400)から成る。縦プレート222は、その厚さ方向に貫通する長孔226を有する。貫通ボルト223は、長さ110mmのM9のボルトであって、鋼材(SS400)から成る。下部固定部材224は、幅40mm、高さ40mm、厚さ3mm、長さ1400mmの鋼材(SS400)から成る等辺山形鋼(アングル材)である。取り付け金物225は、50mm×100mmの外形を有し、JIS G 3302に適合する溶融亜鉛めっき鋼板から成る。
下プレート221には、下部固定部材224と2枚の縦プレート222とが溶接される。下部固定部材224の2辺は、下プレート221の片側平面と、互いの長さ方向中央で、互いの長さ方向が直交するように溶接される。この状態における2枚の縦プレート222の間隔は、約89.1mm、つまりそれらの間に第2のさや管231が置ける程度の長さである。また、2枚の縦プレート222の間に第2のさや管231を置いた状態において、長孔226は、第2のさや管231の軸と直交する方向に貫通する。
図1から4を参照すると、仕上天井400は、スパンドレル410と、野縁受け420と、野縁421と、吊りボルト430とを主に備え、建築物の内側に設けられる。スパンドレル410は、例えば、働き幅100mm、高さ13mm、厚さ0.8mmのアルミ合金から成る。野縁受け420は、高さ38mm、幅12mm、厚さ1.2mmの溝形鋼(チャンネル、CC−19)であって、JIS A 6517に適合する。野縁421は、高さ19mm、幅25mm、厚さ0.5mmの溝形鋼(チャンネル、CS−19)であって、JIS A 6517に適合する。吊りボルト430は、W3/8ウイットねじが全長に渡って切られた棒状の部材であって、JIS A 6517に適合する。
スパンドレル410は、野縁421に取り付けられるとともに、野縁421を介して野縁受け420に固定される。野縁受け420は、ハンガー431を介して吊りボルト430に接続される。吊りボルト430は、図示されない金物を用いて折板310に固定される。
次に、図1を用いて、天井耐震化部材200を屋根300及び仕上天井400に取り付ける手法について説明する。ここでは、予め屋根300に仕上天井400が取り付けてあるものとする。
まず、第1のさや管210を折板310に固定する手法について説明する。2つの補強材241が、その長手方向が折板310の流れ方向と直交するように、各々異なる頂面311の室外側に密着して置かれ、ベースプレート212が、その長手方向が折板310の流れ方向と直交するように、底面313の室内側に密着するように保持される。そして、補強材241、頂面311、及びベースプレート212に各々開けられた合計6つの孔に、各々固定ボルト(棒状部材)214が挿入され、ナットで固定される。これにより、ベースプレート212と補強材241とは、頂面311から底面313までの距離を開けて固定される。そのため、ベースプレート212と補強材241とを底面313のみを挟んで固定する場合と比較して、より強固に固定される。第1のさや管210は、折板310に固定された状態において、Z軸に平行な所定の軸に沿って延びる。
次に、固定部材220を仕上天井400に固定する手法について説明する。下部固定部材224が、野縁421の上に置かれる。そして、4つ取り付け金物225が下部固定部材224の上から野縁421まで、等間隔で被せられる。
野縁421に被せられた取り付け金物225の一部は、野縁421の側面に接する。この接する部位は4つあり、これらの接する部位にタッピングビスが各々ねじ込まれ、野縁421まで貫通される。これにより、下部固定部材224が野縁421に固定される。前述のように、野縁421はスパンドレル410に固定されている。そのため、固定部材220が野縁421を介してスパンドレル410に取り付けられ、仕上天井400に固定される。
次に、第2のさや管231を第1のさや管210及び固定部材220に取り付ける手法について説明する。第2のさや管231は、その内周に挿入部215を受け容れながら、2枚の縦プレート222の間に挿入される。そして、第2の孔232と長孔226との位置を合わせ、第2の孔232及び長孔226に貫通ボルト223を挿入し、ナットで固定される。さらに、第2のさや管231の軸と直交する方向において第1のさや管210と第2のさや管231とが重なり合う部分に、第2のさや管231の外周から内周に向けて、第1のさや管210の内周まで貫通するように、かつ第2のさや管231の周方向に対して均等な間隔を開けて、2本のタッピングビス(接続部材)233をねじ込む。タッピングビス233は、第1のさや管210と第2のさや管231とが軸方向及び周方向に対して互いに移動することを制限する。また、挿入部215及び第2のさや管231の内周面が、摩擦が少なくなるように磨かれるため、第2のさや管231を第1のさや管211に少ない抵抗で挿入できる。
以上の手法により、第2のさや管231は、第1のさや管210の軸方向に移動可能かつ径方向に固定されるとともに、貫通ボルト223が長孔226で移動可能な範囲においてピッチング可能、かつ貫通ボルト223の軸周りにヨーイング可能となるように、固定部材220に取り付けられる。このとき、下部固定部材224及び野縁受け420の長さ方向が折板310の流れ方向と平行であり、野縁受け421の長さ方向が折板310の流れ方向と直交する。
