３ 非構造部材に関する基準の３．非構造部材に関する基準の

整備に資する検討整備に資する検討

Ⅰ 大規模空間を持つ建築物の天井脱落等に関すⅠ 大規模空間を持つ建築物の天井脱落等に関する調査

Ⅱ スプリンクラー設備の地震時機能維持等に関Ⅱ スプリンクラ 設備の地震時機能維持等に関する調査

事業主体名戸田建設（株）

松建設（株）西松建設（株）（財）日本建築センター

共同研究者 独立行政法人建築研究所共同研究者 独立行政法人建築研究所

Ⅰ 大規模空間を持つ建築物の天井脱落等にⅠ 大規模空間を持つ建築物の天井脱落等に関する調査

目的目的・大規模空間を持つ建築物の振動特性を把握するため、

実際の地震時に窓や軒天に被害を受けた体育館の振動実際の地震時に窓や軒天に被害を受けた体育館の振動測定を実施、今後の耐震対策に資するデータを取得する また 並行してシミュレーション解析を実施しる。また、並行してシミュレーション解析を実施し、

非構造部材の耐震対策の技術的資料を収集する。

・前年度の調査結果を踏まえ、実際に天井脱落被害が生じた体育館の屋根 天井を模擬した振動台実験を実施じた体育館の屋根・天井を模擬した振動台実験を実施、天井脱落の防止、および耐震対策の技術的資料を収集

するする。

平成平成2020年度の活動内容・成果年度の活動内容・成果

起振器大規模空間の振動特性調査として、寄棟屋根、切妻屋根の体育館計2棟の振動測定を実施し、振動特性を把握した

■測定結果

・各体育館の固有振動数 固有モード 減衰などの

センサー設置状況 （張間方向加振時）

を把握した。

・各体育館の固有振動数、固有モード、減衰などの振動特性を定量的に把握した。

・水平入力動により山形ラーメン梁中央部の上下動が大きく増幅する可能性があることを定量的に把握した。

地震被害を受けた体育館の天井脱落は 実測や解 体育館の振動測定状況・地震被害を受けた体育館の天井脱落は、実測や解析から求めた1次振動モードの腹の箇所で生じていることを確認した。

体育館の振動測定状況

実測値

解析値

方向

張間 桁行 上下

実測値 4.5 6.4 5.6

解析値 4.8 6.6 5.5

解析/実測 1.07 1.03 0.98

固有振動モードの腹にあたる箇所において天井が脱落 固有振動数と固有モードの把握

平成平成2121年度の活動内容年度の活動内容

振動特性調査とシミュレーション解析振動特性調査とシミュレーション解析

・軒天、窓部に被害を受けた体育館の振動特性調査

・同体育館のシミュレーション解析・同体育館のシミュレ ション解析

振動台実験振動台実験

・天井落下被害を受けた体育館の一部を模擬した振動台実験

振動台実験振動台実験

動台実験

・屋根勾配が振動特性に与える影響を確認するため屋根勾配が振動特性に与える影響を確認するための小規模振動台実験とシミュレーション解析

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

軒天、窓部に被害を受けた体育館の振動特性を把握する

■測定対象建物の概要

竣 工 ：1985年（築24年）所 在 地 宮城県所 在 地 ：宮城県構 造 ：1F:RC造、2F:S造、屋根:S造屋根勾配 ：16.7°

（高 さ ：7m～11m（アリーナ床レベルから梁下までの高さ)規 模 ：長辺方向約50m、短辺方向約25m測定時期 ：2009年12月備 考 ：2008年6月の岩手・宮城内陸地震で窓ガラスの破損、軒天の脱落したが、現在は修復されている。

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

■2008年6月岩手・宮城内陸地震での被害状況

計測 最大加速度 （ l） 震央距離都道府県 観測点名 震度

計測

震度

最大加速度 （gal） 震央距離

(km) 3成分合成 南北 東西 上下

宮城県 栗原市栗駒 6弱 5 9 699 1 414 5 689 3 280 7 24 9宮城県 栗原市栗駒 6弱 5.9 699.1 414.5 689.3 280.7 24.9

窓の破損 軒天の落下窓の破損 軒天の落下

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

■測定内容と測定状況

• 常時微動測定

固有振動数の把握

センサー設置

→固有振動数の把握

• 強制加振実験

→固有振動数の把握起振器設置

→振動モード形状の把握

→減衰定数の把握（振幅依存性）

起振器設置

起振器設置起振器設置

センサー設置

振動測定状況振動測定状況（非構造部材）

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

■測定位置

Y4

Y5

Y6

ステ ジ アリ ナバックステージ 76 9 13 14

5 4

Y4

Y5

Y6

ステージ アリーナバックステージ

9, 10(GL)

7, 815 16

Y1

Y2

Y3

ステージ アリーナバックステ ジ

3

715 16

10 8 11 12

6 9 13 14

Y1

Y2

Y3

ステージ アリーナック テ ジ

13, 14 1 23, 4

5, 6

15 16

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10X

Y

Z

1, 2

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10X

Y

Z

11, 12(GL)1, 2

南側 (北側)

