JP2008121376A - 耐火柱およびこれを使用したユニット建物 - Google Patents

Abstract

【課題】薄い耐火ボードで複数の柱を被覆しても十分な耐火性能を確保でき軽量で小型化が可能であると共に、作業ばらつきの影響を受けにくい耐火柱を提供する。
【解決手段】耐火柱１０は、梁と柱とから躯体が構成されてなる鉄骨系の建物ユニット１を、複数、水平方向に連設配置してユニット建物Ｕを構成し、該ユニット建物の隣接する複数の柱である鋼管柱５，５…を耐火被覆して構成され、複数の鋼管柱の外周に沿って、不燃材である石膏ボード１６と熱膨張性耐火シートである加熱膨張シート１７とを積層した耐火ボード１５を配置し、この耐火ボードで複数の鋼管柱を被覆している。耐火ボード１５は、複数の柱に固定されたサポート１１，１１…を介して空隙１２を有して固定配置されることが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、耐火柱およびこれを使用したユニット建物に係り、特に、建物ユニットを構成する柱を複数、水平方向に隣接させて耐火構造とした耐火柱およびこれを使用したユニット建物に関する。

従来、この種の耐火柱としては、特許文献１に記載の耐火柱がある。この特許文献１に記載の耐火柱は、図７に示されるように、４本の柱３０を耐火被覆材３１，３２で覆ったものである。すなわち、各柱３０のユニット内に向くそれぞれ２つの側面には、予め工場において、厚さ１２．５ｍｍのセラミックファイバや石綿珪酸カルシウム等の耐火被覆材３１が施されていて、さらに、各一階ユニット間の隙間３５，３６の外面にも、耐火被覆材３２が被せられ、こうしてこの柱集結部における４本の柱３０，３０，…は、周囲を完全に耐火被覆材で覆われ、これによって、耐火時間１時間以上の耐火性能が確保されているものである。さらに、これらの耐火被覆材３１，３２の外面には、石膏ボード等の内装下地材３３が貼設されている。

また、国土交通省告示で例示されている仕様や他の耐火柱の構造としては、厚さ７５ｍｍ以上のＡＬＣ板で躯体を被覆する仕様やＲＣ造などが一般的であった。さらに、柱や梁等の躯体を構成する部材に耐火被覆を施工するためにロックウール等を吹き付ける仕様等があり、これらは現場作業で施工されている。
特開平７−５４４２４号公報（段落［００１７］、図７）

ところで、前記特許文献１に記載の耐火柱は、隣接するスパン間で、梁の熱膨張が加算集積されることがなくなり、建築物全体としての過大な変形を抑止することができるという多大な効果を奏するものであるが、構成が複雑であると共に作業が煩雑であり、コストが上昇する問題点があった。また、厚さ７５ｍｍ以上のＡＬＣ板を柱の周囲に配置して被覆する場合は各面の被覆の目地を耐火接着剤等で処理する必要があるとともに、被覆部の容積が大きくなり、ＲＣ造等では分厚くて重いという問題点があった。そして、ロックウール等を吹き付ける仕様等では、現場作業性、安全性に劣り、かつ、作業ばらつきが大きいものが多かった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、柱を被覆する耐火ボードを薄くしても十分な耐火性能を確保でき、被覆部の容積を小さくでき、軽量な耐火ボードを用いてコストダウンが可能な耐火柱を提供することにある。また、作業ばらつきの影響を受けにくく、耐火性能の安定している耐火柱と、この耐火柱を用いたユニット建物を提供することにある。

前記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明による耐火柱は、複数の柱を隣接して配置し、該複数の柱の外周に沿って、不燃材と熱膨張性耐火シートとを積層した耐火ボードを配置し、該耐火ボードで前記複数の柱を被覆したことを特徴とする。すなわち、不燃材と熱膨張性耐火シートを積層した耐火ボードで複数の柱を耐火被覆することで、薄い耐火ボードにより十分な耐火性能を発揮する。

請求項２に記載の発明による耐火柱は、梁と柱とから躯体が構成されてなる鉄骨系の建物ユニットを、複数、水平方向に連設配置してユニット建物を構成し、該ユニット建物の隣接する複数の前記柱を耐火被覆した耐火柱であって、前記複数の柱の外周に沿って、不燃材と熱膨張性耐火シートとを積層した耐火ボードを配置し、該耐火ボードで前記複数の柱を被覆したことを特徴としている。

前記のごとく構成された請求項１，２に記載の発明による耐火柱は、火災等で建物の躯体を構成する複数の柱が加熱されると、複数の柱を被覆している耐火ボードの熱膨張性耐火シートが膨張し、膨張断熱層を形成して内部の複数の柱への熱の伝達を遮断することができる。このように、軽量で薄い構成の耐火ボードで複数の柱を耐火構造として十分な耐火性能を実現できるため、耐火柱の小型化を達成でき、建物の有効面積を増大させることができる。また、コストの安い不燃材を用いてコストダウンを達成できると共に、施工が簡単となって作業ばらつきの影響を減らすことができる。

また、請求項３に記載の発明による耐火柱は、前記不燃材は石膏ボードであり、前記熱膨張性耐火シートは前記石膏ボードの外周面に粘着支持されていることを特徴としている。このように構成された耐火柱は、安価な石膏ボードの表面に熱膨張性耐火シートが粘着支持されて一体化されているため、複数の柱を被覆する被覆材を部品化して施工を単純化して作業ばらつきを減らすことができると共に、コストダウンを達成できる。

さらに、請求項４に記載の発明による耐火柱は、前記耐火ボードは、前記複数の柱に固定されたサポートを介して該複数の柱から空隙を有して固定配置されることを特徴としている。このように構成された耐火柱は、火災等の熱が耐火柱に加わると、耐火ボードの熱膨張性耐火シートが膨張した膨張断熱層と不燃材とにより熱を遮断し、しかも耐火ボードと複数の柱との間に形成された空隙により熱の伝達を遮断することができ、耐火性能をさらに向上させることができ、柱の耐力低下を防止できる。

請求項５に記載の発明による耐火柱は、前記熱膨張性耐火シートが、５０ｋＷ／ｍ^２の加熱条件下で３０分間、加熱したあとの体積膨張率が３〜５０倍であり、かつ圧縮試験器にて０．２５ｃｍ^２の圧子を用いて測定した体積膨張後の破断点応力が０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の材料で形成されることを特徴としている。このように構成された耐火柱は、耐火ボードの表面に貼られている熱膨張性耐火シートが火災等の熱で膨張して膨張断熱層を形成したとき、所定の強度を有しており、火炎等の勢いで膨張断熱層が破壊することがないため耐火性能が安定する。

