ＢＲＩ－Ｈ２６講演会テキスト

特定天井基準の技術的背景と設計上の要点
建築生産研究グループ

目

主任研究員

石原 直

次

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：建築物と天井の共振
２） 耐えうる地震動レベル
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
謝辞
参考文献

I

はじめに

もに、当該事業との共同研究（一部は技術指導）として対策の検

4 年前の東日本大震災では、脱落等の天井の被害（写真 1、写討に関わってきた。検討を踏まえ、国土交通省から 2012 年 7 月末

真 2）が多数発生した。国土交通省の発表によれば、人的被害はに「試案」が示され、同年 9 月中旬にかけて意見募集が行われた

死者 5 名、負傷者 72 名以上、被害件数は 2000 件以上であった 1)。

1)。並行して実施されていた平成 24 年度（2012 年度）建築基準整2000 年以降に限っても地震の際に度々天井脱落被害が報告され備促進事業 4)や国土交通省で進められた基準化への作業を経て、ており（表 1）
、国土交通省からは技術的助言が示されるなど、2013 年 2 月 27 日に建築基準法施行令及び関連告示の改正・制定

注意喚起がなされていたものの、具体的な耐震基準や設計方法なの案が示された 5)。その後、2013 年 7 月に建築基準法施行令が改どは必ずしも十分には整えられていない状況の中で東日本大震災

正され 6)、関連告示は同年 8 月に公布された 7)。基準の解説書やを迎えてしまった。平成 23 年度（2011 年度）建築基準整備促進

設計例も整えられ 8)、新たな基準は 2014 年 4 月 1 日から施行され事業の１つとして天井脱落対策が挙げられ 2)、具体的な基準作成ている。以上が震災後の国土交通省を中心とした動きであり、建に向けた検討が震災直後に開始された。建築研究所では東日本大

築研究所はこれらの検討に対して技術的なサポートを実施してき震災での被害状況を把握するために現地調査等を実施する 3)ととた。経緯等は別の機会にまとめたことがある 9)10)ので、適宜参照

1/10－ 75 －

脱落部分

脱落部分

写真 1 空港での天井脱落被害

写真 2 体育館での天井脱落被害

表 1 地震時の天井脱落等の被害の例
年
平成 13 年
（2000 年）
平成 15 年
（2003 年）
平成 16 年
(2004 年)
平成 17 年
（2005 年）
平成 19 年
(2007 年)
平成 23 年
（2011 年）II

特定天井基準の技術的背景

地震
芸予地震

主な被災建築物
体育館、武道場

１） 水平震度設定の背景：建築物と天井の共振

十勝沖地震

空港ターミナルビル

によって吊り天井の応答が増幅されたと考えられるものもあった

新潟県中越地震

体育館

考慮すべき事項として「加速度」（慣性力 16)）と「変位」（強制変

宮城県沖を震源とする地震
能登半島地震温水プール

形角 16)）が挙げられるが、吊り天井等の応答倍率が大きくなりう

東北地方太平洋沖地震

ホール、体育館、空港ターミ
ナルビル

東日本大震災での天井脱落被害の中には構造躯体との「共振」
14)15)。
図 1に耐震性評価に関して考慮すべき事項と与条件を示す。

るものについてはこれらを増幅する構造躯体との「共振」を考慮
体育館

すべきである。
図 2 に共振の概念図を示す。入力地震動は構造躯体で増幅され、吊り天井はそれ自体の揺れによってさらに大きな加速度を生じる。
この共振や応答の増幅といった現象を簡潔に示したものが、左下していただきたい。上述の建築基準法施行令の改正と関連告示にの床応答スペクトルである。専門的になるが、床応答スペクトルより追加された天井関係の基準を総称して、本稿では「特定天井には共振の程度が表現されており、時刻歴応答解析を行わないよ基準」と呼ぶ。

うな一般の建築物であっても床応答スペクトルの性質を取り入れ

その他に、東日本大震災後の天井脱落対策に関する動きとしてた地震力を設定することで共振の程度を表現できる。しかし、非は日本建築学会の活動や防災科学技術研究所の検討等を挙げるこ

構造部材等の設計用地震力 16)17)には実用性や簡易さが重視されてとができる。建築学会では特別調査委員会が設けられ、その成果いるためか、床応答スペクトルの性質が必ずしも十分に反映されはガイドライン 11)として公開された後、指針 12)としてまとめられず、特別な場合を除けば慣行として 1G 程度の地震力を見込んでている。また防災科学技術研究所は新基準に適合する天井等を対設計することが多い。研究レベルでは図 1 の与条件を反映した床象としてE-Defense を利用した大規模な震動台実験を実施した 13)。
本稿では、新たに制定された特定天井基準の技術的背景を解説