1, 2 3, 45, 6

7, 815(起振器) 16(起振器)

1, 2

3,10,8,11,126,9,7,13,1415(起振器) 16(起振器)

5,4

Z

9, 10(GL)11, 12(GL)

13, 14

Z

X Y X Y

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

■測定結果

・固有振動数 ・固有振動モード

張間方向 桁行方向 上下方向

強制加振 １次 4.52Hz 6.87Hz 4.84Hz

2次 7 43H 8 78H 8 56H

加振方向

2次 7.43Hz 8.78Hz 8.56Hz

常時微動 － 4.75Hz 7.13Hz 4.88Hz

X7通り

張間方向 桁行方向 上下方向

・減衰定数 4.52Hzの振動モード 梁中央の上下が大きい

強制加振 4.30% 2.99% 2.55%

常時微動 3.02% 3.17% 1.96%

加振方向

X7通り

Y1 Y6

7.43Hzの振動モード

体育館の振動特性調査体育館の振動特性調査

■測定結果

・非構造部材（窓部）応答 ・非構造部材（軒天部）応答窓中央部の

20

30

40

ペク

トル

比 ch6/ch11

ch9/ch12

ch10/ch13

9.51Hz

非構造部材（窓部）応答 非構造部材（軒天部）応答窓中央部の振動増幅

ch02

ch04ch06

ch08

0

10

20

0 5 10 15 20

フー

リエ

ス

振動数 (Hz) 9.5Hz

1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

基準

化フ

ーリ

エ振

幅 頂部ch084.84Hz

8.56Hz

11.59Hz3 4 5

6 9 10

ch4 ch3

ch5

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

基準

化フ

ーリ

エ振

幅 梁中央ch06

0 8

1

幅 柱上ch04

11

12

13

3 4 5

ch9 ch6ch1012.7Hz

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

基準

化フ

ーリ

エ振

幅 柱上ch04

0.8

1

エ振

幅 軒ch029.12Hz 13.17Hz

3 4 5

6 9 10ch13

軒天部の振動増幅

12.7Hz

0

0.2

0.4

0.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

基準

化フ

ーリ

エ

振動数(Hz)11 12 13

ch12 ch11

ch13

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析

最大加速度( l)

・入力波の最大加速度と応答スペクトル

■解析モデルと入力波 張間方向 桁行方向 上下方向

409.8 659.7 280.7 5.9 6弱

最大加速度(gal)計測震度 震度

・体育館位置と観測点位置100cm10cm 10

00ga

l

100g

al

100

1000

(cm/s) 桁行方向

張間方向

JMA栗駒観測地点

-600-400-200

0200400600

0 5 10 15 20 25 30sec

加速

度(cm/s/

s) 桁行方向

-2000

200400600

速度

(cm/s/

s) 張間方向1cm

10ga

l

10

100

0 1 1 10

速度

(

上下方向

観測地点-600-400-200

0 5 10 15 20 25 30sec

加速

-600-400-200

0200400600

0 5 10 15 20 25 30sec

加速

度(cm/s/

s) 上下方向

0.1 1 10

周期(sec)

約3km

・解析モデル

X10X9Y6

X4

X9X8

X7X6

X5

X3X2

X1Y1

Y2

Y4Y5

Y6

小学校位置

モデル化：RC柱梁→ビーム要素、RC壁床→版要素屋根鉄骨→ビーム要素＋トラス要素

解析方法：直接積分法（Newmarkβ法 β=0.25）減衰 ：剛性比例型 3%（実測を参照）

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析

■固有値解析結果

比率次数 振動数 モード形状 振動数 モード形状

解析 測定

(Hz) (Hz)

1 01 5.28 4.52 0.86

2 5.52 4.84 0.88

4 6.78 6.87 1.01

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析

■固有値解析のアニメーション

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析100 A1張間/張間入力 100 A1上下/張間入力

A2、A3の梁中央が増幅張間入力

■振動特性（スペクトル比）

1

10

FourierS

pctr

um

Ratio

張間 張間入力

A2張間/張間入力

A3張間/張間入力

A4張間/張間入力

1

10

100

ourierS

pctr

um

Ratio

A1上下/張間入力

A2上下/張間入力

A3上下/張間入力

A4上下/張間入力

張間／張間 上下／張間

0.01

0.1

0 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

F

0.01

0.1

0 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

Fo

A1A2

A3

10

100

mR

atio

A1桁行/桁行入力

A2桁行/桁行入力

A3桁行/桁行入力

A4桁行/桁行入力10

100

mR

atio

A1上下/桁行入力

A2上下/桁行入力

A3上下/桁行入力

A4上下/桁行入力

どの点もほぼ同じ増幅

桁行／桁行 上下／桁行

桁行入力

A3A4

0.01

0.1

1

0 5 10 15 20 25 30

FourierS

pctr

um

0.01

0.1

1

0 5 10 15 20 25 30

FourierS

pctr

um

X70 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

0 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

100 A1張間/上下入力

A2張間/上下入力

A3張間/上下入力

100 A1上下/上下入力

A2上下/上下入力

A3上下/上下入力

A1頂部の増幅が大きい

張間／上下 上下／上下

上下入力

0.1

1

10

FourierS

pctr

um

Ratio

A3張間/上下入力

A4張間/上下入力

0.1

1

10

FourierS

pctr

um

Ratio

A3上下/上下入力

A4上下/上下入力

上下／上下

0.01

0 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

0.01

0 5 10 15 20 25 30

Frequency(Hz)

