吊り天井の耐震設計

M ビル

設計例 1－3

エントランスロビー(9 階建て SRC 造オフィスビル)

設計手法：計算ルート（簡易スペクトル法）

1–3–1

1-3-1

目次
§１．吊り天井の耐震設計概要 ............................................................................................... 1-3-4

1-1 建物概要 ................................................................................................................... 1-3-4
1-2 設計方針 ................................................................................................................... 1-3-5
1-3 チェックシート ....................................................................................................... 1-3-6
1-4 使用材料と許容応力度・許容耐力........................................................................ 1-3-7
1-5 部材断面性能 .................................................................................................................. 1-3-8§２．水平方向の地震力算定 ................................................................................................... 1-3-9

2-1 水平震度の算定 ....................................................................................................... 1-3-92-2 水平方向の地震力算定 ................................................................................................ 1-3-10§３．斜め部材の設計 ............................................................................................................. 1-3-113-1 斜め部材の耐力計算.............................................................................................. 1-3-113-2 斜め部材の組数算定 .................................................................................................... 1-3-113-3 斜め部材の配置計画 .................................................................................................... 1-3-11§４．クリアランスの設計 ..................................................................................................... 1-3-134-1 必要クリアランスの算定...................................................................................... 1-3-13§５．接合部材の設計 ............................................................................................................. 1-3-145-1 接合部材の耐力計算.............................................................................................. 1-3-14
5-2 天井の耐力計算 ..................................................................................................... 1-3-14§６．設計図面 ......................................................................................................................... 1-3-15

6-1 設計図面について.................................................................................................. 1-3-15
A-01

特記仕様書(1) ...................................................................................................... 1-3-16

1-3-2

A-02

特記仕様書(2) ...................................................................................................... 1-3-17

A-03

標準図................................................................................................................... 1-3-18

A-04

天井伏図(ゾーニング図) .................................................................................... 1-3-19

A-05【参考】天井伏図(斜め部材の配置図)・断面図 ............................................ 1-3-20

1-3-3

§１．吊り天井の耐震設計概要
1-1 建物概要
本設計例は、実在する建物の設計図書をもととした上で、吊り天井の耐震設計が成立するような天井材を設計したものである。建物概要は以下の通りとなっている。
・建 築 場 所：東京都内某所
・用途：事務所

・階

数：地下なし、地上 9 階、塔屋 1 階

・建 物 高 さ：30.35m
・対 象 天 井：1 階見上げ～3 階床下に位置するエントランスロビー部分の天井(2 階部分が吹き抜けとなっている天井) ⇒平成 25 年国土交通省告示第 771 号第 2に規定される特定天井・天 井 面 積：878.7m2（特定天井部分）
・天 井 高 さ：6,245mm（特定天井部分）
・天井吊り長さ：800mm（特定天井部分）
・柱 ス パ ン：6.6m（特定天井部分：X 方向）
10.0m（特定天井部分：Y 方向）
・構 造 種 別：鉄骨鉄筋コンクリート造

図 1.1 天井伏図

1–3–4

1-3-4

1-2 設計方針
本設計例では、建物 1 階に位置するエントランスロビーにおいて、2 階部分が吹き抜けとなっており、天井高さが 6m を超え、なおかつ水平投影面積が 200m2 を超える部分について、平成 25 年国土交通省告示第 771 号第 3 第 2 項第 2 号に規定される方法であり、平成 12 年
建設省告示第 1457 号第 11 第 2 号ロに規定される方法(以下、簡易スペクトル法)を用いて、特定天井の構造方法について検討する。
図 1.2 に、吊り天井の耐震設計に関するフローを示す。
開始

