JP6508289B2 - Construction method of composite coated fireproof structure of steel frame column - Google Patents
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Description
本発明は、鉄骨柱の耐火構造に関し、特に、壁材をその被覆材の一部として活用する鉄骨柱の合成被覆耐火構造およびその施工方法に関するものである。 The present invention relates to a fireproof structure of a steel frame column, and more particularly to a synthetic coated fireproof structure of a steel frame column using a wall material as a part of its covering material and a method of installing the same.
建築物は、建築基準法およびその関連法令によって、規模、部位などに応じて要求耐火時間が定められている。鉄骨造の建築物においては、鋼材は加熱によって耐力が低下するため、その要求耐火時間で一定の耐力を発揮できるように、吹付けロックウールに代表される耐火被覆を行って鋼材温度の上昇を抑制している。 In the building, the required fire resistance time is determined according to the scale, location, etc. by the Building Standard Act and its related laws and regulations. In steel-framed buildings, the steel materials have a reduced resistance to heat, so that fireproof coating represented by shot rock wool is performed to raise the temperature of steel materials so that a certain resistance can be exhibited in the required fire resistance time. It is suppressing.
吹付けロックウールを用いた既往の鉄骨柱の耐火構造認定においては、吹付けロックウールの被覆厚さは、例えば1時間耐火では25mm(非特許文献1を参照)、2時間耐火では45mm(非特許文献2を参照)と、要求耐火時間ごとに被覆厚さが異なっている。 In the fireproof structural qualification of steel frame columns using sprayed rock wool, the coated thickness of sprayed rock wool is, for example, 25 mm for 1 hour fire resistance (see Non-Patent Document 1), 45 mm for 2 hour fire resistance The coating thickness is different for each of the required fire resistance times, as described in Patent Document 2).
一方、壁材を上記耐火被覆の一部として活用した鉄骨柱の合成被覆耐火構造が知られている。壁材としては、ALC板(高温高圧蒸気養生された軽量気泡コンクリート板)、PC版(プレキャストコンクリート版)、押出成型セメント板、珪酸カルシウム板などが用いられる。この合成被覆耐火構造は、柱と壁が近接して通常の耐火被覆工事が困難な場合などに用いられるものであり、壁材と鉄骨柱の間隔が概ね200mm以下で多用され、当該間隔の間隙部について、鉄骨柱の側面から壁材に耐火被覆材を延長して配設し、間隙部内への耐火被覆施工を省略するものである。 On the other hand, a synthetic coated fire resistant structure of a steel frame column is known in which a wall material is utilized as a part of the fire resistant coating. As a wall material, an ALC board (lightweight aerated concrete board subjected to high temperature and high pressure steam curing), a PC plate (precast concrete board), an extruded cement board, a calcium silicate board and the like are used. This composite-coated refractory structure is used when the columns and the walls are close to each other, making it difficult for ordinary refractory coating work, etc. The gap between the wall material and the steel frame column is frequently 200 mm or less, For the part, the fireproof covering material is extended and disposed from the side surface of the steel frame column to the wall material, and the fireproof covering construction in the gap part is omitted.
非特許文献3は、ALC壁パネル・吹付けロックウール合成被覆鉄骨柱であり、吹付けロックウールとあわせて、耐火性を有する壁材であるALC板を鉄骨柱の耐火被覆の一部として活用するものである。この構造は、鉄骨柱と壁材とは間隔が空いており、鉄骨柱に固定して壁材との間に掛け渡した鉄筋からなる力骨にラス網を耐火被覆の下地材として取り付けて、吹付けロックウールを施工するものである。壁材とラス網の境界部には、必要に応じて、耐火補強材となるバックアップ材を配置する。この構造は、非特許文献1および2と同じく、所定の条件に基づいて実施される性能評価試験により性能を確認し、建築基準法第2条第七号に規定される国土交通大臣の認定を受けたものである。
上記の鉄骨柱の合成被覆耐火構造が抱える問題点について、非特許文献3のALC壁パネルと吹付けロックウールからなる合成被覆鉄骨柱のうち、角形鋼管柱を例に説明する。本構造の性能評価試験方法は、加熱炉内に試験体を設置し、柱の長期荷重を載荷した状態で規定の加熱を行ない、構造安全性を検証するものである。柱の四面(ALC壁パネルと吹付けロックウールの全表面)が加熱されるため、特に、ALC壁パネルを上下の支点のみで保持した縦張り構法とした場合には、加熱にともなうALCパネルの変形によって吹付けロックール境界部で隙間が生じ、当該部分からの熱の流入により、構造安定性を保持できなくなる場合がある。
The problems with the above-described synthetic coated refractory structure of steel columns will be described by taking a square steel pipe column as an example among the synthetic coated steel columns consisting of the ALC wall panel and the blast rock wool in
これについて図13を参照しながら具体的に説明する。図13(1)および(3)は、鋼管柱1と、ALC壁パネルからなる壁材2と、吹付けロックウールからなる耐火被覆材3とで構成される鉄骨柱の合成被覆耐火構造の試験体を示したものである。この試験体を炉内に設置して柱の全周から加熱すると、図13(2)および(4)に示すように、壁材2が加熱側に凸に変形して、耐火被覆材3との境界部に間隙部5が生じ、ここから炉内の熱が流入して鋼材温度が上昇し、鋼管柱1の耐力が低下することになる。
This will be specifically described with reference to FIG. FIGS. 13 (1) and 13 (3) show the test of the synthetic coated fire-resistant structure of steel frame column composed of
ALC壁パネルの加熱による変形は、内部の鉄筋の熱膨張差に起因すると考えられる。すなわち、ALC壁パネルはその内部の表側と裏側とに鉄筋が配置された2層配筋構造となっており、ALC壁パネルには、加熱表面側の鉄筋温度と加熱裏面側の鉄筋温度の差によって生じる材長変化の差によって反りが生じるものと思われる。 The deformation due to heating of the ALC wall panel is considered to be due to the thermal expansion difference of the reinforcing bars inside. That is, the ALC wall panel has a two-layer reinforcement structure in which reinforcing bars are disposed on the front and back sides of the inside, and in the ALC wall panel, the difference between the reinforcing bar temperature on the heating surface side and the reinforcing bar temperature on the heating rear surface side It is considered that warpage is caused by the difference in the change of the material length caused by the
発生する反りがどの程度のものであるかについての試算を以下に示す。まず、既往の実験から推定した計算条件は次のとおりである。 The following is an estimate of how much warpage is generated. First, the calculation conditions estimated from previous experiments are as follows.