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析

3000 A1A1

各点の最大上下加速度応答

■地震応答解析結果

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

加速

度(c

m/s/

s)

A1

.

A1

-3000

-2000

0 5 10 15 20 25 30sec

1000

2000

3000

s/s)

A2A2

A1A2

-3000

-2000

-1000

0

1000

0 5 10 15 20 25 30sec

加速

度(c

m/

.

A2A3

A4

0 5 10 15 20 25 30

1000

0

1000

2000

3000

度(c

m/s/

s)

A3

.

A3

X7

-3000

-2000

-1000

0 5 10 15 20 25 30sec

加速

3000 A4A4

-2000

-1000

0

1000

2000加

速度

(cm

/s/

s)

.

-3000

0 5 10 15 20 25 30sec

体育館のシミュレーション解析体育館のシミュレーション解析

■地震応答解析結果

F4C1

F1F2

F3

F4C1

C2

0.01C1-C2▽1/100

0

0.2

F1

-0.005

0

0.005

層間

変形

角(r

ad)

▽1/200

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

F1

F2

F3

1/200

-0.01

0 5 10 15 20 25 30

sec

軒天部の変形図

1

0 50 100 150 200

窓部の層間変形角（面外方向）

振動台実験振動台実験

■天井被害を受けた体育館の概要

［所在地］広島県安芸郡［所在地］広島県安芸郡

［竣工］ 1989年

［構造］ 1階RC造

階 造2階SRC造

（S造の寄棟屋根）

［規模］ 張間方向 約26m 2001年芸予地震規模 張 約

桁行方向 約40m

張間方向の屋根勾配は約30度

年芸予地震

張間方向の屋根勾配は約30度。

在来工法による天井（せっこうボード＋吸音板＋吸音材）。

2001年芸予地震の際に天井が脱落2001年芸予地震の際に天井が脱落。構造体に大きな被害は見られない。

振動台実験振動台実験

■振動台実験の概要落下被害が生じた天井の一部を模擬、振動台実験により再現し、被害原因の検証と耐震対策に有効なデ タを取得する震対策に有効なデータを取得する

E通り

振動台実験振動台実験

試験ケ ス■試験ケース

天井サイズ2.7×5.8m

天井サイズ2.7×5.8m

被害が生じた体育館の 屋根と天井の一部を模擬

天井の吊りボルトの吊り方向を変えた検討

ケース1：天井に垂直に吊る ケース2：地面に垂直に吊る

振動台実験振動台実験

最大4800gal

2500

5000

速度

張間方向

■入力波最大4800gal

-5000

-2500

0

0 10 20 30 40

sec

屋根応

答加

(gal)

5000 桁行方向1000

)

EW方向

最大830gal

5000

-2500

0

2500

0 10 20 30 40

sec

屋根

応答

加速

度(gal)

-1000

-500

0

500

0 10 20 30 40

sec

入力

加速

度(gal

1000 NS方向-5000 sec

2500

0

2500

5000

0 10 20 30 40sec屋

根応答

加速度

(gal)

上下方向

-1000

-500

0

500

0 10 20 30 40

sec

入力

加速

度(gal)

-5000

-2500 sec屋

-1000

-500

0

500

1000

0 10 20 30 40

sec

入力

加速

度(gal)

UD方向

入力

屋根部の応答加速度

地震応答解析に用いた観測地震波（広島県提供）

1000 sec

これを振動台に入力これを振動台に入力（振動台性能に合わせて倍率を調整）

振動台実験振動台実験

■実験状況（全体映像）

■･全体映像

■・試験ケース1（天井に垂直に吊った場合）

■ 試験ケ ス2（地面に鉛直に吊った場合）■・試験ケース2（地面に鉛直に吊った場合）

振動台実験振動台実験

■加振結果

被害が生じた体育館の天井の吊りボルトの吊り方向を変えた検討被害が生じた体育館の

屋根と天井の一部を模擬 を変えた検討

クリップのはずれと野縁受けの変形 クリップのはずれと野縁受けの変形

振動台実験振動台実験

■加振後の被害状況

場合によっては削除

ハンガーの塑性変形

クリップのはずれ

振動台実験振動台実験

■クリップはずれ時の挙動

■・高速カメラによるクリップ外れ時の挙動確認

振動台実験振動台実験

■クリップはずれ時の挙動

-15

-10

-5

0

5

10

6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

sec

天井

変形

(mm)