特定天井（吊り天井）

No
特定天井以外の天井

Yes
No

新築建築物等

法：建築基準法
令：建築基準法施行令
告示：平成２５年国土交通省告示第７７１号
判断：設計者の設計方針に基づく判断

既存建築物の増改築判断（令137条の2）

Yes

Yes

No

特定天井の構造方法（告示第3第1項）

判断

No

仕様ルート

①質量20kg/㎡以下②天井材緊結

大臣認定
ルート

計算ルート
水平震度法
（告示第３第２項）

簡易ｽﾍﾟｸﾄﾙ法

応答ｽﾍﾟｸﾄﾙ法(告示第3第２項第二号等）③支持構造部④吊り材仕様設計用震度（又は加速度）の計算⑤躯体等への緊結⑥吊り材鉛直・1本/㎡⑦応力集中箇所なし⑧吊り長さ3m以下等

斜め部材の耐力計算、組数算出、配置計画（ｿﾞｰﾆﾝｸﾞ）
天井面と壁等との隙間⑨斜め部材組数・配置⑩壁等との間に6cm以上の隙間⑪屋外の天井(告示第3第1項）

接合部の検討（1）天井インサート、（2）吊りボルト上部、（3）斜め部材上部接合部、（4）斜め部材下部接合部、（5）野縁受け、（6）野縁受け＋クリップ＋野縁の接合、（7）野縁、（8）吊りボルト＋ハンガー＋野縁受けの接合、（9）天井仕上材と野縁の接合、（10）ぶどう棚終了

1.2 吊り天井の設計フロー
1–3–5

1-3-5

天井の躯体が大臣認

時刻歴定（令39（法20条第3条第一項）

号）

1-3 チェックシート
簡易スペクトル法を満足するよう、与条件に対して吊り天井の各部材を設計した内容をまとめたものを以下の表 1.1 に示す。詳細検討内容は、次章以降に示す。
表 1.1 チェックシート● 特定天井(天井告示第2）1 天井の種類
2 天井の設置場所
3 天井の規模

与条件

設計
吊り天井

A-01

居室、廊下その他の人が日常立ち入る場所であること

エントランスロビー

A-01

高さが6mを超える天井の部分であること

高さ：6.245m

A-01

水平投影面積が200㎡を超える部分を含むこと

面積：878.7㎡

A-01

4 天井の質量

天井面構成部材等の単位面積質量（天井面の1㎡当たりの質量）
単位面積質量：22kg/㎡が2kgを超えること判「特定天井」の判断
断

上記４つの与条件に対して、いずれにも当てはまること● 耐久性等関係規定
天井の耐久性（令第36条第1項，令第39条第4項）● 設計ルートの選択

選
設計ルート
択

● 計算ルート（簡易スペクトル法）

1 天井面構成部材の剛性及び強度

図面Ｎｏ．

吊り天井であること

A-01

上記４つのいずれにも当てはまるため、「特定天井」と判断する

A-01

設計

図面Ｎｏ．

与条件

特定天井で特に腐食、腐朽その他の劣化のおそれのあるものに特に腐食、腐朽その他の劣化のおそれのあるは、腐食、腐朽その他の劣化を生じにくい材料又は有効なさび止天井ではないめ、腐食その他の劣化防止のための措置をした材料を使用する。

設計

与条件

仕様ルート（仕様規定）
計算ルート（水平震度法）
計算ルート（簡易スペクトル法）
計算ルート（応答スペクトル法）
特殊計算ルート（時刻歴応答解析等）＊構造躯体の構造計算がルート1、ルート2又はルート3又は4号
建物の場合：仕様ルート又は計算ルート
計算ルート（簡易スペクトル法）＊構造躯体の構造計算が限界耐力計算の場合：応答スペクトル法。ただし、層間変形角が1/200以下の場合、仕様ルート又は計算ルート（水平震度法、簡易スペクトル法）により検証することができる。
＊構造躯体の構造計算が時刻歴応答解析：特殊計算ルート。ただし、指定性能評価機関が定める業務方法書に基づき、仕様ルート又は計算ルートにより検証することができる。