(1)4面に吹付けロックウール被覆を行なった鉄骨柱単独の1時間加熱時の鋼材温度を230℃とする(日本建築学会 鋼構造耐火設計指針による鋼材温度予測式に基づく計算結果□−300×300×16、吹付けロックウール被覆厚25mm)。
(1) The steel temperature of a single steel frame column sprayed with rock wool coating on one side is heated to 1 hour at 230 ° C (Calculation result based on the steel temperature prediction formula according to the steel structure fire resistance design guideline □- 300 × 300 × 16, sprayed rock
(2)ALC壁パネルの一面を加熱した場合のALC壁パネル内部の加熱表面側(表面から10mm程度)の鉄筋温度を600℃とする。 (2) The reinforcing steel temperature of the heating surface side (about 10 mm from the surface) inside the ALC wall panel when heating one surface of the ALC wall panel is set to 600 ° C.
(3)(2)の時の加熱裏面側の鉄筋温度は100℃程度だが、上記の(1)を考慮して300℃とする(上記(2)および(3)の参考文献:西村ら「長時間加熱を受けるALCパネル壁の耐火性能」日本建築学会学術講演梗概集、2006年9月、講演番号3059)。 (3) The reinforcing steel temperature on the heating back side at the time of (2) is about 100 ° C, but it is 300 ° C in consideration of the above (1) (references of (2) and (3): Nishimura et al. Fire resistance performance of ALC panel walls subjected to long-time heating ”, Proceedings of the Annual Meeting of the Architectural Institute of Japan (September 2006, Lecture No. 3059).
(4)ALC壁パネルの上下高さを3500mm、鋼材の線膨張係数を1.2×10−5/℃とする。 (4) The vertical height of the ALC wall panel is 3500 mm, and the linear expansion coefficient of the steel material is 1.2 × 10 −5 / ° C.
以上の計算条件に基づいて試算すると、加熱側の鉄筋の材長変化は24mm、非加熱側の鉄筋の材長変化は12mmである。ALC壁パネルの上下方向伸縮を拘束しないと仮定するとともに、「ALC壁パネルの中心部高さ=弦長」として加熱側と非加熱側の鉄筋長の平均3518mm、弧長を3524mmとすると、中央部の矢高(反り)はおよそ89mmとなる。 Based on the above calculation conditions, the change in length of rebar on the heating side is 24 mm, and the change in length of rebar on the non-heating side is 12 mm. Assuming that expansion and contraction in the vertical direction of the ALC wall panel is not restricted, and assuming that the average length of the rebars on the heated and non-heated sides is 3518 mm and the arc length is 3524 mm as "central part height of ALC wall panel = chord length" The height of the part (warpage) is about 89 mm.
よって、非特許文献3に示すALC壁パネル・吹付けロックウール合成被覆鉄骨柱のディテールでは、ALC壁パネルに加熱側に凸の変形が生じると、ラス網端部とALC壁パネルとの境界部に大きな隙間が生じてしまい、熱の流入により鋼材温度が上昇して耐力が低下する可能性があり、3時間耐火では、当該部分の隙間を塞ぐために、ラス網の裏面側(耐火被覆材吹付け面の裏面側)にバックアップ材を配置することが記載されている。また、非特許文献3の施工要領には示されていないが、前記隙間を生じさせないために、ラス網端部をALC壁パネルに固定した場合についても、ラス網自体の強度、剛性がないため、固定部近傍だけが局所的に伸張されることによって、吹付けロックウールを貫通する亀裂が生じ、熱が被覆を貫流してしまう可能性が高い。
Therefore, in the detail of the ALC wall panel / sprayed rock wool synthetic-coated steel column shown in
上記のような問題を解決する技術として、例えば特許文献1〜4の耐火構造柱が知られている。特許文献1の耐火構造は、プレキャストコンクリート板からなる外壁に、予め端縁部を埋設した荒目金網と、鉄骨柱に所定の間隔でプレキャストコンクリート板方向に延在するごとくその端部を溶着した多数の力骨に取り付けたメタルラスとを重ねた吹付け下地に、前記鉄骨柱と一体的に耐火被覆材を所定厚みに吹付けてなる鉄骨柱の合成耐火被覆構造であり、非特許文献3に記載のバックアップ材を省略した構造である。
As a technique which solves the above problems, the refractory structure pillar of patent documents 1-4 is known, for example. In the fireproof structure of
ここで、荒目の金網の端縁部は外壁内に埋設されており、かつ力骨に取り付けられたメタルラスとは位置的に少しずれて重なり合っているだけなので、耐火被覆材は伸縮可能であり、加熱によって外壁に変形が生じても、外壁と吹付け耐火被覆材との境界面に大きな空隙が生じることはなく、分散した小亀裂となるので火炎が直接内部に侵入することはないとしている。しかし、前述のように、耐火被覆材を貫通する亀裂が発生する可能性が高い。 Here, the edge of the rough wire mesh is embedded in the outer wall, and the fire-resistant covering is stretchable since it overlaps with the metal lath attached to the power frame only with a slight positional offset. Even if deformation occurs in the outer wall due to heating, large gaps do not occur at the interface between the outer wall and the sprayed fire-resistant covering material, and since small cracks form dispersed, it is said that the flame does not directly intrude inside . However, as mentioned above, there is a high possibility of cracking through the refractory coating.
