特許 6960781 吊り天井構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6960781

(24)【登録日】2021年10月14日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】吊り天井構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 9/18 20060101AFI20211025BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   E04B9/18 H

   E04G23/02 D

【請求項の数】1

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-129663(P2017-129663)

(22)【出願日】2017年6月30日

(65)【公開番号】特開2019-11640(P2019-11640A)

(43)【公開日】2019年1月24日

【審査請求日】2020年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】松原 正芳

(72)【発明者】

【氏名】櫻庭 記彦

(72)【発明者】

【氏名】黒瀬 行信

(72)【発明者】

【氏名】正藤 倫宏

(72)【発明者】

【氏名】山里 和久

(72)【発明者】

【氏名】半澤 徹也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健司

(72)【発明者】

【氏名】諸星 玲子

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０３０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７７８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ ９／００ − ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吊り部材を介して建物躯体の上部構造に吊り下げ支持される天井下地に、天井面を形成する天井材を取り付けてなる吊り天井構造において、
前記天井材の下方に且つ前記天井面に沿って横方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記天井材の下方から前記天井材及び／又は前記天井下地に接続固定し、且つ端部を建物躯体に接続して配設され、地震時に水平荷重及び鉛直荷重を負担して前記天井下地及び前記天井材からなる天井部の横揺れを抑止する略棒状の引張材と、
前記天井面を被覆するように配設され、地震時に天井構成材の落下を防止するための落下防止部材とを備えるとともに、
前記天井材の下方から前記天井材及び／又は前記天井下地に接続固定し、前記引張材とともに前記天井面に沿って格子状を呈するように配設され、前記引張材と前記天井材との間に挟み込んで前記落下防止部材を保持する平板帯状のつなぎ材を備えて構成され、
天井自重を支持する場合に生じる引張力の張力、または天井自重を支持する場合に生じる引張材と中間支持材の張力を算定し、水平震度による地震時水平力を算定し、天井自重による張力に落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時の張力に対する引張材の断面検定を行い、天井自重によるたわみに落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時のたわみに対する引張材の影響を検討し、天井脱落後の地震時水平力と天井自重による張力の組合せに対する引張材とつなぎ材の断面検定を行って、引張材とつなぎ材の仕様が設定されていることを特徴とする吊り天井構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吊り天井の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

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。そして、吊り天井（吊り天井構造）は、水平の一方向に所定の間隔をあけて並設される複数の野縁と、野縁に直交し、水平の他方向に所定の間隔をあけて並設され、複数の野縁に一体に接続して設けられる複数の野縁受けと、下端を野縁受けに接続し、上端を上階の床材等の上部構造（建物躯体）に固着して配設される複数の吊りボルト（吊り部材）と、野縁の下面にビス止めなどによって一体に取り付けられ、下階の天井面（天井部）を形成する天井パネル（天井材）とを備えて構成されている。

【0003】

一方、このように野縁及び野縁受けの天井下地と天井パネルを吊りボルトで吊り下げ支持してなる吊り天井は、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、天井部の端部が壁や柱、梁などの建物構成部材（建物躯体）に衝突し、天井パネルに破損が生じたり、脱落が生じるおそれがあった。

【0004】

このため、近年、この種の吊り天井を耐震改修することが求められ、天井部の下方にネットを張って天井パネルの落下を防止するようにしたり、天井下地や天井下地の接合部を補強したり、全面的に最新の耐震技術を備えた吊り天井に替えるなどの対策が提案、実施されている。

【0005】

しかしながら、例えば、天井下地や接合部を補強する耐震改修方法においては、天井裏空間に配設された付帯設備などによって、補強できる範囲に制限が生じ、十分に対応できなかったり、野縁や野縁受けの天井下地などにＪＩＳ材ではない一般材が使用され、低強度の場合があり、補強後の性能が不安定で十分な改修精度を確保できなかったり、点付け溶接部などがあって対応できない場合がある。

【0006】

また、全面やり替えによる耐震改修方法では、天井下の室の使用禁止期間が長くなり、また、大量の廃棄物が発生するなどの不都合がある。

【0007】

これに対し、本願の出願人は、天井部の下方に且つ天井部に沿って横方向に、例えば溝形鋼などの断面略逆Ｕ字状で略棒状の引張材（フェイルサポート）を配設し、この引張材の両端部をそれぞれ建物躯体に接続し、中間部を天井部の下方から天井材及び／又は天井下地にタッピングビス等の接続固定手段で接続固定してなる吊り天井構造を発明し、この発明について特許出願を行っている（特許文献１参照）。

【0008】

さらに、引張材で支持しつつ隣り合う引張材の間の天井面を被覆するようにネット等の落下防止部材（脱落防止部材）を配設してなる吊り天井構造についても、既に特許出願を行っている（特許文献２参照）。

【0009】

このようにネット等の落下防止部材を備えた吊り天井構造においては、引張材と落下防止部材とによって吊り天井構造の大規模な崩落のみならず、部分的な損傷による天井小片の落下を防止することができる。また、引張材を天井部に設置するとともに天井材の間に挟持させるようにして落下防止部材を設置することができる。すなわち、落下防止部材を追加して構成した場合であっても、効率的にその設置作業を行うことができる。

【0010】

なお、特許文献３には、天井材の落下を防止するように天井材の下面を覆う防護部材と、天井材を貫通し、一端が吊りボルトに取り付けられ且つ他端が防護部材を吊下支持する支持部材とを備えた天井材落下防止構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１３−１７７８０１号公報

【特許文献2】特開２０１５−０３０９８８号公報

【特許文献3】特開２０１４−２０１８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

ここで、引張材を天井部に設置するとともに天井材の間に挟持させるようにして落下防止部材を設置する作業に多大な労力を要する。このため、より施工性を向上させることを可能にする手法が強く望まれていた。

【0013】

また、既存の吊り天井構造の耐震性／地震時人的安全性を確保するという観点から、施工性を確保しつつ、引張材による天井部の横揺れ防止と、落下防止部材による天井小片の落下等の防止の効果をより確実に発揮できるようにすることが強く望まれている。

【0014】

本発明は、上記事情に鑑み、引張材による天井部の横揺れ防止と、落下防止部材による天井小片の落下等の防止の効果をより確実に発揮でき、且つ施工性の向上を図ることが可能な吊り天井構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

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。

【0016】

本発明の吊り天井構造は、吊り部材を介して建物躯体の上部構造に吊り下げ支持される天井下地に、天井面を形成する天井材を取り付けてなる吊り天井構造において、前記天井材の下方に且つ前記天井面に沿って横方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記天井材の下方から前記天井材及び／又は前記天井下地に接続固定し、且つ端部を建物躯体に接続して配設され、地震時に水平荷重及び鉛直荷重を負担して前記天井下地及び前記天井材からなる天井部の横揺れを抑止する略棒状の引張材と、前記天井面を被覆するように配設され、地震時に天井構成材の落下を防止するための落下防止部材とを備えるとともに、前記天井材の下方から前記天井材及び／又は前記天井下地に接続固定し、前記引張材とともに前記天井面に沿って格子状を呈するように配設され、前記引張材と前記天井材との間に挟み込んで前記落下防止部材を保持する平板帯状のつなぎ材を備えて構成され、天井自重を支持する場合に生じる引張力の張力、または天井自重を支持する場合に生じる引張材と中間支持材の張力を算定し、水平震度による地震時水平力を算定し、天井自重による張力に落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時の張力に対する引張材の断面検定を行い、天井自重によるたわみに落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時のたわみに対する引張材の影響を検討し、天井脱落後の地震時水平力と天井自重による張力の組合せに対する引張材とつなぎ材の断面検定を行って、引張材とつなぎ材の仕様が設定されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の吊り天井構造においては、引張材による天井部の横揺れ防止と、落下防止部材による天井小片の落下等の防止の効果をより確実に発揮でき、且つ施工性の向上を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る吊り天井構造を示す図である。

