JP2010018971A - 鉄骨柱の耐火被覆構造 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば鉄骨構造の各種建築物や構築物等における鉄骨柱の外周面にＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネル等のコンクリート系パネルを被覆した耐火被覆構造に係り、充分な耐火性能が得られ、かつ外観体裁のよい鉄骨柱の耐火被覆構造を提供する。
【解決手段】鉄骨柱の外周面をＡＬＣパネル等のコンクリート系パネルで覆うようにした鉄骨柱の耐火被覆構造において、横断面方形の鉄骨柱１の平面部外面を覆う平板状の平パネル２ａと、上記鉄骨柱１の角部外面を覆う横断面略Ｌ字形のコーナーパネル２ｂとを組み合わせて上記鉄骨柱１の外周面を覆うようにしたことを特徴とする。上記平パネルとコーナーパネルとは、好ましくは、ほぼ同じ厚さに形成する。また上記平パネルとコーナーパネルの隣接する端部は互いに突き合わせて密着させた状態で所定位置に配置固定する。さらに上記両パネルは、例えばＣ型鋼等よりなる下地鋼材３を介して取付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば鉄骨構造の各種建築物や構築物等における鉄骨柱の耐火被覆構造に関する。更に詳しくは、上記のような鉄骨柱の耐火強度や耐火特性等を向上させるために上記鉄骨柱の外周面にＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネル等のコンクリート系パネルを被覆した耐火被覆構造に関するものである。

従来、上記のような鉄骨柱の耐火被覆構造として、鉄骨柱の外周面にＡＬＣパネル等のコンクリート系パネルを被覆することによって上記鉄骨柱の耐火強度や耐火特性等を向上させるようにしたものは知られている。下記特許文献１〜４は、その一例を示すもので、いずれも横断面方形の鉄骨柱の外周面に、それを取り囲むようにして板状の平パネルを配置し、それらのパネルを取付金具やタッピングねじ等を用いて上記の配置位置に固定する構成である。

上記のような耐火被覆構造を施工するに当たっては、一般にＪＩＳ規格等によって予め所定の大きさに形成された長方形状の平パネル（例えばＡＬＣ薄型パネルにあっては、長さ１８００〜３０００ｍｍ、幅６００ｍｍ、厚さ５０ｍｍ程度のもの）が用いられ、そのパネル内には通常鉄筋やラス等の補強材が埋設されている。上記のような平パネルを、被覆すべき鉄骨柱の高さや外径寸法に応じて施工現場等で所定の大きさに裁断して使用するものであるが、上記鉄骨柱１の外径寸法は、建築物や構築物によって異なる。特に、ビル等の建築物にあっては階によっても異なり、一般に下層の階ほど耐荷重が大きくなるように大径に形成されている。

そして、上記鉄骨柱１の外径寸法が比較的小径の場合には、例えば図８（a1）（b1）または（a2）（b2）のように長方形状のパネル２を縦長に配置し、その長手方向と直角方向の幅を、鉄骨柱１の外径寸法に応じた適宜の寸法に切断して該鉄骨柱１の外面に取付け、鉄骨柱１が比較的大径な場合には、図９（a1）（b1）または（a2）（b2）のように長方形状のパネル２を横長に配置し、その横方向（長手方向）の長さを鉄骨柱１の外径寸法に応じた適宜の寸法に切断して該鉄骨柱１の外面に取付けている。

この場合、上記切断面が隣接するパネル２の端部で覆われている場合は問題ないが、上記切断面が外部に露出し、その切断面に、パネル内に埋設した鉄筋やラス等の補強材２１が露呈している場合には、耐火性能が低下したり、外観体裁を損ねる等のおそれがある。特に、下層階の鉄骨柱の耐火性能は、２時間または３時間と最大の性能が求められるが、上記補強材２１が直接火炎に晒されると、熱で変形したり、膨張してパネルにクラック等が発生し、充分な耐火性能を発揮できないおそれがある。

特開平７−３２４４０１号公報 特開２００２−１４６９４１号公報 特開２０００−３４７９１号公報 特開２００６−２９１５７９号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、充分な耐火性能が得られ、かつ外観体裁のよい鉄骨柱の耐火被覆構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造は、以下の構成としたものである。即ち、鉄骨柱の外周面をＡＬＣパネル等のコンクリート系パネルで覆うようにした鉄骨柱の耐火被覆構造において、横断面方形の鉄骨柱の平面部外面を覆う平板状の平パネルと、上記鉄骨柱の角部外面を覆う横断面略Ｌ字形のコーナーパネルとを組み合わせて上記鉄骨柱の外周面を覆うようにしたことを特徴とする。