応答スペクトルの評価法について検討がなされていた例えば 18)19)20)
ものの、パラメータの多さや評価式の複雑さ等が実用の面からはするとともに、設計上の要点をいくつか挙げる。また関連動向と課題と思われた。

して建築研究所で実施している検討を紹介する。なお、本稿で示

震災直後の平成 23 年度建築基準整備促進事業で、大規模な天す見解は筆者によるもので、必ずしも所属機関や関係者の総意で井（現在の特定天井 7)）に設定すべき外力（地震力）の検討がおはないことを予めお断りしておく。

こなわれた際には、既存の指針類 16)17)にとらわれることなく、既往の研究成果 18)19)20)も踏まえながら、床応答スペクトルの簡易評
価法を改めて詰めていった。検討の前提として、議論の末に次の2/10－ 76 －

＜与条件＞＜吊り天井の耐震性評
価で考慮すべき項目＞

• 吊り天井の応答絶対加速度• 吊り元（床、屋根）に対する吊り天井の相対変位• 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】
吊り天井の仕様（重さ、吊り長さ、ブレース量、等）【周期、耐力】

図 1 考慮すべき項目と与条件
床応答スペクトル

図 2 共振（応答の増幅）の概念図(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(c) 脱落する状態

図 3 損傷から脱落に至る状態
2 点が決められた。

倍率に相当する部分では東日本大震災を含む地震観測記録を用い[1]損傷しながらも脱落には至らないという状態を設計の目た時刻歴応答解析結果から、経験則としてやや大胆に倍率を決定標とするのは困難であるため、天井が損傷しないことを目した。非構造部材の倍率は最大でも「2.0 以上」とするものもあ標とする。

る 16)のに対して、この検討で決めた倍率は共振することで最大 6[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倍になるものとした。この倍率の大きさによって、中地震動を対

外力レベルとしては稀に発生する地震動（中地震動）を対象としながらも水平震度は最大で 2.2 という大きな値となった。

象とする。

２） 耐えうる地震動レベル[1]は、既往の小規模な振動台実験等では損傷しながらも脱落に至

上記[1][2]を元に考えると、中地震動を少しでも超えるレベルでらない状態（図 3）も確認されていたが、実際の大規模な天井をは脱落してしまうのではないかと心配されるかもしれないが、基対象として定量的な評価が行える状況にはないという判断があっ準でいう「許容耐力」は「損傷耐力」の「2/3 以下」とする、つた。[2]は、場合によっては人命にかかわるため極めて稀に発生すまり安全率として 1.5 倍以上をとることとされており、「中地震をる地震動（大地震動）を対象とすべきとの意見もあったが、構造超える一定の地震時においても天井の脱落の低減を図る」8)こと

躯体にひび割れや塑性化が生じる状況でそれに取り付く天井の状が意図されている。特定天井基準に従った天井を試験体とした態を予測することや大地震動に対する一般的な外力を設定するこE-Defense での大規模実験では、震度 6 強というかなり大きな地とは短期間の検討では困難と考えられたことから、中地震動を前「許
震動レベルでも損傷は生じるものの脱落は生じなかった 13)。

提とすることとなった。

容耐力」を求めるための試験法・評価法が整理されることでそれ

上記 2 点の前提の下で、床応答スペクトルの簡易評価法は実用に基づいたメーカーでの開発が進められるとともに、設計例等を性を意識してさらにいくつかの仮定をおいて検討を行った。応答通じて留意点がまとめられた 8)ことも耐力確保に貢献していると

3/10－ 77 －

考えられる。一方で構造躯体との共振という観点からは限られたなるだろう。
「脱落するものがない」とは「①天井なし」を選択す

範囲の実験結果を一般論として述べることはできないが、様々なることになる。
「脱落しても安全上問題がない」とは「②軽量化」

点に配慮することを条件にすれば、従来から用いられてきた下地を選ぶことになる。①はそもそも規制対象がないということにな

材等を基本にしたものであっても中地震動の 1.5 倍を超える地震「脱落しない」り、②は 2kg/㎡以下が規制対象外とされている 7)。

動レベルに対しても重大な人的被害は回避しうると考えられる。

をさらに大別すると「損傷しても脱落しない」と「損傷しない」

３） 目標と手段になる。
「損傷しても脱落しない」とは、構造躯体では塑性変形能

上述のように、特定天井の基準では損傷しないことを目標とし力に期待した保有水平耐力計算などがあるが、非構造部材にも同ており、計算ルートでは下地材や接合部等についていわゆる許容様の考え方を適用できる状況にはないと考えられるため、手段と応力度設計を行うことになる 8)。構造躯体の耐震基準における 1