請求項６に記載の発明による耐火柱は、前記熱膨張性耐火シートが、樹脂成分１００重量部に対して、熱膨張性無機物を１０〜３００重量部、無機充填材を３０〜４００重量部含有し、前記熱膨張性無機物および無機充填材の合計量を４０〜５００重量部含有する樹脂組成物の材料で形成されることを特徴としている。このように構成された耐火柱は、複数の柱を耐火被覆する耐火ボードが火災等の熱で膨張したとき、十分な膨張断熱層が得られるため、耐火性能が安定して複数の柱への熱の遮断が安定し、柱の耐力低下を防止できる。

請求項７に記載のユニット建物は、前記したいずれかに記載の耐火柱を使用したことを特徴としている。このように構成されたユニット建物は、薄く軽量な耐火ボードで複数の柱を耐火被覆して十分な耐火性能を確保できるため、耐火柱の容積を減らして建物内の有効スペースを増大させることができる。

本発明の耐火柱は、複数の柱を薄い耐火ボードで覆って耐火構造としても耐火性能を損なうことなく、耐火被覆の施工部分の容積を小さくでき、建物内部の有効面積を大きくすることができる。また、簡便な作業で施工が容易であり、作業ばらつきを少なくすることができ、耐火性能を安定させることができる。さらに、ユニット建物の耐火柱の容積を少なくすることができ、建物内の有効面積を増やすことができる。

以下、本発明に係る耐火柱およびこれを使用したユニット建物の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る耐火柱を構成する建物ユニットの斜視図、図２は、複数の建物ユニットを水平に連設するとともに垂直に積み重ねて構成された三階建のユニット建物を概略的に示す立面図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視方向から見た水平断面図、図４は、図３の柱集結部Ｂを拡大して示す水平断面図である。

図１〜４において、建物ユニット１は、４本の床大梁２，２…と、４本の天井大梁３，３…と、桁側（長辺側）の天井大梁３，３間に架け渡される複数の天井小梁４，４…と、４本の柱５，５…とから箱形の躯体が構成される。そして、この箱形の躯体の床大梁２，２…に床パネル６，６…が装着され、天井小梁４，４…の下方に図示していない天井面材が固定される。建物ユニット１は、図３に示すように、複数個が連設配置されたユニット建物Ｕの状態で、壁パネル７（外壁パネル７Ａ、内壁パネル７Ｂ、界壁パネル７Ｃ）が、タッピングビス、スタッドピン、ボルト、ワンサイドリベット等の接合具を用いて取り付けられて構成される。床大梁２，２…および天井大梁３，３…は、溝形鋼で形成され、この例においては、桁側（長辺側）には長さ５．５〜５．６ｍ程度の梁材が、また、妻側（短辺側）には長さ２．１〜２．２ｍ程度の梁材が用いられている。柱５，５…は、１００ｍｍ角の角型鋼管で形成され、天井小梁４，４…は、断面コ字型の溝形鋼で形成されている。

床パネル６には、厚さ１２５ｍｍのＡＬＣ（気泡コンクリート）板が用いられ、これにより、耐火時間２時間以上（ＪＩＳ Ａ １３０４ 建築構造部分の耐火試験方法による）の耐火性能が確保されている。また、壁パネル７のうち、外壁パネル７Ａには厚さ１００ｍｍのＡＬＣ板、内壁パネル７Ｂには総厚６８ｍｍの石綿珪酸カルシウム板と石膏ボードとの積層板、界壁パネル７Ｃには総厚１１６ｍｍの石綿珪酸カルシウム板とガラス繊維入り石膏ボードとの積層板がそれぞれ用いられ、これにより、耐火時間１時間以上（ＪＩＳ Ａ １３０４ 建築構造部分の耐火試験方法による）の耐火区画が構成され、外壁パネル７Ａと内壁パネル７Ｂとの間には、ガラスウールやロックウール等の断熱吸音材（図示せず）が充填されている。なお、壁パネルの材質は前記のものに限られないことは勿論である。

前記した構成の建物ユニット１は、建物の工業生産化率を高めるために、予め工場において、運搬可能な大きさの箱形のものとして生産された後、建築現場に輸送されて、施工、組立される。組立は、建築現場に、予め構築された基礎８の上に建物ユニット１をクレーンで吊り上げ、まず、一階を構成する建物ユニット１（以下、一階ユニット１ａ，１ａ…という）が、相互に所定の間隔を開けて据え付けられ、基礎８に対してアンカーボルトで締結される。次に、クレーンにより、二階を構成する建物ユニット（以下、二階ユニット１ｂ，１ｂ…という）が、一階ユニット１ａ，１ａ…の上部に積み重ねられ、二階ユニット１ｂ，１ｂ…の柱脚と一階ユニット１ａ，１ａ…の柱頭とが相互にボルトで緊結されて結合される。この後、三階を構成する建物ユニット（以下、三階ユニット１ｃ，１ｃ…という）が、二階ユニット１ｂ，１ｂ…の上に積み重ねられ、同様にして二階ユニット１ｂ，１ｂ…に対して結合される。このようにして複数の建物ユニットを、水平方向および垂直方向に連設配置して三階建ユニット建物Ｕを完成させている。

このようにして構成されたユニット建物Ｕでは、４つの建物ユニットが水平方向に「田」の字に連設配置されたときに建物中央部に、図３に示されるように、建物ユニット１の複数（４本）の鋼管柱５，５…が「田」の字に隣接して配列されて柱集結部Ｂが構成され、この柱集結部を耐火構造とすることで、本実施形態の耐火柱１０が構成される。本実施形態では、三階建ての建物を示しているため建物ユニット１，１…を水平方向に連設配置すると共に、垂直方向にも連設配置している。すなわち、４つの建物ユニットを水平方向に田の字に配置すると、中央部の４本の柱は田の字に配置される。本実施形態では、複数の建物ユニットを水平方向に並置したときにユニット建物の中央部に形成される柱集結部Ｂを耐火ボードで被覆して耐火柱とするものであり、図示していないが各階の中央部に柱集結部が形成される。

