テーマ解説特定天井の接合部の試験・評価について構造部　構造試験室 1．はじめに者機関として中立性の高い立場で試験を行っています。平成23年3月11日に発生した東日本大震災において、本報では、特定天井の接合部の試験・評価の方法につ多数の建築物の天井が脱落し、人的・物的被害が発生しいて注意事項を含めて概説します。ました。そのため、脱落によって重大な危害を生ずる恐れがある特定天井（6m超の高さにある、水平投影面積 2．特定天井の構造方法が200m 超、単位面積質量2kg/m 超の吊り天井で、人 2. 1 天井の構成が日常利用する場所に設置されるもの）については、建図-1に在来工法による吊り天井の一般的な構成を示し築基準法施行令に基づいて構造耐力上の安全性の確保をます。吊り天井の天井面構成部材は、構造耐力上主要な明確に義務づける技術基準（以下、 “告示”と称します。）部分等から吊り下げられた吊り材（吊りボルト、ハンガが新たに定められました。ー）を介して取り付けられます。天井面構成部材は、天構造耐力上安全であることを構造計算によって確かめ井板、天井下地材（野縁、野縁受け）及び野縁と野縁受る場合には、天井材の許容耐力が必要であり、当該数値けを留めつける附属金物（クリップ）で構成されていまは繰返し載荷試験その他の試験又は計算によって確認すす。また、斜め部材は、天井に生じる水平力を構造耐力ることとなっています。上主要な部分等に伝達させるために設置します。特定天井の試験・評価は、現状ではメーカーによる自 2.　2　特定天井の検証ルート社試験などで実施可能とされていますが、当法人は第三図-2に新築の建築物における特定天井の検証ルートを 2 2 1）記します。建築基準法施行令第39条第3項及び告示には、仕様ルート、計算ルート、大臣認定ルートの3種類の検証ルートが示されています。 ᪂⠏䛾ᘓ⠏≀➼䛻䛚䛡䜛≉ᐃኳ஭䛾᳨ド䝹䞊䝖䠄⬺ⴠ䛻䜘䛳䛶㔜኱䛺༴ᐖ䜢⏕䛪䜛䛚䛭䜜䛜䛒䜛ኳ஭䠅 ௨ୗ䛾䛔䛪䜜䛛䛾䝹䞊䝖䜢㐺⏝䛧᳨ド䠄୰ᆅ㟈䛷ኳ஭䛜ᦆയ䛧䛺䛔䛣䛸䜢᳨ド䠅 ௙ᵝ䝹䞊䝖 ⪏㟈ᛶ➼䜢⪃៖䛧䛯ኳ ஭䛾௙ᵝ䛻㐺ྜ䛩䜛䛣䛸䛷᳨ド䠄ኳ஭䛾㉁㔞2kg/䟝㉸ 20kg/䟝௨ୗ䠅ィ⟬䝹䞊䝖 ኳ஭䛾⪏㟈ᛶ➼䜢࿌ ♧䛷ᐃ䜑䜛ィ⟬䛷᳨ ド Ỉᖹ᪉ྥ䛾ᆅ㟈ຊ䛻ᑐ䛧ᩳ䜑㒊ᮦ➼䜢㓄⨨䛧䚸 ࿘㎶䛻䜽䝸䜰䝷䞁䝇䜢☜ಖ 2) 図-1　在来工法による吊り天井の一般的な構成 ኱⮧ㄆᐃ䝹䞊䝖 ᵓ㐀㌣య䛾≉ᛶ䜢᫬้ Ṕᛂ⟅ゎᯒ䛷᳨ド䛩䜛 ᘓ⠏≀䛻䛴䛔䛶ኳ஭䛾 ⪏㟈ᛶ➼䜢᳨ド」㞧䛺ኳ஭➼௙ᵝ䝹䞊䝖 ཬ䜃ィ⟬䝹䞊䝖䛻㐺ྜ䛧䛺䛔ኳ஭䛾⪏㟈ᛶ➼䜢䚸 ᐇ㦂ཬ䜃ᩘ್ィ⟬䛷᳨ ド図-2　新築の建築物における特定天井の検証ルート 25 GBRC Vol.39 No.3 2014.7 2.　3　特定天井の仕様規定図-3に仕様ルートにおける技術基準の概要を示します。構造耐力上安全な天井の構造方法として、一定の仕様に適合するもの（仕様ルート）では天井面構成部材等の単位面積質量、吊り材及び斜め部材の配置方法などが規定されています。また、天井材は、相互に緊結し、荷重又は外力により、容易に滑り、外れ、損傷を生じないことが求められています。吊り天井における天井材相互の接合（国土交通省HP 3）図-3　仕様ルートにおける技術基準の概要方法を表-1に示します。同表には接合部の緊結状態を確保できる性能と確認方法を記し表-1　天井材相互の接合方法ました。