n k
T mL
3
3 1 1
2
2
。」.「.「.」)
図3.2.2.20 ク ア ンス い天井の概念
。ぐ)対象天井 。継)壁の曲 剛性 。続)システム概念 天井面
壁 壁
壁の 曲げ剛性野K=P/
壁の曲げ剛性 縮に け機能する。
P
L h
a
式 。」.「.「.」) 用 い て 固 有 周 期 求 め た 一 例 示 壁 の 仕 様 、 ス タ ッ ド 断 面
（責50で45で0.8 材長 し=「,500mm ッチ 455mm あ
A：支持材位置 a=250mm =250/2500=0.10 と た場合 の場合の単位幅あた の ネ定数 以下のように
m m N m
mm N
h EI p k
/ / 10 98 . 5 / / 10 98 . 5
500 , 2
000 , 56 000 , 205 3 455 . 0 1 . 0 1 1 . 0
1 3
1 1
5 2
3 2 2
3 2 2
B：支持材位置 a=500mmと た場合に 、同様に、K 1.89 10 N/m/m
5
以 の値 用いて天井の固有周期 求めた の 」.「.「.「1 あ
式中の曲 剛性EI ードの影響 無視 た の 採用 てい 、壁面 ードの 曲 剛性に及 影響 考慮 て壁の曲 剛性 両者 完全に一体と た のと て 計算 と よ 「～」 倍程度と の と 実験 確認 た の 」.「.「.「「 あ
変位 小さい領域 完全一体と て計算 た曲 剛性と等 、 の後 ードに損 傷 発生 た段階 スタッドの の曲 剛性と と 確認さ た て、変位
小さい領域 対象と 、スタッドと ード 完全一体状態にあ と言え の ードの曲 剛性 の影響 考慮 て固有周期 求めた結果 」.「.「.「」 あ 実状と
て 、 」.「.「.「1 の結果よ 」.「.「.「」 示 結果 よ 適 結果 あ と考え ら ち に、天井システムに入力さ 加速度 建物の応答加速度 天井面 増 幅さ と いと考えら 固有周期 0.1囲ご続 と 、天井長さL 10m。=0.「)
～「0m。=0.1)程度 あ 満足さ とと
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 10 20 30 40
m=10 m=15 m=20 m=10 m=15 m=20 T [sec]
L [m]
T [sec]
L [m]
=0.1
=0.2
図3.2.2.21 スタッドの の剛性
図3.2.2.23 ード考慮
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0 10 20 30 40
m=10 m=15 m=20 m=10 m=15 m=20 T [sec]
L [m]
T [sec]
L [m]
T [sec]
L [m]
T [sec]
L [m]
=0.1
=0.2
T [sec]
L [m]
T [sec]
L [m]
=0.1
=0.2
図3.2.2.22 １，S 壁の曲 実験
。「) 不可避的 ャップによ 衝撃力
ク ア ンス と 仕様 あ て 施工 の誤差 によ て天井面と周 の壁との間 に 隙間 以下、 ャップと ぶ 生 ャップ あ 場合に 、地震時に天井 面と周 の壁との間に いて衝突 発生 、 のと に衝撃力 発生 可能性 あ 設計 にあた て の影響 考慮 必要 あ
」.「.「.「4 ャップ あ 場合の概念 あ の場合の天井面の応答 ャップの
大 さに大 依存 最 要 課
題 地震時に発生 最大衝撃力 推定 と あ 一般に 」.「.「.「4 に示 よう 問題 に いて発生 最大衝撃力 、衝突 間 衝突 間とい た定常状態に たと に発 生 さらに、問題 簡単に ために天井
自体の剛性 ゼロと 、 間時の速度 よび衝突前後の速度 ほと 変化 いと 考えら の仮定 ら、最大衝撃力Fmax 次式にて求めら
0
max mLkv
F
に、v0 衝突時の速度 あ また、衝突時の速度 対象と 地震波の応答ス ク 用いて求め と わち、変位応答ス ク よび速度応答ス ク
」.「.「.「5。ぐ,継)のように求めら た ら 、速度応答責変位応答関係 求め
」.「.「.「5。続) の ら変位応答 ャップの大 さと等 と の速度 求め d d
K M K
K M K
ub uC
K M
図3.2.2.24 ャップ 存在 場合
0.00E+00 2.00E+00 4.00E+00 6.00E+00 8.00E+00 1.00E+01 1.20E+01 1.40E+01