しては「③ネット等の脱落防止措置」を別に加えることになる。

次設計と 2 次設計からの類推なのか、「損傷しないこと」や「許基準上は既存に対して適用可能な手段である。
「損傷しない」状態

容応力度設計」というと機能維持や継続使用という状態と結びつであれば落ちることもないので手段として「④許容応力度設計」

けてとらえられることもあるが、そうではない。許容応力度設計が挙げられる。一方で機能維持を目標とする場合、具体化すればは１つの手段であって、機能維持という目標と必ずしもリンクさ「損傷しない」ことを目指すことになり、手段として「⑤許容応せる必要はない。基準でいう「特定天井」とは「脱落によって重力度設計」となる。④と⑤で手段は同じだが、特定天井基準の考

大な危害を生ずるおそれがある」天井のことである 6)。天井高やえ方としては④の許容応力度設計であって、人的被害の抑制が目面積のほかに「居室、廊下その他の人が日常立ち入る場所に設け標になっている。

られるもの」であることが特定天井の要件となっている 7)ことか
らも分かるように、基準の目標は人的被害の抑制と考えられる。

III 設計上の要点

上記の「重大な危害」とは人への危害と解するべきであろう。も特定天井の設計におけるいくつかの要点を挙げてみたい。
なお、

しそうであれば天井が脱落して人に当たることなどがなければよ

基準やここで示す要点は、天井高が低いことや小規模であること

いことになるが、１）の前提 [1]で示したように、損傷し始めてにより特定天井に該当しない場合も含めて、天井の耐震性等を高から脱落に至るまでの途中段階を設計のクライテリアとすること

める上で参考になると考えられる。

は難しいという判断があるために、１つの手段として「許容応力１） 斜め部材の配置
図 5 に示すように、特定天井基準では天井裏にブレース（斜め度設計」を行っていると解釈できる。
図 4 は目標と手段との関係を示したものである。図の上に目標部材）を入れて揺れにくくするとともに、天井自体の揺れによるを書き、下に手段を書いている。人的被害の抑制は人命保護や安変位と構造躯体の変形による変位を吸収できるよう、周囲に十分全性に関するもので、具体化すれば、「脱落するものがない」か、なクリアランス（隙間）を設けることとしている。このような対「脱落しても安全上問題がない」か、「脱落しない」のいずれかに策は基本的に過去の技術的助言やガイドライン 21)を踏襲したも人的被害の抑制（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）

手段①天井なし（ゾーン分けを
含む。）

脱落しても
安全上問題
がない

②軽量化
（膜天井等）

機能維持（継続使用性）

脱落しない

床・屋根

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。

図 4 目標と手段
4/10－ 78 －

壁

斜め部材
隙間

図 5 特定天井基準の概要（壁際の断面図）

２） 2 次部材の設置のである。
当然のことであるが、単に斜め部材の断面を大きくしてもその天井面の慣性力（地震力）は分散配置した多数の斜め部材を通接合部の剛性・耐力を確保しなければ耐力は上がらない。接合部

じて吊元となる床や屋根に伝達される。最大で 2.2 という大きなに用いられる金物類は施工性への配慮などから剛性・耐力をさほ

水平震度を想定することに対応して、特に斜め部材の上端が接合

ど大きくできない場合も多いようであるため、接合部に見合ったされる部材は十分な剛性と強度を有するものとする必要がある。

斜め部材を組合せるとともに、可能な限り多くの斜め部材を分散

屋根ふき材として用いられる鋼板製屋根折板に金物を付けて天井させて配置することが基本になるだろう。この際、天井裏にあるを吊ることは避け、特定天井では支持構造部として小梁等の 2 次

ダクト等の設備類と干渉することもあるので、設計の早い段階か部材を適宜配置することが必要である。
なお、力の伝達経路には多数の接合部が存在するため、特に斜ら設備との関係を把握しておく必要がある。
また解説書 8)では特に触れられていないが、照明や空調を設置

め部材周辺では接合部の強度等を確保することが肝要となる。

するための天井面の開口との関係を無視して安易に配置された斜

３） 外力算定

め部材では効果が薄れるだけでなく、場合によっては天井面の局

基準での地震力（水平震度）は、経験則としての増幅度合を表所的な破壊を誘発するので注意すべきである。

す関数と、構造躯体の揺れの特性（専門的には刺激関数）の掛け

図 6 に示すように開口の間に斜め部材を配置した場合、地震力

算で決められている。後者の特性には、いわゆる耐震構造の範囲が作用した時に天井面の局所的な変形によって斜め部材に力が伝で代表的と思われる値を設定することで地震力を決めている。な