仕様ルートで設計する場合の天井材は、ボルト ᥋ྜ㒊接合、ねじ接合その他これらに類する接合方法により部 ኳ஭ᯈ┦஫ ᥋╔๣ ࣓ ࣮ ࢝ ࣮ ࡀ ༑ ศ࡞ ᙉᗘ ࢆ᭷ ࡍࡿ ࡶࡢ ࡜ࡋ ࡚ᣦᐃࡍࡿ᥋╔๣ࢆ⏝࠸࡚᪋ᕤ 材相互を緊結することとなっています。 ኳ஭ᯈ࡜㔝⦕ 㔝 ⦕ ┦ ஫ ࠊ 㔝⦕ ཷࡅ┦஫ 㔝⦕࡜㔝⦕ཷࡅ 㔝 ⦕ ཷ ࡅ ࡜ ྞࡾ ࣎ࣝࢺ ᩳ ࡵ 㒊 ᮦ ࡜ ࡑࡢ ௚ࡢኳ஭ᮦ ࡡࡌ␃ࡵ ኳ஭ᯈ࡜㔝⦕ࡀ㐺ษ࡞㛫㝸࡛ࡡࡌ␃ࡵ ࢪࣙ࢖ࣥࢺ ࢪࣙ࢖ࣥࢺࢆᕪࡋ㎸ࢇࡔୖ࡛ࡡࡌ␃ࡵ ࢡࣜࢵࣉ ᆅ 㟈 ື ➼ ࡟ ࡼ ࡿእ ࢀࢆ 㜵Ṇ ࡍࡿ ࡓࡵ ࡢࡡ ࡌ␃ࡵ➼ࡢ㛤ࡁṆࡵ ヨ㦂࣭ホ౯᪉ἲ࡟ᇶ࡙ࡁチᐜ⪏ຊࢆ☜ㄆクリップ、ハンガー及び斜め部材の接合部などは、次章で示す試験・評価に基づく方法で性能を確認し、その値を示す必要があります。 ᥋ྜ᪉ἲ ࣁ࣮ࣥ࢞ ࡡࡌ␃ࡵࠊ 㔠≀➼ ⥭⤖≧ែࢆ☜ಖ࡛ࡁࡿᛶ⬟࡜☜ㄆ᪉ἲ ヨ㦂࣭ホ౯᪉ἲ࡟ᇶ࡙ࡁチᐜ⪏ຊࢆ☜ㄆ 3.　試験・評価本章では、「建築物における天井脱落対策に係る技術表-2　天井材の試験・評価の概要基準の解説2）（平成25年10月）国土交通省国土技術政策ヨ㦂య䛾✀㢮総合研究所」（以下、“技術基準の解説”と称します。）に記されている天井材の試験・評価の方法と共に注意点㒊ᮦ ༢య を記し、新たな評価方法を示しています。表-2に天井材の試験・評価の概要を示します。試験体は、実況どおりに組み合わせた仕様毎に作成し、それぞれ試験を行います。特定天井の構造方法が、仕様ルートにおける技術基準 ᥋ྜ㒊 ኳ஭ୗᆅᮦ ྞ䜚䝪䝹䝖䛾ୖ➃ 䜽䝸䝑䝥䝝䞁䜺䞊 ᩳ䜑㒊ᮦ䛾ୖ䞉ୗ➃ ヨ㦂䛾ຍຊ᪉ྥ ṇ㈇ ⧞㏉䛧ヨ㦂 ᭤䛢䠄㖄┤䚸Ỉᖹ䠅 ᘬᙇ ୍᪉ྥヨ㦂 ᘬᙇ䞉ᅽ⦰ 䞉Ỉᖹ Ỉᖹ ᅽ⦰䞉ᘬᙇ ᅽ⦰ᘬᙇ ヨ㦂య䛾ᩘ(ຍຊ᪉ྥẖ) 3య௨ୖ 1య௨ୖ ኳ஭䝴䝙䝑䝖 Ỉᖹ Ỉᖹ ヨ㦂య䛾ᩘ(ຍຊ᪉ྥẖ) 1య௨ୖ 1య௨ୖ ヨ㦂⤖ᯝ䛻ᇶ䛵䛝ホ౯䛥䜜䜛ᩘ್ ᙜヱ㒊ᮦ䛾᭤䛢チᐜ ⪏ຊ䞉᭤䛢๛ᛶ ᙜヱ᥋ྜ㒊䛾チᐜ⪏ຊ䞉๛ᛶ ኳ஭඲య䛾チᐜ⪏ຊ䞉๛ᛶ - に一部適合しない場合は、計算ルートにより構造耐力上安全な構造方法であることを確かめることができます。リップ接合部の試験状況を示します。クリップ接合部の接合部の試験結果は、仕様ルートにおける当該接合部の試験では野縁、クリップ及び野縁受けから構成される接「緊結」の判断や許容耐力の評価、計算ルートで用いら合部が対象となります。れる許容耐力や剛性の評価に用いられます。試験体は、製品の実況どおりに接合する組合せ仕様に 3.　1　接合部の試験方法基づき作製し、試験に用います。クリップ接合部の試験天井材の接合部の試験では、許容耐力や剛性を得るたは、野縁と野縁受けの引張方向、圧縮方向、水平方向（せめに、天井材の損傷又は接合部分の滑り若しくは外れがん断方向：正及び負の各方向）について加力を行います。生ずる耐力（損傷耐力）を求めます。試験体数は加力方向ごと及び腹掛け、背掛けごとに、そ (1)クリップ接合部の試験れぞれ3体以上とします。図-4にクリップ接合部の試験装置を示し、写真-1にク試験では、最大耐力が得られるまで荷重と変形を計測 26 GBRC Vol.39 No.3 2014.7 します。水平方向試験では、正及び負各々電動ジャッキ電動ジャッキ 20kNロードセル 20kN ロードセルの一方向加力の結果に基づいて正負繰返し試験を1体以上行います。 (2)斜め部材上端接合部の試験写真-2に斜め部材上端接合部の試験状況加力治具を示します。