なお、上記平パネルとコーナーパネルとは、好ましくは、ほぼ同じ厚さに形成するとよい。また上記平パネルとコーナーパネルの隣接する端部は、互いに突き合わせて密着させた状態で所定位置に配置固定するとよい。さらに上記平パネルとコーナーパネルとは、例えばＣ型鋼等よりなる下地鋼材を介して上記鉄骨柱の外周面に所定の間隔をおいて取付けるとよい。

上記のように本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造は、横断面方形の鉄骨柱の平面部外面を覆う平板状の平パネルと、上記鉄骨柱の角部外面を覆う横断面略Ｌ字形のコーナーパネルとを組み合わせて上記鉄骨柱の外周面を覆うようにしたから、上記平パネルを鉄骨柱の外径寸法に応じて切断し、その切断面に鉄筋やラス等の補強材が露呈している場合であっても、上記平パネルの切断面はコーナーパネルで覆われるので、外部に露出することがない。従って、火災等の際には、前記従来のように補強材が直接火炎に晒されることがないから、熱で変形したり膨張してパネルにクラック等が発生するのを未然に防止することが可能となり、耐火性能を大幅に向上させることができる。

また横断面方形の鉄骨柱の例えば１つの平面部を、少なくとも１つの平パネルと、その平パネルの横方向両側に配置される２つのコーナーパネルとで覆う構成であるから、上記平パネルの横方向長さ（幅）は鉄骨柱１の外径寸法（幅）よりも小さくても施工可能であり、例えば所定の長方形状に形成した既製の平パネルを縦長に配置して使用する場合には、既製パネルの最大幅よりも広い幅の鉄骨柱に対しても１つの平パネルと、２つのコーナーパネルとで上記１つの平面部を覆うことができる。それによって、上記鉄骨柱の外径寸法に対する平パネルの使用可能範囲を拡張することが可能となる。

なお、上記のように平パネルとコーナーパネルとを、ほぼ同じ厚さに形成すると、パネル表面に段差が生じることなく、容易に施工できる。また上記平パネルとコーナーパネルの隣接する端部を、互いに突き合わせて密着させると、火災発生時に上記突き合わせ部に火炎が進入するのを防ぐことができる。さらに平パネルとコーナーパネルとを、例えばＣ型鋼等よりなる下地鋼材を介して上記鉄骨柱の外周面に所定の間隔をおいて取付けると、上記両パネルと鉄骨柱との間に空気断熱層が形成されて断熱効果を向上させることができる。

以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造の一実施形態を示す斜視図、図２（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は一部の正面図である。

本実施形態は、横断面方形で外径寸法が比較的小さい鉄骨柱１に適用したもので、その鉄骨柱１の４つの平面部外面を平板状の平パネル２ａで覆い、その隣り合う平パネル２ａ・２ａ間に位置する上記鉄骨柱１の４つの角部外面を横断面略Ｌ字形のコーナーパネル２ｂでそれぞれ覆った構成である。上記各平パネル２ａとコーナーパネル２ｂとは、本実施形態および後述する実施形態においては、予め所定の大きさ・形状に形成された既製のＡＬＣパネルを用いたもので、上記平パネル２ａとコーナーパネル２ｂの厚さは、ほぼ同一に形成され、本実施形態においては厚さ約５０ｍｍに形成されている。また本実施形態および後述する実施形態においては、コーナーパネル２ｂは既製のものを長さ以外は変更することなく、そのまま使用し、平パネル２ａは、鉄骨柱１の高さと外径寸法に応じて、長さおよび幅を適宜裁断して使用するようにしたものである。

上記平パネル２ａは予め長方形状に形成され、その平パネル２ａを、本実施形態においては上下方向が長くなるように縦長に配置すると共に、その縦長に配置した上記パネル２ａの横方向の幅を鉄骨柱１の外径寸法に応じて適宜裁断して、鉄骨柱１の４つの平面部外面にそれぞれ配置し、上記鉄骨柱１の周方向に隣り合う平パネル２ａ・２ａ間に、上記コーナーパネル２ｂを配置したものである。なお、上記両パネル２ａ，２ｂの上下方向の寸法は鉄骨柱１の高さ寸法に合わせて切断したり、継ぎ足すことによって上記鉄骨柱１の外周面全面を覆った構成である。図中、２１は上記各パネル２ａ，２ｂ内に埋設した鉄筋等の補強材である。