達されにくい。また応力集中が生じやすい開口の隅角部等を起点

お、計算ルートのうち応答スペクトル法では対象とする建築物のとして天井面の局所的な破壊が生じるおそれもある。開発されて特性を計算に反映することができる。基準上はどんな建築物であいる工法の中には天井面の開口に配慮したものも出てきているがっても仕様ルートや計算ルートの水平震度法を適用できることに22)、
必ずしも十分な技術的資料が整えられていない事項でもあり、なっているが、前提とした特性とは異なるものに適用することは今後の研究開発に期待される面もある。

技術的には無理があるため、注意を要する。中間層免震のような

なお、斜め部材と呼ぶように、ブレース形式で天井の剛性・耐特殊な構造方法を採用する場合には、構造躯体に関しても時刻歴力を確保しなければならないのは仕様ルートの原則に従う場合で応答解析を実施することが多いと思われるので、当該解析結果をある。仕様ルートのただし書き、計算ルートや大臣認定ルートで考慮した適切な地震力を設定すべきである。

は必ずしもブレース形式とする必要はない。設備類との干渉を回

４） 部材構成

避しやすくするには例えばラーメン形式の部材で地震力を負担す

以前から指摘されていることであるが、天井下地材の部材構成ることなどが考えられる。
この点も今後の研究開発が期待される。

について注意点を述べておきたい。
写真 3 に示すような従来から用いられている一般的な天井の力が伝達されにくい下地材（JIS A 6517）は溝形（コの字形）の断面形状をもつこと
等から、力を受けた際に部材のねじれを生じやすい。またハンガ

斜め部材ーやクリップといった接合部に用いられる金物類にも偏心して取

地震力

天井面

り付くものが多く、力が作用すると曲がったりねじれたりしやす
A-A’断面図

いものである。現在はメーカー等において色々と開発が進められ天井面の局所的破壊
斜め部材ているが、従前の下地材を基本とした仕様では、ねじれ等を完全に防ぐことは難しい。計算で確かめる場合には部材や接合部のねA’

じれ等を適宜考慮するとともに、実験結果を踏まえた適切な剛性・耐力の設定が重要になると考えられる。また、いわゆるワン
タッチクリップは施工性に優れるが、写真 4 に示すように水平力

天井面を受けた場合には容易に外れることがあるため、特定天井では耐伏図

震性に配慮したクリップを使用することを基本としている 8)。

図 6 開口の間に設置された斜め部材
5/10－ 79 －

吊りボルト

野縁受け

2000
1500

荷重（N）

クリップ

1000
500
0

0

ハンガー

2

4

6
8
変位（mm）

1012(a) 一方向加力

野縁
600

せっこうボード
荷重（N）

400

写真 3 一般的な天井（JIS A 6517 の鋼製下地を用いた天井）

200
0
-200
-400
-600
-0.8

-0.4

0
変位（mm）0.4

0.8(b)正負繰り返し加力
写真 4 クリップの外れ

図 7 クリップ接合部の試験の結果例（野縁受け方向）8)

また、段差部等の下地材に補強を施すことがあるが、従来からる検討を行うとともに、運用に関して何らかの合意形成がなされの部材を利用する場合には溝形断面の組合せとなることなどからることが望ましいと考えられる。

部材構成が立体的で複雑になる場合がある。特に既存天井の改修

６） 層間変形角で補強部材を追加する場合などでは補強部材の構成・配置を事前

特定天井基準では周囲の壁等との間に十分なクリランス（隙間）に綿密に検討することが必要になると考えられる。

を設けることとされている。これは天井自体の揺れによる変位に

５） 線形応答の前提

加えて、層間変形によって構造躯体が天井に近づくことによる相基準では上述のように「損傷しないこと」を確かめることとし対変位を考慮したものである。

て、各部材や接合部が概ね線形範囲であることを前提とした検証

注意したいのは、天井を吊る又は直張りとするために設けられ方法が定められている。対応して、解説書では天井を組み上げたるぶどう棚（特定天井基準の用語では支持構造部）についても構もの（天井ユニット）や接合部を対象とした試験と評価の方法が造躯体の層間変形が関係するということである。ぶどう棚は構造示されている 8)。図 7 に例示するように、試験における荷重変位

躯体と一体となるようにブレース等を配置して剛性を高めるよう曲線では比較的小さな荷重レベルから非線形性が現れたり、繰返にすることが多いと思われる。ぶどう棚は天井やぶどう棚自体のし加力では履歴ループや除荷時の残留変形が見られたりする。特

地震力を受けるほか、周囲の壁と接続すると層間変形による強制に接合部を対象とする場合には非線形性や履歴ループ等が顕著に変形を受ける。図 8 に強制変形による損傷をやや強調して示す。