斜め部材上端接合部の試験で加力治具は、吊りボルト及び斜め部材の上端から構変位計1 変位計2 試験体（野縁）変位計3 変位計4(3) 変位計4 試験体試験体（クリップ）（野縁受け）試験体（野縁受け）試験体鋼製支持土台（クリップ）シャコ万力振れ止めローラー成される接合部が対象となります。変位計2(1) 試験体は、吊りボルトに取りつく斜め部試験体（野縁）材の角度及び位置を実況どおりに取り付けたものとします。一方向の試験では斜め部鋼製支持土台材の軸方向に引張方向（正）及び圧縮方向（負）に加力を行います。試験体数は各方向3体以上とし、さらに正負の繰返し試験振れ止めローラーを1体以上行います。 3.　2　接合部の荷重変形曲線の評価 (1)接合部の損傷耐力Pdの評価例図-4　クリップ接合部の試験装置（水平方向）損傷耐力P dは、告示に「天井材の損傷又は接合部分の滑り若しくは外れが生ずる力に対する耐力をいう。」 Ⲵ㔜ࡢ᪉ྥ 㔝⦕ࠊỈᖹ᪉ྥ 㔝⦕ と規定されています。技術基準の解説には、図-5に示す一方向加力試験の結果から損傷耐力を設定する方法が一例として示されています。（a）は最大耐力に達する前に非線形な挙動が進行する場合の荷重変形曲線に対する設定例です。荷重変形曲線㔝⦕ཷࡅ ࢡࣜࢵࣉ に基づき、原点を通り初期剛性Kを持つ直線Ⅰと荷重変形曲線に接するK/3の傾きをもつ直線Ⅱの交点の荷重を損傷耐力Pdとする方法です。初期剛性Kを用いて評価をする場合には、初期剛性Kの取り方によって損傷耐力P d 㗰〇ᨭᣢᅵྎ 写真-1　クリップ接合部の試験状況が大きく変化します。（b）は最大耐力に達するまで、あるいは明瞭な滑りが生じるまで弾性剛性を保持する場合の例で、図中の丸印が損傷耐力Pdに相当する点です。 Ⲵ㔜ࡢ᪉ྥ ᩳࡵ㒊ᮦ 特定天井の接合部は、施工性への配慮から簡易な接合形態のものが多く、逆に抵抗機構は複雑となっています。その結果として図-5に示される荷重変形曲線とは異なる複雑な荷重変形曲線となる場合があります。 ᩳࡵ㒊ᮦୖ➃ Ⲵ㔜 ᥋ྜ㔠≀ Ⲵ㔜 ┤⥺ϩ Pmax Pd ┤⥺Ϩ ྞࡾ࣎ࣝࢺ 0.1ࠥ0.2Pmax 㗰〇ᨭᣢᅵྎ ゅᗘ K/3 Pd 0 K d ኚᙧ țPmax (a)㠀⥺ᙧ࡞ᣲືࡀ㐍⾜写真-2　斜め部材上端接合部の試験状況 K 0 ኚᙧ d (b)⁥ࡾ࡟ࡼࡾኚᙧࡀ㐍⾜ 2）図-5　損傷耐力Pdの設定方法（技術基準の解説） 27 GBRC Vol.39 No.3 2014.7 技術基準の解説では、一方向加力試験に加えて繰返し Da= ⁄ 加力試験を実施することとなっています。繰返し加力試ここで、、験では、一方向加力の試験結果から求めた制御変形の基 :一方向加力試験ののPdの変位δd 準値D aを用いて、図-6に示すように±0.5D a、±1.0D a の平均値 (mm) 、 a ：及び±1.5D aの各変形段階で3回以上繰り返します。試 Daの設定に用いる1.5 験の目的は、繰返し加力試験の結果が一方向加力試験の以上の数数値結果と概ね同等であることを確認することです。繰返し図-6　繰返し載荷履歴加力試験の結果が一方向加力試験の結果と概ね同等であると判断されると、損傷耐力を確定することができます。荷荷重P 荷重P Pmax Pmaax (2)荷重－変形曲線の多様な例破壊形式が複雑な天井の接合部について、一方向加力試験の結果から得られる荷重変形曲線の多様な例を図-7 に示します。