【図2】サポート材等の懸垂線を示す図である。

【図3】設計における引張材に作用する天井自重を示す図である。

【図4】サポート材の支配幅と支点間距離を示す図である。

【図5】引張材の中間接合部を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が縦断面図である。

【図6】引張材の接合部材のボルト孔を示す図である。

【図7】引張材の端部接合部を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＸ１−Ｘ１線矢視図である。

【図8】中間支持材と引張材の取合部を示す図である。

【図9】つなぎ材の中間接合部を示す図である。

【図10】つなぎ材の端部接合部を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）のＸ１−Ｘ１線矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図１から図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る吊り天井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の構造に関するものである。

【0020】

本実施形態の吊り天井（吊り天井構造）Ａは、例えば、図１に示すように、野縁と野縁受けからなる天井下地１と、天井下地１に取り付けられて天井面を形成する天井材（天井パネル）２と、天井下地１及び天井材２を吊り下げ支持する吊り部材（吊りボルト）３とを備えて構成されている。なお、天井下地は必ずしも野縁と野縁受けで構成されていなくてもよく、例えば、Ｔバーを備えて構成されていてもよい。

【0021】

野縁は、例えば断面コ字状に形成された溝形鋼であり、水平に延設され、且つ水平の一方向（ｘ方向）の横方向に所定の間隔をあけ、平行に複数配設されている。

【0022】

野縁受けは、例えば断面コ字状に形成された溝形鋼であり、水平に延設され、且つ水平の他方向（ｙ方向）の横方向に所定の間隔をあけ、平行に複数配設されている。また、このとき、野縁受けは、野縁と交差するように配設されるとともに、複数の野縁上に載置した状態で配設される。そして、各野縁受けは、野縁と交差する部分で、野縁接続用金具（クリップ）を使用することにより野縁に接続されている。

【0023】

吊り部材３は、円柱棒状に形成されるとともに外周面に雄ネジの螺刻を有する吊りボルトであり、上端を上階の床材等の上部構造（建物躯体）４に固着、または鋼製の根太等に緊結して垂下され、下端側を、吊り部材接続用金具（ハンガー）を用いることにより野縁受けに接続して複数配設されている。また、複数の吊り部材は、所定の間隔をあけて分散配置されている。

【0024】

天井材（天井パネル）２は、２枚のボードを貼り付けて一体に積層形成したものであり、例えば天井付帯設備等の重量と併せて、１ｍ^２あたり２０ｋｇ程度の重量で形成されている。そして、この天井材２は、複数の野縁の下面にビス止めなどして設置されている。なお、天井材２は、１枚および３枚以上のボードで構成されていてもよい。

【0025】

そして、この吊り天井Ａでは、吊り部材２を介して建物の上部構造３に、野縁及び野縁受けからなる天井下地１と天井材２とが吊り下げ支持されている。また、天井下地１と天井下地１に取り付けた天井材２によって天井部５、この天井部５によって室内側の天井面がそれぞれ形成されている。

【0026】

本実施形態の吊り天井Ａにおいては、天井部５と建物の上部構造３の間の天井裏空間Ｈの天井部５の外周端部側、すなわち、天井裏空間Ｈの壁、柱、梁等の建物構成部材（建物躯体）側に、上端を上部構造３に接続して、束材６が上下方向に延設（垂設）されている。また、この束材６は、天井部５の外周端部に沿う方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。そして、これら複数の束材６の下端に横方向（一方向、他方向）に延びる端部構造部材７が接続され、端部構造部材７を介して複数の束材６が一体に連結されるとともに、端部構造部材７が束材６を介して建物躯体に接続されている。本実施形態では、これら束材６や端部構造部材７として、例えばＨ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼などの形鋼や角鋼管などの管材が使用されている。なお、端部構造部材７は建物躯体に接続して設けられていればよく、必ずしも束材６を介して建物躯体に接続されていなくてもよい。

【0027】

本実施形態の吊り天井Ａにおいては、天井部５の下方に、且つ天井部５の下面（天井面）に沿って水平に、断面略逆Ｕ字状で略棒状の引張材（フェイルサポート）１０と平板帯状のつなぎ材１１とが格子状に配設されている。さらに、引張材１０とつなぎ材１１は、例えばアルミ押出形鋼、スチール部材などであり、一端部及び他端部を端部構造部材７に接続し、端部構造部材７を介して束材６に接続されている。すなわち、本実施形態の引張材１０及びつなぎ材１１は、束材６や端部構造部材７の支持体を介して建物躯体に接続されている。

【0028】

引張材１０は、その中間部を天井部５の下方からタッピングビスなどの接続固定手段で天井材２（天井部５）及び天井下地１に固定して設けられている。つなぎ材１１は、その中間部を天井部５の下方からタッピングビスなどの接続固定手段で天井材２（天井部５）、必要に応じて天井下地１に固定して設けられている。

【0029】

ここで、以下、引張材１０及びつなぎ材１１を合せ、サポート材（１０、１１）という。

【0030】

本実施形態では、サポート材（１０、１１）が天井部５の下方で例えば９００〜２４００ｍｍピッチの格子状に配設されている。

【0031】

そして、上記構成からなる本実施形態の吊り天井Ａにおいては、天井部５の下方に配設されたサポート材（１０、１１）が、一端部及び他端部を束材６、端部構造部材７を介して建物躯体に接続し、中間部を天井材２や天井下地１に接続して配設されているため、地震時に、サポート材（１０、１１）によって天井部５が建物躯体と一体に挙動し、天井部５の揺れが抑制される。

【0032】

一方、本実施形態の吊り天井Ａにおいては、長辺方向に配設された引張材１０と天井面（天井材２、天井部５）の間に、天井面の略全面を覆うように複数の落下防止部材１２が介設されている。

【0033】

すなわち、本実施形態の吊り天井Ａでは、平板状で帯状のつなぎ材１１を下方からビス止めして天井パネル２と面接触するように設置した後、落下防止部材１２を配設するとともに引張材１０で挟み込むようにし、引張材１０を天井パネル２に下方からビス止めする。これにより、落下防止部材１２が天井面を被覆するように配設されて保持される。

【0034】

また、サポート材（１０、１１）がその交差部でビス止めするなどして接合されていることにより、地震時にサポート材（１０、１１）で引張力が伝達され、天井部５の揺れが効果的に抑制される。

【0035】

より具体的に、落下防止部材１２は、例えばネット、メッシュ、ＦＲＰグリッド等の網目状、格子状に形成されたものであり、つなぎ材１１を天井部５に取り付けた後に、天井面を被覆するように配置しつつ天井パネル２の間に挟み込むように引張材１０を配置し、この引張材１０を下方から天井パネル２、天井下地１にビス止めすることによって取り付けられている。