見られる場合がある。接合部が小さいために測定方法にも限界が壁が離れる側（図の左側）ではぶどう棚は引張力を受け、部材のあり、場合によっては変位の中に治具等の緩みやずれや含まれて降伏等が発生するか、壁とぶどう棚との接合部が弱ければ接合部しまうことも考えられるが、非線形性等が顕著になることは基準が破断する。壁が近づく側（図の右側）ではぶどう棚が圧縮力をでの検証方法の前提から外れていくことを意味するので、望まし受けることになり部材の座屈等が生じる。壁とぶどう棚を接続しくない。解説書 8)では初期剛性に基づいた評価法が示されているていない場合であっても、層間変形に見合うだけのクリアランス

が、その他の評価法を明確に禁じているわけでもないため、評価を取らなければ、ぶどう棚は圧縮力を受けてしまう。図では相対機関やメーカーの中には独自の判断基準で評価を行っているとこ

的にぶどう棚が弱いとしてぶどう棚が壊れる場合を描いているが、ろも出てきている 23)。現状では設計者の判断に任されている面が必ずしも剛強な壁や柱が連続しているとは限らないので、層間変あるが、公平な判断を容易にするためには評価法に関してさらな形を生じることでぶどう棚が壁側の 2 次部材等を破壊してしまう
6/10－ 80 －

床・屋根

床・屋根

ぶどう棚（支持構造部）

壁・柱

壁・柱

壁
隙間なし、斜め部材なし

天井

層間変形

層間変形

図 9 クリアランス（隙間）のない天井の概要（壁際の断面図）

強制変形による壁際でのぶどう棚の損傷

耐力の評価

図 8 強制変形によるぶどう棚の損傷ことも考えられる。このような損傷を回避するためには、まずは層間変形を常に意識するようにして、強制変形を生じてもぶどう曲げ実験棚が損傷しないことを確認することである。損傷の可能性がある

面内圧縮実験

外力の評価

場合には、天井と同様にぶどう棚にも周囲に適切な大きさのクリ※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。

アランスを設けることで壁等と干渉しないようにするか、強制変形へ追随するようにぶどう棚の構成等を工夫することが必要となる。分かり易くするために柱のない大空間を想定して留意点を述
べたが、室内に独立した柱がある場合にも同様の配慮が必要にな振動台実験

ると考えられる。

大規模加振実験

図 10 実験概要（平成 25 年度建築基準整備促進事業）

７） 軒天風圧
特定天井は屋内のみならず、屋外も対象とされている。従来から軒の天井等のために耐風圧仕様のものが準備されている。必要建築研究所は共同研究として関わり、1 年間であったが多数の実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験を実施するとともに、解析法・評価法の適用性も検討した。そえる場合がある。しかし、近年の研究によれば、吊りボルトを補ここで簡単に紹の内容はこれまでにも公表してきている 26)~33)が、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介しておきたい。

て補剛効果は頭打ちとなることが報告され 24)、建築学会の指針で図 9 にクリアランス（隙間）のない天井の概要を示す。特定天も取り上げられている 12)。屋外で大きな風圧を受ける場合にはハ井基準の概要（図 5）と比較して見ていただきたい。壁際にクリンガー等の金物類にも配慮する必要がある。

アランスを設けないことと同時に、層間変形による強制変形に追随するように、斜め部材は設けないこととした。天井裏を通る部

IV 関連動向材は基本的に吊りボルトのみとなり、設備等との干渉を避けやす

特定天井基準は施行され運用段階に入っているが、関連して引くなることも利点となる。

き続き建築研究所で実施している検討を紹介する。

クリアランスのない天井では、地震力は天井面の剛性・耐力を

１） クリアランスのない天井

頼りに周囲の壁等まで伝達される。よって、現行の特定天井基準

上述のとおり、特定天井基準では周囲の壁等との間に一定の大にも増して、天井面の剛性・耐力を確保することが重要になる。

きさのクリアランス（隙間）を設けることとされている（図 5）

また、意図的なクリアランスをなくしたとしても、施工誤差や壁が、室の用途等によっては大きな隙間を設けにくい場合もある。

等の地震時の変形によって不可避的に生じる隙間（ギャップ 11)12)）

試案に対しては「クリアランスを原則とする必要はないのではなに起因して、衝突が発生することで衝撃的な力が作用する可能性

いか」といった意見もあった 5)の参考資料2 が、基準を作成できるほどがある。よって、当該事業では大きく分けて、静的な実験によるの技術資料は整えられていない状況であった。そこで、平成 25