上記平パネル２ａとコーナーパネル２ｂとは、隣接する端部を互いに突き合わせて密着させた状態で鉄骨柱１の外周面の所定の位置に位置決め固定するようにしたもので、その固定手段は適宜であるが、本実施形態においては、図１および図２に示すようにＣ型鋼よりなる下地鋼材３を介して上記両パネル２ａ，２ｂを鉄骨柱１の外周面に所定の間隔をおいて取付けたものである。その下地鋼材３は鉄骨柱１の外周面に溶接等で一体的に固着され、その下地鋼材３に上記両パネル２ａ，２ｂがタッピングねじ４で取付けられている。

そのタッピングねじ４は、上記補強材２１と互いに干渉しないようにしてねじ込まれ、該タッピングねじ４の頭部４ａは、上記両パネル２ａ，２ｂに形成した凹部２２内に収容し、その凹部２２はパネル取付後モルタル等の固結材を充填して閉塞する。なお、上記Ｃ型鋼よりなる下地鋼材３の材質や厚さは適宜であるが、例えば厚さ２．３ｍｍ程度のステンレス鋼板等を用いると、上記のタッピングねじ４を容易にねじ込むことができると共に、耐食性がよく耐久性を向上させることができる。

上記のように本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造は、横断面方形の鉄骨柱１の平面部外面を覆う平板状の平パネル２ａと、上記鉄骨柱１の角部外面を覆う横断面略Ｌ字形のコーナーパネル２ｂとを組み合わせて上記鉄骨柱１の外周面を覆うようにしたので、上記平パネル２ａを鉄骨柱１の外径寸法に応じて所定の寸法に切断し、その切断面に鉄筋やラス等の補強材２１が露呈している場合であっても、その切断面は上記コーナーパネル２ｂで覆われるので、外部に露出することがない。従って、火災等の際には、前記従来のように補強材が直接火炎に晒されることがないから、熱で変形したり膨張してパネルにクラック等が発生するのを未然に防止することが可能となり、耐火性能を大幅に向上させることができる。

また横断面方形の鉄骨柱１の例えば１つの平面部を、少なくとも１つの平パネル２ａと、その平パネル２ａの横方向両側に配置される２つのコーナーパネル２ｂとで覆う構成であるから、上記平パネル２ａの横方向長さ（幅）は鉄骨柱１の外径寸法（幅）よりも小さくても施工可能であり、例えば所定の長方形状に形成した既製の平パネル２ａを縦長に配置して使用する場合には、既製パネルの最大幅（例えばＡＬＣの平パネルにあっては通常６００ｍｍ）よりも広い幅の鉄骨柱１に対しても１つの平パネル２ａと、２つのコーナーパネル２ｂとで上記１つの平面部を覆うことができる。それによって、上記鉄骨柱１の外径寸法に対する平パネル２ａの使用可能範囲を拡張することができる。

さらに、上記のように平パネル２ａとコーナーパネル２ｂとを、ほぼ同じ厚さに形成すると、パネル表面に段差が生じることなく、容易に施工できる。また上記平パネル２ａとコーナーパネル２ｂの隣接する端部を、互いに突き合わせて密着させると、火災発生時に上記突き合わせ部に火炎が進入するのを防ぐことができる。さらに平パネル２ａとコーナーパネル２ｂとを、上記のようにＣ型鋼等よりなる下地鋼材３を介して上記鉄骨柱１の外周面に所定の間隔をおいて取付けると、上記両パネル２ａ，２ｂと鉄骨柱１との間に空気断熱層が形成されて断熱効果を向上させることができる。特に、上記平パネル２ａとコーナーパネル２ｂの端部を、上記のように密着させると、上記の空気断熱層の気密性が向上し、相まって上記の断熱効果を更に向上させることができるものである。

なお上記実施形態は、予め長方形状に形成した平パネル２ａを縦長、すなわち長手方向が上下方向になるようにして使用したが、長手方向が横方向になるようにして使用してもよく、特に横断面方形の鉄骨柱１の外径寸法が比較的大きい場合に好適である。図３〜図４はその一例を示すもので、図３は本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造の他の実施形態を示す斜視図、図４（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は一部の正面図である。