d2

0

500

1000

6 5 7 7 5 8 8 5 9 9 5ひず

み(μ

）

e10

-25

-20

クリ プが少し開 た状態 クリ プがかなり開 た状態

-1500

-1000

-500

6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5sec

クリ

ップ

ひ クリップが少し開いた状態 クリップがかなり開いた状態

ひずみが数100μ増加

クリップ外れる瞬間 クリップ外れ後

縮小模型振動台実験縮小模型振動台実験

■試験体とシミュレーション解析モデル

・試験体

勾配30°

990mm

330mm

勾配15°

・解析モデル

勾配0°

（なし）

縮小模型振動台実験縮小模型振動台実験

■試験結果A

B AB

勾配によらず上下動は増幅

CB

C ABC

40

50

ル比

ch01/ch12ch03/ch12ch05/ch12

40

50

ル比

ch01/ch12ch03/ch12ch05/ch12

40

50

ル比

ch01/ch12ch03/ch12ch05/ch12勾配6/10 勾配3/10 勾配0

CBA

CBA

CBA

水平／水平

0

10

20

30

フー

リエ

スペ

クト

ル

0

10

20

30

フー

リエ

スペ

クト

ル

0

10

20

30

フー

リエ

スペ

クト

ル

02 4 6 8 10 12 14

振動数

02 4 6 8 10 12 14

振動数

02 4 6 8 10 12 14

振動数

50ch02/ch12ch04/ch1250

ch02/ch12ch04/ch1250

ch02/ch12ch04/ch12勾配6/10 勾配3/10 勾配0

CBA

CBA

CBA

上下／水平

10

20

30

40

フー

リエ

スペ

クト

ル比

ch06/ch12

10

20

30

40

フー

リエ

スペ

クト

ル比

ch06/ch12

10

20

30

40

フー

リエ

スペ

クト

ル比

ch06/ch12勾配6/10 勾配3/10 勾配0A A A

0

10

2 4 6 8 10 12 14

フ

振動数

0

10

2 4 6 8 10 12 14

フ

振動数

0

10

2 4 6 8 10 12 14

フ

振動数

縮小模型振動台実験縮小模型振動台実験

0.3

0.4

勾配6/10

■シミュレーション解析結果との比較

40

50

ル比

ch02/ch12ch04/ch12ch06/ch12

CBA勾配6/10実験結果

上下／水平

解析結果

上下／水平

-0 2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

鉛直方

向

勾配3/10

勾配0

0

10

20

30フ

ーリ

エス

ペク

トル

上下／水平 上下／水平

1

1.2

-0.4

-0.3

0.2

勾配0

2 4 6 8 10 12 14振動数

40

50

比

ch02/ch12ch04/ch12ch06/ch12

CBA勾配3/10 解析結果

0

0.2

0.4

0.6

0.8

水平方向

勾配6/10

勾配3/10

勾配010

20

30

フー

リエ

スペ

クト

ル比

水平／水平

-0.4

-0.2

A

B

02 4 6 8 10 12 14

振動数

50ch02/ch12ch04/ch12ch06/ch12

CBA勾配0/10

C

10

20

30

40

フー

リエ

スペ

クト

ル比

ch06/ch12A

02 4 6 8 10 12 14

振動数

振動特性調査とシミュレーション解析のまとめ振動特性調査とシミュレーション解析のまとめ

振動特性調査のまとめ振動特性調査のまとめ

・地震時に窓、軒天に被害を受けた体育館の固有振動数、振動モード、減衰定数を定量的に把握した。数、振動モ ド、減衰定数を定量的に把握した。

張間方向入力時に上下動が増幅する傾向など 振動

シミュレーション解析のまとめシミュレーション解析のまとめ

・張間方向入力時に上下動が増幅する傾向などの振動特性は、20年度に実施した解析結果と概ね同じであ たあった。

振動台実験のまとめ振動台実験のまとめ

振動台実験のまとめ振動台実験のまとめ

・振動台実験により天井被害を再現、被害原因検証や今後の耐震対策における有用なデータを取得した。今後の耐震対策における有用なデ タを取得した。

小規模模型振動台実験のまとめ小規模模型振動台実験のまとめ

・小規模振動台実験により、水平加振時に励起される上下振動は屋根勾配によらず一定であることを確上下振動は屋根勾配によらず 定であることを確認した。ただし、柱脚の長さによっては、勾配の影響が出る可能性がある。影響が出る可能性がある。

Ⅱ スプリンクラ 設備 地震時機能維持等にⅡ スプリンクラー設備の地震時機能維持等に関する調査

目的令112 条で、スプリンクラー設備を有する室の床面

積は、防火区画の総面積算出における緩和規定がある積は、防火区画の総面積算出における緩和規定があるが、稀に起こる地震後の機能維持に関わる基準が明確になっていないため、これを明確にする必要がある。になっていないため、これを明確にする必要がある。