耐力の評価と、動的な実験による外力の評価を行った（図 10）。

年度建築基準整備促進事業において、「周囲の壁等との間に隙間の

また、解析法の適用性の検討として、図 11 に示す 1 自由度系ない吊り天井の耐震性に関する技術資料の整備」が挙げられた 25)。

での時刻歴応答解析を行った。単純なモデルであるが、実験結果

7/10－ 81 －u f (t )

ks −
cs −

k 2

c

s−

k 2
m

u

s+

ks +
cs +

図 11 壁等との衝突を考慮した 1 自由度系モデル

Disp.(mm)

20

Exp.
THA

10
0
-10

6

7

8

9

10

11

12

13

14

I-N , s±=10mm, 311 T05 amp50%

-20

15

写真 5 クリップの外れによる天井面の落下（実験結果）

16

Time.(s)(a) 相対変位
Vel.(mm/s)

400

Exp.
THA

200
0
-200
-400

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Time.(s)I-N , s±=10mm, 311 T05 amp50%(b) 相対速度
図 12 比較例（Exp.：実験、THA：時刻歴応答解析）29)
単位質量衝撃力(cm/s/s)

6000
5000
4000

Ⅰ-N
実験(負側)
311 T05 amp 50%
等価線形化法(負側)
実験(正側)
等価線形化法(正側)3000

写真 6 面材（せっこうボード）の落下（実験結果）

2000
1000

野縁とともに天井面が落下した（写真 5）。外れにくいものとし

0
10

20
Gap(mm)40て軒天等に使われている耐風圧クリップを用いた場合には、野縁図 13 実験と等価線形化法による衝撃力の比較の例と野縁受けが外れることはなくなり、最終的には下地に留め付け（横軸はギャップの大きさ、縦軸は最大衝撃力を天井の全質量で除した値）ているビスの部分が抜けてしまうこと（いわゆるビス抜け）によって面材のみが落下した（写真 6）。ピッチを細かくすることなと比較すると応答時刻歴としてもよい対応を示すこと（図 12）

どによってビス抜けを生じにくくすることも可能と考えられるのや、ギャップによる衝撃力も概ね予測可能であることが確かめら

で、耐風圧クリップを用いることが推奨される。
実験を行った印象としては、重量や平面規模がさほど大きくなれた。
さらに、衝撃力の評価法として、図 11 の 1 自由度系を対象とい在来工法天井の場合には、比較的大きな地震動レベルでも十分した既往の等価線形化による評価法 34)の適用性も検討した。いくに耐えうるように感じた。なお、実験では周囲の壁に相当する部

つかのパラメータを設定することで、瞬間的な現象で生じる衝撃

分に剛な部材を配置して天井を受け止めた。現実にクリアランス

力の最大値を概ね推定可能であることを確認した（図 13）。なお、なしとして設計するならば周囲の壁等の検証も必要となり、天井評価式は複雑であり、実務での活用を考える場合にはさらなる簡を受け止めうる十分な剛性と耐力を有する追加部材を流すなどの素化等が必要と考えられるが、等価周期や等価減衰といった考え対応が求められる。また衝撃力が発生するので、天井面に設置さ方は入力波の特性との関係を把握する上で有用と考えられる。

れる照明等が破損しないような配慮も必要になると思われる。
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

動的な実験では基準を上まわるような大きなレベルでも加振を行い、動的な破壊形態も確認した。JIS のクリップ（いわゆるワII１）で説明したように、特定天井基準の地震力は中地震動レ

ンタッチクリップ、前出の写真 4）を用いた場合では、衝撃力にベルに対応したものである。中地震動を超えるレベルでは構造躯

よってクリップが弾け飛ぶようにして外れてしまい、最終的には体に塑性化が生じるため、一般的な外力設定は難しくなると考え
8/10－ 82 －

られる。
しかし、天井脱落は人的被害にかかわることであるため、民間での研究開発等によって一般的な天井に関する技術資料は増最低の基準としての建築基準法を満足するのは当然として、より加しているが、音響に配慮する必要があるホール等では重量のあ大きなレベルの地震動に対して想定すべき地震力の目安を示してる複雑な形状の天井が用いられることが多く、一般的な天井とはおくことも大切であると考える。

事情が異なっている。個別の設計で対応されている状況だと思う

建築研究所では今年度から 2 年間の基盤研究として、 基準をが、事例の収集・整理なども有用ではないかと思われる。

超えるレベルの地震動に対する天井等の地震力を、床応答スペク

新たな特定天井基準が設けられたことにより、施工性が優先さ

トルの略算法という形で示すことを目指して検討しているところれた従来の天井を高所・大空間にそのまま用いることはできず、である。いくつかの例を通じて検討したところ、構造躯体が塑性また場合によっては天井を吊る構造躯体側にも 2 次部材等を追加化する場合であっても、弾性に留まる中地震動レベルのように、して補強する必要が生じている。当面は実務上の混乱もあるかと成分に分解したり合成したりする操作が近似的に可能となること思うが、技術開発や研究が進められることにより、様々な選択肢が分かりつつある。図 14 に略算の例を示す。検討中の例のため、が出てくることを期待したい。今回の基準は追加であって、建築