【0036】

また、本実施形態では、落下防止部材１２の端部に縫製などによって生地などの定着部が一体に設けられている。そして、隣り合う落下防止部材１２の定着部同士を重ね、重ね継手の定着部を挟み込むように引張材１０を配設し、定着部を貫通するようにビス止めすることによって、複数の落下防止部材１２が好適に固定して設置されている。

【0037】

これにより、引張材１０のみで落下防止部材１２を天井パネル２との間に挟み込んで保持しながら取り付ける場合と比較し、容易に天井面全体を覆うように落下防止部材１２を設置することができる。

【0038】

そして、例えば岩綿吸音板等の小さな天井材２を多数設置して天井面を形成し、このような小さな天井材２が地震時に脱落するような場合に、落下防止部材１２でこれを受け止めることができる。さらに、地震時に天井材２などに破損が生じた際、天井材２の小片等を落下防止部材１２で受け止めることができる。

【0039】

これにより、本実施形態の吊り天井構造Ａにおいては、サポート材（１０、１１）を設けることで天井部５の揺れを抑えることが可能になるとともに、引張材１０で挟み込んで落下防止部材１２を、天井面を被覆するように取り付けることで、天井下に部材や小片などが脱落することを防止できる。

【0040】

したがって、本実施形態の吊り天井構造Ａによれば、引張材１０（及びつなぎ材１１）による天井部５の横揺れ防止と、落下防止部材１２（及びつなぎ材１１）による天井小片の落下等の防止の効果をより確実に発揮でき、且つ施工性の向上を図ることが可能になる。

【0041】

なお、落下防止部材１２は、必ずしも網目状、格子状に形成されていなくてもよく、例えば、膜状、シート状に形成されていても、繊維シートなどを樹脂で天井部５に貼設して形成されていてもよいが、標準構成として難燃性高強度繊維素材ネットを用いることが好ましい。

【0042】

また、引張材１０としては、厚さ３．２ｍｍのＳＧＣＣ材またはＳＧＨＣ材を曲げ加工した溝形鋼を標準構成とし、つなぎ材１１としては、厚さ３．２ｍｍのＳＧＣＣ材またはＳＧＨＣ材のフラットバーを標準構成とすることが好ましい。

【0043】

サポート材（１０、１１）の接合箇所においては、中間部が接合材を介して普通ボルトで緊結する接合を標準構成とし、端部が接合材を隅肉溶接したガセットプレートと端部構造部材７を普通ボルトで緊結する接合を標準構成とすることが好ましい。

【0044】

つなぎ材１１の接合部は、中間部が接合材を介してドリルビスで緊結する接合を標準構成とし、端部が接合材を隅肉溶接したガセットプレートと端部構造部材７を普通ボルトで緊結する接合を標準構成とすることが好ましい。

【0045】

ここで、上記のように引張材１０とつなぎ材１１と落下防止部材１２と端部構造部材７を備えてなる本実施形態の吊り天井構造Ａ（以下、フェイルサポート工法という）の設計（仕様設定方法）の一例について以下に示す。

【0046】

（Ａ）天井の設計用震度
既存天井の設計用震度は、平成２５年国土交通省告示第７７１号に規定される水平震度、鉛直震度を下回らないものとする。

【0047】

具体的に、本実施形態のフェイルサポート工法を適用する建築物が高さ６０ｍ以下で免震建築物以外の場合は、天井の設計用震度は、平成２５年国土交通省告示第７７１号に規定される水平震度、鉛直震度を下回らないものとし、以下の各項による。なお、高さ６０ｍを越える超高層建築物や免震建築物の場合は、当該建築物の特性を考慮して、水平震度は０．５を下回らない範囲で適切に定める。

【0048】

（Ａ−１）水平震度Ｋ_ｈ
天井の設計用水平震度Ｋ_ｈは、天井を設ける階に応じて、表１の数値を下回らないものとする。

【0049】

【表1】

【0050】

（Ａ−２）鉛直震度Ｋ_ｖ
天井の鉛直震度を考慮する場合は、天井の設計用鉛直震度Ｋ_ｖは１．０を下回らないものとする。

【0051】

（Ｂ）サポート材等の張力の算定
（Ｂ−１）水平荷重時張力
水平荷重時張力は、サポート材等の部材１本当たりの地震時水平力とする。

【0052】

すなわち、水平地震動による天井面の水平力に対しては、サポート材等の張力は次の式（１）で算定する。

【0053】

【数1】

【0054】

ここに、添字ｄは水平地震動の作用方向で天井の短辺（ｘ方向／一方向）または長辺（ｙ方向／他方向）のいずれかの方向、Ｈ_ｄはサポート材等の張力、Ｋ_ｈは設計用水平震度、ｗは天井面の単位体積重量（天井面構成部材や照明器具などの自重にサポート材及び落下防止部材などの重量を加算したもの）、ｂ_ｄはサポート材等の設置間隔（支配幅）、ｌ_ｄはサポート材等の支点間距離を表し、ｂ_ｄ、ｌ_ｄは水平地震動の作用方向の数値を用いる。

【0055】

（Ｂ−２）鉛直荷重時張力
鉛直荷重時張力は、引張材１本当たりの等分布荷重に対して、懸垂線理論を用いて算出するか、または膜張力略算式を用いて算出する。

【0056】

詳細に、鉛直地震動や重力加速度、落下による衝撃等による鉛直力に対しては、引張材１本当たりの張力は、懸垂線の理論式を用いて算定するか、または膜張力略算式を用いて算定する。なお、つなぎ材（長辺方向の鋼材）は、鉛直荷重を負担しない。

【0057】

ａ）懸垂線の基礎式
図２に示すように、単位長さ当たりの設計用荷重を受ける長さの部材（引張材）において、ＯＣ部分の垂直方向における力の釣り合いは、次の式（２）で表される。なお、Ｖは垂直方向の力、ｑは引張材の単位長さあたりの設計用荷重、ＳはＯＣ部分の引張材の長さである。

【0058】

【数2】

【0059】

一方、図２のＣ点におけるたわみの接線勾配は、次の式（３）で表される。なお、Ｈは引張材に作用する水平力である。

【0060】

【数3】

【0061】

図２における曲線の長さは、式（４）で与えられるため、以上の式を用いて懸垂線の微分方程式（式（５））が得られる。

【0062】

【数4】

【0063】

【数5】

【0064】

したがって、（ｄｙ／ｄｘ）_ｘ＝０＝ｙ_ｘ＝０＝０より、式（５）の解は式（６）となる。

【0065】

【数6】

【0066】

また、引張材の引張力Ｐは次の式（７）で与えられる。

【0067】

【数7】

【0068】

ｂ）張力によるたわみで形成される懸垂線
式（４）より、引張材の全長は次の式（８）で表される。なお、Ｌは引張材の全長、ｌは引張材の支点間距離である。

【0069】

【数8】

【0070】

また、引張材の伸びは式（９）となるため、サポート材等の伸びにより形成される懸垂線についてＬ−△Ｌ＝ｌと見做すと、式（１０）が得られる。なお、Ｅは引張材のヤング率、Ａは引張材の断面積である。