図(a)は最大耐力に達する前に非線形な挙動が進行しています。図(b)は最大耐力に達する直前まで荷重変形曲線は線形的です。いずれも、滑りは生じていません。変形変形 0 P Pmax (a) 非線形な挙動動が進行荷重P 0 P Pmax (b)) 最大耐力まで曲曲線が線形に進行荷荷重P Pmax Pmaax 図(c) ～図(f)は変形のモードが変化する例を示し、図中の●は局所的に剛性が大きく変化する点を示します。図(c)は剛性が加力初期の時点と比べ徐々に低下した後に、再び増加しています。図(d)は加力途中に滑りが見られたのちに、再び剛性が増加する性状を示します。図(e)は載荷直後に剛性が局所的に変化し、初期に小規模な滑りが見られたのちに剛性が増加しています。図変形変形 0 Pmax 0 Pmax （c）剛性が低下した後に再再び剛性が増加（d）滑りが見られれ再び剛性が増加荷重P 荷荷重P Pmax (f)は、初期の滑りにより耐力が小さい状態で変形が進行しています。図(c) ～図(e)の例では、変形のモードが変化する●点の荷重は試験体によって差がある場合が多く、これらの変形モードの変化が初期剛性に基づいて損傷耐力を求めることを困難にしています。変形 0 Pmax （（e）初期に局所的的に滑る　Pmaax 0 変形 Pmax （ff）初期の滑りによより変形が進行図-7　荷重変形曲線の多様な例許容耐力は、試験体3体以上の損傷耐力の平均値を基に算出しますが、3体の試験結果のばらつきが大きいものについては、ばらつきを考慮した耐力評価、接合部としての適否の検討が必要になるものもあります。の方法では評価者の恣意的な判断がほぼ含まれないと考また、正負で剛性や損傷耐力が大きく異なる場合も、えられます。同様の配慮が必要です。 (1)損傷耐力Pdの設定 3.　3　損傷耐力Pd、許容耐力Paの計算方法の一例損傷耐力Pdの計算フローを図-8に示します。Pdは、最 3.2（2）に示すように天井材の接合部の荷重変形曲線は大耐力P maxにαd及びαvを乗じて計算します。ここで、多様であり、特に剛性にばらつきが見られます。そのた αdは≦2/3程度とし、低減係数αvによって各試験体のめ接合部の耐力を剛性の変化から評価する方法では初期最大耐力P maxのばらつきを考慮します。なお、試験体剛性の評価値が一定せず、損傷耐力が大きくばらつく傾の変形が所定の変形（天井材と壁との隙間60mmを勘案向が見られます。した適切な値以下の変形）を超えても最大耐力に達しなそこで、当法人では損傷耐力P d及び許容耐力P aを算い場合は所定の変形の荷重を最大耐力Pmaxとします。定する方法の一例として、比較的ばらつきの少ない最大 (2)Pd時の変形δdの制限耐力P maxを基に定め、加えて損傷耐力P d時の変形δdの図-2に示すように特定天井の検証ルートでは、稀な地大きさで制限を加える以下の方法を提案しています。こ震動の発生時（中地震時）に天井が損傷しないことを検 28 GBRC Vol.39 No.3 2014.7 証します。加えて、損検討開始傷耐力時の天井の脱落を防止するため、損傷壁などに衝突しないよう接合部一か所あたりの変形 δdの制限 δda δdaを超える場合には P dを適切に低減しま容耐力Pa経験後の残留図-9　載荷履歴 OK 繰返し試験無す。