次に、仕上天井400の面内方向に地震力が加えられた場合の天井耐震化部材200の動作について説明する。図1においてY軸方向、すなわち下部固定部材224の長さ方向に地震力が加えられた場合、第2のさや管231は、貫通ボルト223の軸周りにわずかに回転、つまりヨーイングしながら、Y軸方向の地震力に対抗する。図1においてX軸方向、すなわち仕上天井400の面内であって下部固定部材224の長さ方向と直交方向に地震力が加えられた場合、貫通ボルト223が長孔226でわずかに移動することにより、第2のさや管231はピッチングしながらX軸方向の地震力に対抗する。他方、第1のさや管211は、4枚のリブ213の作用により、ベースプレート212に強固に固定されているため、地震力が加えられたときに第1のさや管211がベースプレート212に対して破断しにくくなる。また、ベースプレート212が底面313に接触して固定され、補強材241が頂面311に接触して固定されるため、地震力によって変位した天井耐震化部材200からの力に折板310が十分に耐えることができる。これにより、折板310が変形することを防ぐとともに、ベースプレート212が折板310から脱落しにくくなる。さらに、図1においてX及びY軸方向いずれの方向に地震力が加えられても、前述のように、タッピングビス233が、地震力に抵抗して、第1のさや管210と第2のさや管231とが軸方向及び周方向に対して互いに移動することを制限する。これにより、第2のさや管231が第1のさや管210から抜け落ちず、仕上天井400が室内に落下しない。また、挿入部215及び第2のさや管231の内周面が、摩擦が少なくなるように磨かれるため、第2のさや管231と第1のさや管211とが互いに対して少ない抵抗で移動できる。
本実施形態によれば、仕上天井400の耐震性能を向上し、仕上天井400が屋根300から外れて落下することを防止できる。
また、挿入部215の長さを適切に決定して、第1のさや管211が第2のさや管231に挿入される長さを確保すれば、様々な天井ふところ高さに対応できる。なお、天井ふところ高さとは、屋根300と仕上天井400との間隔である。
そして、従来のブレースにより仕上天井を耐震化する場合、ブレースは垂直面内において大きな接地面積を必要するため、仕上天井の上に設置されているダクトやケーブル等にブレースが干渉して、地震力に耐えうる程度の数のブレースを設置できない場合があった。しかし、天井耐震化部材200は、垂直面内において大きな接地面積を必要としないため、仕上天井の上に設置されているダクトやケーブル等に干渉せず、地震力に耐えうる程度の数の天井耐震化部材200を設けられるとともに、ダクトやケーブル等を自由に設置することができる。さらに、折板にブレースを取り付ける構成を検討すると、折板がブレースから伝えられる地震力に耐えきれずに破断するおそれがあるため、折板にブレースを取り付けて耐震性を向上させることは困難である。しかし天井耐震化部材200によれば、折板310と天井耐震化部材200との取り付け部分が地震力に十分に耐えて耐震性を向上させることができる。
次に図8及び9を用いて、第2の実施形態による天井耐震化部材200について説明する。第1の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付す。
第2の実施形態による天井耐震化部材200は、その取り付けられる方向が第1の実施形態と異なる。第1の実施形態による天井耐震化部材200では、下部固定部材224の長さ方向が折板310の流れ方向と平行であるのに対し、第2の実施形態による天井耐震化部材200では、下部固定部材224の長さ方向が折板310の流れ方向と直交する。第1の実施形態と比較すると、第2の実施形態では、第1の吊下部材210に対して第2の吊下部材230がその軸周りに90度回転して第1の吊下部材210に取り付けられる。なお、天井耐震化部材200を仕上天井400に取り付ける手法については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
次に、仕上天井400の面内方向に地震力が加えられた場合の天井耐震化部材200の動作について説明する。下部固定部材224の長さ方向に地震力が加えられた場合、第2のさや管231は、貫通ボルト223の軸周りにわずかに回転、つまりヨーイングしながら、Y軸方向の地震力に対抗する。仕上天井400の面内であって下部固定部材224の長さ方向と直交方向に地震力が加えられた場合、貫通ボルト223が長孔226でわずかに移動することにより、第2のさや管231はピッチングしながらX軸方向の地震力に対抗する。
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得る。
なお、全ての実施形態において、折板310の寸法及び材質は、前述のものに限定されず、屋根材として適切な寸法及び材質であればよい。また、第1のさや管211及び第2のさや管231の寸法及び材質は、前述のものに限定されない。
屋根300及び仕上天井400を水平方向に設置し、かつ天井耐震化部材200を垂直方向に設置する手法について説明したが、屋根300及び仕上天井400は水平方向でなく、水平方向に対して斜めに設置されてもよく、天井耐震化部材200は垂直方向でなく、垂直方向に対して斜めに設置されてもよい。この場合も前述の実施形態と同様の効果を得る。
