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天井及びその部材・接合部の耐力・剛性の設定方法のための試験方法について
その 2

天井ユニットの試験方法及び許容耐力・剛性の評価

単位 mm

1．はじめに天井全体の許容耐力と剛性を評価するためには，各種接合部の試験または天井ユニットの試験のいずれかを行うことが必要である。
前回は，接合部の各種試験方法を紹介したが，今回は天井ユニットの試験方法を紹介するとともに，これまで紹介した試験により得られたデータから接合部・天井全体の許容耐力・剛性の評価について紹介する。

2．天井ユニットの試験方法
試験体は，天井面構成部材，吊り材および斜め部材によって実際の構造方法のとおりに組み上げられたものとし，必要に応じて加力方向に直交する方向への変形を拘束するための斜め部材などを取り付ける。吊りボルトの本数は加力方向に 3 本以上，加力方向に直交する方向に 3 本とし，吊りボルトの上端は構造耐力上主要な部分または天井の支持構造部に相当する試験フレームに固定する。試験体数は加力方向（野縁・野縁受け方向）ごとに 1 体以上，正負繰り返し加力を 1 体とする。試験体の代表例を図 1 に示す。
1）試験は水平方向の荷重を，野縁・野縁受け方向ごとに以下に示す方法によって加えるものとする。
試験方法の実施例を図 2 に，試験実施状況を写真 1 〜
写真 3 に示す。図のように，天井面構成部材のうち均等に力が作用する箇所に取り付けたジグに正負それぞれの一方向（試験体の形状が原点に対して互いに対称の場合には，正又は負一方向のみ）の水平力を加える。最大荷重が得られるまで荷重を段階的に加え，損傷時の荷重での変位を用いて次式により制御変位の基準値 Da ＋，Da −を算出する。
−＋−−
dd－
Da ＝ ＋ ， Da ＝ −aa
ここで，＋a＋，a−：1.5 以上の数値−＋ ，−− ：正負の損傷時の荷重での変位の平均値（ mm）
dd22

図1

試験体の代表例（ 在来工法 ）建材試験センター

建材試験情報 5 ’14

レ バーブ ロ ッ ク油圧ジ ャ ッ キ

試験体

ワイ ヤーロ ープ

ロ ード セル

加力用ジ グ

荷重P（ 正加力時）

荷重P（ 負加力時）

水平加力用鋼製フ レ ーム

図2

天井ユニットの試験方法の例

2）天井面構成部材のうち，均等に力が作用する箇所に取り＜試験実施上の注意点＞

付けたジグに図 3 に示す履歴の正負繰り返し力を加え① 地 震時に天井に加わる水平力は天井面構成部材に近いる。図において，± 0.5 Da ，± Da，± 1.5Da の各変位段階高さに生じることから，加力ジグは天井仕上げ材に取りでそれぞれ 3 回以上繰り返すものとする。

付けるか，天井仕上げ材が固定されていないシステム天試験結果には，加力方向ごとに，① a ，a （損傷時の井では，仕上げ材を設置するバー材などに取り付ける。

荷重から許容耐力を求めるための数値で，1.5 以上とす

② 水平方向変位の測定箇所は天井面とするが，システム天る。）の数値及び繰り返し回数，②損傷時の荷重及び最井では天井仕上げ材が固定されていない場合があるの大荷重，③試験体各部の変形又は破壊の形態，④荷重−で，その場合は，天井仕上げ材を設置するバー材とする。

変位曲線を記載する。

ただし，バー材の変形が著しい場合は，斜め部材を止め＋−付ける野縁受け・追加野縁受け（斜め部材を止め付けるために設置された野縁受け）なども測定の対象とする。
③ 水平方向変位は，中央 1 箇所だけでなく，周辺・前後を含めて 6 箇所程度について測定する。
④ 斜め部材の軸力を推定する場合は，斜め部材にひずみゲージを貼付し，測定したひずみ量から算定する。
⑤ 正負繰り返し加力を行う場合，正負で荷重状態が異ならないよう留意する。当センターでは，天井面構成部材の両側に加力用のジャッキを設置し，加力方向ごとに使用するジャッキを換えて引張により水平荷重を加えている。
図3