代表的なスプリンクラー設備が稀に起こる地震（中代表的なスプリンクラ 設備が稀に起こる地震（中地震）後も、地震前と同等に機能を維持するために、スプリンクラー設備（天井等との取り合いも含め）にスプリンクラ 設備（天井等との取り合いも含め）に必要な技術基準を検討する。

平成平成2020年度の活動内容・成果年度の活動内容・成果

高層事務所ビルを対象とし、調査及び振動台実験を行った。

■調査結果■調査結果

・天井：グリッド型システム天井が主流

スプリンクラ ：巻き出し部分はフレキ継手が主流・スプリンクラー：巻き出し部分はフレキ継手が主流。

■振動台実験

試験体：600□グリッド型システム天井（天井フトコロ1200）に在来巻き・試験体：600□グリッド型システム天井（天井フトコロ1200）に在来巻き出し3ヶ所及びフレキ巻き出し6ヶ所

・加振倍率を変更して18ケースの実験を行ったが、全てのケースにおいて、加振倍率を変更して18ケ スの実験を行ったが、全てのケ スにおいて、天井、スプリンクラー設備に破損はなく、圧力変動、空気漏れもなかった。

・中・大規模事務室空間に標準的な仕様で施工されたスプリンクラー設備については 中地震によ て機能損失が起きる可能性は小さいと思われるついては、中地震によって機能損失が起きる可能性は小さいと思われる。

大規模店舗（在来天井 天井フト ロ大）を対象として確認する大規模店舗（在来天井、天井フトコロ大）を対象として確認する

平成平成2121年度の活動内容年度の活動内容

１．店舗等の建築物を対象に、在来工法による天井．店舗等 建築物を対象に、在来 法による天井に設置されたスプリンクラー設備等の地震被害及び現状についての調査を行う現状についての調査を行う

２．スプリンクラー設備等の、稀に起こる地震時の機能維持に必要な取り合い部分の構造方法等につい機能維持に必要な取り合い部分の構造方法等について、振動台実験等により技術的な検討を行い、前年度の結果と合わせて提案を行う。度の結果と合わせて提案を行う。