耐火被覆材を貫通する亀裂の影響を調査するために、ラス網に吹付けロックールを25mm施工したサンプルの背面に、厚さ50mmの空気層を設け、周囲をセラミックファイバーブランケットによって断熱した試験体を2つ準備し、一方の吹付けロックウール面について、貫通亀裂を模擬するために、当該吹付けロックールの一部分について、カッターナイフでラス網まで到達する深さまで切り込み(クロスカット)を施した。そして、炉内のバーナーの火炎と接触しないように、耐火炉床上に平行に設置して加熱する実験を行なった。図14に炉内温度とそれぞれの背面の空気温度を示す。この図に示すように、吹付けロックールに切り込みを入れた試験体の裏面側空気温度の上昇が大きくなっており、火炎の貫通がなくても、耐火被覆を貫通する亀裂があると、熱の流入による早期の鋼材温度上昇が想定される。 In order to investigate the effect of cracks penetrating the fireproof coating, a 50 mm thick air layer was provided on the back of a 25 mm sample of the blast lock applied to the lath mesh, and the sample was thermally insulated by the ceramic fiber blanket. Two pieces were prepared, and one of the sprayed rock wool surfaces was cut (cross-cut) with a cutter knife to a depth reaching the lath mesh in order to simulate penetration cracks. Then, an experiment was conducted in which the heating furnace was installed in parallel on the refractory hearth so as not to be in contact with the flame of the burner in the furnace. FIG. 14 shows the temperature inside the furnace and the temperature of the air behind each. As shown in this figure, the temperature rise on the back side of the test piece in which the blow-up lockle is cut is large, and even if there is no penetration of the flame, if there is a crack that penetrates the fireproof coating, heat is An early rise in steel temperature due to inflow is expected.
特許文献2の鉄骨柱の耐火構造は、壁材と鉄骨柱との間に乾式の耐火被覆材を配置したものである。この構成では、壁材は鉄骨柱の耐火性能とは無関係であり、壁材の反りによって鉄骨柱との間で隙間が生じるか否かにかかわらず、前記乾式の耐火被覆材によって所定の耐火性能を確保可能であり、壁材の耐火性能を活用して、当該部分に面する鉄骨柱の耐火被覆を省略することができない。
The fireproof structure of the steel frame column of
特許文献3の鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、熱膨張性耐火シートを鉄骨柱に巻きつけ、熱膨張性耐火シートの端部と壁材の接合部全体にわたって可燃固定補助板で固定したものである。火災曝露時に可燃固定補助板が焼失することによって接合部に緩みが生じ、その緩みによって熱膨張性耐火シートの膨張を妨げることなく、発生する隙間を充填するものである。しかしながら、この耐火構造は、高価な熱膨張性耐火シートを耐火被覆材として組み合わせによって実現できるもので、最も一般的でコストが低い吹付けロックウールに当該可燃固定補助板と組み合わせても、発生した隙間を埋めることはできない。
In the synthetic coated fire-resistant structure of steel frame columns of
特許文献4の鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、ボード状の耐火被覆材を鉄骨柱から間隔を空けて独立して設置したものである。この構造では、精度が良いだけでなく、各接合部は強固に構成されるので、加熱による変形を拘束する効果も期待できる。しかしながら、吹付けロックウールのように自立困難で引張り強度が期待できない材料では、壁材に位置決め材を高さ方向の全長にわたって配置したとしても、壁材の加熱側に凸となる変形が生じると、吹付けロックウールの中間部に亀裂が生じてしまうため、そのまま援用することは困難である。
The synthetic coated fire-resistant structure of the steel frame column of
上述したように、従来の鉄骨柱の合成被覆耐火構造においては、火災時等に壁材が加熱側に凸に変形することで耐火被覆材の延長部と壁材との境界部に隙間が生じ、ここから入り込んだ熱による鋼材温度の上昇によって鉄骨柱の耐力が低下するおそれがあった。このため、最も一般的でコストが低い吹付けロックールを用い、壁材が側方に凸に加熱変形しても境界部に隙間が生じない高性能な鉄骨柱の合成被覆耐火構造の開発が求められていた。 As described above, in the case of a conventional fire protection structure with steel frame columns, when the wall material is deformed convexly to the heating side at the time of fire, etc., a gap is generated at the boundary between the extension of the fireproof covering material and the wall material. There was a possibility that the yield strength of the steel frame column might be lowered by the rise of the steel material temperature by the heat which entered from here. For this reason, the development of a synthetic coated fire-resistant structure of high-performance steel frame columns that requires no gaps at the boundary even if the wall material is heated and deformed to the side by using the most general and low cost spray lockle is required. It was being done.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、壁材が側方に凸に加熱変形しても、耐火被覆材の延長部と壁材との境界部に隙間が生じることがない鉄骨柱の合成被覆耐火構造およびその施工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to prevent the formation of a gap at the boundary between the extended portion of the fire-resistant covering material and the wall material even if the wall material is deformed so as to be convex laterally. It is an object of the present invention to provide a synthetic coated refractory structure of a column and a method of constructing the same.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、壁材に近接して配置される鉄骨柱の耐火被覆材として、壁材を鉄骨柱の対向範囲について活用するとともに、その他の範囲について吹付け材からなる耐火被覆材を用い、かつ、耐火被覆材を、鉄骨柱から壁材に向けて延長配置することで壁材と鉄骨柱との間を繋いだ鉄骨柱の合成被覆耐火構造において、鉄骨柱から壁材に向けて延長配置する耐火被覆材の下地として、板状あるいは網状の耐火被覆下地材を、鉄骨柱と壁材との間に亘って配置するとともに、鉄骨柱から遠ざかる方向への壁材の変形に追従して変形可能に構成したことを特徴とする。 