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
系列1 系列2 系列3
0.00E+00 2.00E+01 4.00E+01 6.00E+01 8.00E+01 1.00E+02 1.20E+02
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
系列1 系列2 系列3
0.00E+00 1.00E+01 2.00E+01 3.00E+01 4.00E+01 5.00E+01 6.00E+01 7.00E+01 8.00E+01 9.00E+01 1.00E+02
0 2 4 6 8 10 12 14
系列1 系列2
系列3
。継)変位応答ス ク
。続)速度応答ス ク
。ぐ)変位応答 変位応答関係
図3.2.2.25 対象入力加速度の応答ス ク
よい 」.「.「.「5 の例 言え 、例え 、 ャップ 「続m 10続m の場合に 、速度
「0続m/囲ご続, 60続m/囲ご続 と 得ら らの値の妥当性 検証 ために時刻歴解 析 行 た結果 」.「.「.「6 あ
‐15000
‐10000
‐5000 0
0 20 40 60 80 100 120 140 系列1 160
Impact
‐0.4
‐0.3
‐0.2
‐0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4
0 20 40 60 80 100 120 140 160
系列1 Velocity
‐0.03
‐0.02
‐0.01 0 0.01 0.02 0.03
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Displacement 系列1
。ぐ) ャップ=「続m
‐40000
‐30000
‐20000
‐10000 0
0 20 40 60 80 100 120 140 系列1 160
Impact
‐0.8
‐0.6
‐0.4
‐0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8
0 20 40 60 80 100 120 140 160
系列1 Velocity
‐0.15
‐0.1
‐0.05 0 0.05 0.1 0.15
0 20 40 60 80 100 120 140 160
系列1
Displacement
。続) ャップ=10続m
図3.2.2.26 時刻歴解析によ 衝突時の挙動
らの結果 先に予測 た結果とよ 対応 てい と 解 また、比較的小さ 入力加速度 あ に 関わら 、衝撃力 大 のと て 、設計時に の影響
無視 と い
。」) 天井面の 縮強度
、材長 異 吊 天井懐 にて支持さ た天井面に 縮力 作用 た場合の挙動について解析 た結果 述べ
4)
ま 、数値解析 の妥当性 検証 ために用いた既往の実験について概要 説明 試験体 」.「.「.「7 に示 ように一般的 天井に て組ま てい 試験体全 体の寸法 」,640ェ」,640mm 重10ェ重10mm の ード 基本と て天井面 構成 てい
縁 重10mm ッチ ードの 目に接 さ 、シング 縁 の間に等間隔
「 本配置さ てい 縁 け 80」～850mm ッチ 配置さ 、 縁方向に け 吊 の ッチと てい 吊 の長さ 1,500mm あ 、 縁 けとの接合部 ンガー 、吊 元 折板インサー 金物 使用さ てい 載荷方法 天井面の 一端 拘束 端にて ード断面 一様に 縮 形式と てい
の静的 縮実験の再現解析 行う と 解析 の妥当性 検証 詳細 割愛
、解析 に いて、 ンガーやインサー 金物によ 、吊 端部 の偏 心 考慮 て 作成 た わち、 ンガー 縁 けと吊 、インサ
図3.2.2.27 天井試験体
ー 金物 吊 と吊 元 連結さ とによ 、 ンガー、インサー 金物によ 接合部の偏心 表現 てい 」.「.「.「8 参照 、天井 ード 含 べての部 材 弾性状態にあ のと てい
実験 よび数値解析 得ら た荷 変位関係 比較 た の 」.「.「.「重 に示 また、
実験に け 最終変形状態 」.「.「.」0 に、解析によ の 」.「.「.」1 に示 荷 変位関係 よび天井面の面外変形 よび吊 の屈曲状態、い 数値解析結果 実験結果 よ 表 てい 、 べての部材 弾性と て解析 てい に 関わら 、 急激 耐力劣化 発生 理由 、天井面の 心 ードにビス止めさ た 縁の影響に
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Disp.[mm]20