【0071】

【数9】

【0072】

【数10】

【0073】

この式（１０）に対し、２分法等の反復解法を用いることで水平力Ｈが求められる。さらに、Ｈを用いて引張材のたわみδ及び張力Ｐは、次の式（１１）、式（１２）で与えられる。

【0074】

【数11】

【0075】

【数12】

【0076】

ｃ）膜張力略算式による張力とたわみの算定
膜張力の略算式を示す。
これは、支点間に張られた膜材料の支点間の膜張力を求める略算法で、鉛直等分布荷重に対して、初期状態でサグが無い場合の水平力Ｈ、鉛直力Ｖ、張力Ｐ、たわみδは、それぞれ次の式（１３）〜式（１６）により算定される。但し、膜張力略算式は、引張材の支点間距離ｌに対するたわみδの比（サグ比δ／ｌ）が０．１以下の場合に適用する。

【0077】

【数13】

【0078】

【数14】

【0079】

【数15】

【0080】

【数16】

【0081】

なお、懸垂線理論式と膜張力略算式による計算結果の比較では、式（１２）に対する式（１５）の張力の比が１．０００であり、式（１１）に対する式（１６）のたわみの比が０．９９８〜１．０００であって、両者が良い整合を示すことを確認している。

【0082】

上記を踏まえ、以下、設計例を具体的に説明する。

【0083】

（Ｃ）基本構成
例えば図１に示したように、天井下面に引張材（フェイルサポート）１０及びつなぎ材１１を配置し、落下防止部材（ここでは落下防止ネット）１２と組み合わせて、天井の落下防止を行う。すなわち、引張材が荷重を負担し、落下防止ネットが天井の部分的な損傷による小片の落下を防止する。

【0084】

天井下面の引張材及びつなぎ材は、短辺方向（ｘ方向、一方向）に配置される引張材と長辺方向（ｙ方向、他方向）に配置されるつなぎ材の設置間隔は、既存天井の野縁の配置などに従って計画するが、天井の短辺方向、長辺方向共に概ね１８２０ｍｍ程度の格子状とする。

【0085】

溝形鋼の引張材を取り付ける前にフラットバーのつなぎ材を天井パネルに取り付けるものとし、室内側から約＠３０３ｍｍ間隔でφ４ｍｍラッパ頭タッピングビスによってつなぎ材、天井パネルを貫通して固定する。次に、落下防止ネットの定着部（ケダーなど）を室内側から約＠３０３ｍｍ間隔でφ４ｍｍラッパ頭タッピングビスによってつなぎ材に取り付けた後に、引張材は、室内側から約＠３０３ｍｍ間隔でφ５ｍｍ六角頭ドリルビスによって引張材、落下防止部材、つなぎ材、天井パネル、野縁を貫通して固定する。φ４ｍｍラッパ頭タッピングビスの耐力は、φ４ｍｍ皿頭タッピングビスの耐力を準用するものとする。

【0086】

長辺方向は、天井直下に配置されたつなぎ材のみとしている。つなぎ材は、落下防止部材と引張材を取り付ける前に、室内側から約＠３０３ｍｍ間隔でφ４ｍｍラッパ頭タッピングビスによってつなぎ材、天井パネル、野縁を貫通して固定する。

【0087】

サポート材の交差部では、サポート材を連続させ、引張材と併用するつなぎ材は連続させない。そのため、サポート材に生じる張力は、引張材のみで伝達させるものとする。サポート材の両端部は、端部接合金物を介して端部構造部材にピン接合する。

【0088】

落下防止部材は天井落下防止ネットとし、ケダーを端部に縫製した定尺幅のロール形状で施工現場に搬入する。ケダーは、一般には間仕切りポールやテントバーに膜材を取付ける定着部材として用いられていて、塩化ビニル製のロープ状芯材に膜材を巻き付けたものである。天井落下防止ネットは、天井の短辺方向は連続した１枚ものとし、長辺方向は引張材ごとに分割されたものとする。引張材位置でネットのケダー同士を重ね合わせて、引張材とつなぎ材の間に挟み込むことによって、ネット相互の重ね継手と引張材の定着を行う。

【0089】

天井重量が大きい場合や引張材の支点間距離が長い場合は、引張材に生じる張力が大きくなる。引張材の断面に比較して張力が過大となる場合には、引張材の中間部（概ね２等分位置）に吊り材（Ｍ１６吊りボルト等）を設け、中間支持とすることができる。中間支持材の吊り元は、既存インサート、スラブへのあと施工アンカーを用いることなく、既存梁または既存梁間等に新設した横架材の側部に設けたあと施工アンカーまたはガセットプレートを介して定着する。

【0090】

（Ｄ）改修設計の方針
本実施形態のフェイルサポート工法は、天井下面のサポート材が荷重を負担することで天井の大規模な崩落を防止し、落下防止部材が天井の部分的な損傷による小片の落下を防止することを目的とした天井改修工法である。

【0091】

サポート材の内、短辺方向（ｘ方向、一方向）に設置された引張材は、天井落下衝撃荷重ならびに脱落後の天井の自重とｘ方向の地震時水平力を負担し、端部構造部材に張力として伝達する。また、長辺方向（ｙ方向、他方向）に設置されたつなぎ材は、脱落後の天井のｙ方向の地震時水平力を負担し、端部構造部材に張力として伝達する。

【0092】

引張材の設計は、天井の落下衝撃荷重による張力と天井脱落後の天井面に作用する地震時水平力と天井自重による組合せ張力を以下のように算出し、母材と接合部の断面検定を行うこととする。

【0093】

また、つなぎ材の設計は、天井脱落後の天井面に作用する地震時水平力に対して、母材と接合部の断面検定を行うこととする。

【0094】

ａ）天井自重を支持する場合の引張材と中間支持材の張力は、等分布荷重として引張材に作用するものとし、懸垂線理論による反復解法または膜張力略算式により張力を求める。

【0095】

ｂ）天井落下衝撃による引張材と中間支持材の張力は、天井自重を支持する場合の張力に、天井落下実験で求めた衝撃割増係数を乗じることによって求める。

【0096】

ｃ）天井脱落後の天井面に作用する地震時水平力は、引張材とつなぎ材がそれぞれの方向を負担し、引張力として端部構造部材に直接伝えるものとする。

【0097】

本実施形態のフェイルサポート工法は、天井短辺方向（ｘ方向）の引張材が天井落下衝撃荷重と脱落後の天井自重を負担する一方向の構造システムである。ただし、天井脱落後の地震時水平力に対しては、短辺方向（ｘ方向）の引張材と長辺方向（ｙ方向）のつなぎ材が、それぞれの方向の水平力を負担すると仮定して張力を算定する。

【0098】

（Ｅ）設計法の概要
（Ｅ−１） 設計用震度の算定
天井面の水平震度は、Ｋ_ｈ＝２．２を標準とする。多層建築物の階に応じて天井面の水平震度を定める場合は、表１に準拠する。なお、超高層建築物や免震建築物の場合は、建物の動特性を考慮して、水平震度は０．５を下回らない範囲で適切に定める。また、天井面の鉛直震度は、天井の支持スパン長が１５ｍ未満（１２ｍ以下）であるため考慮しない。

