戸田建設

技術研究報告第33号

在来天井の耐震対策に関する振動台実験

中原
端
山下
桑
稲井

理揮 *2
直人 *3
英利 *2
素彦 *2

松本喜代隆 *1
矢萩 大作 *2
宅間真 *3
高山 真一 *2

慎介 *1

概

要

近年の大地震により、体育館などの大空間に設置された在来天井の被害が数多く報じられている。建物の主要構造部にほとんど被害はないものの、天井が落下することにより人命が危険にさらされたり、建物が使用不能になるなど数多くの被害が生じている。本報では、在来天井の落下原因を検証するとともに、新たに考案した「制震天井」の耐震性能の検証
結果について報告する。

Shaking Table Test on The Earthquake Preparation
for The Conventional Ceiling
Shinsuke INAI*1
Kiyotaka MATSUMOTO*1
Daisaku YAHAGI*2
Makoto TAKUMA*3
Shinichi TAKAYAMA*2

Masaki NAKAHARA*2
Naoto HASHI*3
Hidetoshi YAMASHITA*2
Motohiko KUWA*2“An earthquake in recent years, the gymnasium and the sport facility report many damage of the conventional ceiling. Even if
there is no damage in a building, the damage in which use of a building becomes impossible has arisen when ceiling falls. Additionally,
there is a problem also about the safety of a human life. This paper reports verification of the cause of fall, and the effect of CeilingControl device system.

*1
*1

*2
*3
戸田建設（株） 技術研究所
戸田建設（株） 構造設計部
戸田建設（株） 建築工事技術部*2
Technical Research Institute, Toda Corp.
Structural Engineering Dept., Toda Corp. *3 Architectural Engineering Dept., Toda Corp.

5在来天井の耐震対策に関する振動台実験

�

��

�

��

在来天井の耐震対策に関する振動台実験�������������������
�������������������

���������
１．はじめに�������

�
�

��
��
��
*1
*2
*1
���
��
���
��
�����
稲井
���慎介
������� �中原���理揮������� �松本喜代隆
���������
*3��
*2��
��
��*2���
��
端
大作
英利
����
���
�������山下������� �����
���直人
����������矢萩
*3
*2
*2
��
��
��
宅間 � 真桑 � 素彦高山 真一������ �������� ����� ���
������� ������������������� ���������

*1

戸田建設（株） 技術研究所*2

戸田建設（株） 構造設計部

5−2

*3

戸田建設（株） 建築工事技術部

������������
������������� ���������
�
近年の大地震により、体育館などの大空間に設置され�������������������������
������������������������
����������
た在来天井の落下被害が数多く報じられている。建物の����������
�������������������������
�������������������������
����
主要構造部にはほとんど被害はないものの、天井が落下�
�������������������������
����������������������������
�����������
することにより人命が危険にさらされたり、建物が使用�����������
�������������������������
�������������������������
�
不能になるなど数多くの被害が生じている。
����������������������
���������������������
�
このような問題の対策として、在来天井の落下原因を�������������������������
������������������������� � � �� � ����
検証するとともに、新たに粘弾性ダンパーを用いた「制�������������������������� ��� � � ����������������������������������
震天井」を考案し、その耐震性能を検証した結果につい������������������������������
�����������������������������
�����
て報告する。また、「制震天井」の地震時挙動のシミュ� ������� ����������������������������������� � ������� ������������������������������
�
レーション解析を行い、実験結果と比較することによ��������������������������
�������������������������
������������������������ ��
り、解析の妥当性を検証する。
� ����������������������� ���������������
�������������
�
�
�
�
�
２．全体概要��������
����������
��������
振動台実験は、天井落下原因の検証実験と、制震天井����������
�������������������������
�����������������������������
�
の性能検証実験の２回に分けて実施した。本報では、以����� �����
��������������������������
������������������������������
�
下に示す順序で報告する。
��������������
���������
�������������
�
①天井落下原因検証実験の概要と実験結果、考察���������
��������������������������
�������������������������
�
②制震天井の性能検証実験の概要と実験結果
����������������������
���������������������
� ���③制震天井のシミュレーション解析��������
����������������������
���������� ��� ����������
������������������ �������
������ ����������
������������
３．天井落下原因検証実験概要
����������������������
�������������������������� �������������������
3.1
試験体概要
�
���������������
�図−１
�� �����
����実験で再現する天井落下要因としては、既往の文献
������
�
１）
��� 試験体概要
��������� ������
��������������������������
�でも示されているような大変形による接合部の外れによ�������������������������
��������������������������
�
るもの（以下、大変形による落下実験）と、壁との衝突�������������������������
��������������������������
�
によるもの（以下、衝突による落下実験）のふたつを想�������������������������
��������������������������
�
定して行った。
�������������������������
���������
�
それぞれの試験体の詳細を図−１に、試験体全景を��������
��
写真−１に示す。試験体は、実大の在来工法による天������������������������
�������������������������
����������� ������������� ���
井の一部を模擬し、天井面の大きさは、大変形による落����������� ������������� ���������������������������
��������������������������
写真−１
��
�����
�� 試験体全景�
下実験では 4, 500mm 角とし、衝突による落下実験では�������������������������
��
�
�����
�
�
�������������������������
640mm
角とした。後者では、大空間に相当する慣性����
3.3 �����
試験ケース
�3,�
� 4,500mm
���������������
���� ������ � � 4,500mm � � � � � � � � � � � � � � �
試験ケースを表−１に示す。大変形による落下実験で質量として、中央部に錘
（約
20m
相当分で
1.
2tf）
を天井
�������������
���� ������ ��������
3,640mm ���������������������
������������� ���� ������ ��������
3,640mm ���������������������
はEl
Centro
波を100〜
900gal に振幅調整したものをと固有振動数が同じになるようにボルトの剛性を調整し�������������������������
������������ 20m ���� 1.2tf�����
�������������������������
������������
20m
����
1.2tf�����
そ れ ぞ れ ケース E- 100x 〜 E- 900x と し、900gal の 加
た。石膏ボードと壁部とのクリアランスは、既往の文献
�������������������������� ��������������
��������������
��������������������������
振で上下動を加えたものをケースE900xz とした。衝２）を参考に 100mm とした。両者とも、吊りボルトは������������
����������������������� ������� ������
�����������������������
突による落下実験は
BCJ-L
2
波の１方向のみでケース
φ９mm、吊り高さ
1, 500mm、間隔を 900mm で配置 �������������������������
��� 100mm �����������������mm�������������������������
��� 100mm（
����
�����
��������mm�
B-���������
170x、B-��
340x����������
とした。
した。ブレース［38 × 12× 1. 2）は大変形による落下実������������
���� 1,500mm���� 900mm ���������
���������� �� ���������� �����������
����
1,500mm����
900mm���������
験では X、Y 方向に４本、衝突による落下実験では６本������ ������������� ��������� �����
���38�12�1.2�������������� X�Y������ ������������� ��������� �����
���38�12�1.2��������������
X�Y
（3,
640mm
角）を設置した。
3.4 計測位置������������
������� ���������
��������������������3,640mm ��������������
������� ���������
大変形による落下実験の計測機器設置の概要を図−２
��������������������3,640mm �� �����
������ ����������� �������
������
����� ������ ����������� �������
に示す。計測は、石膏ボード面、野縁および野縁受けに
3.2
加振概要������
������ �����
������� �����
加速度計、石膏ボードと壁部の相対変位測定用に壁部に入力は、ElCentro 波および BCJ L 2 波を振幅調整し�
レーザー変位計、吊りボルトのブレースに軸力計測用のたものを用い、試験体の野縁方向への１方向加振、およ��� ������ ���
ひずみゲージを設置した。
び１方向＋上下動加振とした。