縦軸の加速度の大きさは必ずしも現実的な建築物と対応しないが、基準法施行令第３９条第１項にあるように「落ちないようにしな

破線等で表される略算成分を合成することで得た赤線が時刻歴応ければならない」ことに変わりはない。そう遠くない将来に「こ答解析から求められる青線と概ね対応することが見て取れる。検の程度の地震で天井が落ちていた時代もあった」という昔話にな

討の中ではこれほど対応がよくない例も把握されており、一般論ることを願いたい。

として述べるにはまだまだ検討が足りないと認識しているが、一定の目安となるような資料を提供できるよう引き続き検討を行っ謝辞
本稿で紹介した内容は建築基準整備促進事業（平成 23 年度、ていく予定である。

24 年度、25 年度）、国土技術政策総合研究所に設置された建築構

略算（合成）
略算成分2
略算成分4
Tj

造基準検討委員会及び天井 STG、解説書 8)の編集委員会、等で検Node 5h=0.05T1=1.0s|βjUjI|SAFAj(cm/s/s)

1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0

時刻歴応答解析
略算成分1
略算成分3
略算成分5

討されたものを含んでいる。関係各位に謝意を表す。

参考文献
1) 国土交通省住宅局建築指導課、ほか：「建築物における天井脱落対策試案」に関するご意見募集について、2012 年 7 月
0.0

0.5

1.0

http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000332.html

1.5 Period(s)2.0

2) 国土交通省住宅局建築指導課、ほか：平成 23 年度建築基準整図 14 床応答スペクトルの近似評価例

備促進事業募集要領、2011 年 4 月（5 階建ての屋根、入力地震動 El Centro NS）

http://www.mlit.go.jp/common/000141286.pdf
3) (独)建築研究所：平成 23 年(2011 年)東北地方太平洋沖地震関係

V おわりに特設ページ
http://www.kenken.go.jp/japanese/contents/topics/20110311/i

本稿では新たに制定された特定天井基準の技術的背景を解説す

ndex.html

るとともに、設計上の要点となるいくつかの事項を示した。また

4) 国土交通省住宅局建築指導課、ほか：平成 24 年度建築基準整関連動向として建築研究所で実施しているクリアランスなしの天備促進事業募集要領、2012 年 4 月

井の耐震性に関する検討や基準を超えるレベルでの地震力に関す

http://www.mlit.go.jp/common/000208344.pdf

る検討を紹介した。

5) 国土交通省住宅局建築指導課：建築基準法施行令及び関連省令

特定天井基準は整えられたものの、解決すべき課題はまだ多く

並びに関連告示の制定・一部改正案に関するご意見募集につ残されていると思われる。例えば、既存改修の問題である。南海

いて、2013 年 2 月

トラフや首都直下などの地震が予想される中で対策が急がれるが、http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000387.html

既存の場合には個々の状況が大きく異なるため、一律の対応が難

6) 国土交通省住宅局建築指導課：建築基準法施行令の一部を改正する政令について、2013 年 7 月

しい面がある。また、本稿でも紹介した建築基準整備促進事業や
9/10－ 83 －

23) 例えば、特定天井の接合部の試験・評価について、GBRC、

http://www.mlit.go.jp/report/press/house05_hh_000414.html

Vol.39, No.3, pp.25-29, 2014 年 7 月

7) 特定天井及び特定天井の構造耐力上安全な構造方法等を定め

24) 荒井智一、藤井孝晏、安酸將城、相原正史：鋼製下地材の強る件（平成 25 年国土交通省告示第 771 号）、ほか、官報号外
第 170 号、2013 年 8 月 5 日