与条件

設計

－図面Ｎｏ．

A-01

図面Ｎｏ．

各部材が、地震の震動により生ずる力を構造耐力上有効に当該 天井面構成部材は、地震の震動により生ずる力天井面構成部材の他の部分に伝えることができる剛性及び強度 を構成部材相互に伝えることができる剛性及びを有すること強度を有するものとする。

A-02
A-03

告示に示される水平震度によって天井面に作用する力を用いて水平震度：k=0.5いること

A-02

32 天井の許容耐力

水平方向の地震力が天井の許容耐力を超えないこと

地震力：kW=94.7×10 N
3許容耐力：ΣQb=76×1266=96.2×10 N

A-02

柱スパンが15mを越える場合は、上下震度1.0が同時に作用する柱スパン：10.0m(Y方向)＜15mものとする。

A-02
A-04
A-05

3 壁等とのクリアランス

天井面構成部材と壁等との間に告示式により算定した数値以上の隙間が設けられていること。ただし、特別な調査又は研究の結吊り長さ：800mm＜3,000mm
果に基づいて、地震時に天井構成部材が壁等と衝突しないよう天クリアランス： 2cm
井面構成部材と壁等との間の隙間を算出する場合においては、当該算出によることができる。

A-02
A-03
A-04
A-05

4 その他の震動及び衝撃

屋外に設ける天井については地震その他の震動及び衝撃の他、風圧により脱落することのないように、風圧力を考慮した構造耐力 該当なし
上の安全性の確認を行う

A-02

1–3–6

1-3-6

1-4 使用材料と許容応力度・許容耐力
鋼材と天井下地、ビスの許容応力度を表 1.2 に示す。なお、本設計例において許容応力度設計を行うための基準強度のうち、建築基準法令に規定のない鋼材の基準強度は、JIS による「降伏点又は耐力」の「降伏点」の値を用いることとする。ただし、SGCC 材及び SGHC材には、JIS にて降伏点の参考値しか記載がないため、降伏点の参考値を記載している。また、SWRM 材に関しては、JIS G 3505 にて強度の規定が存在しないため、化学組成が近似している SGCC 材の降伏点の参考値を降伏点として採用する。
表 1.2 使用材料と許容応力度・許容耐力(1)鋼材

部材

使用材料

基準強度
2(N/mm )

鋼材

SS400

235

長期許容応力度2(N/mm )
圧縮
引張せん断
曲げ
15690

短期許容応力度2(N/mm )
圧縮
引張せん断
曲げ
235135

短期許容応力度2(N/mm )
圧縮
引張せん断
曲げ

備考

t≦40(2)天井下地材

部材

斜め部材
野縁
野縁受け
クリップ
ハンガー
ｼﾞｮｲﾝﾄ材
取付金具
吊りボルト
インサート

使用材料

降伏点2(N/mm )長期許容応力度2(N/mm )
圧縮
引張せん断
曲げ

SGCC
SGHC

(205)

13678

205

SWRM
SWCH

(205)
280

136
18678
107

205
280

径(mm)

降伏点又は耐力2(N/mm )

118

備考

JIS G 3302

118
JIS G 3505
161
JIS G 3507-2※SWRM材は、SGCC材に倣う※耐力値による検討を行う部材は、別途メーカーカタログ値による値を採用する※( )内の数値は、JISにおける降伏点の参考値を示す(3)ビス部材

ビス

長期許容耐力(N)

短期許容耐力(N)

引張

引張

せん断

せん断

備考

平13国交告1641第12号第三(※)※薄板軽量形鋼の厚さがねじ頭側：t=1.2mm、ねじ先側がt=1.0mmとした場合にて算出※天井仕上げ材(ボード等)と野縁を止める際の許容耐力は、別途計算の上、算出する
4180

900

740

1–3–7

1-3-71300

1100

1-5 部材断面性能
斜め部材の設計、接合部材の設計において使用する部材の断面性能を表 1.3 に示す。
表 1.3 部材断面性能表
断面積
名称
斜め材
野縁受け
斜め材
野縁受け

