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資料(vol3)!在来天井(吊り天井)の構成

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吊り天井の一つである在来天井(在来工法天井・軽天)の一般的な構成をご紹介いたします。

1.吊り天井とは

 景観や機能性といった観点から、鉄骨造やRC造などでは、屋根や上層階の床、ぶどう棚(注1)からボルトを介して吊り下げる2重天井が一般的に用いられています。この吊り下げられる天井を「吊り天井」と呼んでおり、在来天井やシステム天井(注2)が該当します。「在来天井」には、「在来工法天井」「鋼製下地吊り天井」「軽天下地天井」「LGS天井」など様々な呼称があります(吊らない天井も含まれています)。また、木造の場合には、吊り木を用いた木材の吊り天井を「在来天井」と表す場合もありますが、ここでは鋼製下地を使った場合のことを示します。

(注1)ぶどう棚とは、鉄骨を組んだもので、大型の設備機器を空間上部に置いたりするために上部躯体から設けられる棚。H形鋼や軽量形鋼が用いられる。ぶどう棚がもうけられる天井は、一定の高さがあるため、キャットウォークも設けて、点検等の作業ができるスペースを設けている。
(注2)システム天井とは、Tバーと呼ばれる逆T字型のバー材を井桁に組み、逆T字の上に天井パネルを置く仕様の天井。パネルを固定しないことから、取り外しが容易なため、レイアウト変更の多い用途(主にオフィス)で用いられている。

2.在来工法天井の構成

 在来天井は、下地材(LGS・天井下地・軽天下地)と仕上げ材に分けられます。下地は、上層階などの躯体からボルトを吊り下げ、吊り下げた部分に、野縁受け・野縁と呼ばれる長尺材を井桁に組むことで構成されています。そこに、仕様に応じた仕上げ材をビスで固定することで、普段、目にしている天井が完成します。同時に、部屋用途に応じた照明、空調、消防設備等が取り付けられていきます。
 ここでは、JIS規格(JIS A 6517)や標準仕様書に記載されている部材を使用した天井の構成要素を組み方順にご紹介します。

・吊元(躯体)

 吊元とは、天井が吊り下げられる親元のことで、建物の骨組み・躯体である鉄骨や床スラブ、また、ぶどう棚がそれにあたります。天井の重量も加味して検討・設計されています。

・吊元(接合)金具とは

吊り天井の吊元と吊りボルトを接続するための吊元接合部(吊元金具・デッキ用吊金具)の写真

 天井などに用いられる 吊元接合金具とは、吊元と吊りボルトを接合する部分にあたります。一般的には、上層の床スラブ(コンクリート)に事前に埋め込んでおいた鋼製インサート(雌ネジ)が吊元の接合金具として使用されています。床スラブの型枠に鋼製デッキを用いる場合には、あと施工タイプであるデッキ用吊金具(上部写真)を用いる場合もあります。一方、吊り長さが長くなる場合などには、H形鋼やC形鋼と呼ばれる鋼材を間に設けて(ぶどう棚)、そこに取り付け可能なC・H形鋼用 吊元金具を接合部材として用いています(上部写真。通常、縦横900mm間隔(@900)で取り付けます。

・吊りボルト・ナットとは(吊り下げ材・天井高さ調整)

吊りボルト(3分(W3/8),4分(W1/2))の写真(photo of bolt)

 在来天井などに用いられる吊りボルトとは、吊元接合金具を介して、吊元に接合されるもので、天井面を構成する部材を吊り下げ、また、天井の長さ(天井懐)を調整するための部材にあたります。
 以前は、両ねじボルト(丸棒の端部にねじ山があるボルト)も使われていましたが、近年は、全ねじボルトと呼ばれる全長にねじ山があるボルトが使われています。一般的な規格は、インチねじの規格であるW3/8(一般呼称:3分)になります。風圧など大きな荷重を受ける場合には、ボルトの弾性座屈がおきないよう、W1/2(4分)などが使用されています。通常、縦横900mmピッチ(@900)で設置します。
 JIS A 6517では、吊りボルトのねじ種類は3/8ウィット転造ネジ、外径の基準寸法は9.0mm(+0.3)、有効径の基準寸法は8.1mm(+0.2)となっています。ナットは、2面幅の基準寸法17mm、高さは8mmとなっています。材質は JIS G 3505:軟鋼線材と同等以上のものとすると規定されており、耐久性のよいステンレスを使用する場合もあります(軒天など)。
 全ねじボルトは、50mmの間隔(例.900,950,1000mm)で在庫されていることが多いです。