建材試験センター

繰り返し載荷履歴

建材試験情報 5 ’
14⑥ 変位の測定は斜め部材の軸方向変位について行う。

233．許容耐力・剛性の評価
3．1

接合部の許容耐力・剛性の評価

1）接合部の許容耐力は，以下の加力方向ごとに示す方法によって得るものとする。
ⅰ）引張方向又は圧縮方向
一方向加力試験の結果に基づき，次式によって算出する。
−Pda
ここで，

Pa ＝

写真 1

試験実施状況（ 在来工法 ）Pa ： 許容耐力（ N）−
Pd ： 損傷時の荷重の平均値（ N）
a ： 1.5 以上の数値
なお，損傷時の荷重とは，天井材に滑りおよび外れ並びに損傷が生じた時の荷重をいう。
ⅱ）水平方向
正負繰り返し試験の結果が一方向試験の結果とおおむね同等であることが確かめられた場合には，次式によって算出した数値を許容耐力とする。
−＋−−
PP
Pa+ ＝ d＋ ，Pa −＝ d−aa
ここで，

写真 2

試験実施状況（ 在来工法 ）Pa ＋，Pa − ： 正負の許容耐力（N）−＋ −−
Pd ， Pd ： 一方向試験での正負の損傷時の荷重の平均値（N）
a ＋，a −

： 制 御変位の基準値 Da の設定に用いた
1.5 以上の数値

2）接合部の剛性は，加力方向ごとの荷重−変位曲線に基づき，損傷時の荷重に相当する点と原点を結ぶ直線によって得るものとする。
＜評価上の注意点＞① 試
 験で得られる荷重−変位曲線は，接合部の緊結の程度，構成部材の種類や加力方向によって様々な形態の荷重−変位履歴が得られ，損傷時の荷重が明確に求められない
写真 3

試験実施状況（ システム天井）

場合がある。この時は，以下に示す方法で降伏荷重を求め，降伏荷重を損傷時の荷重に読み替える。なお，損傷時の荷重は試験体ごとに適切に設定する必要がある。

24

建材試験センター

建材試験情報 5 ’
14ⅰ）荷重−変位曲線に基づき，初期剛性 K の直線Ⅰを引均値から算出することが可能である。
同等性評価の基準としては，ⅰ）一方向加力試験での荷く。
ⅱ）初期剛性 K の 1/3 の傾きをもつ直線を，荷重−変位重−変位曲線と正負繰り返し加力試験での荷重−変位曲線に接するように平行移動したものを直線Ⅱとす

曲線がほぼ同等であること，ⅱ）正負繰り返し加力試験る。

による荷重の低下が顕著でないことの 2 点が挙げられ

ⅲ）直線Ⅰと直線Ⅱの交点での荷重を損傷時の荷重（降−伏荷重） Pd とみなす。

る。

ここで，初期剛性 K は，最大荷重 Pmax の 0.1 〜 0.2 倍に相た場合には，一方向加力試験の結果から制御変位の基準当する荷重値と原点とを結んだ直線から得ている。
図 4 に一方向加力試験で得られた荷重−変形曲線から損

なお，おおむね同等でないと評価される試験結果が出
値 Da をさらに小さく設定し直し，正負繰り返し試験を行う必要がある。

傷時の荷重を求める場合の代表例をいくつか示す。
② 水平方向の許容耐力に関しては，正負繰り返し加力後の結果が一方向加力の結果とおおむね同等であることが確認できれば，一方向加力試験で得た損傷時の荷重の平3．2