吊りボルト

断面二次モーメント

2

断面4(mm )

断面係数3(mm )(mm )断面二次半径(mm)

断面積 せん断用断面積

強軸

弱軸

強軸

弱軸

弱軸

C-38×12×1.272.0

45.6

13590

847

715

90

3.50

C-38×12×1.6

94.0

60.8

18300

1080

960

120

3.40

W1/2

92.5

69.3

682

1–3–8

1-3-8

125.6

2.72

§２．水平方向の地震力算定
2-1 水平震度の算定検討に用いる水平震度は、平成 25 年国土交通省告示第 771 号第 3 第 2 項第 2 号および平成 12 年建設省告示第 1457 号第 11 第 2 号ロに該当するものとして、以下の表に規定される
水平震度 k を用いる。
k：階に応じて次の表に掲げる水平震度
周期帯

設置階

1 次共振

上層階

中層階
下層階

T1≦TG

2.2r1ZTG＜T12.2(TG/T1)Z

T1≦TG

1.3r1ZTG＜T11.3(TG/T1)Z

2 次共振

剛

1.1r2Z
0.66Z

0.50

0.50―

この表において、Z、r1 及び r2 は、それぞれ次の数値を表すものとする。
Z 令第 88 条第 1 項に規定する Z の数値
r1 次に定める式によって計算した数値
min10.125
1.51, 1.0min 0.2 , 1.0
N 地上部分の階数(1) 建物固有周期（昭和 55 年建設省告示第 1793 号第 2 による）
建物高さ：h＝30.35m
1 次固有周期：T1＝h×(0.02+0.01α)＝0.61s (α＝0.0)
2 次固有周期：T2＝T1／3＝0.21s(2) 天井固有周期
斜め部材の仮定組数：76 組
天井の剛性は解析モデルを作成することにより算出することも可能であるが、本設計例においては、B 社ユニット試験の結果を用いる。
天井の剛性：Kceil,h＝300kN/m×76 組＝22800kN/m
天井の質量：Mceil＝189.4kN／9.8＝19.3t (設計例 1-2 と同様)天井の固有周期：,2,0.18s

1–3–9

1-3-9

(3) 共振の判定
剛：Tceil,h＝0.18s ＞

0.1s

1 次共振：T1－0.1＝0.51s ＞
2 次共振：max

0.1,0.1∴剛ではないTceil,h＝0.18s
0.11s

≦

∴1 次共振ではない,0.18s

≦

0.1

0.31s

∴2 次共振の範囲である(4) 水平震度 k の算定
TG＝0.864s（第 2 種地盤）
地域係数 Z＝1.0
r2＝min(0.2N , 1.0)＝min(0.2×9 , 1.0)＝1.0
上層階：k＝1.1r2Z＝1.10
中層階：k＝0.66Z＝0.66
下層階：k＝0.50
階の範囲の計算
上層階：0.3(2N+1)＝0.3×(2×9＋1)＝5.7 を超えない整数 5 に 1 を加えた階から最上階→地上 6 階～地上 9 階(最上階)
下層階：0.11(2N+1)＝0.11×(2×9＋1)＝2.09 を超えない整数 2 の階から最下階→地上 1 階(最下階)～地上 2 階
中層階：上層階又は下層階以外の階→地上 3 階～地上 5 階
本設計例にて対象とする特定天井は、3 階床下部分にある天井(1 階見上げ部分の天井であり、2 階床が吹き抜けとなっている)であるため 2 階に設ける天井とみなし、本例では、下層階の「水平震度：0.5」を採用する。
以上より、本設計例にて検討に要する際の水平震度 k は以下の通りとなる。
k＝0.5