【0099】

（Ｅ−２） 構造検討の手順
フェイルサポート工法による既存天井の落下防止措置に関する検討は、下記の手順で行う。

【0100】

１）中間支持がない場合
ａ）天井自重を支持する場合に生じる引張力の張力算定
ｂ）水平震度Ｋ_ｈによる地震時水平力の算定
ｃ）天井自重による張力に落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時の張力に対する引張材の断面検定
ｄ）天井自重によるたわみに落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時のたわみに対する引張材の検討
ｅ）天井脱落後の地震時水平力と天井自重による張力の組合せに対する引張材とつなぎ材の断面検定

【0101】

２）中間支持がある場合
ａ）天井自重を支持する場合に生じる引張材と中間支持材の張力算定
ｂ）水平震度Ｋ_ｈによる地震時水平力の算定
ｃ）天井自重による張力に落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時の張力に対する引張材と中間支持材の断面検定
ｄ）天井自重によるたわみに落下衝撃割増係数を乗じることによって求めた天井全面落下時のたわみに対する引張材の検討
ｅ）天井脱落後の地震時水平力と天井自重による張力の組合せに対する引張材とつなぎ材の断面検定

【0102】

短辺方向（ｘ方向）の引張材は、天井全面落下時の衝撃荷重ならびに脱落後の天井自重とｘ方向の地震時水平力を負担し、長辺方向（ｙ方向）のつなぎ材は、天井脱落後のｙ方向の地震時水平力を負担するものとしてそれぞれの張力を算定し、天井周囲の端部構造部材に伝達できるように設計を行う。なお、天井全面落下時の引張材の最大たわみの検討を行い、落下衝撃によるたわみに起因した人災を生ぜずに、避難経路の確保に支障がないことを確認する。

【0103】

引張材は、溝形鋼−４０×４０×３．２ｍｍ＋ＦＢ−４０×３．２ｍｍ、つなぎ材はＦＢ−４０×３．２ｍｍを標準とし、材質はＳＧＨＣ材またはＳＧＣＣ材を標準とする。

【0104】

（Ｅ−３） 天井自重に対する引張材の張力の算定
図３に示すように、天井自重は、ｘ方向の引張材に作用する等分布荷重ｑ_ｘとして、次の式（１７）により算定する。

【0105】

【数17】

【0106】

ここに、ｗは天井面の単位面積重量（天井面構成部材や照明器具などの自重にサポート材及び落下防止部材などの重量を加算したもの）、ｂ_ｘは引張材の設置間隔（１本当たりの支配幅）、ｌ_ｘは引張材の支点間距離である。引張材の張力Ｐ_ｘは、引張材１本当たりの等分布荷重ｑ_ｘに対する張力として、次の式（１８）または式（１９）を用いて算定する。

【0107】

【数18】

【0108】

【数19】

【0109】

（Ｅ−４） 地震時水平力の算定
天井面に生じる地震時水平力は、短辺方向（ｘ方向）と長辺方向（ｙ方向）のそれぞれのサポート材１本当たりについて、次の式（２０）により算定する。なお、ｘ方向が引張材、ｙ方向がつなぎ材である。

【0110】

【数20】

【0111】

ここに、Ｈ_ｘ、Ｈ_ｙはｘ方向、ｙ方向のサポート材１本当たりの地震時水平力、Ｋ_ｈは天井面の水平震度、ｗは天井面の単位面積重量（天井面構成部材や照明器具などの自重にサポート材（引張材１０，つなぎ材１１）および接合部、ネット等の重量を加算したもの）、ｂ_ｘ、ｂ_ｙはサポート材の設置間隔（１本当たりの支配幅）、ｌ_ｘ、ｌ_ｙはサポート材の支点間距離で図４による。

【0112】

（Ｅ−５） 落下衝撃割増係数
ａ) 引張材及び中間支持材に対する落下衝撃割増係数
静的な天井自重に対する引張材の張力とたわみを懸垂線理論式または膜張力略算式により算定し、天井落下実験結果に基づいて定めた表２の衝撃割増係数φ、αを乗じて、落下衝撃時の引張材の張力とたわみを算定する。また、中間支持ありの場合の天井落下実験結果に基づいて定めた中間支持材の鉛直力の割増係数βも表２による。

【0113】

【表2】

【0114】

ｂ）落下防止ネットに対する落下衝撃割増係数
落下防止ネットに対する落下衝撃割増係数は、「建築物における天井脱落対策に係わる技術基準の解説（平成２５年１０月 国土交通省国土技術政策総合研究所、独立行政法人建築研究所、一般社団法人新・建築士制度普及協会）」に従い、天井とネット自重を３．３倍に割増すこととする。

【0115】

（Ｅ−６）サポート材の設計用張力の算定
ａ）引張材の設計用張力
引張材の設計用張力Ｔ_ｘは、次の式（２１）により算定する。

【0116】

【数21】

【0117】

ここで、Ｔ_ｘ１は天井落下衝撃時の張力、Ｔ_ｘ２は脱落後の天井自重と地震時水平力の組み合わせによる張力、φは天井脱落時の張力の割増係数で表２の数値、Ｐ_ｘは天井自重に対する張力で式（１２）または式（１５）による。Ｈ_ｘはｘ方向の地震時水平力による張力で式（２０）による。

【0118】

ｂ）つなぎ材の設計用張力
つなぎ材の設計用張力Ｔ_ｙは、次の式（２２）により算定する。

【0119】

【数22】

ここで、Ｈ_ｙはｙ方向の地震時水平力による張力で式（２０）による。

【0120】

（Ｅ−７）天井全面落下時のたわみの検討
天井全面落下時の最大たわみｄ_ｍａｘは、次の式（２３）により算定する。

【0121】

【数23】

【0122】

ここで、αは天井落下時のたわみの割増係数で表２の数値、δ_ｘは天井自重に対する引張材のたわみで式（１１）または式（１６）により算定する。

【0123】

（Ｅ−８）天井全面落下時の中間支持材の鉛直力の算定
天井全面落下時の中間支持材の衝撃鉛直力Ｎ_Ｓは、次の式（２４）により算定する。

【0124】

【数24】

【0125】

ここで、βは天井落下時の中間支持材鉛直力の割増係数で表２の数値、Ｐ_ｘは天井自重に対する引張材の張力で式（１２）または式（１５）により算定する。Ｈは天井自重に対する引張材の張力の水平成分である。中間支持材の設計では式（２４）で算出した荷重に対して、１．２倍程度の耐力上の余裕を持たせるものとする。

【0126】

（Ｆ）引張材の断面検定
引張材の母材ならびに接合部の短期許容引張力が設計用張力以上であることを検定する。

【0127】

引張材は、溝形鋼−４０×４０×３．２とＦＢ−４０×３．２のＳＧＨＣまたはＳＧＣＣ材（降伏点２０５Ｎ／ｍｍ^２以上）を使用することを標準とする。引張材は、支点間距離が最大１２ｍまでの天井に使用するが、材せいが４０ｍｍの溝形鋼であり、中間支持がない場合は鉛直荷重に対し梁としてではなく、カテナリーとして抵抗する。

【0128】

一方、中間支持が有る場合は、内端（中間支持側端部）の曲げモーメントの影響により、張力やたわみがカテナリーよりも減少するため、引張材としての張力の検定は安全側の評価となる。