図４に示す４本の鋼管柱５，５…が隣接する柱集結部Ｂにおいて、建物ユニット１，１…の躯体を構成する４本の鋼管柱５，５…は外形が１００ｍｍ角で厚さ６ｍｍ程度のものが使用されている。そして、これらの鋼管柱はそれぞれ１０〜１５ｍｍ程度の隙間を有して「田」の字に隣接配置されている。４本の鋼管柱５，５…の外周面には、複数の鋼管柱を火災等から保護するための後述する４枚の耐火ボード１５を鋼管柱から空隙を有して固定するための４本の角パイプ１１，１１…がサポートとして固定されている。このサポート１１は厚さが０．４ｍｍ程度の亜鉛鉄板を屈曲形成し、断面形状が長辺４０ｍｍ、短辺５ｍｍの角パイプに形成されている。なお、サポートの形状は前記の矩形の断面形状に限られないことは勿論であり、鋼管柱に耐火ボードを固定できれば、どのような形状でもよく、例えばアングル形状でもよい。また、サポートは鋼管柱に沿う長尺状のものを示したが、短尺状のサポートを柱に沿わせて部分的に固定してもよい。

４本のサポート１１，１１…はそれぞれ鋼管柱５，５…の外周面に、例えば溶接やねじ止めにより固定され、長辺方向に鋼管柱の外周面から５ｍｍ突出するように固定されている。すなわち、４本の鋼管柱の４つの角部に対応してサポート１１が固定されている。この構成によりサポートを介して、鋼管柱５，５…の外側に４枚の耐火ボード１５を配置固定させると、鋼管柱と耐火ボードとの間に５ｍｍのクリアランス（空隙）が形成されるように構成されている。また、耐火ボード１５は４本の鋼管柱の４つの角部に対して固定されるため、固定状態が安定する。

耐火ボード１５は不燃材と熱膨張性耐火シートとを積層したボードで構成されている。不燃材と熱膨張性耐火シートとの積層は、予め接着剤等を用いて固定したものや、施工時に貼り付けて積層したもの等、適宜用いられる。不燃材として、本実施形態では９．５ｍｍ厚の石膏ボード１６が使用されており、熱膨張性耐火シートとして熱膨張性耐火材料から構成される１ｍｍ厚の加熱膨張シート１７が使用されている。そして、石膏ボード１６の表面に加熱膨張シート１７が粘着支持されて積層され、１０．５ｍｍ厚の薄い耐火ボード１５が構成されている。耐火ボード１５のベースとなる不燃材として使用される石膏ボード１６は、所望の耐火性能を得るために、その厚さが９．５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１２．５ｍｍ以上の厚さが好ましい。なお、図示していないが、耐火ボード１５の室内側にグラスウール等の断熱材を挟んで石膏ボード等の内装材を設けることが好ましいが、クロス等の内装仕上げ材を耐火ボードに直接貼り付けてもよい。

このように構成された耐火ボード１５，１５…は、４本の鋼管柱５，５…からなる柱集結部Ｂの外周に沿って連続して配置され、柱集結部の外周全周を被覆して耐火構造としており、火災時等の加熱から耐火柱１０の鋼管柱５，５…を保護する機能を有している。耐火ボード１５はサポート１１，１１…を介して鋼管柱に空隙を有して配置されたとき、相互に隙間が生じないような幅に切断されている。すなわち、１枚の耐火ボードの一方の端面が、隣の耐火ボードの内面に当接するような幅に切断されている。所定の幅に切断された帯状の耐火ボードは外周面からビス１８等の固定具でねじ込んで固定されている。ビス１８には直径２０ｍｍ程度の大径の座金１９が使用されている。このようにして耐火柱１０は、複数の鋼管柱５，５…を耐火ボード１５で全周被覆して耐火構造として構成され、本実施形態では鋼管柱の外周にクリアランス（５ｍｍ）を空けて、１０．５ｍｍ以上の薄手の耐火ボード１５が隙間無く連続配置されて構成されている。なお、耐火柱１０は鋼管柱５，５…の外周に空隙を有しない状態で耐火ボード１５を固定したものでもよい。また、４枚の耐火ボード１５，１５…は、４枚すべてがビスで鋼管柱５，５…の４面に固定されているが、２枚の耐火ボードが少なくと２面に固定され、他の２枚の耐火ボードは固定された耐火ボードに固定するように構成してもよい。

前記の加熱膨張シート１７を構成する熱膨張性耐火材料は、火災等により加熱されたときに膨張して断熱層を形成し内側の不燃材を保護する材料であれば特に限定されないが、好ましくは５０ｋＷ／ｍ^２の加熱条件下で３０分間加熱した後の体積膨張率が３〜５０倍の材料である。体積膨張率が３倍を下回ると、膨張成分の厚さが十分でなく耐火性能が低下するため、また５０倍を超えると、膨張断熱層の強度が下がり、火炎の貫通を防止する効果が低下するため、前記の範囲が好ましい。より好ましくは、体積膨張率が５〜４０倍であり、さらに好ましくは８〜３５倍である。

熱膨張性耐火材料は、前記のように膨張断熱層が内側の不燃材を保護するため、炭化成分と膨張成分が複合化されて所定の強度を有する材料であることが好ましい。膨張断熱層の強度としては、圧縮試験器にて０．２５ｃｍ^２の圧子を用いて、前記体積膨張後のサンプルを０．１ｍ／ｓの圧縮速度で測定した場合の破断点応力が０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上が必要である。破断点応力が０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２を下回ると、膨張断熱層が火勢により破壊されやすく耐火性能が低下する。より好ましくは、０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上である。

つぎに、前記した加熱膨張シート１７を構成する熱膨張性耐火材料について詳細に説明する。

耐火ボードの表面に貼着される熱膨張性耐火材料を構成する樹脂組成物の樹脂成分としては特に限定されず、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、ポリペンテン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。

また、前記の熱可塑性樹脂の代わりに、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエンゴム（１，２−ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、多加硫ゴム（Ｔ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＺ）、ウレタンゴム（Ｕ）等のゴム物質を使用することができる。さらに、ポリウレタン、ポリイソシアネート、ポリイソシアヌレート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を使用することも可能である。

これらの樹脂のうち、後述する熱膨張性無機物、特に熱膨張性黒鉛を配合する場合に、その膨張温度以下で成形可能であるという観点から、ポリオレフィン系樹脂またはゴム物質が好ましく、中でもポリエチレン系樹脂が好ましい。ポリエチレン系樹脂としては、例えば、エチレン単独重合体、エチレンを主成分とする共重合体、これらの混合物、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。