・ハンガー(吊ボルト-野縁受け 接合金具)とは

吊り天井(在来工法天井・軽天下地)に用いる野縁受け固定金具であるハンガーの製品写真(photo of hanger)

 在来天井のハンガーとは、吊りボルトから野縁受けと呼ばれる長尺材を固定するための金具です。吊りボルトに取り付けたナットでハンガーを挟み込み、締め付けることで固定します。野縁受けはハンガーの上向きコの字部分にはめ込みます。(昔は溶接固定が主流でしたが、現在は無溶接工法が採用されています。)
 ハンガーには、野縁を簡単にはめ込むことが可能なワンタッチタイプの他、風圧による鉛直方向への引張・圧縮力を受けても外れない耐風圧タイプ、振動の伝達を低減する防振タイプなどがあり、設計図書の仕様に応じて選定されます。
 ハンガーを挟み込むナットを上下に動かすことで、天井の水平レベルを調整しています。水平レベルの調整タイミングは、野縁まで下地材が組み終わった段階になります。

・野縁受け(親バー・Cチャン)とは

吊り天井・在来工法天井・軽天に使用される野縁受け・野淵受け・のぶちうけ・Cチャンネル・親バーの断面別に並べた写真

 在来天井の野縁受けとは、ハンガーを介して吊りボルトに固定される材で、天井面を構成する部材(天井面構成部材)の親材であることから、親バーと呼ばれています。断面形状がC型をしていることからCチャンネル・Cチャンとも呼ばれています。規格サイズは、JIS A 6517に規定されている19形(CC-19:C-38x12x1.2t)、25形(CC-25:C-38x12x1.6t)のほか、SUS、一般材(t=1.0mm程度)、C-40x20x1.6t、C-25x10x1.2tなど、たわみや耐久性などの条件により、断面が選定されます。
 吊りボルトのピッチにより野縁受けのピッチも定まります。通常は、吊りボルトと同じ900mm間隔(@900)で取り付けられています。

・クリップ(野縁受け-野縁 接合金具)とは

吊り天井・在来工法天井・軽天で使用されるMバーを固定するための金具であるクリップの写真(photo of clip)

 在来天井のクリップとは、野縁受けの下側に、直交するように野縁を取り付けるための接合金具のことです。野縁受け、野縁の種類、また、要求性能に応じた様々な形状があります。一般的には、手で折り曲げることが可能な野縁受けに片掛けするクリップ(写真左:JIS 19形用に使用される板厚0.6mmクリップ)が用いられていますが、地震時に外れる・プールの天井に使用され外れるといった被害事例も報告されており、近年では、板厚を厚くし、ボルトやビスなどで外れにくくした形状のクリップ(写真右)を選ばれる場合が増えています。また、クリップの横滑りを防止するための付属金具が取り付けられる場合もあります。

・野縁(Mバー・角スタッド)とは

吊り天井・在来工法天井・軽天で使用される野縁であるMバー・エスバー・Sバー・ダブルバー・Wバー・19形・25形の写真(photo of M-bar)

 在来天井の野縁とは、クリップを介して野縁受けに直交するように固定される長尺材のことで、天井パネル・天井ボードを固定するための部材にあたります。断面形状がM字をしていることからMバーとも呼ばれています。また、親バー(親)の下に固定されるため、子と呼ばれる場合もあります。
 Mバーには、断面の幅違いでSバー(シングルバー)とWバー(ダブルバー)、JIS規格で高さ19mm(写真左2種)と25mm(写真右2種)があります(そのほか、板厚の異なる製品もあり)。
 同一の天井に、同じ高さのSバーとWバーを両方用いる場合と、Wバーのみ用いる場合があります。Sバーは幅が25mm、Wバーは幅が50mmあります。天井パネルの継ぎ目位置では、互いのパネル端部をビスでMバーに固定する必要があるため、Mバーの断面にビスを2本固定できるWバーが用いられ、天井パネルの中間部には幅狭のSバーが用いられます。
 Mバー同士の間隔は、303ピッチ(@303)、360ピッチ(@360)が一般的です。
 その他、角スタッドやC形鋼を野縁として用いる場合もあります。

・天井ボード(天井パネル:仕上げ材)とは

吊り天井・在来工法天井・軽天で使用される天井ボード(岩綿吸音板)の写真(photo of ceiling-panel)