【0129】

さらに、中間支持が有る場合の天井落下衝撃に関する検討では、実大天井落下実験で引張材の損傷が観察されなかったこと、梁要素にトリリニア型の復元力を仮定した弾塑性の動的応答解析において、内端部の梁要素は降伏するが他の部位は全て弾性域にとどまり、内端部の塑性変形も小さく靭性的な余裕があること、などが明らかになっている。そのため、中間支持が有る場合の引張材は、天井の落下衝撃に対して内端部の曲げ降伏を許容し、梁としての曲げ検定は行わない。すなわち、中間支持が無い場合と同様に、引張材としての張力の検定を行う。

【0130】

（Ｆ−１）引張材の母材の検定
引張材の母材の有効断面積Ａ_ｅは、溝形鋼の断面のみを対象とし、接合部のボルト孔による断面欠損を考慮して、次の式（２５）で算定する。

【0131】

【数25】

【0132】

引張材の短期許容引張力Ｐ_ａは、降伏点ｆ_ｙ＝２０５Ｎ／ｍｍ^２を用いて、次の式（２６）で算定する。

【0133】

【数26】

【0134】

引張材の母材の検定では、短期許容引張力Ｐ_ａが設計用張力Ｔ_ｘを上回ることを確認する。

【0135】

（Ｆ−２）引張材の接合部の検定
引張材の接合部は、母材の溝形鋼−４０×４０×３．２の内側に、接合部材：溝形鋼−３３．６×４５×３．２（ＳＧＨＣまたはＳＧＣＣ材）を挿入して、普通ボルトＭ１２を用いて接合する。溝形鋼と併用するフラットバー（ＦＢ−４０×３．２）はつなぎ材位置で切断し、相互には接合しない。
引張材の接合部の必要強度Ｐ_ｊは、母材の許容耐力と同様に、次の式（２７）で算定する。

【0136】

【数27】

【0137】

ａ）中間接合部の検討
中間接合部は、図５に示すように、引張材（１０）：溝形鋼−４０×４０×３．２、接合部材：溝形鋼−３３．６×４５×３．２、普通ボルトＭ１２を用いることを標準とする。ボルトは支圧接合とし、ボルトのゆるみ止めとして皿ばね座金を用いる。引張材のボルト孔の孔径は１４ｍｍ、接合部材の孔径は１６ｍｍとする。

【0138】

ｉ）接合部材の検討
接合部材の有効断面積Ａ_ｅｊは、Ａ_ｅｊ＝３７１−１６×３．２×２＝２６８．６ｍｍ^２となる。
よって、接合部材に作用する応力度は、Ｐ_ｊ／Ａ_ｅｊ＝５３．４×１０^３／２６８．６＝１９８．８≦２０５Ｎ／ｍｍ^２・・・ＯＫとなる。

【0139】

ｉｉ）普通ボルトの検討
ボルト孔は６箇所あるため、ボルト孔１箇所が負担する支圧力Ｓ_ｂは、Ｓ_ｂ＝５３．４×１０^３／６＝８９００Ｎとなる。
母材のボルト孔の支圧による応力度は、図６に示すように、８９００／１２×３．２＝２３２≦１．２５Ｆ＝２５６Ｎ／ｍｍ^２・・・ＯＫとなる。

【0140】

ｂ）端部接合部の検討
端部接合部は、図７に示すように、中間接合部で用いた溝形鋼−３３．６×４５×３．２（ＳＧＨＣまたはＳＧＣＣ）をベースプレート付きガセットプレート（ベースプレート１３、ガセットプレート１４、リブプレート１５）に溶接することを標準とし、接合部の必要強度Ｐｊを用いて検討を行う。引張材の母材と接合部材の接合は、中間接合部と同様であるので、以下では検定を省略する。

【0141】

ｃ）接合部材の溶接長さの検定
接合部材とガセットプレートの隅肉溶接部のせん断応力度は次の式（２８）のようになる。

【0142】

【数28】

【0143】

なお、τ_ｐは溶接部の短期せん断応力度、ａはのど厚（３．２ｍｍ×０．７＝２．２ｍｍ）、ｌ_ｗは有効溶接長さ（２５０ｍｍ）、_ｓｆ_ｗは溶接部の短期許容せん断応力度である。

【0144】

また、めっき鋼材を隅肉溶接するため、溶接長さは必要な有効溶接長さに対して２割の余裕を持たせることとする。

【0145】

ｄ）ベースプレートと端部接合部材の接合部の検定
・ガセットプレートが取合うベースプレートと端部構造部材を接合するボルト耐力の検定
ボルトは４×Ｍ１２とすれば、ボルト１本当たりが負担する応力は、Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｊ／４＝５３．４／４＝１３．４ｋＮとなる。よって、Ｐ_ｂ／_ｓＰ_ｂ＝１３．４／２０．２＝０．６６≦１．０・・・・ＯＫとなる。なお、Ｐ_ｂはボルト１本が負担する引張応力、_ｓＰ_ｂはボルトの短期許容引張応力である。

【0146】

・ベースプレートの検定
ベースプレートは、厚さが１６ｍｍ、材質がＳＳ４００とし、形状は図７に示すものとする。ベースプレートの設計は、日本建築学会「鋼構造接合部設計指針」（２０１２年版）の露出柱脚の設計法に従って行う。

【0147】

ａ＝４０ｍｍ、ｂ＝２×ａ＝８０ｍｍ、Ｐ_ｂ＝１３．４ｋＮ、_ｓｆ_ｔ＝２３５Ｎ／ｍｍ^２（短期許容引張応力度）より、Ｍ＝Ｐ_ｂ×ａ＝１３．４×４０×１０^−３＝０．５３６ｋＮｍ、Ｚ＝ｂ×ｔ^２／６＝８０×１６^２／６＝３４１２ｍｍ^３となり、_ｂＭ＝Ｚ×_ｓｆ_ｔ＝３４１２×２３５×１０^−６＝０．８０２≧Ｍ・・・・ＯＫとなる。

【0148】

（Ｆ−３）端部構造部材の設計
フェイルサポート工法を適用する既存天井の周囲には端部構造部材を新設し、端部接合部を標準仕様としてサポート材を緊結する。端部構造部材は、柱や梁などの既存躯体に緊結し、サポート材の張力を既存躯体に伝達する。端部構造部材は、ＳＳ４００材のＨ形鋼を横使いで使用するのを標準とするが、他の部材を用いる場合は個別に検討する。

【0149】

ａ）長期荷重時の検討
端部構造部材の自重ｑに対して、単純支持梁として応力解析を行い、曲げモーメント_ＬＭ_ｍａｘ、中央部のたわみ_Ｌｄ_ｍａｘを算定する。長期の断面検定は、弱軸曲げとして次の式（２９）のように行う。

【0150】

【数29】

【0151】

ｂ）水平荷重時の検討
サポート材の設計用張力を集中荷重Ｐ_１として与え、単純支持梁として応力解析を行って、曲げモーメント_ＳＭ_ｍａｘ、中央部のたわみ_Ｓｄ_ｍａｘを算定する。短期の断面検定は、長期荷重時と水平荷重時を組合わせた応力とたわみに対して、次の式（３０）、式（３１）のように行う。

【0152】

組合せ応力の検討：

【数30】

【0153】

たわみの検討：

【数31】

【0154】

（Ｆ−４）中間支持材の設計

【0155】

ａ）衝撃鉛直力に対する断面検定
中間支持材の母材ならびに定着部は、天井全面落下時の衝撃鉛直力Ｎ_Ｓに対して、１．２倍以上の耐力余裕度を持たせる設計を行う。そのため、断面検定では、応力度比が０．８以下であることを確認する。