前記エチレンを主成分とする共重合体としては、例えば、エチレン部を主成分とするエチレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられ、α−オレフィンとしては、例えば、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−ブテン、１−ペンテン等が挙げられる。エチレン−α−オレフィン共重合体の具体的商品としては、デュポンダウ社製の「ＣＧＣＴ」、エクソンモービルケミカル社製の「ＥＸＡＣＴ」等の市販品が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、耐火性能をより向上させるために、充填剤を多量に配合することが可能であるという観点からは、上述のゴム物質が好ましい。

さらに前記したように、熱膨張性耐火材料からなる加熱膨張シート１７を不燃材である石膏ボード１６との貼り合わせを可能にするため、樹脂組成物自体に粘着性を有することが好ましく、その方法としては、例えば、ゴム物質に粘着付与樹脂、可塑剤、油脂類、低分子量化合物等を添加することが挙げられる。粘着付与樹脂としては特に限定されず、例えば、ロジン、ロジン誘導体、ダンマル樹脂、コーパル、クマロン−インデン樹脂、ポリテルペン、非反応性フェノール樹脂、アルキッド樹脂、石油系炭化水素樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

粘着性を付与する可塑剤は、単独で粘着性を発現させることは難しいが、前記粘着付与樹脂との併用で粘着性を向上させることができる。例えば、フタル酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、アジピン酸エステル系可塑剤、セバシン酸エステル系可塑剤、リシノール酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、塩化パラフィン等が挙げられる。

粘着性を付与する油脂類は、可塑剤と同じ作用を有するため、可塑性付与と粘着調整剤の目的で用いることができる。油脂類としては特に限定されず、例えば、動物性油脂、植物性油脂、鉱物油、シリコーン油等が挙げられる。また粘着性を付与する低分子量化合物は、粘着性付与以外に耐寒性向上、流動調整の目的を兼ねて用いることができる。低分子量化合物としては特に限定されず、例えば、低分子量ブチルゴムや、ポリブテン系化合物等が挙げられる。

さらに、樹脂自体の難燃性を上げて耐火性能を向上させるという観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。特に分子構造の選択が広範囲で、樹脂組成物の耐火性能や力学物性を調整することが容易であることから、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、基本的にはエポキシ基を持つモノマーと硬化剤を反応させて得られる樹脂である。エポキシ基をもつモノマーとしては、２官能のグリシジルエーテル型、２官能のグリシジルエステル型、多官能のグリシジルエーテル型が挙げられる。

２官能のグリシジルエーテル型のモノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール型、ポリプロピレングリコール型、ネオペンチルグリコール型、１，６−ヘキサンジオール型、トリメチロールプロパン型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、プロピレンオキサイド−ビスフェノールＡ型、水添ビスフェノールＡ型等が挙げられる。また、２官能のグリシジルエステル型のモノマーとしては、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸型、テトラヒドロ無水フタル酸型、ダイマー酸型、ｐ−オキシ安息香酸型等が挙げられる。

さらに、多官能のグリシジルエーテル型としては、例えば、フェノールノボラック型、オルトクレゾール型、ＤＰＰノボラック型、ジシクロペンタジエン・フェノール型等が挙げられる。これらは単独でも、２種類以上混合して用いてもよい。また、前記したエポキシ基を持つモノマーは、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

エポキシ基を持つモノマーと反応させてエポキシ樹脂を得るための硬化剤としては、重付加型、触媒型のものが挙げられる。重付加型の硬化剤としては、脂肪族ポリアミンまたはその変性アミン、芳香族ポリアミン、酸無水物、ポリフェノール、ポリメルカプタン等が挙げられる、また、触媒型の硬化剤としては、例えば、３級アミン、イミダゾール類、ルイス酸、ルイス塩基等が挙げられる。なお、前記硬化剤は、単独で用いてもよく、２種以上が併用されてもよい。

また、エポキシ樹脂には、他の樹脂が添加されていてもよい。他の樹脂の添加量が多くなると、エポキシ樹脂の効果が発現されなくなるので、エポキシ樹脂１に対して他の樹脂の添加量は５（重量比）以下が好ましい。エポキシ樹脂には、種々の板厚の不燃材に貼着することが可能になるように、可撓性が付与されてもよく、可撓性を付与する方法としては、次の方法が挙げられる。
（１）架橋点間の分子量を大きくする。
（２）架橋密度を小さくする。
（３）軟質分子構造を導入する。
（４）可塑剤を添加する。
（５）相互侵入網目（ＩＰＮ）構造を導入する。
（６）ゴム状粒子を分散導入する。
（７）ミクロボイドを導入する。

前記（１）の方法は、予め分子鎖の長いエポキシモノマー及び／又は硬化剤を用いて反応させることで、架橋点の間の距離が長くなり可撓性を発現させる方法である。硬化剤として、例えばポリプロピレンジアミン等が用いられる。前記（２）の方法は、官能基の少ないエポキシモノマー及び／又は硬化剤を用いて反応させることにより、一定領域の架橋密度を小さくして可撓性を発現させる方法である。硬化剤として、例えば２官能アミン、エポキシモノマーとして、例えば１官能エポキシ等が用いられる。

前記（３）の方法は、軟質分子構造をとるエポキシモノマー及び／又は硬化剤を導入して可撓性を発現させる方法である。硬化剤として、例えば複素環状ジアミン、エポキシモノマーとして、例えばアルキレンジグリコールジグリシジルエーテル等が用いられる。前記（４）の方法は、可塑剤として非反応性の希釈剤、例えば、ＤＯＰ、タール、石油樹脂等を添加する方法である。

前記（５）の方法は、エポキシ樹脂の架橋構造に別の軟質構造をもつ樹脂を導入する相互侵入網目（ＩＰＮ）構造で可撓性を発現させる方法である。前記（６）の方法は、エポキシ樹脂マトリックスに液状又は粒状のゴム粒子を配合分散させる方法である。エポキシ樹脂マトリックスとしてポリエステルエーテル等が用いられる。前記（７）の方法は、１μｍ以下のミクロボイドをエポキシ樹脂マトリックスに導入させることにより、可撓性を発現させる方法である。エポキシ樹脂マトリックスとして、分子量１０００〜５０００のポリエーテルが添加される。

前記エポキシ樹脂の剛性、可撓性を調整することによって、硬い板状物から柔軟性を有するシートが得られ、種々の板厚の不燃材に応じて、加熱膨張シートを貼着することが可能となる。前記した樹脂は、いずれも単独で用いても、樹脂の溶融粘度、柔軟性、粘着性等の調整のため２種以上の樹脂をブレンドしたものを用いてもよい。さらに、樹脂組成物の耐火性能を阻害しない範囲で、樹脂の架橋や変性が施されていてもよい。架橋又は変性の方法としては特に限定されず、公知の方法で行うことができる。架橋又は変性は、本発明で用いる各種充填剤を配合した後、又は配合と同時に行ってもよく、あるいは予め架橋又は変性した樹脂を用いてもよい。