In order to solve the problems described above and to achieve the object, the composite coated fire-resistant structure of steel frame column according to the present invention is a fireproof covering material of a steel frame column disposed in proximity to the wall material. Between the wall material and the steel frame column, by using the fireproof covering material made of the blowing material and using the fireproof material for the other area, and extending the fireproof covering material from the steel frame column to the wall material Plate-like or net-like fireproof covering base material as a base of the fireproof covering material which extends from the steel frame pillar to the wall material in the synthetic coated fire-resistant structure of the steel frame column connected to each other; It is characterized in that it is disposed over and deformable following a deformation of the wall material in a direction away from the steel column.
また、本発明に係る他の鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、上述した発明において、耐火被覆下地材を、鉄骨柱と壁材との間で上下方向に連続した屈曲部を有する折板形状あるいは波形状の板状体または網状体で構成するとともに、耐火被覆下地材と壁材との当接部を壁材に固定したことを特徴とする。 In the above-described invention, the fireproof covering base material has a folded plate shape or a bent plate shape having a bent portion continuously extending in the vertical direction between the steel frame column and the wall material. It is characterized in that it is constituted by a corrugated plate-like body or a net-like body, and the contact portion between the fireproof covering base material and the wall material is fixed to the wall material.
また、本発明に係る他の鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、上述した発明において、耐火被覆下地材を、壁材との当接部で折り曲げて壁材に沿わせて延長するとともに、その端部近傍で壁材に接合し、耐火被覆下地材を、壁材の変形に追従して固定部を支点として変形可能に構成したことを特徴とする。 In the above-described invention, the fireproof covering base material is bent at the contact portion with the wall material and extended along the wall material, and the end is also an end thereof. It is characterized in that it is joined to the wall material in the vicinity of the part, and the fireproof covering base material is configured to be deformable following the deformation of the wall material, with the fixing part as a fulcrum.
また、本発明に係る他の鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、上述した発明において、耐火被覆下地材を、予め裏面側を表にして、その一方の端部を鉄骨柱の投影範囲内に配置して壁材と接合するとともに、少なくとも当該耐火被覆下地材の前記鉄骨柱の投影範囲に耐火補強材を配置するとともに、前記耐火被覆下地材のもう一方の端部を鉄骨柱に固定し、壁材の変形に追従して固定部を支点として変形可能に構成したことを特徴とする。 Further, in the above-described invention, the composite fire protection structure of steel frame column according to the present invention, in the above-described invention, the fire-resistant coated base material is arranged in advance within the projection range of the steel frame column with the back surface side facing up. And the fireproof reinforcing material is disposed at least in the projected range of the steel frame column of the fireproof covering substrate, and the other end of the fireproof covering substrate is fixed to the steel frame column; It is characterized in that it is configured to be deformable with the fixing portion as a fulcrum following the deformation of the material.
また、本発明に係る上述した鉄骨柱の合成被覆耐火構造を施工する方法であって、耐火被覆下地材の一部分あるいは全部に耐火被覆材を予め配置した後、この耐火被覆下地材を鉄骨柱および壁材に固定することを特徴とする。 The present invention also relates to a method for constructing the above-described composite-coated fire-resistant structure of steel frame columns according to the present invention, which comprises placing a fire-resistant covering material in advance on a part or all of the fire-resistant covering substrate. It is characterized in that it is fixed to a wall material.
本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造によれば、耐火被覆材の下地となる耐火被覆下地材を壁材の変形に追従可能な構成としたため、加熱時に壁材に反りが発生しても耐火被覆材と壁材との境界部に隙間は生じない。このため、鉄骨柱の合成被覆耐火構造における耐火性能の低下を抑制することができるという効果を奏する。 According to the synthetic coated fire-resistant structure of steel frame columns according to the present invention, the fire-resistant base material to be the base of the fire-resistant covering material is configured to be able to follow the deformation of the wall material. There is no gap at the boundary between the fireproof covering and the wall material. For this reason, it is effective in the ability to suppress the fall of the fireproof performance in the synthetic covering fireproof structure of steel frame pillar.