P[kN/m]
Disp.[mm]
P[kN/m]
P,Disp
Analysis
Experimen P ,u
図3.2.2.29 荷 変位関係
図3.2.2.30 実験 の崩壊性状
図3.2.2.31 解析によ 崩壊性状
インサー 25×2.0 縁(S) 25×19×0.4
吊りボ 9φ 縁(W) 50×19×0.4
ハンガー 24×2.0 ク ッ (S) 23×0.6
縁受け 38×12×1.2 ク ッ (W) 46×0.6
ース 38×12×1.2 石膏ボー t=9.5
表3.2.2.2 部材諸元 図3.2.2.28(b) 吊 ボルト
Z Y X
102mm
20mm
79mm 15mm L[mm]
a L
図3.2.2.28(a) 解析 全体
よ て ード中央面 ために偏心 縮状態と 、 の結果、吊 の材 軸 鉛直 荷 方向 水 と 直交 に 関わら 吊 に 縮力 作用 、 の値 吊 の 屈耐力に遉 た段階 天井面 急激に不安定と のために、
最大耐力点 吊 の長さ 長 につ て小さ
記 解 析 用 い て 、 吊 の 長 さ パ ー タ と て 行 た 解 析 結 果
」.「.「.」「 よび 」.「.「.」」 に示 」.「.「.」「 荷 変位関係、 」.「.「.」」 天井面の最 大耐力と吊 長さ関係 あ 吊 の長さ 短 ほ 天井面の耐力 昇 て 、吊 天井面の 縮耐力に及 影響 大 い と 理解さ ま た、 」.「.「.」4 に吊 に発生 た軸力の推移 示 」.「.「.」」 と合わ て
とによ 、吊 最大耐力に遉 た変位段階 、天井面の耐力 最大と てい と わ 」.「.「.」5 に吊 の最大耐力とインサー 金物と ンガー 含め た吊 部の全長との関係 示 解析によ て得ら た最大耐力 弾性 屈荷 の 理論値 あ イ ー 屈荷
2 2
L I
Pcr ER R (ER 205,000[N/mm2 ], IR321[mm4] ) 。」.「.「.4)
とよ 対応 てい 以 の と ら、吊 の弾性 屈によ 天井面の最大耐力
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 u[mm]20
P[kN/m]
P,u
L=1000mm
L=1500mm
L=2000mm L=3000m L=2500mm
L=4000mm L=5000mm
図3.2.2.32 荷 変位関
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 u[mm]20
P[N]
L=1500m
L=1000m
L=2000m L=2500m
L=3000m
L=5000m L=4000m
図3.2.2.34 吊 軸力-変位関係
0 5 10 15 20 25 30
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
P[kN/m]
L[mm]
Fig.14 吊 長さ毎の天井面の最大耐力
図3.2.2.33 最大耐力-吊 長さ
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
P[N]
L[mm]
P[kN/m]
a[mm]
□ Numerica l
図3.2.2.35 吊 最大耐力-材長関係
決定さ てい と 断さ
吊 の長さ よび吊 間隔 パ ータと た解析 行い、吊 の 屈耐力 天井面の最大耐力 決定 け 要因に う と 明ら と た さらに、
吊 の 屈耐力 天井面の耐力 規定 てい と 吊 中間に振 止め 設けた 用いて吊 の 屈耐力 天井面の最大耐力 決定 け 要因 あ
と 検証 ースや水 振 止め 設置 とによ て、吊 の軸剛性 変化 い 、吊 の 屈長さ 変化
」.「.「.」6 に ース、水 振 止めの設置位置 示 破線 ース 水 振 止 め 設置 た構面 あ 端部 ら 列目の吊 、天井面の最大耐力に 遉 際に 屈 ため、 の列 点的に補剛 と 考えた 」.「.「.」7 に荷 変 位関係 示 ースと水 振 止め 設置さ た とによ 天井面の最大耐力 向
、吊 の長さ 半分の 1500mm の最大耐力に相当 耐力にま 向 てい 天 井懐の深さ 様々 理由にて決定さ と ら吊 の実際の材長 短 と 難 い 、吊 の有効 屈長さあ い 有効細長比 短 小さ と 天井 面の安定性 確保 と
。4) のほ の注意事項
面積の大 天井の場合 、ク ア ンス い機構、 わち、天井周辺の構 成要素に直接慣性力 伝遉 形式 採用 と 力学的に難 い場合 あ