加熱膨張シートを構成する熱膨張性耐火材料に含有される熱膨張性無機物としては、加熱して膨張する熱膨張性無機物であれば特に限定されないが、例えば、バーミキュライト、カオリン、マイカ、熱膨張性黒鉛、ケイ酸金属塩、ホウ酸塩等が挙げられる。これらの中でも、膨張開始温度が低くかつ膨張度が高いことから熱膨張性黒鉛が好ましい。

熱膨張性黒鉛とは、従来公知の物質であり、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を濃硫酸、硝酸、セレン酸等の無機酸と、濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等の強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたもので、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物である。このように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、さらにアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和したものを使用するのが好ましい。

脂肪族低級アミンとしては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等が挙げられる。アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物としては、例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩等が挙げられる。

熱膨張性黒鉛の粒度は、２０〜２００メッシュが好ましい。粒度が２００メッシュより小さくなると、黒鉛の膨張度が小さく、十分な膨張断熱層が得られず、また粒度が２０メッシュより大きくなると、黒鉛の膨張度が大きいという利点はあるが、樹脂に配合する際に分散性が悪くなり、物性の低下が避けられない。熱膨張性黒鉛の市販品としては、例えば、東ソー社製「ＧＲＥＰ−ＥＧ」、ＧＲＡＦＴＥＣＨ社製「ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ」等が挙げられる。

熱膨張性耐火材料を構成する樹脂組成物に、さらに無機充填剤を配合することが好ましい。無機充填剤は、膨張断熱層が形成される際、熱容量を増大させ伝熱を抑制するとともに、骨材的に働いて膨張断熱層の強度を向上させる。無機充填剤としては特に限定されず、例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類等の金属酸化物；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等の含水無機物；塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩等が挙げられる。

また、無機充填剤としては、これらの他に硫酸カルシウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム等のカルシウム塩；シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム「ＭＯＳ」（商品名）、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッシュ、脱水汚泥等が挙げられる。これらの無機充填剤は単独で用いても、２種以上を併用してもよい。無機充填剤の中でも、含水無機物及び／又は金属炭酸塩が好ましい。

前記の含水無機物は、加熱時の脱水反応によって生成した水のために吸熱が起こり、温度上昇が低減されて耐火性能を向上させる点、及び加熱後に酸化物が残存しこれが骨材となって働くことで膨張層の強度が向上する点で好ましい。含水無機物の中でも、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物は、生成する水の量が多く、より耐火性能を発揮するため特に好ましい。また、水酸化マグネシウムと水酸化アルミニウムは、脱水効果を発揮する温度領域が異なるため、併用すると脱水効果を発揮する温度領域が広がり、効果的な温度上昇抑制効果が得られることから、併用することが好ましい。

前記の金属炭酸塩は、加熱中に脱炭酸反応によって炭酸ガスが発生し、膨張層の形成を促進させる点、及び加熱後に酸化物が残存しこれが骨材となって働くことで膨張層の強度が向上する点で好ましい。金属炭酸塩の中でも、周期律表II族に属する金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウムは、炭酸反応が生起しやすいため、特に好ましい。

無機充填剤の粒径としては、０．５〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１〜５０μｍである。無機充填剤は、添加量が少ないときは、分散性が性能を大きく左右するため、粒径の小さいものが好ましいが、０．５μｍ未満になると二次凝集が起こり、分散性が悪くなる。添加量が多いときは、高充填が進むにつれて、樹脂組成物の粘度が高くなり成形性が低下するが、粒径を大きくすることで樹脂組成物の粘度を低下させることができる点から、粒径の大きいものが好ましい。粒径が１００μｍを超えると、成形体の表面性、樹脂組成物の力学的物性が低下する。

また、無機充填剤は、粒径の大きい無機充填剤と粒径の小さいものを組み合わせて使用することがより好ましく、組み合わせて用いることにより、膨張断熱層の力学的性能を維持したまま、高充填化することが可能となる。無機充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウムでは、粒径１８μｍの「ハイジライトＨ−３１」（昭和電工社製）、粒径２５μｍの「Ｂ３２５」（ＡＬＣＯＡ社製）、炭酸カルシウムでは、粒径１．８μｍの「ホワイトンＳＢ赤」（備北粉化工業社製）、粒径８μｍの「ＢＦ３００」（備北粉化工業社製）等が挙げられる。

熱膨張性耐火材を構成する樹脂組成物では、膨張断熱層の強度を増加させ耐火性能を向上させるために、前記の各成分に加えて、さらにリン化合物を添加してもよい。リン化合物としては、特に限定されず、例えば、赤リン；トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステル；リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金属塩；ポリリン酸アンモニウム類；下記化学式（１）で表される化合物等が挙げられる。これらのうち、耐火性能の観点から、赤リン、ポリリン酸アンモニウム類、及び、下記化学式（１）で表される化合物が好ましく、性能、安全性、コスト等の点においてポリリン酸アンモニウム類がより好ましい。

化学式（１）中、Ｒ１及びＲ３は、水素、炭素数１〜１６の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基、または、炭素数６〜１６のアリール基を表す。Ｒ２は、水酸基、炭素数１〜１６の直鎖状あるいは分岐状のアルキル基、炭素数１〜１６の直鎖状あるいは分岐状のアルコキシル基、炭素数６〜１６のアリール基、または、炭素数６〜１６のアリールオキシ基を表す。

赤リンとしては、市販の赤リンを用いることができるが、耐湿性、混練時に自然発火しない等の安全性の点から、赤リン粒子の表面を樹脂でコーティングしたもの等が好適に用いられる。ポリリン酸アンモニウム類としては特に限定されず、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミン変性ポリリン酸アンモニウム等が挙げられるが、取り扱い性等の点からポリリン酸アンモニウムが好適に用いられる。市販品としては、例えば、クラリアント社製「ＡＰ４２２」、「ＡＰ４６２」、Ｂｕｄｅｎｈｅｉｍ Ｉｂｅｒｉｃａ社製「ＦＲ ＣＲＯＳ ４８４」、「ＦＲ ＣＲＯＳ ４８７」等が挙げられる。