【0156】

中間支持材の断面検定は、天井全面落下時の衝撃鉛直力Ｎ_Ｓに対して次の式（３２）により行う。

【0157】

【数32】

【0158】

ここで、βは天井落下時の中間支持材鉛直力の衝撃割増係数で表２よりβ＝３．０、Ｐ_ｘは天井自重に対する引張材の張力で式（１２）または式（１５）による。Ｈは天井自重に対する引張材の張力の水平成分である。また、_ＳＦ_Ｓは中間支持材の短期許容引張力で、Ｍ１６ボルト（ボルト材質４Ｔ）の使用を標準とすれば、_ＳＦ_Ｓ＝３７．６ｋＮである。

【0159】

ｂ）中間支持材の取付け
中間支持材として、Ｍ１６ボルト（ボルト材質４Ｔ）を用いる場合は、引張材の溝形鋼に対して、図８に示すように取り付ける。

【0160】

ｃ）中間支持材の定着部の検討
中間支持材の定着部は、ガセットプレートとベースプレートを介して既存躯体（主として天井内の上部梁）に緊結する。既存躯体が鉄骨梁の場合はリンダプターを用い、ＲＣ梁の場合はあと施工アンカーを用いて、それぞれベースプレートを既存梁に緊結する。中間支持材の近傍にスラブ以外の既存躯体がない場合は、鉄骨の横架材を既存の梁間に新設するなどして、中間支持材の定着部を支持するものとする。

【0161】

（Ｇ）つなぎ材の断面検定
つなぎ材の母材ならびに接合部の短期許容引張力が設計用張力以上であることを検定する。

【0162】

つなぎ材と引張材との交差部では、つなぎ材のＦＢ−４０×３．２を連続させるものとし、引張材の溝形鋼と併用するフラットバーＦＢ−４０×３．２は連続させない。

【0163】

（Ｇ−１）つなぎ材の母材の検定
つなぎ材は、ＦＢ−４０×３．２（ＳＧＨＣまたはＳＧＣＣ材）を標準とする。
つなぎ材の母材の有効断面積Ａｅは、接合部のドリルビス孔による断面欠損を考慮して、次の式（３３）で算定する。

【0164】

【数33】

【0165】

つなぎ材の短期許容引張力Ｐ_ａは、降伏点ｆ_ｙ＝２０５Ｎ／ｍｍ^２を用いて、次の式（３４）で算定する。

【0166】

【数34】

【0167】

つなぎ材の母材の検定では、短期許容引張力Ｐ_ａが設計用張力Ｔ_ｙを上回ることを確認する。

【0168】

（Ｇ−２）つなぎ材の接合部の検定
つなぎ材の接合部は、スプライスプレートを被せてドリルビス打ちを行う。接合に用いるドリルビスは、テクスビス５φ（日本パワーファスニング社のＭＢテクス又は同等品）を用いるものとする。

【0169】

つなぎ材の接合部の必要強度Ｐ_ｊは、母材の許容耐力と同じく、次の式（３５）で算定する。

【0170】

【数35】

【0171】

ａ）テクスビスによる鋼板接合部の許容せん断耐力
２枚の薄板鋼板をドリルビスで締め付けた場合の鋼板接合部の許容せん断力は、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き（一般社団法人 日本鉄鋼連盟編、２０１４年版）」に従い、次の式（３６）によって求める。

【0172】

【数36】

【0173】

ここで、Ｒ_ａｓ１は ねじの斜め抜け出しによる長期許容せん断耐力（Ｎ）、Ｒ_ａｓ２はねじ頭側鋼板の支圧による長期許容せん断耐力（Ｎ）、Ｒ_ａｓ３はねじ先側鋼板の支圧による長期許容せん断耐力（Ｎ）、Ｒ_ａｓ４はねじ先のせん断破断による長期許容引張り耐力（Ｎ）である。また、ｔ_１はねじ頭側鋼板の設計板厚（公称板厚ｔ_ｅ１の９０％）（ｍｍ）、ｔ_２はねじ先側鋼板の設計板厚（公称板厚ｔ_ｅ２の９０％）（ｍｍ）、Ｆ_１はねじ頭側鋼板の許容応力度の基準強度（＝２０５Ｎ／ｍｍ^２）、Ｆ_２はねじ先側鋼板の許容応力度の基準強度（＝２０５Ｎ／ｍｍ^２）、ｄはドリルねじの呼び径（ｍｍ）、Ｆ_ｄはドリルねじの許容応力度の基準強度（＝５７０Ｎ／ｍｍ^２）である。Ａ_ｄはドリルねじの断面積（＝πｄ^２／４）（ｍｍ^２）、Ａ_ｄｅはドリルねじの有効断面積（＝０．５５Ａ_ｄ）（ｍｍ^２）である。

【0174】

上記の計算結果より、表３の接合部耐力を得る。

【0175】

【表3】

【0176】

ｂ）中間接合部の検討
つなぎ材１１（ＦＢ−４０×３．２）同士の中間接合部は、図９に示すように、つなぎ材と同厚、同幅、同材質の接合部材ＦＢ−４０×３．２を重ね、径５ｍｍのドリルビス６本を用いて接合することを標準とする。

【0177】

３．２ｍｍ厚の鋼材に対するドリルビスの短期許容せん断力は、表３より、_ｓＲ_ａｓ＝３５５２Ｎである。したがって、中間接合部のドリルビスの必要本数は、Ｐ_ｊ／_ｓＲ_ａｓ＝１９．７×１０００／３５５２＝５．５本≒６本となる。

【0178】

ｃ）端部接合部の検討
端部接合部は、図１０に示すように、つなぎ材１１（ＦＢ-４０×３．２）をベースプレート付きガセットプレート（ベースプレート１３、ガセットプレート１４、リブプレート１５）に溶接することを標準とし、接合部の必要強度Ｐ_ｊを用いて検討を行う。

【0179】

ｉ）つなぎ材の溶接長さの検定
つなぎ材とガセットプレートの隅肉溶接部のせん断応力度は、次の式（３７）のようになる。

【0180】

【数37】

なお、τ_ｐは溶接部の短期せん断応力度、ａはのど厚（３．２ｍｍ×０．７＝２．２ｍｍ）、ｌ_ｗは有効溶接長さ（１００ｍｍ）、_ｓｆ_ｗは溶接部の短期許容せん断応力度である。

【0181】

また、めっき鋼材を隅肉溶接するため、溶接長さは必要な有効溶接長さに対して２割の余裕を持たせることとする。

【0182】

ｉｉ）ベースプレートと端部接合部材の接合部の検定
・ガセットプレートが取合うベースプレートと端部構造部材を接合するボルト耐力の検定
ボルトは４×Ｍ１２とすれば、ボルト１本当たりが負担する応力は、Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｊ／４＝１９．７／４＝４．９ｋＮとなる。よって、Ｐ_ｂ／_ｓＰ_ｂ＝４．９／２０．２＝０．２４≦１．０・・・・ＯＫとなる。なお、Ｐ_ｂはボルト１本が負担する引張応力、_ｓＰ_ｂはボルトの短期許容引張応力である。