地震被害調査地震被害調査

店舗建築物等におけるSP設備の地震被害状況を把握する。

■調査方法

・WEB上のDB”G-Search”の新聞・雑誌記事横断検索を使用し、キーワード

“スプリンクラー”＆“地震”で検索し、抽出、整理

■検索結果

・1991～2008年64件

・被害は低層建物で最も多いのは２階建て、建物種別では店舗が最も多く 地上階よりも上階での被

被害記載内容

建物３３ 老人ホーム 激しい揺れでスプリンクラーと天井をつなぐ金具が破損。建物３４ 病院 スプリンクラーに異常が出た。建物３５ 店舗建物３６ 店舗建物３７ 店舗

３店舗ではスプリンクラーの配管の一部が破損するなどの被害。

建物種類

2003/5/26

地震発生日 建物名

も多く、地上階よりも上階での被害が多い。

・スプリンクラー設備の被害様態と は 作動 損傷が多

建物３７ 店舗

建物３８ 空港３階の天井の半分近くが搭乗ロビーのある２階に崩れ落ちた。スプリンクラーで辺りは水浸しに。

建物３９ 店舗 スプリンクラーが作動して２階が水浸しに。

2004/9/5 建物４０ 店舗店舗1階部分天井裏に設置されているスプリンクラー配管の一部が外れて、天井裏に水が溜まって浸水。

2004/10/25 建物４１ 図書館２階の図書館天井の消火用スプリンクラーが破損。大量の水が降り注い

2003/9/26

としては、誤作動、損傷が多い。2004/10/25 建物４１ 図書館

だ。

2004/10/27 建物４２ 駅 スプリンクラーが作動して床をぬらした。建物４３ 店舗 スプリンクラーの誤作動で９階が水浸しになるなどした。

建物４４ 店舗３階で、家具の転倒、エアコンの脱落、スプリンクラーの配管破損による浸水の被害など。

建物４５ 店舗水道管が破裂し、店内のスプリンクラーが誤作動。商品の一部が水をかぶった

2005/3/20

ぶった。

建物４６ 公会堂 天井のスプリンクラーの部品が落下。

店舗現状調査店舗現状調査

店舗建築物を対象とし、現状調査を行った。（以下、事務所との比較）

■天井

・システム天井よりも、在来天井が主流システム天井よりも、在来天井が主流

・大梁下に主ダクトが通るため、天井ふところが大きい

■スプリンクラー

・ヘッド、配管ともに事務所と同じ。（受持距離は大きい）

・巻き出し配管部分は事務所と同じく フレキシブル継手が巻き出し配管部分は事務所と同じく、フレキシブル継手が多い。（施工の容易さ）

・角棒（鋼製材）を野縁受けに固定するので 角棒が長く・角棒（鋼製材）を野縁受けに固定するので、角棒が長く（800→1200L）なる。

現場調査現場調査--11

店舗建築物を対象とし、２件の現場調査を行った。

■店舗１概要■店舗１概要

・建設場所：茨城県

構造 規模 Ｓ造 2/0 延床面積 4 112㎡・構造・規模：Ｓ造、2/0、延床面積 4,112㎡

・用途：家具店舗（自社のみ）

【天井下地の施工状況】 【天井ボードの施工状況】

現場調査現場調査--22

野縁受けに1.2mの金具を固定 3ｍ以上のフレキは野縁の野縁受けに1.2mの金具を固定し、それにSPヘッドを固定

以 フ キは野縁吊ボルトに固定

横引き管を形鋼ではなく、配管で振れ止め。X方向及びY方向

振動台実験振動台実験

■実験目的

昨年度の検討を踏まえ、店舗建築物を対象とした天井及びスプリ昨年度の検討を踏まえ、店舗建築物を対象とした天井及びスプリンクラーに関する仕様調査結果に基づき、それらの設備の稀に起こる地震時の機能維持に必要な取り合い部分の構造方法等について振動台実験により技術的な検討を行い 前年度の結果と合わせて振動台実験により技術的な検討を行い、前年度の結果と合わせて提案を行う。

想定した建物■想定した建物

大規模ショッピングセンターに在来天井及びスプリンクラーがさ を想定設置されている状況を想定する。

・建設場所 ：東京都内（第2種地盤）

・建物規模 ：地上6階（1-3階商業施設、4-6階駐車場）

・構造種別 ：鉄骨造（柱CFT造）・構造種別 ：鉄骨造（柱CFT造）

・基準階高 ：6.20m（店舗階）、3.80m（駐車場階）

振動台及び架台振動台及び架台

上側水平フレームC型チャンネル鋼材

下側水平フレーム下側水平フレ ム

西松建設（株）所有３次元大型振動台 架台フレーム

試験体は上水平フレームに設けたC型鋼 を ボチャンネル鋼材を介して、ボルト吊り

で取り付け

試験体概観試験体概観主管A

主管B

枝管B

枝管A

主管C 枝管C主管A

主管B

バルブ

主管C枝管C

加圧ホース

天井試験体概要天井試験体概要--11北

中間振れ止め中間振れ止め

東西

南制御室

天井材斜め振れ止め

天井試験体概要天井試験体概要--22

ハンガクリップ

鋼製下地接合部（ハンガ、クリップ）

天井鋼製下地概要プ）

ブ 上部 ブブレース上部 ブレース下部

鋼製下地接合部（斜め振れ止め）

スプリンクラー試験体概要スプリンクラー試験体概要--11

主管A

枝管B枝管C

枝管B

主管C

枝管A

主管B

スプリンクラー試験体概要スプリンクラー試験体概要--22

【巻き出し配管の施工パラメータ】

主管 枝管 主管吊り長さ 巻き出し配管 巻き出し配管スプリンクラー フレキ管 余長 フレキ管 備　考名称 名称 (mm) 種類 施工図番号 ヘッド番号 長さ(m) （ﾌﾚｷ長/実長） 振れ止め

3 1 1 1 なし1 1 3.1 1.15 なし

2 2 3.1 1.37 あり

3 3 2.1 1.2 なし 実管立ち下げ1m4 4 3.7 1.14 あり

B B 350 在来実管 5 5

A フレキ管350A

B B 350 在来実管 5 5 － － －

6 6 3.7 1.43 あり

7 7 2.1 1.31 なし

8 8 3.1 2.58 なし9 9 3 1 1 19 あり

C フレキ管1,700C

【配管の振れ止め】

9 9 3.1 1.19 あり

D部振れ止め金物 D部支持金物 E部振れ止め金物 F部振れ止め金物

スプリンクラー試験体概要スプリンクラー試験体概要--33

シーリングプレートスプリンクラーヘッド

取り付けたスプリンクラ ヘッドプ ドフレキシブル継手固定金具取り付けたスプリンクラーヘッドスプリンクラーヘッド取付け図フレキシブル継手固定金具

在来実管巻き出し配管の天井への固定 フレキシブル継手振れ止め樹脂クリップフレキシブル継手の天井への固定

加振波の作成方法加振波の作成方法

【モデル建物概要】

・建物規模：地上6階、地下なし

モデル建物の設定

（ショッピングセンター、1-3階商業施設、

4-R階駐車場）

構造種別：鉄骨造

入力地震動の作成中地震相当（告示波：水平２方向、上下動）

・八戸位相（海洋型）・JMA神戸位相（直下型）

・構造種別：鉄骨造

・架構種別：ブレース付ラーメン構造

質点系地震応答解析 2次元ﾌﾚｰﾑ地震応答解析

【モデル建物の固有周期 】

・水平方向：T1 = 1.071 秒，

T 0 372 秒

（水平動）

震

（上下動）

T2 = 0.372 秒，

T3 = 0.255 秒

・鉛直方向：T1 = 0.138 秒，

各フロアの応答

拾いあげ

1

T2 = 0.126 秒，

T3 = 0.125 秒

入力応答波の決定

入力加振波の作成

【実験入力加振波作成のフロー 】

入力加振波の作成

入力地震動入力地震動

応答解析の結果、水平動、上下動とも商業施設階においては、4階床における応答が概ね各周期帯に渡り最大となることから、4階床の応答加速度を実験用入力地震振動として採用入力地震振動として採用