化学式（１）で表される化合物としては特に限定されず、例えば、メチルホスホン酸、メチルホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸、プロピルホスホン酸、ブチルホスホン酸、２−メチルプロピルホスホン酸、ｔ−ブチルホスホン酸、２，３−ジメチル−ブチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニルホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホスフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス（４−メトキシフェニル）ホスフィン酸等が挙げられる。中でも、ｔ−ブチルホスホン酸は、高価ではあるが、高難燃性の点において好ましい。前記のリン化合物は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

リン化合物は、火災等の高温にさらされると、ポリリン酸系化合物へと変化し、それが無機バインダーとして働き、膨張断熱層の強度を向上させる効果を発揮する。また前記の金属炭酸塩のうち、周期律表II族に属する金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウムは、前記リン化合物、特にポリリン酸アンモニウムと併用すると、金属炭酸塩の脱炭酸反応の温度が低下するため、膨張断熱層の形成を促進する。さらに、前記化合物を併用することにより、リン化合物のポリリン酸系化合物への変化を促進し、膨張断熱層の強度をさらに向上する効果を発揮する。特に、ポリリン酸アンモニウムと炭酸カルシウムを併用すると、前記の両方の効果が最も発揮されるため好ましい。

熱膨張性耐火材料を構成する樹脂組成物において、熱膨張性無機物の配合量は、樹脂成分１００重量部に対して１０〜３００重量部が好ましい。配合量が１０重量部未満では、体積膨張率が低く耐火ボードを構成する不燃材への断熱が十分行われないため耐火性能が低下し、３００重量部を超えると機械的強度の低下が大きく、使用に耐えられなくなる。より好ましくは、２０〜２５０重量部である。樹脂組成物において、無機充填剤の配合量は、樹脂成分１００重量部に対して３０〜４００重量部が好ましい。配合量が３０重量部未満では、熱容量の低下に伴い十分な耐火性能が得られなくなり、４００重量部を超えると機械的強度の低下が大きく使用に耐えられなくなる。より好ましくは４０〜３５０重量部である。

樹脂組成物において、リン化合物を添加する場合、リン化合物の配合量は、樹脂成分１００重量部に対して３０〜３００重量部である。配合量が３０重量部を下回ると、膨張断熱層の強度を向上させる効果が十分でなくなり、３００重量部を超えると、機械的強度の低下が大きく使用に耐えられなくなる。より好ましくは４０〜２５０重量部である。

熱膨張性無機物と無機充填剤の合計量は、樹脂成分１００重量部に対して４０〜５００重量部が好ましい。合計量が４０重量部未満になると、十分な膨張断熱層が得られず、５００重量部を超えると、機械的強度の低下が大きく使用に耐えられなくなる。より好ましくは、７０〜４００重量部である。

さらにリン化合物を添加させる場合、リン化合物、熱膨張性無機物及び無機充填剤の合計量は、樹脂成分１００重量部に対して７０〜５００重量部が好ましい。合計量が７０重量部未満になると十分な膨張断熱層が得られず、５００重量部を超えると機械的強度の低下が大きく使用に耐えられなくなる。より好ましくは１００〜４００重量部である。

また、樹脂組成物には、その物性を損なわない範囲で、さらにフェノール系、アミン系、イオウ系等の酸化防止剤、金属害防止剤、帯電防止剤、安定剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料等が添加されてもよい。また、一般的な難燃剤を添加してもよく、難燃剤による燃焼抑制効果により耐火性能を向上させることができる。

熱膨張性耐火材を構成する樹脂組成物の成形体は、前記の樹脂組成物の混練物を作製した後成形し、シート状またはロール状の成形体を作製してから切断することにより、所定幅の加熱膨張シートを得ることができる。さらに溶剤を混練時に添加してから成形後、溶剤を揮発させる方法であってもよい。

樹脂組成物の混練物は、前記の各成分を押出機、ハンバリーミキサー、ニーダーミキサー、混練ロール等、またエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の場合は、さらに、ライカイ機、遊星式撹絆機等、公知の混練装置を用いることにより得ることができる。また二液性の熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂の場合は、二液それぞれと充填剤の混練物を、前記混練方法にて別々に作製しておき、プランジャーポンプ、スネークポンプ、ギアポンプ等でそれぞれの混練物を供給し、スタティックミキサー、ダイナミックミキサー等で混合を行って混錬物を作製してもよい。

樹脂組成物の成形方法としては、前記の混練物を例えば、プレス成形、カレンダー成形、押出成形、射出成形等、公知の方法を用いて成形することができる。また二液性の熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂の成形方法としては、さらにＳＭＣ（Sheet Molding Compound）等によるロール成形、ロールコーターやブレードコーターによるコーター成形等、適宜形状に応じて公知の方法を用いることができる。

熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂の硬化方法は、特に限定されず、前記プレスやロールによる加熱、または成形ライン中の加熱炉等、成形と硬化を連続で行う方法、あるいは成形後加熱炉に投入する方法等、公知の方法によって行うことができる。また、溶剤を用いて成形する場合は、前記と同様な方法にて溶剤を揮発することができる。

前記の成形方法によって成形されたシート状またはロール状の成形体を、所定の幅に切断する方法としては、切断加工、スリット加工、輪切り加工等公知の方法を用いることができる。樹脂組成物の成形体がシート状の場合の厚みは、０．１〜３ｍｍが好ましい。厚みが０．１ｍｍ未満であると、加熱によって形成される膨張断熱層の厚みが薄くなり、十分な耐火性能を発揮することができない。また、３ｍｍを超えると自由に湾曲できなくなり、下地となる不燃材との密着性が低下する。より好ましくは０．３〜２ｍｍである。

樹脂組成物は、膨張断熱層の強度をさらに向上させるために、不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットが積層されていてもよい。不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットとしては、無機繊維あるいは金属繊維状材料からなるものが好ましく、例えば、ガラス繊維の織布（ガラスクロス、ロービングクロス、コンティニュアスストランドマット等）あるいは不織布（チョップドストランドマット等）、セラミック繊維の織布（セラミッククロス等）あるいは不織布（セラミックマット等）、炭素繊維の織布あるいは不織布、ラスまたは金網から形成されるネットまたはマットが好適に用いられる。

これらのネットまたはマットのうち、熱膨張性耐火材料を製造する場合の容易さとコストの観点から、ガラス繊維の織布あるいは不織布が好ましく、製造時にガラスの飛散が少なくないことから、ガラスクロスがより好ましい。さらに、取り扱い性が向上すること、及び樹脂との接着性がよくなることから、ガラスクロスをメラミン樹脂やアクリル樹脂等で処理してもよい。また熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂の場合は、前記ネットまたはマットが樹脂組成物中に含浸されていてもよい。