で約 900N となり、この値は座屈長さをブレース長さと������������������������
�������������������������
仮定したオイラー式から算定される弾性座屈荷重の約�������������������������
�������������������������

1. 6 倍であるが、ブレースに座屈は生じなかった（座屈���������������������������� ����� ������������ ������ ����長さをブレース長 /２とした座屈荷重は下回っている）。
��� ����� ������������ ������ ����������������
������������
������������
������������
������������
������������

��������������
��������������
��������������
��������������
��������������
��������������� ���� ����������������������
�������������������������� ���� ����������������������
������������������������� �� ���� ����������������������
����������������������
����������������������������� ��������������������������
������������������������� ��
戸田建設 技術研究報告 第33号
�������
�������������������
�������������������������
����������������������
�����������������������������
��������
����������������������
���������������������������
���������
������ ����������������������
����������������������
����������
�������
�������������������
���� ������������������
�������� ����������������������������� ��
�������
�������
�������������������
���
��
��
������
������������������������� ��������
������������������������������
���
���
��
�������
������������������
��������������������������
������������
����������������������
����
��
���
��
���
��
��
����������������������
������������
�������
������������������������
��
���
��
���
��
�
�������
�������
�������������������
�����������
������������
���
��
���
��
���
��
���
������
�������
���
��
��
�
���
��
��
���
��
���
��
������
���
��
���
���
�
���
���
��
���
��
��
��
�
���
�
��� ������� ������
��
���
��
���
����
��
��
����������
���������
��
��
���
��
�
���
����
�
���
�� ����������������������
����
���
�
�
��
����������
����������
������������� �������
��������� ����������������������
����������
��������������
����
図−３
入力加速度と天井最大応答加速度・応答変位の関係
����������
��
���
��
��� ����������������������
��
�
����
�
�� ����������������������
����
�����
������ ���������������
�������
�
���
�
�
�
�����
������
����� �������
�����������
�
���
����
�����
������
������������
����������
�������������
�
���
����
�
��������
����������
���������� ��������
������ ����������������������
��������
���� ����������������������
������������
�������������
����� �������
���� ����� ����������������
������������
����� �������
�����������
���������������������
���������� �����
��������
���������� �����
���������������
������������������� �����
������������
����������������
�������
���������������������
�����������
���������������
���������������
������������������
����
��
����
�� �����
���������������������� �����
�������
��������������������
�������
���
����
���
����
�������������
���������
�������
����
����
����
���������������
�������
�������
�����������
�����������������
������������������
�������
�������
�������������
���
���
���
���
����
��� � �������������
�������������������
����������������
������� �
���
���
���
���
����
��� ����
����������������
����� ���� ������������
���
���
���
����
���
���������� ������������
���
���
���
����
���� � �������
������������������������
������������������� ����
�������������������
����������������
�������
�������������������������
����������������� ����
����������������
��������������������������
��������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
���
���
���
���
����
� �
����������������
������������
�������������������������
������������
��������������������������
�
���
���
���
���
����
�������� ��������������������
�������������������������
�
また、上下動入力が、ブレース軸力に与える影響は小さ������������������������
�������������������������
�����������������
��������������������
��������������������������
�������������������������
かった。
����������������
������������
��������������������
��������
���������������������
������������������������
����������������
������������
��������
��
上記より、天井落下に至らない原因として、繰り返し��������
��������������������
������������������������
�������������������������
�������������������������
�加振によりクリップ部にすべりが生じ、地震力が天井に�������� ��������������������
�������������������������
�������������������������
��������
���������������������������
伝達されないことが考えられる。これを確認するため、���������
���������������������������
�����������������
������������
��������
��
補足試験として、最初に水平加速度1260gal、上下加速������������������
������������
��������� ��������������������
�度
1200galでの加振を別途行った。その結果、ブレース���が座屈して、クリップが外れ、天井材の全体崩落が発生
�������� ��������������������
�������������������������
����������������������������
���������
��した��� （写真−３）。
��������
��
��
�
��
�
�
����� �������������������
� ��
��
����
��������������
������������������������
� ���
�����
�������������������
������������������������� � ��������������
������������������������� �����
����������������������
������
������������������
��������������������������
������������������
��������������������������
����������������������
������
������������������������
������������������������
����������������������
������
������������������������
������
����� �������������������
����� ��������������
4.3 ��������������
衝突による落下検証実験結果
����������������������������
図 −５ 、図 −６ に 衝 突 に よ る 落 下 検 証 実 験 ケ ー ス������������������������
����������������������
������
������������
������������
������������
������������
������������
������������� ���� ������� ���
����� ��������� ���������������
�������������
�
���
�����
����
����
���
�
�
����������
��������
��������� ����
�������������
��������������
������
���
�
�
�
�
����
����
���
�
�� �������������������������
��������
���������
��������������
���������������� ����� ������� ������
������ ��������
�
表−１���������
試験ケース ���
�
���
�����
����������
������������ ����
�������
���������
���
�
����
���
�� ������ ��������
��������� ����������
������������
���
�
�
�
������
������������
���������� ����� ����
����������
�����������������
����������
������������ �������� �������� �������
����������������
�������������� �������
���
���
� �
���
���������������
������������ � �������
������
�������������� �� ������ ��������
������������
���������
������
����
�����
���
�
�� � ������
������
������������
������� ������� �������� ���������
����������������������������
���������������� �������
��������������������������������
���������
������������� ���������������
�������������������������
�������
�����������������������������
����
�����
������ ��������
����������������
������� ������������������������
��������������������������
������������������������
������
�����������������������������
�������� ������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
������
������������������
�������������������������
��������������������������
������������������������������ �����
�������������������������
����
�����
�������������
������������������������
�������������������������
��������������
������������������������
��������������������������
�������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
�
�
����
�
�������������������������
��������������
����������������
�
����
�
�
�
�
����
�
�
�������
����
�
����
�
������
�����������
������������
��������
��������������
�������������
�������
�������
����
��
����
������
������ ������������ ���������
������������������ � ���������
�������������
������ ����������
���������
�������������
���������������
������������� ��４．天井落下原因検証実験結果
���� ����������
������
�������� ����������
�������
����� �4.1���������
������
���������������
天井の固有振動数
�� �����������������������
���������������
�� 天井の固有振動数は、大変形による落下実験では約�������������
���������������
���������
�������������
������
����������������������
�������������
������������������������
2.
1Hz、衝突による落下実験では大空間に相当する慣性���������
�������������
��������������
�����������
����� �����������
���� ����������
�����������������������
1. 0Hz であった。また、天井
�重量を付加しているため約����������������������
�������
�����������������������
���� ����������
����������������
����� ������
������
����������������������
を支持するフレームの固有振動数は約8. 9Hz であった。
����� �����������
������������
���������������
������
����������������������
�������������������
�����������
����������������
����������������
�����������
���������������
������������� ����� �����������
�����������
������������������������
����������������
�����������
4.2
大変形による落下検証実験結果
���������
�������������������
�����������������������
����������������
����� ������
�������������������������
図−３に入力加速度と天井の最大加速度・変位の関係�������������������
�����������������������
������������������������
������
����������������������
�������������������
������������
������� ������ ���を示す。入力加速度が増大するにしたがい、天井変位は������������������������
������
����������������������
�������������������������
�����������
����������������
������������������������
�������������������������
比例的に増大しているが、天井加速度は約 270gal で頭�������������������������
�����������
����������������
������������
�������
�������������������
�����������
������
�������������������������
������������������������
打ちとなっている。これは、クリップ部に滑りが生じ、������������
�������
������
�������������������
�����������
������
�������������������������
�������������������
������������
�������
����������������
������ ��������
地震力が天井に伝達されなかったためと考えられる。
�������������������������
�������������������
������������������������
������������������������
�������������������������
被害状況を写真−２に示す。200gal������
の入力加速度で������������������
����������������������������
������������������������
�������������
������ ��������
�������������������������
������������������������
ブレース近傍のクリップにすべりが生じ、400gal で一�������������������������
������������������� ��������
�������������������������
������������������
������
����������������
�������
������
����������������
������ ��������
部のクリップが外れ、野縁受けが大きく変形した。以降
�������������������������
������������������
������
����������������
�������
������
����������������������������
�������������������������
������������������
������
����
は入力加速度を増大させても、クリップ部のすべりに�������������
��������������
�������������������������
�������������������������
������������������������
�������������������������
より天井変形が大きくなるのみで、天井落下には至らな����������������������������
�������������������������
������������������������
�������������
�������������
�������������
������ ���������
かった。
�������������������������
�������������������������
�������������
�������������
��������������
������
��������
����������������������������
上下動を加えた加振（E-�������������
900xz）
では、ブレース近傍������������������
������ �����
�������������
��������������������������
����������������������������
������������������
������ �����������������������������
のクリップが大きく上下に変形し、損傷程度も水平加振�������������������������
����������������������������
������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
のみと比較して高かったが、天井落下には至らなかっ�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
������������������������
た。
�������������
��������������
��������������������������
�������������������������
������������������������
�������������
��������������
図−４に入力加速度とブレース軸力の関係を示す。ブ�������������������������
����������������������������
������������������������
��� ����� ������������ ������ �����������������������������
レース軸力においても、上記と同様にクリップ部のすべ����������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
りにより地震力がブレースに伝達されていないと考えら�������������������������
��� ����� ������������ ������ ������������������������������
�������������������������
��� �����
������������ ������
����
れ、約
1500N
で頭打ちとなった。軸力は100galの入力��������������������������
������������������������
��� ����� ������������ ������ ����の天井加速度時刻歴、天井変位時刻歴を示す。ケース���������������������� ������
5−3