なお、天井耐震化部材200を屋根300及び仕上天井400に取り付ける手法は、前述の手法に限定されず、施工完了時に天井耐震化部材200が屋根300及び仕上天井400に取り付けられていればよい。また、予め屋根300に仕上天井400が取り付けられていない場合であっても、天井耐震化部材200を屋根300及び仕上天井400に取り付け可能である。この場合、例えば、第1のさや管210をまず屋根300に取り付け、次に仕上天井400を屋根300に取り付け、その後、屋根300に固定部材220を取り付け、最後に第2のさや管231を第1のさや管210及び固定部材220に取り付けてもよい。さらにこの場合、他の手法もまた適宜採用されうる。
天井耐震化部材200は、既設又は新設の建築物に関わらず、取り付けられることが可能である。
なお、屋根300は折板310から主に構成されなくてもよく、コンクリート、デッキプレート、鉄骨などから主に構成されるものであってもよい。
また、天井耐震化部材200は、屋根でなく、天井スラブから吊り下げられる仕上天井と天井スラブとの間に取り付けられてもよい。
屋根300は、高架橋から吊り下げられるものに限定されず、鉄骨等で作られた構造の上に設けられるものであってもよい。
下部固定部材224は等辺山形鋼でなく不等辺山形鋼であってもよく、H鋼などの他の形状を有する形鋼であってもよい。
また、下部固定部材224は取り付け金物225以外の手段、例えばビスや溶接等の手段によって野縁421に固定されてもよい。下部固定部材224は溶接以外の手段、例えばビスや金物等の手段によって下プレート221に固定されてもよい。下部固定部材224の長さ方向は、折板310の流れ方向と平行又は直交しなくてもよく、これら以外の角度であってもよい。
第2のさや管231の内周面及び挿入部215、あるいはいずれか一方は、磨かれなくてもよい。
リブ213は設けられなくてもよい。
タッピングビス233は、第1のさや管210の内周まで貫通しなくてもよく、第1のさや管210に達していればよい。また、第2のさや管231の周方向に対して均等に設けられなくてもよく、本数は2本に限定されず、少なくとも1本あればよい。
なお、補強材241及びベースプレート212が、それらの長手方向が折板310の流れ方向と直交でなく、平行となるように頂面311に置かれてもよい。
なお、本明細書および図中に示した各部材の大きさを表す数字は例示であって、これらの値に限定されない。
ここに付随する図面を参照して本発明の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の構造と関係に施されることは、当業者にとって自明である。

Claims (8)

  1. 上部構造に固定され、所定の軸に沿って延びる第1の吊下部材と、
    下部構造に固定される固定部材と、
    前記所定の軸に沿う方向へ変位可能となるように前記第1の吊下部材に取り付けられる一端と、前記固定部材に取り付けられる他端とを有する第2の吊下部材とを備え、
    前記固定部材は、前記所定の軸に直交する方向に対して前記第2の吊下部材を固定する天井耐震化部材。
  2. 前記上部構造は屋根であって、前記下部構造は仕上天井である請求項1に記載の天井耐震化部材。
  3. 前記固定部材は、前記下部構造に固定される支持部材と、前記第2の吊下部材の軸と直交する方向に延び、前記第2の吊下部材及び前記支持部材に貫通する貫通部材とを備える請求項1又は2に記載の天井耐震化部材。
  4. 前記第2の吊下部材は、前記第2の吊下部材の軸と直交する方向に貫通する第2の孔を有し、前記支持部材は、前記第2の吊下部材の軸と直交する方向に貫通する長孔を有し、前記貫通部材は、前記第2の孔及び前記長孔に挿入される請求項3に記載の天井耐震化部材。
  5. 前記第1の吊下部材は第1の管を有し、前記第2の吊下部材は第2の管を有し、前記第1の管の一端は前記第2の管の内周に挿入される挿入部を成し、前記挿入部は、前記第2の管の内周よりもわずかに小さい外周を有する請求項1から4のいずれかに記載の天井耐震化部材。
  6. 前記上部構造は折板から成り、前記第1の吊下部材は板状部材を有し、前記板状部材は、前記折板の山部に貫通する棒状部材を用いて前記折板に取り付けられる請求項1から5のいずれかに記載の天井耐震化部材。
  7. 前記第1の吊下部材と前記第2の吊下部材とを接続する接続部材をさらに備え、
    前記接続部材は、前記第2の吊下部材の軸と直交する方向において前記第1の吊下部材と前記第2の吊下部材とが重なり合う部分に設けられ、前記第2の吊下部材の外側から前記第1の吊下部材に達するまで挿入される請求項1から6のいずれかに記載の天井耐震化部材。
  8. 建築物の屋根と、
    建築物の内部に設けられる仕上天井と、
    前記屋根に固定され、所定の軸に沿って延びる第1の吊下部材と、
    前記仕上天井に固定される固定部材と、
    前記所定の軸に沿う方向へ変位可能となるように前記第1の吊下部材に取り付けられる一端と、前記固定部材に取り付けられる他端とを有する第2の吊下部材とを備え、
    前記固定部材は、前記所定の軸に直交する方向に対して前記第2の吊下部材を固定する天井システム。
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