神戸位相八戸位相

（h=0.05）

神戸位相

（h=0.05）

実験入力加振波の応答スペクトル実験入力加振波の応答スペクトル

実験ケース（抜粋）実験ケース（抜粋）

実験条件加振番号

加振波加振

レベル

16 神戸位相波　 50%17 八戸位相波　 50%18 神戸位相波　 100%19 八戸位相波 100%

フレキシブル継手の振れ止め樹脂クリップ取り外し

19 八戸位相波　 100%21 神戸位相波　 173%23 八戸位相波　 173%25 神戸位相波　 100% 主要動、直交動入替26 八戸位相波 100% 主要動 直交動入替26 八戸位相波　 100% 主要動、直交動入替27 八戸位相波　 100% フレキ管振れ止め外す28 八戸位相波　 100% 蝶ネジ緩め、フレキ管振れ止め戻す29 八戸位相波　 100% 蝶ネジ緩め、フレキ管振れ止め外す30 神戸位相波 300% 蝶ネジ戻す フレキ管振れ止め戻す30 神戸位相波 300% 蝶ネジ戻す、フレキ管振れ止め戻す31 八戸位相波 200%33 神戸位相波　 25% 以降下段天井斜め振れ止め外し34 神戸位相波　 50%35 八戸位相波 50%35 八戸位相波　 50%37 神戸位相波　 100%

38 神戸位相波 300%

蝶ネジ

振動性状計測方法振動性状計測方法

・全65チャンネルのデジタルデータを各加振毎に記録

・振動台関係：９ヶ所

・加速度：天井ボード（３ヶ所）、野縁受け（１ヶ所）、配管（６ヶ所）、架台フレーム（２ヶ所）

変位 井ボ ド（ 所）・変位：天井ボード（２ヶ所）

・ひずみ：天井吊りボルト（８ヶ所）、ブレース（４ヶ所）、クリップ（４ヶ所）所）

加速度計設置状況

天井ボ ド 野縁受け 枝管先端 枝管根元天井ボード 野縁受け 枝管先端 枝管根元

スプリンクラー機能維持確認方法スプリンクラー機能維持確認方法

【天井及びスプリンクラー設備目視チェック】 【デジタル圧力計による圧力監視】

【スプリンクラー配管空気漏れチェック】

動画動画V2：全体俯瞰

V2

加振19_八戸100%

加振29_八戸100%_吊り外し 蝶ねじゆるめ

V4：フレーム上部固定

V5：フレーム下部固定

V V加振19 八戸100%加振38_神戸300%

り外し、蝶ねじゆるめ

加振30_神戸300%

V4

V5

V7

V8

V7,V8：デジカメ手持ち移動

加振19_八戸100%

加振29_八戸100%_吊り外し、蝶ねじゆるめ

V

手持ち移動

V1：全体俯瞰

1

V6：天井下及び内部手持ち

V3

V6

加振38_神戸300%

加振38_神戸300%

V3：フレーム上部固定V6：天井下及び内部手持ち

振動性状－中地震応答波加振振動性状－中地震応答波加振

天井ボード

天井ボード

天井ボード

野縁受け

加振18：天井ボード、野縁受けX方向加速度

・天井、野縁受け：計測位置による差異はほとんどないため、中地震応答波加振では天井全体が一体となって挙動していたと考えられる。

振動性状－中地震以上の応答波加振振動性状－中地震以上の応答波加振

天井ボード

天井ボード

天井ボード

野縁受け

加振38：天井ボード、野縁受けＹ方向加速度

・野縁受けのW クリップが一部横にずれた。

・野縁受け中央の加速度は4G を超えているのが確認できる。

・枝管では、枝管A のY 方向が約6G で最大の加速度となっている。

スプリンクラー機能維持確認結果スプリンクラー機能維持確認結果

加振前 15分後 加振前 15分後 加振前 15分後16 神戸位相波　 50% 307 307 308 308 305 30617 八戸位相波 50% 308 309 309 310 307 307

配管B系統圧力[kPa]

配管C系統圧力[kPa]