不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットの１ｍ^２当たりの重量は、５〜２０００ｇである。１ｍ^２当たりの重量が５ｇ未満であると、膨張断熱層の形状保持性を向上させる効果が低下し、２０００ｇを超えるとシートが重くなって施工が困難になる。より好ましくは１０〜１０００ｇである。この不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットの厚みは、０．０５〜３ｍｍが好ましい。厚みが０．０５ｍｍ以下であると、熱膨張性耐火材が膨張する際にその膨張圧に耐えられなくなる。また、厚さが３ｍｍを超えると、熱膨張性耐火材のシートを丸めることが困難になる。より好ましくは、０．１〜２ｍｍである。

不燃性繊維状材料からなるネットの場合には、その開き目は０．１〜５０ｍｍであることが好ましい。開き目が０．１ｍｍ未満であると、熱膨張性耐火材が膨張する際にその膨張圧に耐えられなくなる。また、５０ｍｍを超えると膨張断熱層の形状保持性を向上させる効果が低くなる。より好ましくは０．２〜３０ｍｍである。この不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットを熱硬化性樹脂組成物に含浸させる場合、ネットまたはマットの位置は、熱膨張性耐火材の厚み方向においていずれの位置であってもよいが、膨張層の形状保持性をより高めることから、火炎にさらされる表面側であることが好ましい。

熱膨張性耐火材は、樹脂組成物の成形体の片面または両面に、施工性や膨張層の強度を改善する目的で基材層が積層されていてもよい。基材層に用いられる材料としては、例えば、布、ポリエステルやポリプロピレン等からなる不織布、紙、プラスチックフィルム、割布、ガラスクロス、アルミガラスクロス、アルミ箔、アルミ蒸着フィルム、アルミニウム箔積層紙、及び、これらの材料の積層体等が挙げられる。これらの基材層のうち、粘着剤または接着剤の塗工や塗布がしやすいことから、ポリエチレンラミネートポリエステル不織布が、耐火性能上有利に働くことから、アルミニウム箔積層紙、アルミガラスクロスが好ましい。また基材層の厚みは、耐火性能あるいは施工上影響を及ぼさなければいずれでもよいが、好ましくは０．２５ｍｍ以下である。

さらに、熱膨張性耐火材は、不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットと基材層との積層体を、樹脂組成物からなるシート表面に積層して形成してもよい。積層体としては、例えば、アルミガラスクロスあるいはポリフィルムとガラスクロスの積層体等が挙げられる。基材層または不燃性繊維状材料からなるネットまたはマットを積層あるいは含浸させる方法としては、樹脂組成物を成形する段階で一体化する方法が挙げられる。

熱膨張性耐火材に、粘着剤または接着剤を予め塗工あるいは施工時に塗布し、耐火ボードを構成する不燃材に貼り付ける場合、用いる粘着剤または接着剤としては、合成樹脂製部材の樹脂に接着または粘着するものであればいずれでもよいが、例えば、アクリル系、エポキシ系、ゴム系等が挙げられる。また、予め成形体に粘着剤または接着剤層を有する基材を積層する場合は、成形時に積層してもよく、両面に粘着剤または接着剤を有する基材を成形体に積層してもよい。

熱膨張性耐火材は、前記のように耐火性能に優れているため、耐火性能を発現するのに必要な熱膨張性材料を減らすことが可能になり、耐火ボードの薄型化、軽量化と低コスト化を図ることが可能となる。また、前記のように、公知の技術を用いて簡単にボード状積層体を製造可能であり、ベースとなる不燃材の表面に容易に貼り付けて一体化することができ、簡便に耐火柱を形成することが可能となる。

前記の如く構成された本実施形態の耐火柱の施工について以下に説明する。梁と柱とから躯体が構成されてなる鉄骨系の建物ユニットを、複数、水平方向および垂直方向に連設配置してユニット建物Ｕを構成する。ユニット建物Ｕは複数の建物ユニット１，１…が連設配置されることで、複数の鋼管柱５，５…が隣接する柱集結部が構成される。そして、この柱集結部を耐火ボード１５，１５…で被覆して耐火構造し、耐火柱１０とする施工が行われる。

複数の鋼管柱５，５…の外周に沿って耐火被覆して耐火構造とする施工について、以下に説明する。複数の鋼管柱５，５…の外周に耐火ボード１５，１５…を固定するためのサポート１１，１１…を溶接等で固定する。つぎに、固定されたサポート１１に対して耐火ボード１５を押し付け、鋼管柱と耐火ボードとの間に空隙１２を形成した状態でビス１８等の固定具をねじ込んでサポート１１，１１に耐火ボード１５を固定する。ビス１８をねじ込む際に座金１９の代わりに長尺の金属板材の受け板１９Ａを挟んで固定すると固定状態が安定する。受け板１９Ａを用いて耐火ボード１５，１５…を挟むことにより、加熱されて加熱膨張シート１７が膨張したとき、膨張断熱層が不燃材である石膏ボード１６から剥離しにくく、耐火性能が安定する。

このようにして複数の鋼管柱５，５…が耐火ボード１５，１５…で被覆された耐火柱１０は、薄い構成の耐火ボード１５で４本の鋼管柱５を被覆して耐火構造としているため、耐火被覆の容積を小さくすることができる。このため、ユニット建物Ｕにおいて、耐火柱１０の室内への張り出しを少なくすることができ、有効面積を増大させることができる。しかも、火災時等においては、耐火ボード１５の表面に配置された加熱膨張シート１７が膨張して膨張断熱層を形成し、不燃材である石膏ボード１６への熱の伝達を遮断するため、薄い構成の耐火ボード１５で十分な耐火性能を得ることができる。また、耐火柱１０は、鋼管柱５，５…に固定されたサポート１１，１１…に対して薄手の耐火ボード１５，１５…をビス１８等で固定するのみで耐火構造とすることができ、現場での施工が容易で安全性に優れており、作業ばらつきの少ない耐火構造を得ることができる。

また、複数の鋼管柱５，５…を被覆する耐火被覆は、耐火ボードを固定するだけの乾式で構成されるため、ロックウールを吹き付ける等の煩雑な工事を必要とせず、しかも安全な施工が可能となる。さらに、耐火ボード１５は不燃材である石膏ボード１６と加熱膨張シート１７とを予め積層して一体化しており、被覆材を部品化できるため作業ばらつきの影響を受けにくい。そして、ＡＬＣ板やＲＣ造で耐火被覆する仕様と比較して、安価に作ることができ、軽量であるため施工負荷を低くすることができる。