以下に、本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造およびその施工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a synthetic coated fire resistant structure of a steel frame column according to the present invention and a construction method thereof will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
図1は、鋼管柱(鉄骨柱)と壁材の位置関係を示した平面図である。この図に示すように、鋼管柱1と壁材2は間隔を空けて近接配置される。鋼管柱1と壁材2の間隔11の寸法は特に限定しないが、以下では200mmを例に説明する。また、便宜上、鋼管柱1の壁材2の面に直交する方向の面を側面(側面1a)と定義する。壁材2については、鋼管柱1に向く面を屋内面(屋内面2a)、これとは反対の面を屋外面(屋外面2b)と定義する。
FIG. 1 is a plan view showing the positional relationship between a steel pipe column (steel frame column) and a wall material. As shown in this figure, the
鋼管柱1の寸法形状は、特に限定する必要はないが、以下では□−250×250×9mmの角形鋼管柱を例に説明する。また、本発明の鉄骨柱は角形鋼管柱に限るものではなく、円形鋼管からなる柱やH形鋼からなる柱に対しても適用可能であることは言うまでもない。また、壁材2は、厚さ100mmのALC板をロッキング工法により階の上下端でのみ固定した壁材を例に説明するが、これに限るものではなく、PC板、押出成型セメント板、珪酸カルシウム板など板状の材料であればいかなる材料、取付け方法で構成してもよい。
The dimension and shape of the
また、以下の説明においては、耐火被覆材は吹付けロックウールで代表し、その被覆厚さは、現行の1時間耐火構造相当の25mmとして説明するが、吹付け型の耐火被覆材の全てに対応し、それぞれ必要な被覆厚さを適用することができる。 In the following description, the fire-resistant coating material is represented by shot rock wool, and the coating thickness is described as 25 mm equivalent to the current one-hour fire-resistant structure, but all of the fire-resistant type fire-resistant coating materials Correspondingly, each required coating thickness can be applied.
[実施の形態1]
まず、本発明の実施の形態1について説明する。
図3に示すように、本実施の形態1の鉄骨柱の合成被覆耐火構造10は、壁材2に近接して配置される鉄骨柱1の耐火被覆材として、壁材2を鉄骨柱1の対向する範囲について活用するとともに、その他の範囲について耐火被覆材3を用い、かつ、耐火被覆材3を、鉄骨柱1から壁材2に向けて延長配置することで壁材2と鉄骨柱1との間を繋いだ構造である。
First Embodiment
First, the first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, in the synthetic-coated fire-
鉄骨柱1から壁材2に向けて延長配置する耐火被覆材3の下地として、板状あるいは網状の耐火被覆下地材4が鉄骨柱1と壁材2との間に亘って配置される。すなわち耐火被覆下地材4は、鋼管柱1の両側面1aから壁材2の屋内面2aまで延びる延長線上に配置され、その一端は鋼管柱1に、もう一端は壁材2に固定される。耐火被覆下地材4を配置した範囲は、鋼管柱1からの耐火被覆材3が延長配置される耐火被覆延長部31となる。
A plate-like or net-like fireproof
耐火被覆下地材4は、鋼管柱1から遠ざかる方向への壁材2の変形に追従して変形可能に構成されるものである。この耐火被覆下地材4としては、例えば図2(1)、(2)に示すように、上下方向に連続した屈曲部4aを有する波形状または折板形状を有するラスまたは薄鋼板などの平板を用いて構成することができるが、本実施の形態では、波形状のラスで構成した例を説明する。なお、本発明の耐火被覆下地材4としては、図2に示すように、平断面視で略L字形状を呈する屈曲部が少なくとも一箇所以上あれば、円弧や多角形などからなる山の形状であってもよく、また、屈曲部の数量に限定はなく、山の間隔や高さも限定はないが、壁材2の変形を吸収できる大きさ、数量とする必要がある。
The fire-
耐火被覆下地材4をラスで構成した場合の網目の間隔、形状は特に規定しない。また、耐火被覆下地材4を平板で構成した場合には、壁材2の変位を拘束しないようにするため、板厚は1.6mm以下がより好ましく、耐火被覆材3の定着性を確保するためにエンボス加工や打ち抜き加工を併用してもよい。
The spacing and shape of the mesh in the case where the
耐火被覆下地材4は、図3に示すように、山の折線方向を縦(上下方向)に配置する。耐火被覆下地材4を、山の折線方向を縦にして配置することで、ラスあるいは薄鋼板を用いた場合でも上下方向の剛性が確保されるため、鋼管柱1の側面1aに力骨として鉄筋を溶接して配置する工程を部分的にあるいは全てを省略してもよい。耐火被覆下地材4の両端部は壁材2、鋼管柱1に接合してズレが生じないようにする。この接合には、溶接、ステープル、ビス、番線など、任意の接合方法を選択してよく、壁材2との固定部には、座金類を併用してもよい。
The fireproof
耐火被覆下地材4の配置位置は、鋼管柱1の側面1aの延長線上に沿わせるが、鋼管柱1の側面1aよりも中心側に配置すると、後述するように、当該部分の耐火被覆材3の被覆厚さを厚くすることができるのでよりよい。耐火被覆材3の厚さを、鋼管柱1の熱容量を考慮して薄くした場合には、鋼管柱1の側面1aを被覆する耐火被覆材3の表面を基準として耐火被覆延長部31の被覆厚さを、現行の1時間耐火仕様であれば25mm、2時間耐火仕様であれば45mmとなるように耐火被覆下地材4を配置するとよりよい。
The arrangement position of the fireproof
耐火被覆材3の施工においては、吹付け後に十分押し固め、耐火被覆下地材4にラスを用いた本実施の形態の場合には、その裏面側にも回り込んで被覆するように、すなわち、ラスが耐火被覆材3の内部に包含されるように施工する。
In the case of application of the fire-