 仕上げ面となる天井ボードは、規格は様々ですが、例えば、910x1820mm、455x910mmといったサイズが使われています。材質は、石膏ボード、岩綿(がんめん)吸音板(ロックウール吸音板)が主に使われています。屋外などでは金属パネル(アルミなど)を取り付ける場合もあります。
 天井ボードは、野縁にビスで固定されます。パネル間の接合部には、お互いのパネル端部を野縁に固定する必要があるため、上記で記したWバー野縁が用いられています。天井ボードが2層、3層に重なる場合には、2層目以降を、接着剤により固定する方法が用いられています(仮固定としてステープルを使用)。ビスは150,200,250mmといった間隔が一般的です。ボード材の割付も重要になってきます。捨張は突きつけ、仕上げは、突きつけ、または目透かしで処理されています。天井の仕上げ材・割付が決まることで、それに伴って、先に述べた天井下地材(親と子の向きなど)が定まります。
 化粧タイプのボード(写真)は、そのまま仕上げとして利用されますが、通常の石膏ボードには、化粧をする必要があります。化粧の種類としては、塗装とクロスがあります。化粧により室内空間の表情は大きく変わっていきます。
 このようにボードまで組まれた天井の重量は、一般的には~20kg/m2程度です(天井板の種類・層数により大きく異なる)。用途によっては60kg/m2を超える場合もあります(音楽ホールなど)。
 天井を面ではなく、ルーバーとして隙間を空けて仕上げる場合もあります。

・ジョイント(長尺材の連結金具)とは

吊り天井(在来工法天井・軽天)で使用されるジョイントの写真(photo of joint)

 上記で示した長尺材(野縁受け、野縁)は、4m・5mなどの定尺で工事現場に搬入されます。区画された一つの天井面積が大きければ、定尺材を繋げる必要があります。そこで使われるのがジョイント金具です。野縁受け用、野縁用、吊ボルト連結用の長ナットなどがあります。それぞれの断面ごとにジョイントがあります。
 ジョイント部が一列に集中しないよう、隣り合う定尺材をずらし千鳥配置になるよう配置します。

・水平振れ止め(水平補剛材)とは

吊り天井(軽天)で使用される振れ止め金具の写真

 吊りボルトが長いと、微少な揺れでもボルトが振動してしまいます。それを防ぐために水平振れ止めを設けます。水平振れ止めは、吊りボルト同士を水平補強材を用いて連結することでボルトを拘束します。標準仕様書(1)では、天井懐が1.5m以上の場合、特記がなければ、水平補強は縦横方向に1.8m程度の間隔で配置し、補強材の断面は、C-19x10x1.2t以上とされています(天井懐が3m以下に限る)。水平材に耐震ブレースを固定する場合(水平補剛材)には、ビス固定などで緊結できる金具(例:パワーホルダー)が望まれます。

・斜め振れ止めとは

吊り天井(在来工法天井・軽天)で使用されるブレース金具の写真(photo of brace)

 吊りボルトが長いと、天井面がフラフラと振り子状に揺れてしまいます。それを防ぐために斜め振れ止めを設けます。斜め振れ止めは、上は吊ボルトと、下は野縁受けなどに固定されることで、天井の水平方向の動きを拘束します。標準仕様書(1)では、天井懐が1.5m以上の場合、特記がなければ、斜め補強は縦横方向に3.6m程度の間隔で配置し、補強材の断面は、C-19x10x1.2t以上とされています(天井懐が3m以下に限る)。また、近年は、地震などの振動による横揺れに抵抗する耐震補強材として、特定天井だけでなく安全性が重視される天井に取り付けられています(ブレース材)。耐震用として、高い強度、面外方向の力に対しても外れない形状の金具が選ばれています。

・耐震対策(補強・落下防止)とは

吊り天井(軽天)で使用される耐震補強金具と地震被害例の写真

 天井落下による被害を防ぐために、
・接合部を既存のものより強固にする。(補強)
・外れても地面まで落ちないよう、ネット・ワイヤーなどのフェールセーフ機構を設ける(落下防止)
・地震時の天井に作用する水平力を躯体に伝達する機構を設ける。(ブレース設計・壁設計)
といった対応策があります。
 対策方針によって、接合部の強度増加や外れ防止機能を付加する金具が選定されています。
 既存物件では適した金具がない場合もあり、特注でのご依頼もあります。

 

3.まとめ

吊り天井の下地組の写真

 ごく一般的な在来天井の構成の一部をご紹介しました。
 吊り天井には、下がり壁・段差天井、斜め天井、楕円・ドーム天井といった意匠性、設備機器を設けるための開口と補強、風圧、耐震性、遮音性、耐久性、重量など考慮するべきものが多々あります。実際の現場では、標準仕様書、図面、特記仕様書などに応じて部材を選定し、天井が作られ、普段利用している空間が形成されています。

参考図書:(1) 公共建築工事標準仕様書(建築工事編)平成31年版,国土交通省
※2019/10/02時点での情報になります。
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