この変形 δdの制限によって間接的に許 NG δd≦ δda Pdを低減を設け、 δdが制限 Pdを低減 Pdおよびδdの計算 Pd=αv・ αd・ Pmax αd≦ 2/3 αv：ばらつきによる低減率耐力P d時に天井材が有 NG 変形δarを制限するこ図-10　耐力劣化の評価方法 4. まとめ本報では、特定天井の接合部の試験・評価について概説しました。繰返し試験による耐力低下が無いこととになります。 OK (3)繰返し試験結果の Paの計算 Pa=αa・ αa≦ 2/3 評価技術基準の解説に例示される繰返し加力試特定天井の接合部は、試験結果の剛性のばらつきが大きく剛性の評価が困難となる場合が数多く見られます。そこで、損傷耐力P d及び許容耐力P aを定める手続きの一例として、変形の制限に配慮しつつ最大耐力Pmaxから定める算定方法を提示しました。この方法によれば、評価者によらず一定の結果（耐力値）に到達できるので、信頼性の高いデータが得られるものと考えています。験方法では、一方向加 Pd ,Pa 決定本報では天井全体の評価方法については述べていませ力試験により求めた損図-8　耐力計算のフローんが、斜め部材では、端部接合部の耐力到達以前に座屈傷耐力時の変形を基にの発生なども考えられます。設計する場合は、接合部の繰返し載荷を行うため、試験体にばらつきがあり当該試試験結果だけでなく天井ユニットでの試験結果も併せて験体の剛性が低い場合には、繰返し加力による耐力劣化評価する必要があります。以前に不可となることがあります。そこで当法人では、図-9に示す載荷履歴で繰返し載荷試験を行う提案をしています。繰返し載荷はP dの平均 — — — — 荷重P dを基に各荷重レベル（1/3P d、2/3P d、P d）で各3 回繰り返します。1回目の繰返しでは荷重が各荷重レベルに達するまで変形させ、その1回目の変形δcを繰返しの目標変形とします。2回目と3回目は1回目の変形δcを目標に変形させます。図-10に繰返し加力による耐力劣化の評価方法を示し — ます。耐力劣化の評価では、荷重が P dとなる荷重レベルにおいて、2回目と3回目の繰返しで大きな荷重の低【参考文献】 1)平成25年国土交通省告示第771号：特定天井及び特定天井の構造耐力上安全な構造方法を定める件 2)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：「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） 3)国土交通省ホームページ：建築基準法施行令の一部を改正する政令について（平成２６年４月施行） http://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/jutakukentiku_ house_fr_000053.html.：５．その他　参考資料下が生じないことを確認します。【お問い合わせ先】 (4)許容耐力Paの設定（一財）日本建築総合試験所試験研究センター構造部　構造試験室〒565-0873 吹田市藤白台5-8-1 TEL：06-6834-7913（直）　FAX：06-6834-1230（直）許容耐力P aは、一方向加力試験で得られた損傷耐力 — Pdの平均値Pdにαa≦2/3を乗じ計算します。 URL：http://www.gbrc.or.jp　E-mail：[email protected] 29