図3に示すように、耐火被覆下地材4として波形状を有するラスを用い、屈曲部4aが上下方向に連続する方向に配置し、耐火被覆材3を上記要領で施工した鉄骨柱の合成被覆耐火構造10の作用について説明する。壁材2が屋外面2b側からの加熱によって、その高さ方向の中心部が加熱側に凸に変位したときに、図4に示すように、ラスの波形状の部分が屋内外方向に引き伸ばされて壁材2の加熱変形に追従するため、耐火被覆延長部31の耐火被覆材3と壁材2との境界部に有害な開口(隙間)を生じない。その変形状況をさらに詳細に説明すると、壁材2の変形が軽微な場合、波形状のラスが全体的に伸ばされるため、耐火被覆材3に損傷は殆ど生じない。さらに変形が進むと、耐火被覆材3の表面の引張り側、すなわち耐火被覆材3を外側から見てラスの波の谷に該当する部分に亀裂3aが生じるが、その亀裂3aはラス部分で止まり、ラス裏面側の耐火被覆材3は圧縮側となるため亀裂が発生せず、亀裂3aは耐火被覆材3を貫通しない。
As shown in FIG. 3, a composite lath with a corrugated shape is used as the fireproof
このように、本実施の形態によれば、壁材2と近接して配置される鋼管柱1の耐火構造において、壁材2を鋼管柱1の耐火被覆の一部として活用する鉄骨柱の合成被覆耐火構造のうち、加熱時の壁材2の変形上最も不利となる、壁材2を階の上下でのみ固定するロッキング工法においても、上述した性能評価試験で生じる壁材2の加熱方向側に凸となる変形に対する変形追従性を有しており、要求耐火時間に対して十分な性能を有する鉄骨柱の合成被覆耐火構造を得ることができる。
Thus, according to the present embodiment, in the fireproof structure of the
なお、本実施の形態において、耐火被覆下地材4として例えば1号波型ラスを用いた場合、耐火被覆延長部31の長さが200mmとすると、180mm程度までの壁材2の変位に追従可能である。耐火被覆延長部31の寸法が小さい場合には、適宜、耐火被覆下地材4の波型ラスにおける山の高さや間隔を調整することで対応可能である。
In the present embodiment, when, for example, No. 1 wave-shaped lath is used as the fireproof
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図5に示すように、本実施の形態2の鉄骨柱の合成被覆耐火構造20は、耐火被覆下地材4として、図2(2)に示すような折板形状に加工した平板を用いたものである。耐火被覆下地材4以外の構成は上記の実施の形態1と同じであるため、これらについての詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, the synthetic-coated fire-
耐火被覆下地材4の山の高さと配置間隔は任意に設定できるが、ここでは、1号波型ラスと同様に山の高さを10mm、配置間隔を33mmとした。本実施の形態によれば、上記の実施の形態1と同様に、耐火被覆下地材4は壁材2の変形に追従して伸張することから耐火被覆延長部31の耐火被覆材3と壁材2との境界部に有害な開口(隙間)を生じない。なお、この場合の変形追従可能な最大寸法は110mm程度である。本実施の形態では、耐火被覆材3は耐火被覆下地材4の裏面側に達しないが、仮に耐火被覆材3の表面に亀裂が生じても、耐火被覆下地材4が火炎に対するファイヤーストップ材として機能するため、上記の実施の形態1に比べてより安全性が高くなる。
Although the height and arrangement interval of the fireproof
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図6に示すように、本実施の形態3の鉄骨柱の合成被覆耐火構造30は、耐火被覆下地材4として平ラスを用い、一方の端部4bを鋼管柱1の側面1aの端部近傍に接合し、もう一端側を壁材2の屋内面2aに向けて延長して壁材2と当接させるとともに、当該当接部2cにおいて、平断面視で間隙部5の外側に向けてL字形状に折り曲げて壁材2に沿わせて延長し、端部4cのみを壁材2に接合して固定部41を構成したものである。固定部41としては、例えばタッピンネジやステープルなどの接合部材を用い、座金や添え板などを併用するとよりよい。これにより、耐火被覆下地材4は、固定部41を支点として変形可能となり、壁材2の変形に追従することができる。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6, in the synthetic coated fire
この鉄骨柱の合成被覆耐火構造30では、耐火被覆下地材4のL字形状の折り曲げ部4dは、図6に示すように直角に折り曲げてもよいが、望ましくは、変形追従性を向上させるため、図7に示すごとく、曲率を有するR形状にするとよりよい。折り曲げ部4dから端部4cに至る延長寸法は120mm程度としている。より望ましくは、折り曲げ部4dを、壁材2に対して浮かせて配置するとよい。折り曲げ部4dを浮かせて配置することによって、耐火被覆下地材4の裏面側、すなわち、壁材2との境界部側にも耐火被覆材3がオーバーラップして施工され、より安全性が高まる。
In this synthetic-coated fire-
この鉄骨柱の合成被覆耐火構造30で使用する耐火被覆下地材4は、折り曲げ部4dのほかにも波形状の部分や折り曲げた部分を有してもよく、折り曲げ部4dのみ折り曲げて、他の部分に折り曲げた部分がなくてもよいのは言うまでもない。耐火被覆下地材4に対する耐火被覆材3の施工は上記の実施の形態1と同様である。耐火被覆材3は耐火被覆下地材4の全体に吹付ける。
The fire-
壁材2が加熱によって屋外面2b側に凸に変形した際には、図8に示すように、耐火被覆下地材4との固定部41が引張られ、耐火被覆下地材4は平断面視で当該固定部41を支点に容易に回動変形するとともに、折り曲げ部4dも伸張されて壁材2の変形に追従し、耐火被覆材3には有害な開口などの損傷が生じないため、鋼管柱1について所定の耐火性能を確保できる。本実施の形態の寸法では、概ね95mm程度までの変形に追従できるが、折り曲げ部4dから端部4cまでの延長寸法を長くすることによって、よりその余裕度を向上できるため、想定する変形に応じて適切に設計すればよい。
When the
[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施の形態4は、耐火被覆下地材4に平板を使用して、上記の実施の形態3と同様に配置して用いたもので、耐火被覆下地材4以外は上記の実施の形態3と同じに構成しているため、図は上記の実施の形態3と同じ図によって説明し、重複する部分の説明を省略する。耐火被覆下地材4は、板厚0.8mmの亜鉛めっき鋼板をL型に加工して用いたが、板厚は任意である。
Fourth Embodiment
Next, the fourth embodiment of the present invention will be described.