天井面の安定性や周 の構成要素の力学的特性に依存 ため あ のよう 場合に 大 天井面 分割 、分割 た領域 とに慣性力に対 け梁 設け と 解決
ース
水振 止め
縁 縁 け
インサー
ンガー 吊
ース
水振 止め 縁 縁け インサー
吊
ンガー
B A
加力方向
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
P[kN/m]
disp.[mm]
L=3000mm_b
L=3000
L=1500m P[kN/
Disp.[m
図 3.2.2.36 振 止 め の 配
図3.2.2.37 荷 変位関係
と のよう 考え方 曲率や段差 有 天井に 適用 と
．最後に
本項 、損傷制御 目的と た耐震設計の考え方の一例 示 た 必 示 た方法によ 必要 い 、設計者 様々 観点 ら設計に必要 事項 整理・検討 た 仕様 決定 てい と 肝要 あ また、非構造材の仕様や工法 今後日進 歩 進めら てい と考えら と ら、常に新 い情報 基に設計に向 合 てい
と 要 あ のよう 非構造材の進歩に本項 記載 た内容 一助と 幸い あ
参考文献
1) 例え 、中川祐 ,元結 次郎：鋼製下地在来工法天井に け ク ップの力学的特性 に関 研究、日本建築学会学術講演梗概集. B責1、たた. 847責848、「006
「) 藤恭章,元結 次郎,川西拓人,水谷国男,笠井和彦,引 剛：損傷 けた天井 よ びスプ ンク ーの動的性状に関 検討 野 道責 フェンス鋼構造建物実験研究 の 7」、日本建築学会学術講演梗概集. （責1、たた. 8」5責8」6、「010
」) 例え 、金井崇弘,元結 次郎：部分天井試験体 用いた動的 よび静的実験 強化さ たク ップ 用いた在来工法天井に関 研究 の 1、日本建築学会学術講演梗概 集. B責1、たた. 847責848、「01「
4) 例え 、元結 次郎： 縁 け方向に け 天井面の 縮性能に吊 え 影響 鋼製下地在来工法天井に け 天井面の安定性に関 研究 の 」、日本建築 学会学術講演梗概集. B責1、たた. 847責848、「01「
5) 成 「」 度建築基準整備 進事業 地震被害 踏まえた非構造部材の基準の整備に資 検討 事業主体：一般社団法人建築性能基準推進協会
6) 成 「4 度建築基準整備 進事業 地震によ 天井脱落対策の実務的 課題に関 検討 事業主体：一般社団法人建築性能基準推進協会
3.2.3 各種耐震工法に る損傷制御の実態 1. めに
現在最 広 用いら てい 天井工法 あ 在来軽量鋼製下地天井 以下在来 軽天 工法 中心に、地震時の機能維持 目的と た天井下地の損傷制御の計画手法と、
設定 た設計外力に対 天井下地材の発生応力や変位 特定 適 天井下地計画 行 うための注意点 紹
「. 在来軽天下地に け 損傷制御
。1) 力の伝遉経路の整理
吊天井の耐震工法 、外力に対 力の伝遉経路 整理 、経路 の各々の部材 必要 性能 発揮 よう設計施工
吊 天井の地震時の力の流 について概説 ま 一般的 在来軽天工法の吊 天 井の 量のほと 天井材 占めてい の自 よび鉛直方向の地震力 天井材 の固定ビス ら 縁に 縁 らク ップ 縁 けと 直交材に 縁 け ら ンガーに ンガー ら吊 に 吊 らインサー アン ーやク ンプ 経て吊 元 あ 構造体 伝遉さ 水 力について 斜め振 止め 以下、
ースと ぶ 設置さ てい 場合 天井材 らビス 通 て 縁 縁 らク ッ プ て 縁 けに て多 の場合 縁 け また 縁 け直交材 にビス 接合さ た ースに流 ース 部の接合金物 通 て吊 ,インサー 等 経 て吊元の躯体 伝遉さ 」.「.「.5、 」.「.」.1 参照 ース い場合 天井 材端部 ら,接 てい 構造体 直接伝遉さ とに の場合の挙動 につ いて 元結らの報告 に詳述さ てい
のほ に、常時荷 と て 天井 よび天井下地材の自 に対 安全性の確認 必 要 あ 特に湿度の影響 け よう 部位 、天井構成部材の含水によ 自 の変 化、ビスに依存 て接合 ード材 、含水時の耐力 下等 、地震動によ 天 井の応答性状・損傷 ードに影響 生 の 注意 必要 あ 」.「.4 項参照
特に、屋外、半屋外 使用 天井の場合 、地震動 け 繰返 の風 力に対 配慮 必要と 適 安全率の設定や 止め性能 付 と、また フェ イ セーフ機構 設置 等、 必要と 振動や劣化 によ 鉛直支持力の喪失、
天井 よび部材等の落下 想定さ 場合に 特段の注意 必要と