このように構成された本実施形態の耐火柱１０に対して、耐火評価を実施した。評価は、財団法人建材試験センター、試験業務方法書、耐火床評価方法に準拠して行った。その結果は、以下の表１に示されるように、判定基準全てに合格することが確認された。４本柱の各面に９．５ｍｍ以上の石膏ボード１６と１ｍｍ以上の加熱膨張シート１７とを積層した耐火ボード１５を鋼管柱５，５…の外周に沿って配置することで、躯体を構成する柱に対する遮熱性を向上させることができ、柱の加熱による耐力低下を防止することができる。

本発明の他の実施形態を図５，６に基づき詳細に説明する。図５は本発明に係る耐火柱の他の実施形態の水平断面図、図６は図５のサポートの拡大断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、耐火ボードを固定するサポートの形状が異なると共に、耐火ボードの形状と、耐火ボードをサポートに固定する固定具が異なることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図５，６において、耐火ボード１５Ａは不燃材から形成される石膏ボード１６と加熱膨張シート１７Ａとから形成され、加熱膨張シート１７Ａは、その延長部１７ａが石膏ボード１６の端面まで被覆している。また、サポート１１Ａは断面が正方形状の鋼製パイプの１つの角部を取り除いた形状をしており、直交する２つの長辺１１ａ，１１ａと、これらの長辺の端部から直角に連続する短辺１１ｂ，１１ｂとを備えており、短辺の端部が鋼管柱５，５…に溶接され、鋼管柱５に固定されている。

このように形成されたサポート１１Ａに、耐火ボード１５Ａを固定する固定具は皿ねじ１８Ａが使用されている。皿ねじ１８Ａは、耐火ボード１５Ａにねじ込まれて、この耐火ボードを鋼管柱５に固定した状態では、ねじ頭の部分が耐火ボードの表面と平坦となり、耐火ボードの表面に直接内装材として、クロス等を貼付することができる。また、この耐火ボード１５Ａは、その端面まで加熱膨張シートの延長部１７ａで覆われているため、前記の実施形態と比較して耐火性能が向上する。

耐火ボード１５Ａは、石膏ボード１６の一方の端面を加熱膨張シート１７Ａの延長部１７ａで覆い一体化したものを用いてもよく、石膏ボードと加熱膨張シートとは予め一体化されておらず、サポート１１Ａに石膏ボード１６を固定した後、加熱膨張シート１７Ａを貼り付けて積層するものでもよい。

前記の実施形態では、建物ユニット１，１…を水平方向に連設すると共に、垂直方向に三階建てに積み重ねてユニット建物Ｕを連設する例を示したが、水平方向に連設するのみで垂直方向には連設しない一階建ての場合にも適用できることは勿論である。また、耐火ボードと柱との間の空隙は５ｍｍの例を示したが、この空隙を大きくすることにより耐火性能をより向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、不燃材として石膏ボードの例を示したが、これに限られるものでなく珪酸カルシウム板等の他の材料より形成した不燃材を用いることもできる。

また、複数の柱は所定の間隔を有して隣接して配置する構成としたが、間隔を有していない状態で配置された場合でも本発明を適用できる。さらに、複数の鋼管柱と、これらの柱を被覆する耐火ボードとの間に空隙を有する構成を示したが、空隙が無い状態で耐火ボードと鋼管柱とを密着させて耐火柱を形成してもよい。

本発明の活用例として、この耐火柱を用いて、建物ユニットを組み合わせるユニット建物でない一般的な鉄骨系のプレハブ住宅の用途にも適用できる。

本発明に係る耐火柱を構成する建物ユニットの斜視図。 複数の建物ユニットを水平に連設するとともに垂直に積み重ねて構成された三階建のユニット建物を概略的に示す立面図。 図２のＡ−Ａ矢視方向から見た水平断面図。 図３の柱集結部Ｂを拡大して示す水平断面図。 耐火ボードを固定するサポートの他の実施形態を示す水平断面図。 図５のサポートを示す拡大断面図。 従来の耐火柱の要部構成を示す水平断面図。

符号の説明

１：建物ユニット、５：鋼管柱（複数の柱）、１０：耐火柱、１１：サポート、１２：空隙、１５：耐火ボード、１５Ａ：耐火ボード、１６：石膏ボード（不燃材）、１７：加熱膨張シート（熱膨張性耐火シート）、１７Ａ：加熱膨張シート、１７ａ：加熱膨張シートの延長部、１８：ビス、１８Ａ：皿ねじ、１９：座金、１９Ａ：受け板、Ｕ：ユニット建物

Claims (7)

1. 複数の柱を隣接して配置し、該複数の柱の外周に沿って、不燃材と熱膨張性耐火シートとを積層した耐火ボードを配置し、該耐火ボードで前記複数の柱を被覆したことを特徴とする耐火柱。
2. 梁と柱とから躯体が構成されてなる鉄骨系の建物ユニットを、複数、水平方向に連設配置してユニット建物を構成し、該ユニット建物の隣接する複数の前記柱を耐火被覆した耐火柱であって、
   前記複数の柱の外周に沿って、不燃材と熱膨張性耐火シートとを積層した耐火ボードを配置し、該耐火ボードで前記複数の柱を被覆したことを特徴とする耐火柱。
3. 前記不燃材は石膏ボードであり、前記熱膨張性耐火シートは前記石膏ボードの外周面に粘着支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火柱。
4. 前記耐火ボードは、前記複数の柱に固定されたサポートを介して該複数の柱から空隙を有して固定配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐火柱。
5. 前記熱膨張性耐火シートは、５０ｋＷ／ｍ^２の加熱条件下で３０分間、加熱したあとの体積膨張率が３〜５０倍であり、かつ圧縮試験器にて０．２５ｃｍ^２の圧子を用いて測定した体積膨張後の破断点応力が０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の材料で形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐火柱。
6. 前記熱膨張性耐火シートは、樹脂成分１００重量部に対して、熱膨張性無機物を１０〜３００重量部、無機充填材を３０〜４００重量部含有し、前記熱膨張性無機物および無機充填材の合計量を４０〜５００重量部含有する樹脂組成物の材料で形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐火柱。
7. 請求項２〜６のいずれかに記載の耐火柱を使用したことを特徴とするユニット建物。

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