在来天井の耐震対策に関する振動台実験�� ����� �������������������

������������
������������������������
4.4
天井の被害状況一覧
������������
������������
������������
表−２に各ケースの被害状況と最大加速度、変位の一�������������������������
������������������������
������������
������������������������

����
����
����
����
����
����
����
����
����
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
����������
���� ����
����
����
����
����
����
����
������������
����
����
����������
����������
����
����

B- 170xでは20〜60 秒の間に壁部と天井
ボ ー ド端部��������������������������
�������������
���������
����������� ����� �������������������
��������������������������
がわずかに接触し、最大約900galの加速度が生じた。
�������������
���������
���������
������
���� ���� ��� ����������
��������������������������
������������� ������������ ������
������������������������
ケースB340xにおいては、加振10 秒後から100������
秒ま覧をまとめて示す。
�������������
���������
����������������������������
������
���� ����
�������������
����������
�������
������������
������������������������
�������������������������
�������������
������������ ������
������
���� ������� ����������
�������������������������
で天井と壁部は激しく衝突を繰り返し、2000gal
を超え�������� �� �����������������
����������
����������������
�������������������������
����������
�������
������������
�������������
��������� ������
�������������������������
�������������������������
������
��
��
����
���
����������
����������
������� ������������
る加速度が生じた。被害状況を写真−４に示す。ケース�������������������������
５．天井落下原因の考察
������������
����������
�������
������������
�������������������������
��������������������������
����������
����������������
�������������
��������� ������
�����������������������
����������������������������
����������
����������������
����������
�������
������������
�������������
��������� ������
B170x
では天井ボード端部に傷が生じた程度で大きな天井に大きな変形が生じた場合は、図−７に示すよ����������
����������������
������������������������
���������������� ���������
������
�������������������������
����������
������
���������
������
�����������������������
������ ������
����������������
����������
����������������
�������������������������
�������������
���������
������
�����������������������
���
被害はなかった。一方、ケースB- 340x では、天井と壁
うにブレース近傍のクリップの外れを発端として、その�������������������������
����������������������������
����������������������������
������
���� ������� ����������
���������
�������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
�����������������������
���
が激しく衝突を繰り返したため、野縁に座屈が生じ、天他の部分のクリップが徐々に外れ、天井が落下する可能��������� �������������������
�������������������������
������������������������
�����
���
������
�������������������
����������
������� ������������
�������������������������
������
���������������������������
�����
���
������
�������������������
井ボードの一部が落下した（写真−４）。
性が高いと考えられる。また、天井と壁が衝突した場合
�������������������������
���������������
����������������
���������
�����������������
������������������������
�������������������������
�������������
���������
������� ����
������
�������������������������������
������
は、図−８に示すように衝突により野縁が座屈し、野縁�������������������������
��������
������������������������
�������������������������
���������
�����������������
�������� ���������
��������������������������� ����
������������������������
���������
�����������������
������
に固定されている天井ボードが落下する可能性が高いと������
��� ����
���������
�����������������
������
�������������������������
���������
���������
�������������������
������ �����
������
���������
�����������������
�������������������������
考えられる。
��������
��������������
�������������������������
��������
���������������
�������������������������
��������������������������������� �����
�������������������������
��������
いずれのケースにおいても、地震時の入力エネルギー���������
�������������������������� �����
�������������������������
������������
�����������������������������
����������
������
����� ������
����������������������������
を効果的に吸収し、天井の過大な変形を抑制すること�����������
��������������
������ ���������� �����
����������
���������
�
��
��
��
��
���
���
�������
���������
�����������������
������������
����
�
�
�����
��������
���������
����
が、天井の耐震対策として有効であることがわかる。次�������������
������
������������
�������� �����������
������������
����� ���������
������
���
����
����
��������
���� �������
�����������
�
����
�
��
��
��
��
���
���
�������������������������
�������������
�
�����
���
�����������
�������� ���� �����
章から天井の過大な変形を抑制する「制震ダンパー」と������������
��
��
��
��
��
���
���
�������
����� ������������� ���� ������������
��
��
��
��
��� ������
��������������
���������������������������
�������������� ����� �
��
��
��
��
���
���
�������
��
��その効果について示す。
�������� ������� ����
�����
����
��
����������
�������� ������
����
����
��� �����
���������
��������
�� �
�
�����
����
�����������
������
������� ����
��������
��������
����
�����
��
�����
�����
��
����
���
��������
�����������
����
�
�
�����
����
����
�����������
�
��
���
��
��
��
��
��
���
����
��������������
�����
� �
�����
�����������
�����������
������������
�
��
��
��
��
���
���
��
�����
����
�����������
������
������
����
���
�����
�
����
��������������
�����
����
�����������
�����
���
�����
����
�������������������
�����������
�����
�
��
��
��
��
���
���
����
��������������
���������
������ ��������������
������
������������
���� �
������
����
��
��
��
��
���
���
�
�
�
�
�
��
��
��
��
���
���
�����
�������������������
������ ���� ��������� ����
���� ��������������
�� ��
図−５
天井加速度時刻歴（衝突による落下実験）
�����
����
����������������������� �������
������������ ����
��
��
��
��
���
���
� ����
������� ���������������������������� ������
������������
��������
������ ���� �������
��������
����������
������������
����������������������������
���������������
������ ���� �������
� �
��
�
�����
����� ������
������������
�������� ���� ��������� ����������
��
��
��
��
�
������ ���� �������
�������
������
��
��
��
����
���������
��������������������
�� ��
��
�
��
��
��
��
���
���
��
��
��������
����������
�� ��
���
��
�
���
�� ��
�����
����
�������������������
�������������
���������
��
�
���
���
���
���
������
�������� ����
��������
���
�
��
�� ��
�
���
��������
������ ���� �������
�������������
�����������������
�
���
��
��
�
�
�� �� ��������������
��
��
��
��
���
���
��������
�� ��
��
��
��
��
��������������� ���
������
����������������������
��
���
�
�� �
�
�������������
����� ���
������
��
��
��
��
���
���
����
�������������
�������� �������������
��
��
��
��
���
���
�� ���� �������������������
��
��
��
��
��� ������
���
���
�
���� ��������������� ���� �
�
��
���
�
��
��
��
��
���
���
������
�����������
����������������
����������� ���
�������
����������������� ���������������������
������� ��������� ���
������������������������
�����������������
����������������
���� ��������� ���
�����������
������������������������������� ���
������������������������
���� �������������
��� �
����
�������
������������������������
���
��
��
��
��
���
���
�� ���
���������������������������
��� ���
�������������������������
�
��
��
��
��
���
���
��
������������������������
���������������������������
����������� ���
���������������������������
��������������������� ���
�������������������������
�
��
��
��
��
���
���
����
������������������
�����������������������������
６．制震天井の性能検証実験概要
�������������������������
��
��
��
��
���
���
�� ��� ������������������������������
��
��
��
��
���
���
����
�������
�������������������������
������������������
���� ����
6.1 制震天井概要
� ��������������������������
��
��
��
��
���
���
�������������������������
���� ������������������� ����
�������������������������
������������������������
��������������������� ��
�����������������
���������������
�������������������������
�������
制震天井は、粘弾性ダンパーを用いて天井と壁（また�������������������������
�������������������������������� ���� ������������������
�������������������������
��������������������������
�����������������
���������������
は上階床）を接合し、地震時の天井の過大な変形を防止��������� ���
�������������������������
���
�����
��������������������������������
�������
�����������������
���������������
������������
�������������������������
�
��
��
��
��
���
���
する天井である。粘弾性ダンパーの材料はジエン系とし
�����
���
�����������������
���������������
�������
�������������������������
�������������������������������
��������������������������
�������������������������
た。図−９に制震天井に用いられるダンパー（以下、制��� ���� ������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
震ダンパー）の構成を示す。制震ダンパーは、粘弾性体���������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
（30mm
×
30mm
× t 10mm）と天井および躯体側に接�����������������
���������������
�������������������������
�������������������������
�������
���������������������������������
������������������������
�������������������������
合するためのプレートで構成され、写真−５に示すよう���������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
に壁、および上階床から取り付けることが可能であり、���������������������������
�������������������������
��������������
��������
����������������������
�������������������������
�������������������������
����������������������������
それぞれ天井の仕様に応じて選択することが可能となっ�������������������������
��������������������������
��������������
�������������������������
�������������������������
���������������������������
��������������
�������������������������
�������������������������
����� ����������
ている。
�������������������������
������������������������
��������������
���������������
����������������������������
����������
�������������������������
��������������
��������������
������������������������
壁取り付けタイプは、躯体側プレートを、アングルを
表−２ 各ケースの被害状況一覧
��������������
��������
�������������������������
������������������������
�
�
�
���
���� ������������
����������
��������������
����������������������������
�������������
�����
����
�����
����������������������
���������
����������������������������
�����������
������������
����������������
���������
�����
����
���
����������
���� ������������
���������
���
�����
����
��
�������������������������
������
����������
���
���
����
������������� ����������
�����������
����
���
�����
����
��������
�
�
�����
����
����
�������
�����������������
��
�����
����
������
�����������������
���
���
�����
����
����
��������� ���
��������������
������
������������������� �����
�����
����
�����
����
���������������������������
�����������
�������
����������������
�������������
����������
���
���
�
�
�����
����
�����������������
������������
����������
�
�����
���
���
������
��������������
�����������������
����������������
�������������
���
�����
������
����������������
���
����
�
�����������������
���
�
�����
������
����������������
������
����������������
���
����
�
��������
������
�����������������
���
���
�
�
�
���� ������������
������
����������������
���
����
��
�����
��
��������������������
������
�
���
����
�
���
�����
����
������
����������������
��������������
������
�������
�
���
����
����
�������
��������
��������������
��������
�
���
����
���
�����
����
��������
������
����������������������������
�������
����������������������
���������
��������
��������
���������������������
������
����������
��������������������
��������
���������������
���������
��������������
��������������������
�������
����������������
�������
��������
���������������
��������
������
��������
�����������������
������������
��������������������
��������������
��������������
���������
������
�����������������
���������
��������������
����������
������
����������������
���������������������
�図−９
制震ダンパーの構成������
�����������������
���������
���������������
�������
����������������
�������
������������������
���������
���� ����������
������
����������������������
�������
���������������
�������
����������������
�������
������
������������������
5−4��������������������
�������
���������
��������������
�������� �����������������

����������

����� ����������

�
�
�
�
�

�

戸田建設

�

�

�������� �������
�������������

���������� ������ ������������

写真−５ 制震ダンパーの設置状況
� ��� ������
����

介して壁部鉄骨に、上階床取り付けタイプは、躯体側プ�������� � �� � � � � � � � � � ������������
��������
レートを上階床に取り付けたポスト先端に、それぞれ取������ ������� ����������
���������������������
り付けた。両者とも天井側プレートはコンパネを介して�������� ����������� ���������������������������
��石膏ボードにビス留めした。
����� ������������� ������������
���������������
����������
����������
�6.2 試験体概要 ����������� �����
������ ������� ������������
�����������
������������
�
�

�験
�体
�は
�、大
� �変�
�験
�と
�同
�じ
�試
�験�体�
����������
形�
に�
よ�
る�
落�
下実
�� 試
��������
�����������
����������������������
��������
�4, 500mm 角のみとし、吊りボルト仕様、配置はすべて
� ���������
����� ������������
同じとした。ブレースは設置しなかった。試験体の概要
���������������������������
����������
と全景をそれぞれ図−
10 と写真−６に示す。ダンパー���������
������
������������
����������
個数は予備応答解析より、天井変形が約１〜２cm�����������
�������
������������� � � � � ����� � ������� �とな��������

るように４〜６個とした。
�����������
�������
���������������������
���������������������������
������������ ���������

������������ ���������������

������������� � � � �����

��������������������� �����
�����������
����������������� ������� ������ ���������� �����������
���������������������� ��� ����������

�
�
�

��
� � � � �����

��������������
������

������ �������������� ������� ���������� ������ � �����������������������

�
�����
�
��
�
�
�

����� ��������� ������� �������������������������� �����������������
�����������

��
����
�����
�� ����������������� ��������� �����������������������������
写真−６ �����������
試験体全景（制震天井）��������������������������
������������
6.3 �����
加振概要
�����������������
������������
�
入力は、大変形による落下実験と同じ El Centro 波を�������������������������� ����������������� ��������� ��
振幅調整したものを用い、試験体の野縁方向への１方向�������������������������
���� �����������
�
加振、および１方向＋上下動加振とした。

��������������������
�������������������������
������������������������
���� ������
�����
6.4 試験ケース�������������
������������
���� ���� �� ��������������
������������������
���������
��
試験ケースを表−３に示す。パラメータは天井の種�������������������������
���� ���� �� ����������������
�������������������������
類、およびダンパー取り付け位置とした。取り付け位置�������������������������
��������������
��������������������
の外周は壁部、中央は上階床に制震ダンパーを取り付け�������������������������
�たケースを示す。在来天井のケースは上述したケースと����������
�������������������
�������������������������

������������� � ���������
�������
7.1
天井の固有振動数������
������������
�������
�������������������������
で 2. 1Hz、ケースD
1〜 E������
��������������������
������
� 天井の固有振動数はケースE��������
1/10 ��������������

3 で、それぞれ
4. 69Hz、3.
81Hz、3. 81Hz であった。
�������������������
����������������
�D900gal��������
�������������
��11���� E ���� ������������
D1 ����������
�������������
��
25cm����������
7.2
制震天井と在来天井の性能比較�������������������������
������������
�� ���������
�������� D1 �������������cm
������
図− 11 にケースE とケースD 1 の天井変位の比較を������
�������������������� ������
�������������������������
�������������������������
示す。変位は天井両端で計測した平均変位を示してい�������������������
��������
1/10 �������������� E�������������������������
る。変位は、ダンパーの有無により大きく異なり、制�
900gal ������������
�������������
��11
E ����
D1 ����������
��
震天井では、在来天井の 1/ 10 以下に抑えられている。
��
25cm����������
������������
�������������������������
ケースE の 900gal 入力においては、前述したようにク�����������
�� D1 �������������cm
�������
���������
�������������������������
リップが外れ、25cmを超える変形が生じ、天井の一部
���������
���������������������������
��������
1/10 ��������������
が損傷したが、ケースD
1 の制震天井では天井変形は１ E