The fourth embodiment uses a flat plate as the fireproof
この鉄骨柱の合成被覆耐火構造の実施の形態3と異なる作用について説明する。本実施の形態では、耐火被覆材3は耐火被覆下地材4の裏面側に達しないが、仮に耐火被覆材3に亀裂が生じても、耐火被覆下地材4は鋼板を用いているため裏面に達する貫通亀裂を生じない。そのため、火炎に対するファイヤーストップ材として機能し、火炎および熱気が直接間隙部5に侵入せず、より安全性が高くなる。
The operation different from that of the third embodiment of the synthetic coated refractory structure of the steel frame column will be described. In the present embodiment, although the
なお、上記の実施の形態において、耐火被覆下地材4として、周知の圧延形鋼を用いて鋼管柱1と壁材2に固定すると、当該耐火被覆下地材4の強度と剛性によって、壁材2の変形を拘束する効果が強固に発現し、耐火被覆延長部31の健全性を確保することができる。
In the above-described embodiment, when the fire-
[実施の形態5]
次に、本発明の実施の形態5について説明する。
図11に示すように、本実施の形態5の鉄骨柱の合成被覆耐火構造40は、平ラスからなる耐火被覆下地材4を、壁材2に、その端部4cを鋼管柱1の投影範囲内に配して接合して固定部41を形成し、少なくとも鋼管柱1の投影範囲内に耐火補強材32を配するとともに、耐火被覆下地材4のもう一方の端部4bを鋼管柱1に固定して耐火被覆材3を施工したもので、壁材2の変形に追従して固定部41を支点として変形可能に構成したものである。
Fifth Embodiment
A fifth embodiment of the present invention will now be described.
As shown in FIG. 11, the composite coated
図9は本実施の形態の施工第一段階の示すもので、耐火被覆下地材4を壁材2の屋内面2aに取付けるとともに、耐火補強材32を配置している。耐火被覆下地材4は耐火被覆延長部31の寸法よりも長くしたものを用い、その延長した長さの範囲を、鋼管柱1の投影範囲内に配置するとともに、耐火被覆下地材4の端部4cをステープルなどの固定部材で固定し、固定部41を形成する。この際、耐火被覆下地材4は、耐火被覆吹付け面が裏面となるように配置されている。固定部41は、耐火被覆下地材4の端部4cからの端空き距離を例えば10〜20mm程度確保するとより望ましい。この段階で、耐火被覆下地材4は折り曲げておかなくてよい。なお、ここでは固定部材としてステープルを例示したが、上記の実施の形態1で説明したように、他のファスナーを用いてもよい。
FIG. 9 shows the first stage of application of the present embodiment, in which the fire-
次に、各耐火被覆下地材4の端部4cから、少なくとも鋼管柱1の投影範囲内に、耐火補強材32を配置する。耐火補強材32は、吹付けロックウールやロックウール保温板などの所定の耐火性能を有する材料で構成することができる。ここでは、図9に示すように、固定部41を完全に覆うように、固定部41から鋼管柱1の中心側に余長をもたせて配置する。さらに、鋼管柱1の投影範囲を超えて余長を設けるとより望ましい。
Next, the fireproof reinforcing
そして、図10に示す第二の施工形態のように、耐火被覆下地材4のもう一方の端部4b側を折り曲げて、その端部4bを鋼管柱1側に固定したあと、図11に示すように、耐火被覆下地材4および鋼管柱1の外面側(表面側)に耐火被覆材3を吹付け施工する。ここで、耐火被覆下地材4はL字状に直角に折り曲げても、曲率を有するR状にゆるく曲げてもよく、より望ましくは固定部41から折り曲げ部4dに掛けて、壁材2に対して浮かせて配置するとよい。折り曲げ部4dを浮かせて配置して、当該部分に耐火被覆材3を施工することによって、耐火補強材32と耐火被覆材3がオーバーラップして施工され、より安全性が高まる。また、前述の耐火補強材32を鋼管柱1の投影範囲を超えて余長を設けて設置した形態では、図10に示す形態となり、当該折り曲げ部4d部分を越えて間隙部5に耐火補強材32の端部が達する。耐火被覆材3の施工により、図11に示すように、相互に重なる部分ができるため、耐火被覆が確実に連続し、弱点となる境界部の安全性を高めることができる。
And after bending the
なお、本実施の形態と、他の実施の形態1〜4との作用効果上の相違点は、図12に示すように、壁材2に対する変形追従に際して、耐火被覆下地材4の折り曲げ部4dが壁材2から離れていくにつれて、壁材2の屋内面2aにおける露出面が拡大することから、壁材2の温度が上昇し、その表裏面の温度差が縮小することによって壁材2の凸状の変形が緩和されていくという点である。さらに、耐火補強材32は、耐火被覆下地材4の変形とともに、端部4cにおいて、より強固に壁材2にその端部が押し付けられるようになるため、当該部分が開口することはない。この作用効果は、端部4cから端空きをとって固定部41を形成するとより効果が確実となり、これらにより、耐火被覆材3には有害な開口などの損傷が生じないため、鋼管柱1について所定の耐火性能を確保できる。
The difference between the present embodiment and the
[実施の形態6]
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
上記の実施の形態5においては、耐火被覆材3の施工手順として、先行施工した耐火被覆下地材4に対して耐火被覆材3を吹付ける施工方法について説明したが、本実施の形態は、予め耐火被覆下地材4に耐火被覆材3を配置した後で、これを鋼管柱1と壁材2とに取り付け固定するものである。
Sixth Embodiment
A sixth embodiment of the present invention will now be described.