【0183】

・ベースプレートの検定
ベースプレートは、厚さが９ｍｍ、材質がＳＳ４００とし、形状が図１０に示すものとする。ベースプレートの設計は、日本建築学会「鋼構造接合部設計指針」（２０１２年版）の露出柱脚の設計法に従って行う。

【0184】

ａ＝４０ｍｍ、ｂ＝２×ａ＝８０ｍｍ、Ｐ_ｂ＝４．９ｋＮ、_ｓｆ_ｔ＝２３５Ｍ／ｍｍ^２（短期許容引張応力度）より、Ｍ＝Ｐ_ｂ×ａ＝４．９×４０×１０^−３＝０．１９６ｋＮｍ、Ｚ＝ｂ×ｔ^２／６＝８０×９^２／６＝１０８０ｍｍ^３となり、_ｂＭ＝Ｚ×_ｓｆ_ｔ＝１０８０×２３５×１０^−６＝０．２５４≧Ｍ・・・・ＯＫとなる。

【0185】

（Ｈ）天井落下防止ネットの検討
天井落下防止ネットは、難燃性高強度繊維素材ネットを天井下面に設置し、＠１．８２ｍ間隔の位置で、つなぎ材と引張材に挟み込んで定着することを標準とする。

【0186】

以下の検討では、天井の単位面積質量を２５ｋｇ／ｍ^２以下とした場合に、標準仕様のネットが天井落下に対して安全であることを確認する。なお、標準仕様によらない場合は、別途検討を行う。

【0187】

（Ｈ−１） ネット材料
天井落下防止ネットは、協立工業株式会社の難燃性高強度繊維素材ネット ベクトランフィックスネット ＦＳ８４０（８×４０）（φ１．３１ｍｍ一目巾４０ｍｍ）を標準とする。ネットの破断強度および長期・短期の許容引張耐力は、表４による。

【0188】

【表4】

【0189】

（Ｈ−２）ネット定着部
天井落下防止ネットの端部は、ケダーが縫製されたものとし、引張材の溝形鋼とフラットバーのつなぎ材の間にケダーを挟み込むことで、ネット相互の重ね継手と定着部を形成する。その定着部の許容耐力は、実験結果より表５による。

【0190】

【表5】

【0191】

（Ｈ−３）ネットの検討
以下のネットの検討では、天井の単位面積質量は、２５ｋｇ／ｍ^２以下を標準とする。

【0192】

ａ）設計荷重
・サポート材の質量
引張材（溝形鋼−４０×４０×３．２＋ＦＢ−４０×３．２）の質量：２．７５＋１．００＝３．７５ｋｇ／ｍ
つなぎ材（ＦＢ−４０×３．２）の質量：１．００ｋｇ／ｍ

【0193】

天井の単位面積当たりのサポート材の質量：（３．７５×１．８２＋１．００×１．８２）／（１．８２×１．８２）＝２．６ｋｇ／ｍ^２
サポート材の接合部等による割増し：２．６×１．１０＝２．９ｋｇ／ｍ^２

【0194】

・ネットの質量
ネット材およびネット端部定着ケダー等の質量：γ＝０．２ｋｇ／ｍ^２
以上より、天井の質量を２５ｋｇ／ｍ^２とした場合のネットの設計用荷重ｗ_Ｎは、ｗ_Ｎ＝２５．０＋２．９＋０．２＝２８．１ｋｇ／ｍ^２→２７５Ｎ／ｍ^２となる。

【0195】

ｂ）ネットに生じる応力
ネットの設計用荷重に対する天井落下時の衝撃割増係数はφ_Ｎ＝３．３とする。

【0196】

天井落下時のネットの衝撃荷重Ｗは、次の式（３８）で算定する。

【0197】

【数38】

【0198】

ネットの支点間距離はＢ＝１．８２ｍ、ネットの引張剛性はＥ_ｔ＝６４０ｋＮ／ｍとする。天井落下時のネットの衝撃荷重を等分布荷重Ｗとする場合と集中荷重Ｐ＝Ｗ×Ｂとする場合の二通りについて、ネット張力を以下のように算定する。

【0199】

１）等分布荷重：Ｗとして
Ｗ＝０．９０８ｋＮ／ｍ^２、伸びを考慮してＨ＝Ｈ_ａ＝Ｈ_ｂ＝^３√（Ｅ_ｔＷ^２Ｂ^２／２４）＝４．１８ｋＮ／ｍ、Ｖ＝Ｖ_ａ＝Ｖ_ｂ＝１／２Ｗ×Ｂ＝０．８３ｋＮ／ｍ、Ｔ_ａ＝Ｔ_ｂ＝√（Ｈ^２＋Ｖ^２）＝４．２６ｋＮ／ｍ＝Ｔ_１
ネットの変形量 ： δ
δ＝^３√（３ＷＢ^４／６４Ｅ_ｔ）＝０．０９０ｍ

【0200】

２）集中荷重：Ｐとして
Ｐ＝Ｗ×Ｂ＝１．６５ｋＮ／ｍ、伸びを考慮してＨ＝Ｈ_ａ＝Ｈ_ｂ＝^３√（Ｅ_ｔＰ^２／８）＝６．０２ｋＮ／ｍ、Ｖ＝Ｖ_ａ＝Ｖ_ｂ＝Ｐ／２＝０．８２５ｋＮ／ｍ、Ｔ_ａ＝Ｔ_ｂ＝√（Ｈ^２＋Ｖ^２）＝６．０８ｋＮ／ｍ＝Ｔ_２
ネットの変形量 ： δ
δ＝^３√（ＰＢ^３／８Ｅ_ｔ）＝０．１２５ｍ

【0201】

以上から、天井落下に伴うネット張力は、次の式（３９）で与えられる。

【0202】

【数39】

【0203】

ここに、Ｔ_１は等分布荷重Ｗによる張力、Ｔ_２は集中荷重Ｐによる張力、_ｎＴ_ｉはネットの初期張力で_ｎＴ_ｉ＝０．００ｋＮ／ｍとする。

【0204】

ｃ）落下防止ネットの許容耐力
落下防止ネットの許容耐力ｆ_ｔは、次の式（４０）で算定する。

【0205】

【数40】

【0206】

ここに、ネット材の短期許容引張耐力：ｆ_ｔ１＝７．６３ｋＮ／ｍ（表４）、ネット端部定着部の短期許容引張耐力：ｆ_ｔ２＝６．６７ｋＮ／ｍ（表５）である。

【0207】

そして、天井落下に伴うネットの検定は、Ｔ／ｆ_ｔ＝６．０８／６．６７＝０．９１＜１．０・・・・ＯＫとなる。

【0208】

以上より、ネット材と端部定着部は、天井落下衝撃荷重に対して十分な耐久性を発現できる。これにより、信頼性の高い吊り天井構造を実現することが可能になる。

【0209】

以上、本発明に係る吊り天井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。

【符号の説明】

【0210】

１ 天井下地
２ 天井材（天井パネル）
３ 吊り部材（吊りボルト）
４ 建物躯体
５ 天井部
６ 束材
７ 端部構造部材
１０ 引張材（フェイルサポート：サポート材）
１１ つなぎ材（サポート材）
１２ 落下防止部材（落下防止ネット）
１３ ベースプレート
１４ ガセットプレート
１５ リブプレート
Ａ 吊り天井構造（フェイルサポート工法）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】