2015.3.6（金）建築研究所講演会

特定天井基準の技術的背景と設計上の要点（独）建築研究所
建築生産研究グループ
主任研究員

石原 直

空港ターミナルビルの天井の被害（2003年十勝沖地震）

1

非構造部材の耐震
AIJ「非構造部材の耐震設計指針」との関わり
1978年1月 伊豆大島近海地震
同 年6月 宮城県沖地震
同 年6月 大崎順彦（元第3研究部長）と白山和久（元所長、元第2研究部長）の連名で建築学会へ要望書
1985年10月 初版 刊行
1995年1月 兵庫県南部地震
2003年1月 第2版 刊行
2011年3月 東日本大震災
2013年～ 次期改定に2向けた作業

内 容
Ⅰ はじめにⅡ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：共振、 ２） 耐えうる地震動 ベ
地震動レベル、
３）） 目標と手段

Ⅲ 設計上の要点
１） 斜め部材の配置、２） 2次部材の設置、３）
外力算定、４） 部材構成、５） 線形応答の前提、
６） 層間変形角、７） 軒天風圧

Ⅳ 関連動向１） クリアランスのない天井、２） 基準を超えるレベルの地震動に対応した地震力の検討

Ⅴ おわりに※グレーの項目は発表省略。

3

Ⅰ はじめに
表 1 地震時の天井脱落等の被害の例
年
H13（2000）（）
H15（2003）
H16 (2004)
H17（2005）

地震
主な被災建築物
芸
芸予地震
震体育館 武道体育館、武道場
十勝沖地震
空港ターミナルビル
新潟県中越地震 体育館
宮城県沖を震源 温水プールとする地震
H19 (2007) 能登半島地震 体育館
H23（2011） 東北地方太平洋 ホ ー ル 、 体 育 館 、 空 港沖地震
ターミナルビル4

Ⅰ はじめに
東日本大震災での天井脱落等の被害
z死者５名、負傷者
７２名以上
z被害件数約2000件判明

5※国土交通省HPより

H２３基整促脱落部分

東日本大震災での天井脱落等の被害

水平な天井脱落部分
山形架構の屋根面に平行な天井

6

被害の後．．．茨城空港「NHK 東日本大震災アーカイブス」より
http://www9 nhk or jp/311shogen/map/#/e
http://www9.nhk.or.jp/311shogen/map/#/evidence/detail/D0007030037_00000

内観（2011年6月下旬撮影）
天井撤去

7

被害の後．．．せんだいメディアテーク

せんだいメディアテーク・仙台市民図書館：
東日本大震災の記録 ― ３.１１をわすれないために ―、平成２４年２月
http://www.smt.jp/toplus/wp-content/uploads/2012/03/45cfbf6b525bb3ffe80082b6db21c07d.pdf

8建研・国総研による調査(独)建築研究所では、「平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震被害調査報告」をHPで公開しております。
http://www.kenken.go.jp/japanese/contents/topics/20110311/0311report.html

天井の被害
写真5.3-13 天井（システム）の落下

写真5.3-15 天井の落下9Ⅰ はじめに
特定天井基準の経緯(1/2)
3.11

FY2011FY2012FY2013

FY2014

現在(2) (3)(1)(1) 平成23年度建築基準整備促進事業（2011春～
H２３基整促2012/3）
一般社団法人 建築性能基準推進協会 報告会資料 （建研との共同研究（一部は技術指導））http://www.mlit.go.jp/common/000208403.pdf(2) 「建築物における天井脱落対策試案」（意見募集2012/7 /31～9/15））http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000332.html(3) 建築基準法施行令及び関連省令並びに関連告示の制定・一部改正案に関するご意見募集（2013/2/28～3/29）
http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000387.html

10

Ⅰ はじめに
特定天井基準の経緯(2/2)
3.11

FY2011FY2012FY2013

FY2014

現在(2) (3) (4) (5) 施行(6)(4)建築基準法施行令の一部を改正する政令について
閣議決定2013/7/9、公布2013/7/12、施行 2014/4/1(1)

http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000414.html((5)関連告示の制定・改正)
定 改公布2013/8/5（官報 号外第170号）、施行 2014/4/1「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」（平25国交告第771号）、等(6)解説書、設計例の作成 2013/6～2013/911

Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振
目的：与条件を考慮すべき項目に結び付ける方法の提案
H２３基整促＜吊り天井の耐震性評＜吊り井 耐震性評
価で考慮すべき項目＞＜与条件＞
• 吊り天井の応答絶対加速度• 吊り元（床、屋根）に対するする吊り天井の相対相対変位• 吊り天井と構造躯体との共振



入力地震動（大きさ、周波数特性、継続時間、等）【応答スペクトル】
構造躯体（周期、耐力、等）【周期 刺激関数】
等）【周期、刺激関数】
吊り天井の仕様（重さ、吊り長さ、ブレース量、等）【周期、耐力】

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Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振

床応答スペクトル

13

Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振
床応答スペクトルの簡易評価法検討の前提[1]損傷しながらも脱落には至らないという状態
を設計で判断するのは困難であるため、天井が損傷しないことを判断する。
[2] 建築基準法における他の非構造部材との並びも考慮して外力レベルとしては稀に発生する地震動（中地震動）を対象とする。
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Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振

床・屋根

天井

(a) 損傷していない状態(b) 損傷しながらも脱落に至らない状態？

図 3 損傷から脱落に至る状態（天井の断面図）(c) 脱落する状態

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Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振
従来の非構造部材は1G程度の地震力で設計
表 設計用標準水平震度
場所
高耐震一般
上層階
中間階
１階