加振番号

加振波加振

レベル実験条件

配管A系統圧力[kPa]試験体損傷等

17 八戸位相波　 50% 308 309 309 310 307 30718 神戸位相波　 100% 309 309 310 311 308 30819 八戸位相波　 100% 310 310 311 311 308 30821 神戸位相波　 173% 天井斜め振れ止め一部捩れ 310 310 311 311 308 30823 八戸位相波　 173% 310 311 311 311 308 30825 神戸位相波　 100% 302 303 303 305 302 303主要動、直交動入替神戸位相波26 八戸位相波　 100% 303 304 305 306 303 30327 八戸位相波　 100% 304 305 306 307 303 30428 八戸位相波　 100% 305 305 307 308 304 30529 八戸位相波　 100% 306 307 309 310 305 30630 神戸位相波 300% 307 307 310 310 306 306

位相波

主要動、直交動入替フレキ管振れ止め外す蝶ネジ緩め、フレキ管振れ止め戻す蝶ネジ緩め、フレキ管振れ止め外す蝶ネジ戻す、フレキ管振れ止め戻す

31 八戸位相波 200% 307 307 310 311 306 30733 神戸位相波　 25% 以降下段天井斜め振れ止め外し - - - - - -34 神戸位相波　 50% SPヘッド5シーリングプレート下方ずれ 308 308 311 312 307 30735 八戸位相波　 50% 308 309 312 312 307 30837 神戸位相波　 100% SPヘッド5シーリングプレート落下 309 309 312 312 308 308

SP ド5損傷 SP ド9飛出

・全加振実験を通じ、天井部材の一部に若干の捩れ及びずれがみられたものの、ボードも含め、破損 落 等には な

38 神戸位相波 300% 309 309 312 312 308 308SPヘッド5損傷、SPヘッド9飛出野縁受け捩れ、野縁受けWクリップずれ

損・落下等には至っていない。

・全加振実験を通じ、スプリンクラー設備の圧力が下がる事は無かった（温度上昇に起因する若干の圧力上昇 あり）。

・全加振実験を通じ、スプリンクラー配管空気漏れは確認できなかった。

試験体損傷状況－天井試験体損傷状況－天井

加振21：上部斜め振れ止め捩れ

加振38：野縁受けひずみ

加振38：野縁受けWクリップずれ

試験体損傷状況－スプリンクラー試験体損傷状況－スプリンクラー

3434：シーリングプレートずれ：シーリングプレートずれ 3737：シーリングプレート落下：シーリングプレート落下 3838：ヘッド変形：ヘッド変形

加振34：シーリングプレートずれ加振37：シーリングプレート落下加振38：スプリンクラーヘッド変形振 変

加振38：スプリンクラ加振38：スプリンクラーヘッド飛び出し

3838：スプリンクラーヘッド飛び出し：スプリンクラーヘッド飛び出し3838：スプリンクラ ッド飛び出し：スプリンクラ ッド飛び出し

実験まとめ実験まとめ

■中地震によるスプリンクラ 設備の機能維持■中地震によるスプリンクラー設備の機能維持

・店舗建築物に一般的に用いられるスプリンクラー設備および天井を用いた試験体について振動実験を行った試験体について振動実験を行った。

・標準的な施工条件、部分的に標準的な施工条件とは違えた条件とした上記試験体について加振を行い 中地震程度の加振では機能損失が生じる可能性試験体について加振を行い、中地震程度の加振では機能損失が生じる可能性の小さいことを確認した。

■中地震に対する応答の3倍程度の応答を与えた場合

・中地震を想定した際の応答の３倍程度の入力に対して 在来巻き出し配管・中地震を想定した際の応答の３倍程度の入力に対して、在来巻き出し配管に接続したスプリンクラーヘッドの感熱板が大きく変形し、８つあるフレキ管の内の１つについてスプリンクラーヘッドが天井面から飛び出した。

・損傷程度を比較する範囲では、在来巻き出し配管よりもフレキ管の方が耐震的に優位であると判断される。

スプリンクラー機能維持に関するまとめスプリンクラー機能維持に関するまとめ

・平成20 年度、21 年度と、スプリンクラー設備の機能維持について、被害報告調査、現状調査を行うとともに、事務所と店舗を想定して、標準的なスプリンクラー設備と天井、地震時入力を設定して振動実験を行った。

・両年度の振動実験で確認されたことから、標準的な仕様であれば、中地震 前後で機能損失が生じる可能性は小さいと考えられる震の前後で機能損失が生じる可能性は小さいと考えられる。

・一方で、店舗を想定した試験体については、中地震を想定した際の応答の３倍程度の入力に対してスプリンクラ 設備にある程度の損傷を生じての３倍程度の入力に対してスプリンクラー設備にある程度の損傷を生じている。

・また 実際の地震に際してはスプリンクラー設備について被害報道のあ・また、実際の地震に際してはスプリンクラ 設備について被害報道のあるものも見られる。

・中地震よりも大きい地震によるスプリンクラー設備の機能維持、標準的中地震よりも大きい地震によるスプリンクラ 設備の機能維持、標準的な条件を外れる場合の損傷可能性について検討するにあたって、地震によるスプリンクラー設備等の現地被害調査により具体的な技術資料を蓄積、活用することが望まれる活用することが望まれる。