In the fifth embodiment described above, the construction method of spraying the
上記の実施の形態1で説明したように、耐火被覆材3の施工においては、吹付けロックウールの場合には、吹付け後に十分押し固め、耐火被覆下地材4にラスを用いた場合には、その裏面側にも回り込んでラスを被覆するように、すなわち、ラスが耐火被覆材3の内部に包含されるように施工することが望ましく、このような施工状態が確保できれば、壁材2の変形によって耐火被覆下地材4が延伸されても、耐火被覆材3の屈曲部が延伸されるのに際して、表面、裏面のいずれか一方が引張り側となって亀裂が生じても、もう一方の面が圧縮側となることによって亀裂を塞ぐ方向に作用し、耐火被覆延長部31を貫通する亀裂の発生を抑制することができる。
As explained in the above-mentioned
本実施の形態では、予め耐火被覆下地材4に耐火被覆材3を吹付け施工を行なうことで、耐火被覆下地材4の裏面側の被覆状態を取付け前に確認することができるため、より健全な形態で施工を完了することができるようになる。なお、耐火被覆材3は吹付けロックウールを例に取り説明したが、他の耐火材料を適用してよいのは言うまでもなく、ここで言う耐火被覆材3の施工範囲は、表面、裏面の両方でもよいし、あるいは、いずれかの面だけでもよい。さらに、裏面に配置される耐火被覆材については、耐火被覆下地材4の変形に追従するものであれば、他の耐火材料を別途配置してもよく、例えば、マット状、あるいはボード状の材料でもよい。
In the present embodiment, the fire-
以上説明したように、本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造によれば、耐火被覆材を補強する耐火被覆下地材を壁材の変形に追従可能な構成としたため、加熱時に壁材に反りが発生しても耐火被覆材と壁材との境界部に隙間は生じない。このため、鉄骨柱の合成被覆耐火構造における耐火性能の低下を抑制することができる。 As described above, according to the composite-coated fire-resistant structure of steel frame columns according to the present invention, the fire-resistant covering base material for reinforcing the fire-resistant covering material is configured to be able to follow the deformation of the wall material. There is no gap at the boundary between the fireproof covering and the wall material even if For this reason, the fall of the fireproof performance in the synthetic covering fireproof structure of steel frame pillar can be controlled.
1 鉄骨柱(鋼管柱)
1a 側面
2 壁材
2a 屋内面
2b 屋外面
3 耐火被覆材
3a 亀裂
4 耐火被覆下地材
4a 折線
4b,4c 端部
4d 折り曲げ部
5 間隙部
10,20,30,40 合成被覆耐火構造
11 間隔
31 耐火被覆延長部
32 耐火補強材
41 固定部
1 Steel frame column (steel pipe column)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、鉄骨柱から壁材に向けて延長配置する耐火被覆材の下地として耐火被覆材の内部に包含され、鉄骨柱と壁材とに固定される耐火被覆下地材と耐火被覆材を、鉄骨柱から遠ざかる方向への壁材の変形に追従可能に構成し、耐火被覆下地材を、少なくとも鉄骨柱と壁材との範囲の一部で上下方向に連続した屈曲部を有する折板形状あるいは波形状の網状体で構成するとともに、耐火被覆下地材と壁材との当接部を壁材に固定したものであり、
耐火被覆下地材の一部分あるいは全部に耐火被覆材を予め配置した後、この耐火被覆下地材を鉄骨柱および壁材に固定することを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。 As a fireproof covering material of a steel frame column arranged close to a wall material, the wall material is utilized for the opposing range of the steel frame column, and a fireproof covering material made of a blasting material is used for other ranges, and a fireproof covering Material is extended from the steel column to the wall material to construct a composite-coated fire-resistant structure of the steel column connected between the wall material and the steel column,
The composite-coated refractory structure of the steel frame column is included in the fire-resistant covering material as a base of the fire-resistant covering material extended from the steel frame column to the wall material, and is a fireproof covering substrate fixed to the steel frame column and the wall material And the fireproof covering material so as to be able to follow the deformation of the wall material in a direction away from the steel frame column, and the fireproof covering substrate material is a bent portion which is continuous in the vertical direction at least a part of the range between the steel frame column and the wall material And the contact portion between the fire-resistant base material and the wall material is fixed to the wall material.
A fire-resistant covering material is previously arranged on a part or all of the fire-resistant covering substrate, and then the fire-resistant covering material is fixed to a steel frame column and a wall material.
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