天井全体の許容耐力・剛性の評価

1）天井全体の許容耐力は，以下の加力方向ごとに示す方法によって得るものとする。
正負繰り返し試験の結果が一方向試験の結果とおおむね同等であることが確かめられた場合には，天井材の構成その他の実況を考慮し，次式によって算出した数値を天井全体の許容耐力とする。
P＋P−
Pa+ ＝ ad＋ ，Pa −＝ ad−
ここで，Pa ＋，Pa − ： 正負の許容耐力（N）
Pd ＋，Pd − ： 一方向試験での正負の損傷時の荷重（N）
a ＋，a − ： 制御変位の基準値 Da の設定に用いた 1.5 以上の数値
2）天井全体の剛性は，加力方向ごとの荷重−変位曲線に基づき，損傷時の荷重に相当する点と原点を結ぶ直線によって得た剛性に，天井材の構成およびその他の実況を考慮した数値とする。
＜評価上の注意点＞① 許容耐力の評価方法は，3．1 で示した接合部の水平方向の許容耐力の評価の考え方と同じである。具体的には正負繰り返し加力後の結果が一方向の結果とおおむね同等であることが確かめられれば，一方向加力試験で得た損傷時の荷重に基づく数値を天井の許容耐力として設定することができる。
正負繰り返し加力の結果が同等性の評価基準を満たさない場合は，一方向加力試験の結果から損傷時の荷重をさらに小さく見積もった上で制御変位の基準値を設定し

図4

建材試験センター

損傷時の荷重の求め方の例

建材試験情報 5 ’
14直し，再度正負繰り返し加力試験を行う必要がある。
25

10000P=7680N，δ=109.9mm
・ブレース下部でブレース金具からのねじの抜け

P=2880N，δ=20.0mm
・野縁の局部変形

8000
6000

P=1940N，δ=7.2mm
・野縁受けの曲げ変形

P=6180N，δ=14.4mm
ブレース金具の局部変形

荷 重P(N)

4000
2000-50-25

損傷荷重
P D =1541N，δ=4.7mm

0255075100125150-2000：δ1=(DG2+DG5)/2：包絡線：0.1Pmax
：損傷荷重
：最大荷重

-4000-6000
変 位δ1(mm)10000
P=7790N，δ=18.1mm
・ブレース上部金具の変形及び回転

8000

P=6230N，δ=40.5mm
・ブレース下部で追加野縁受けからのねじの抜け・ブレースのねじれ・追加野縁受けの曲げ変形

6000

荷 重P(N)

4000
2000-50-25

損傷荷重
P D =3754N，δ=5.2mm

025

5075

100

125

150-2000：δ1=(DG2+DG5)/2：包絡線：0.1Pmax
：損傷荷重
：最大荷重

-4000-6000
変 位δ1(mm)図5

荷重−変位曲線のイメージ

図6② 天井全体の荷重−変位曲線において，図5に示すように，荷重−変位曲線の代表例まれることが予想される。

最大耐力に達する前に非線形が生じる場合や，ほぼ弾性「建築物における天井脱落対策に係わる技術基準の解説」

剛性で最大耐力に達するが，その後の劣化が急激な場合によれば，天井脱落対策に係る技術基準としては，本来，極が想定される。しかし，いずれの場合も構造耐力上の安めて稀な地震動の発生時（大地震時）においても脱落しない全性についての余裕をみて，天井の許容耐力は，損傷耐ことを目標とすべきではあるが，現在の技術的知見では，力（降伏耐力）の 2/3 以下に設定することとしている。

大地震時における構造躯体に吊られている天井の性状を明

また，実際に行った正負繰り返し加力試験の荷重−変位らかにすることは困難である。このため，今回の技術基準曲線の代表例を参考として図 6 に示す。

では，天井の性状をある程度想定することが可能な稀な地震動の発生時（中地震時）において天井の損傷を防止することにより，中地震を超える一定の地震時においても天井の4．おわりに脱落の低減を図ることを目標としている。従って，ここで本年 4 月から義務付けられた「特定天井」は，「脱落によ紹介した，接合部・天井ユニットの試験・評価から許容耐力・って重大な危害を生ずるおそれがある天井」と定義され，そ剛性を算定する場合，定められたルールに従って進めるこの条件は，吊り天井であること，6m を超える高さに設置すとは言うまでもないが，単純に機械的に進めるのではなく，る天井であること，水平投影面積が 200m を超える規模の天井面全体を想定し，設置条件，破壊メカニズム，その他考天井であること，天井面構成部材の重さが 2kg/m を超える

慮すべき事項などを勘案し，余裕をもって評価する配慮がものであること，人が日常の活動の中で立ち入ることが想必要である。

定される場所にあることの全てに当てはまる天井とされて

22（文責：中央試験所 副所長川上 修）いる。音楽ホールや劇場，映画館，宴会場，体育館，ホテルやオフィスビルのエントランスロビーなどがその対象に含26建材試験センター

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