1.0
1.00.61.00.60.4

注） 「官庁施設の総合耐震計画基準及び同解説 平成8年版」表4.3を簡略化して表示

特定天井基準• 共振を重視• 応答倍率は時刻歴応答解析結果に基づく経験則としてやや大胆に設定
中地震動を対象としながらも最大で2.2G
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Ⅱ 特定天井基準の技術的背景
３）目標と手段
人的被害の抑制（人命保護、安全性）

目標
脱落するものがない（人が居るところに）脱落しても安全上問題ない②軽量化

手段 ①天井なし (膜天井等)

機能維持(継続使用）

脱落しない
損傷しても脱落しない

損傷
しない

損傷
しない

③ネット等の脱落防止措置注）④許容応力度
設計⑤許容応力度設計

注）現状の構法や生産体制では、天井の弾塑性挙動を期待するのは難しい。

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Ⅲ 設計上の要点
１）斜め部材の配置

図 特定天井基準の概要（壁際の断面図）• 接合部に見合った斜め部材の組合せ• 分散配置が基本• 天井裏のダクト等の設備類との干渉を確認

図 開口の間に設置された斜め部材

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Ⅲ 設計上の要点
４）部材構成写真 一般的な天井

吊りボルト

野縁受け

溝形（コの字形）の断面形状を持つ部材、接合部での偏心接合⇒部材や接合部のねじれ等を適宜考慮。実験
結果を踏まえた適切な剛性・耐力の設定
剛性・耐力の設定。

クリップ

ハンガー
野縁せっこうボード

写真 クリップの外れ
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Ⅲ 設計上の要点
５）線形応答の前提
概ね線形範囲であることを前提とした検証方法
設計者判断の面があるが、公平な判断のため、評価法のさらなる検討や運用の合意形成も必要。
試験における非線形性、履歴ループ、残留変形6002000

400荷重（N）
荷荷重（N）
荷

1500
1000
500
02000200-200-40002468変位（mm）(a) 一方向加力

1012-600-0.8-0.40変位（mm）

0.40.8(b)正負繰り返し加力

図 クリップ接合部の試験の結果例

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Ⅲ 設計上の要点６）層間変形角ぶどう棚（支持構造部）でも注意。
床・屋根
床
屋根

ぶどう棚（支持構造部）

壁・柱層間変形

壁・柱天井
層間変形
強制変形による壁際でのぶどう棚の損傷

図 強制変形によるぶどう棚の損傷
損傷のおそれ⇒クリアランス or 変形追随可能な構成

21

Ⅲ 設計上の要点
７）軒天風圧z 軒の天井等のために耐風圧仕様がある。
z 必要に応じて座屈しないように吊りボルトに角パイプ等の補剛材を添える場合がある。
プがz しかし、近年の研究によれば、吊りボルトを補剛してもその下部に取り付けるハンガーやその周辺の変形によって補剛効果は頭打ちとなることが報告されている。
z 屋外で大きな風圧を受ける場合にはハンガー等の金物類にも配慮する必要がある。
22

Ⅳ 関連動向
１）クリアランスのない天井(1/4)
平成25年度(FY2013)基整促「周囲の壁等との間に隙間のない吊り天井の耐震性に関する技術資料の整備」（事業主体：戸田建設株式会社 共同研究：(独)建研）（事業主体：戸田建設株式会社、共同研究：(独)建研）
床・屋根

壁

斜め部材
隙間

特定天井
(壁際の断面図)

クリアランス（隙間）のない天井の概要(壁際の断面図)

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Ⅳ 関連動向１）クリアランスのない天井(2/4)
耐力の評価

曲げ実験

外力の評価

面内圧縮実験
※クリアランスなしだが、施工等の理由から不可避的に生じる隙間により壁等と衝突を生じる際の外力を評価する。

写真３ 振動台実験

写真４ 大規模加振実験

24

Ⅳ 関連動向
１）クリアランスのない天井(3/4)
加振実験での破壊形態

せっこうボードの落下（耐風圧
クリップを使用）25

クリップの外れによる天井面の落下

Ⅳ 関連動向１）クリアランスのない天井(4/4)
Ⅰ-N
解析法の適用性検討
311 T05 amp 50%
単位質量衝撃力(cm/s/s)

6000

u&&f (t )ks −cs −k 2k 2cks +ms−su+cs +図 1自由度系モデル
Disp.(mm)20

実験(負側)
等価線形化法(負側)
実験(正側)
等価線形化法(正側)

5000
4000

3000
2000
1000
01020Gap(mm)40

図 衝撃力推定（等価線形化法）

Exp.
THA

100-10-20678910I-N , s±=10mm, 311 T05 amp50%

111213141516Time.(s)図 相対変位の比較（Exp.：実験、THA：時刻歴応答解析）
26

Ⅳ 関連動向
２）基準を超えるレベルの地震力の検討
特定天井基準は中地震動レベル⇒より大きなレベルの地震動に対する地震力を検討
532
100123μ4

図 各層の塑性率

1600
1600
1400
1400
1200
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
40020020000
0.00.0

略算（合成）
略算成分2Tj
略算成分4Tj

Node
Node 55h=0.05h=0.05TT11=1.0s=1.0s|βjUjII|SAFAj(cm/s/s)

story

4

時刻歴応答解析
略算成分1
時刻歴応答解析
略算成分3略算成分50.5
0.5

1.0
1.0

1.5
1.5 Period(s)2.0Period(s)2.0

図 床応答スペクトル

27

Ⅴ おわりに
本発表では、特定天井基準の技術的背景、設計上の要点、関連動向、を紹介した。
今後の課題
z 既存改修z 音響に配慮するホール等の重量のある天井など
当面は実務上の混乱もあるかと思うが、技術開発や研究が進められることにより、様々な選択肢が出てくることを期待したい。
28

ご清聴、ありがとうございました。

29