度、剛性に関する研究、（その２）
吊りボルトの圧縮強度試験、
日本建築学会大会学術講演梗概集、講演番号 21645、

8) 国土交通省国土技術政策総合研究所、ほか：建築物における天pp.1289-1290、2012 年 9 月

井脱落対策に係る技術基準の解説、2013 年

25) 国土交通省住宅局建築指導課、ほか：平成 25 年度建築基準

http://www.seinokyo.jp/tenjou/top/

整備促進事業募集要領、2013 年 5 月

9) 石原直：天井脱落対策に係る技術基準の制定に至る経緯と解説

http://www.mlit.go.jp/common/000996772.pdf

書の概要、建築の研究、No.221、pp.1-5、2014 年 2 月
10) 地震に耐える天井、えぴすとら、Vol.66、（独）建築研究所、

26) 稲井慎介、石原直、渡壁守正、森田泰弘：周囲にクリアラン

2014 年 7 月

スのない吊り天井の耐震性に関する実験、日本建築学会関東

http://www.kenken.go.jp/japanese/contents/publications/ep

支部研究報告集、日本建築学会関東支部Ⅰ, pp.449-452、2014
年2月

istura/pdf/66.pdf27) 石原直：クリアランスなしの天井仕様、建築技術、No.773、

11) 日本建築学会 非構造材の安全性評価及び落下事故防止に関

pp.140-141、2014 年 6 月する特別調査委員会：天井等の非構造材の落下事故防止ガイ

28) 石原直、稲井慎介、森田泰弘、渡壁守正、脇山善夫、喜々津

ドライン、2013 年 3 月 4 日版
http://www.aij.or.jp/scripts/request/document/20130304.pdf

仁密：周囲の壁等に慣性力を負担させる水平な在来工法天井

12) 日本建築学会：天井等の非構造材の落下に対する安全対策指の耐震性に関する実験的研究 その１～その５、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅰ、pp.977-986、2014 年 9 月

針・同解説、2015 年 1 月
13) 佐々木智大、青井淳、田川浩之、梶原浩一：大規模空間に設

29) 石原直、稲井慎介、森田泰弘、渡壁守正、脇山善夫：壁等と置された吊り天井の脱落被害再現実験、建築技術、No.773、衝突する天井の地震時挙動に関する非線形時刻歴解析及び等

pp.142-145、2014 年 6 月

価線形化解析の適用性、第 63 回理論応用力学講演会講演論
文集、日本建築学会、OS02-02、2014 年 9 月

14) 日経アーキテクチャー編：天井大全、pp.86-92、2012 年
15) （財）日本建築防災協会：川崎シンフォニーホール震災被害

30) 渡壁守正、石原直、脇山善夫：吊り天井の耐震設計に係る基調査報告書、pp.11-2～11-4、2012 年 3 月

準の高度化に資する検討、ビルディングレター、(一財)日本

http://www.city.kawasaki.jp/250/page/0000020109.html

建築センター、pp.8-22、2014 年 10 月16) 日本建築学会：非構造部材の耐震設計施工指針・同解説およ31) 森田泰弘、石原直、稲井慎介、渡壁守正、脇山善夫、喜々津び耐震設計施工要領、2003 年

仁密：鋼製下地吊り天井の静的面内圧縮に関する力学特性、

17) 日本建築センター：建築設備耐震設計・施工指針 2005 年版、第14 回日本地震工学シンポジウム論文集、
日本地震工学会、

2005 年

pp.2563-2571、2014 年 12 月

18) 安井譲、吉原醇一、宮本明倫：床応答スペクトルの直接計算

32) 稲井慎介、石原直、渡壁守正、森田泰弘、脇山善夫、喜々津

法について、その１、その２、日本建築学会大会学術講演梗

仁密：周囲の壁等に慣性力を負担させる鋼製下地吊り天井の概集、pp.757-760、1985 年 10 月

地震時衝撃力に関する振動台実験、第 14 回日本地震工学シ

19) 安井譲、宮本明倫、清水明、沢田貞章：床応答スペクトルのンポジウム論文集、日本地震工学会、pp.2572-2581、2014
年 12 月

直接計算法について、その３、日本建築学会大会学術講演梗
概集、pp.961-962、1986 年 8 月

33) 石原直、稲井慎介、森田泰弘、渡壁守正、脇山善夫、喜々津

20) 国土交通省国土技術政策総合研究所：高強度鋼等の革新的構

仁密：鋼製下地吊り天井の天井面の曲げに関する力学特性、造材料を用いた新構造建築物の性能評価手法の開発、参考資

日本建築学会技術報告集、第 21 巻、第 47 号、pp.45-48、2014

料 4-J、天井の耐震性能評価、国総研プロジェクト研究報告、

年2月

第 32 号、pp.195-206、2010 年 2 月34) 笠井和彦，チャン タン ビン：Spectrum-based prediction21) 日本建築センター：体育館等の天井の耐震設計ガイドライン、
2002 年 3 月

rule for peak structural responses due to seismic pounding(Part 1 sdof systems pounding against rigid structures)，日22) 森田仁彦、佐々木晴夫、尾方大輔、杉山智昭、岩下裕樹：特本建築学会構造系論文集，第 610 号，pp.65-74，2006 年 12定天井等における天井脱落対策「T-Ceiling V-brace 工法」、

月ビルディングレター、pp.1-5、2015 年 1 月
10/10－ 84 －