2-2 水平方向の地震力算定
水平方向の地震力算定は、設計例 1-2 と同様とする。ゆえに、本設計例では省略する。

1 – 3 – 10

1-3-10§３．斜め部材の設計
3-1 斜め部材の耐力計算
3-2 斜め部材の組数算定
斜め部材の耐力計算・組数算定は、設計例 1-2 と同様とする。ゆえに、本設計例では省略する。
3-3 斜め部材の配置計画
前節にて算定した斜め部材の組数(76 組)を配置するためにゾーニングを行う。ゾーニング
は、以下の条件により行う。
・基本条件(1) 分割する各ゾーニングの大きさは、一体として挙動する一連の天井の面積の 1/4 以下、かつ概ね 50m2 以下とする(2) 各ゾーニングの一辺の長さは、10m 以下とする(3) X 方向及び Y 方向ともに、2 列以上に分割する
・その他の条件(1) 斜め部材の総数は、X 方向及び Y 方向とも 76 組以上とする(2) 分割された各ゾーンには、X 方向及び Y 方向ともに 3 組以上 4 組以下の斜め部材を配置する(3) 一組の斜め部材の形状は、V 字状とし、斜め部材の断面は C－38×12×1.2 とする(4) 吊り材は、吊りボルト(W1/2)を使用し、その間隔は＠900mm 以内とする(5) 吊り長さは、800mm とする(6) 吊り材は、埋め込みインサートを用いて構造耐力上主要な部分に取り付ける
ただし、やむを得ずあと施工アンカーを用いる場合は、金属系あと施工アンカーとし、その使用箇所数は、吊り材全数に対して 30%以下とする(7) 壁、柱等とのクリアランスは 20mm とする(後述する 4-1 節による)以上により、ゾーニングした結果を図 3.1 に示す。また、図 3.2 には、参考として各ゾーン内に斜め部材を配置した図を示す。

1 – 3 – 11

1-3-11図 3.1 分割したゾーニング図

図 3.2 【参考】斜め部材の配置図(76 組)

1 – 3 – 12

1-3-12§４．クリアランスの設計
4-1 必要クリアランスの算定
天井面構成部材と壁等とのクリアランスは、平成 12 年建設省告示第 1457 号第 11 第 2 号
ハに規定される数値以上とする。
(1) 吊り天井の水平変位
簡易スペクトル法を用いる場合の吊り天井の水平変位は、以下の式により算出する。なお、下式における R の数値は、躯体の構造計算書(限界耐力計算)より採用する数値であるが、ここでは安全側の設定として、R＝1/200 とした。

32322：天井面構成部材と壁等との隙間：吊り天井の水平方向の固有周期(0.18s)：水平方向の加速度
簡易スペクトル法では、直接水平方向の加速度を算出しないため、本設計例では、水平方向の地震力 kW から算定した換算水平加速度を用いる。
9.89.84.9m/s：衝突が生じないことを確かめる位置での吊り長さR：令第 82 条の 5 第 3 号の規定により求めた建築物の層間変位の各階の高さに対する割合

320.1824.910

3280

1/200

1.2cm(2) 必要クリアランス
上記の結果より、天井面構成部材と壁等とのクリアランスは 2cm とする。

1 – 3 – 13

1-3-13§５．接合部材の設計
5-1 接合部材の耐力計算
接合部材の設計は、設計例 1-2 と同様とする。ゆえに、本設計例では省略する。

5-2 天井の耐力計算
天井の耐力計算は、設計例 1-2 と同様とする。ゆえに、本設計例では省略する。

1 – 3 – 14

1-3-14§６．設計図面
6-1 設計図面について次ページ以降に、設計図面を添付する。設計図面の構成は、特記仕様書、標準仕様図、天井伏図(ゾーニング)となっている。また、ゾーニングの考え方をもとにして、斜め部材を天井伏図に配置したものも併せて示すので参考にされたい。

1 – 3 – 15

1-3-15

1-3-16

1-3-17

1-3-18

1-3-19

1-3-20