��������

�����������
�

�
�

�

�������������������������
�
900gal���������������������
���
cm
程度であり、被害はまったくみられなかった。また、
���
��
25cm
����������������������
上下動を加えた場合も、制震天井では、変形に大きな差������

��D1 �������������cm������ ������
��
はみられなかった。
����������������

�������

�����������
����������
ダンパーを取り付けた制震天井のほうが、固有振動数�������������������������
���������

����������
��
が高いことから若干大きくなる傾向がみられるが、最大�������������������������
����
値で比較すると大きな差はみられなかった。
���
��
���
���
���
���
���
���
���
�����������
��
��
��
��
�� ��
�������
��
��
��
��
��
��
�������
�����������
����������
��
� ��
����
�������������������
��������
�
��
� ���
����
����
���������������������
���
���
���
��� �����������������������������������
�����������������
��
��
��
��
��
��
��������
�������������������������
����������� �������������������������
������������������
�����������
���������������
������������������������
�����
���
���
���
�
�������������������������
��
��
��
��
����� ����������
��������

�����������
��������

����� ������
����
����
����
��
��

�����
�����
�
�
�
�
��������� � ��������������
���� � ��������� ��������� ������
���������� � �
����
�����
�
��
���� ���
�������� ���� �����
����
����
����
�
��������
� ���
��
��
�
�
�
�������
���������
���
�
�
��
���
��������
�
��� �
����
�
������
��������
������
������������ � �����������������
��������
� ���
�
�
����
�����
�������
���
� �
��
���
��������
���������� ����
���� ��� ������������������ �������������
���� ���
������������ ������������� � ��������� ��� �����
����
����
�
��
������
����� � ���������
�
同じであり、試験体にブレースを設置した。
����������� �����
��������
�������������������
���������
���
ケースE
とケースD
1
は制震天井の耐震性能の検証、����������������� � ��������� ������ 3 はダンパー取り付け位置の違い������������
ケースD 2 とケースD�� ��� � ���������
���������������������
��������
� ���
�
による性能比較のために行った。
���������
����������� ��� ���������
������ ���
��������
���������
����������������� � ���������� �����
6.5
計測位置���������
���
����
���
������
������������
�������
������
��������������������
������
�������� � ��
� 計測位置は、落下検証実験と同じとした（図−３参�� ���
��������
��������������������
�
��� �
照）。
���������
�������������������
��11���� E ���� D1 ����������
��������������
����
�����
�������������������������
７．制震天井の性能検証実験結果
��������������

�

第33号

����������

������������

�����������������������������
����� 11 �������������������
����図−
天井変位時刻歴（在来天井と制震天井の比較）
���
��
��
��
��
��
������������������
��������������������������
����������
��������������������������
����������

���� �

�

技術研究報告������ � ���� �� ���������������
�������
�������������������������� ����������������������������
���� ���� �� ���������������� 5−5��������������������������
������������������������������
��������������
�����������������������������
������������������������ ���
�
在来天井の耐震対策に関する振動台実験���������

�������
��������
����� ���������������������

���������
��������
��������

�
�����
���
�����
�

� �����
���
�����
�

�������

��

��

��

�������

���������

����� ���������������

���
���

���
���
�����
���
���

�������������
�����������������������
���
�����
た、参考として制震ダンパーのない通常の在来天井での�������������������������
��14 ���������������������
�������������������������
実験値と解析値の比較も行った。
�������������
������
図− 13に解析モデルを示す。吊りボルト、およびフ�������������������������
�������������
��14���������������������
レームの剛性はそれぞれ実験から得られた固有振動数か�����������������������������
�
��14���������������������
�������������������������

ら設定した（在来天井の吊りボルト剛性はブレースを含�������������������������
�������������������������
���������������������������む）。ダンパーはバネとダッシュポ
ットを並列に配置し ��������
�������������������������������
�������������������������
����

てモデル化した。
�������������������������
�����
�����
����������
�����
����

��15 ���� D1�300x
������������
����

�����
������
�������������������������
����������������
50������������
������
���������
�������������������������
������������
������
�������������
����������������
図− 13 ������
解析モデル
����

�����
図− 14 にケース
D 1 − ������
300x の実験と解析の変位、加��15 ����
D1�300x������������
�����������

速度の時刻歴の比較を示す。両者を比較すると、加速度�������������������������
��15 ���� D1�300x50％程度大きめの値となっ������������
の最大値において解析値が�����������
50������������
��15 ���� D1�300x
������������
ているものの、実験値と解析値は良好な対応を示してい�������������������������

���� ����

��������
��������
��������

８．制震天井のシミュレーション解析

������������������
�����������������������
���������������������������
制震天井の応答のシミュレーション解析を行い、実験�����������������������������
������������������������
値と比較することにより解析の妥当性を検証した。ま�����������������������
�������� �����������
��������
��������

���
���
����
��������������������
����� ��
��
��
��
��
����
�������������������������
���
���
�� ��
��
��
��
��
��
��
�������������������������
���
��
��
��
��
�����
��� ������ ����� ������
���� ���
����������������� �� ��������
�������
������������������������ ������
����������
�����
��
��
��
��
��
�������������������������
�������
����
���
�����
���������������
�������������������������
��
��
��
��
���
������� ��
��
��
��
��
��
�������������������������
��������������������
�������������������������� �����
���������������
�������������������������
図− 14 天井変位・加速度時刻歴の比較
�������������������������
�������������������������
��������������������
�������������������������
������������������������
�������������������������
��
���
���
�����
������
�������������������������
�����������������������������
����������������
����������
�������������������������
��������� ������
���������������������� ������
�������� ������
������������������ ��������
����������������������������
���������������� ��������
���������������������� ������
�������������������������������
������������������
����������������������������������� ������
����������������������������
�������������������������
����������������������������� ����������������������������
�������������������������
�������������������������� �����������������������
�������������������������
��������������������������
�����
�
���
�������������������������
���������������������
���
�
�����
���
������
��������������������
�
���
�
�
� � ��
��
��
��
�����
��� ��������� ����� 15 天井変位・加速度時刻歴の比較（ダンパーなし）
図−���������������������������
�������
�
� ��
�����
���
���
��
動数は
1. 1Hz であった。
�� ��
��
��
��
��
������������
��
���変位時刻歴をみると加振初期の����
15 秒までは実験と解���
�����
�����
���
���
�����
���

��

��
����
���
������������������������� �����������
��
��
��
��
��� ��
������������
��
��
��
��
� ��
�����������������������
���
��� �
���������
���������
�������������������������
������������ ���
���������
����������������
��� �
���
���
��14
���������������������
��
��
��
��
��
��� ��
�����������������������������
����������� ����������������
��
��
��
�� ��
����
����
� �� ������������������������
��
��
��
��
�����
��������������
図−12
天井変位時刻歴（野縁方向）
�������������������������
������������������
������� ��������������
������ ������������������������
������������������

�����

�

���
��
�����������������������
��
��
��
��
����������
析は比較的良好な対応を示しているが、15秒以降は実���
��
��
��
��
������������������������
�����
���
���
験ではクリップのすべりと思われる減衰が大きいため、
���
�
���
������������������������
�������
���
両者はあまり対応していない。また、加速度時刻歴にお
���
�
�����
�������������������
����������
いては、解析のほうが大幅に大きな値となった。これも
���
����
�����
��������
����������������
�������
上記同様、クリップ部の滑りにより、天井ボードに力が
��
��
��
��
���� ��
�������������������������������
����
伝達されていないことが原因と考えられる。
��� �� ����������������������
���
��
��
��
��
�����
����
����������������������� ��
��
��
��
��
�����
����������������������
�����������������������
９．まとめと今後の課題������������
�����������������������������
������������������������
�天井の耐震対策として、落下原因を検証するととも�����������������������
������������
に、粘弾性ダンパーを用いた制震天井を開発し、その耐�������
������������
������������������������
�����������������������
震性能を検証した。その結果、制震天井は在来天井に比����������������������������
�����������������������
������������������������
較し、効果的にエネルギーを吸収して天井の過大な変形������������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
を防止し、優れた耐震性を有することが確認できた。ま����������������������������
��������
����������������
������������������������
������������������������
た、シミュレーション解析により制震天井の挙動をおお��������
������������������������
������������������������
��������
����������������
むね評価できることを確認した。
���������������������
��������
��������������������
��������
����������������
������������������������
今後の課題として、段差天井や不整型な天井への適�����������������������
������������������������
用、低コスト化、施工の簡略化などの改良を加えていく��������������������
������������������������
��������������������
予定である。
�����������������������
�������
�����������������������
������������������������
【参考文献】
������������������������
�����������
１）2003 年十勝沖地震における空港ターミナル等の天井の被������������������������������
�������
����
����
����
����
����
���� ����

��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������
��������

��������������������������� ���������������������
������������������������������
7.3
ダンパー取り付け位置の違いによる性能比較������ ���������������������
�������������������������
� 図− 12 にダンパー取り付け位置による天井変位（野縁�������������������������
���������������������������
����������������������������� �� の比較を示す。図より、ダンパーを外周に取り付
��
��
��
��
方向）
�������������������������
�������������������������
�������������������������� ���������
けた場合も、中央（上階床から取り付け）に取り付けた�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������
� �
場合も応答にほとんど差はなかった。２方向、および３�������������������
�������������������������
�������������������������
� �
方向入力においても、最大変位にわずかな差はあるもの��������������������������
�������������������
�������
� ���の両者の応答にほとんど差はなかった。
���������������������
�������� ����
�������
������ � ��
��
��
��
��
�������
�������� ������������
���������� �����
������������
��
��
���
� ��
��� � ��
��
��
��
��
��
� ��
���
������ ����������
��
��
��
��
���
� ��
��������
������ ��
��
��
��
��
������������ � ��������������������� ��
��������� ������ �������������� ��������
�������� ��������
���
��
��
��
��
������������������
�

� ���

��������

�������������������

害に関する現地調査報告、国土交通省国土技術政策総合研����������������������������
����������������������������������
究所、2003.10
��������
������������������������������
����������������������������

�������������������������
�������������������������
ることが確認できる。
�����������
50������������
���������
�����������
50������������
図− 15 に制震ダンパーのない通常の在来天井での実�������������������������

２）体育館等の天井の耐震設計ガイドライン、（財）日本建築セ���������������������
��������
����������������������������
ンター、1998. ３
��������

３）非構造部材の耐震設計施工指針･同解説および耐震設計
��������
���������������������
��������
施工要領、日本建築学会、2003���������������������
��������

験と解析の変位、加速度時刻歴の比較を示す。入力波は�������������������������
���������
上述した制震天井のケースと同じとした。天井の固有振���������

5−6