本実施形態は、上記図１〜図２の実施形態と同様に既製のＡＬＣパネルよりなる平パネル２ａとコーナーパネル２ｂとを用い、予め長方形状に形成した平パネル２ａの長手方向を横向きにして使用するようにしたもので、その横方向の長さを鉄骨柱１の径に応じて適宜の寸法に裁断し、それを鉄骨柱１の角部外面に配置した隣り合うコーナーパネル２ｂ・２ｂ間に上下方向に並べて配置した構成である。他の構成は前記実施形態と同様であり、前記と同様の作用効果が得られる。

また上記各実施形態は、下地鋼材３の端部を、その長手方向に対して約４５度の角度で裁断して傾斜面とし、隣り合う下地鋼材３の端部の傾斜面を互いに突き合わせて密着させるようにしたが、例えば図５（ａ）のように下地鋼材３の端部を、その長手方向と直角方向に裁断して、隣接する一方の端部が他方の端部側面に当接するようにしてもよい。さらに上記各実施形態は下地鋼材３を横長に配置したが、図５（ｂ）に示すように縦長に配置してもよい。

上記いずれの場合にも、それらの下地鋼材３は鉄骨柱１の外周面に溶接等で固着し、その下地鋼材３に前記パネル２ａ，２ｂをタッピングねじ４等で取り付ければよい。その場合にも上記のタッピングねじ４等は上記パネル２ａ，２ｂ内に埋設した補強材（図５および図６においては図に省略）と干渉しないようにねじ込むもので、万一干渉するおそれがあるときは、ねじ込み位置を適宜ずらすか或いは傾斜させてねじ込むようにすればよい。

さらに上記各実施形態は、パネル２ａ，２ｂを鉄骨柱１にＣ型鋼よりなる下地鋼材３を介して取付けたが、例えば平板状もしくは断面Ｌ字形の金属板等よりなる取付金具（不図示）を介して取付けるようにしてもよい。また例えば図６に示すように上記パネル２ａ，２ｂを接着材等を介して鉄骨柱１の外周面に直接取付ける、或いは上記パネル２ａ，２ｂを鉄骨柱１の外周面に接着材を介して若しくは介することなく配置して隣接するパネル同士を直接タッピングねじ４等で連結固定するようにしてもよい。

また上記実施形態は、鉄骨柱１の全周をパネル２ａ，２ｂで覆うようにしたが、例えば鉄骨柱１の近傍に壁等がある場合や、鉄骨柱１の一部のみが外部に露出しているような場合には、鉄骨柱１の一部のみをパネル２ａ，２ｂで覆うようにしてもよい。図７はその一例を示すもので、横断面方形の鉄骨柱１の一側面の近傍に壁Ｗ等がある場合において、その一側面を除く３つの側面を前記図１〜図２の実施形態とほぼ同様の要領でパネル２ａ，２ｂにより覆ったもので、他の構成は上記実施形態と同様であり同様の作用効果が得られる。また各部の構成は前記と同様に適宜変更可能である。

さらに上記各実施形態は、平パネル２ａおよびコーナーパネル２ｂとして既製のＡＬＣパネルを用いたが、専用に製造したＡＬＣパネルを用いてもよく、またＡＬＣに限らず、従来公知の各種のコンクリート系パネルを用いることもできる。

以上のように、本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造によれば、鉄骨柱１の平面部外面を平板状の平パネル２ａで、また鉄骨柱１の角部外面をコーナーパネル２ｂでそれぞれ覆う構成とし、その両パネル２ａ，２ｂをほぼ同一厚さに形成して隣り合う端部を互いに突き合わせて密着させるようにしたから、上記平パネル２ａを鉄骨柱１の外径寸法に応じて切断して、その切断面に鉄筋やラス等の補強材２１が露呈している場合でも、それらはコーナーパネル２ｂで覆われて外部に露出することがないから、耐火性能を大幅に向上させることができるもので、ビル等の建築物はもとより，橋梁等の構築物における橋脚などにも適用可能であり、産業上も有効に適用することができるものである。

本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造の一実施形態を示す斜視図。 （ａ）は上記実施形態の平面図、（ｂ）は一部の正面図。 本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造の他の実施形態を示す斜視図。 （ａ）は上記実施形態の平面図、（ｂ）は一部の正面図。 （ａ）および（ｂ）は下地鋼材の変更例を示す平面図。 本発明による鉄骨柱の耐火被覆構造の他の実施形態を示す平面図。 鉄骨柱の近傍に壁等がある場合の実施形態を示す平面図。 従来の鉄骨柱の耐火被覆構造の構成例を示す説明図。 従来の鉄骨柱の耐火被覆構造の他の構成例を示す説明図。

符号の説明

１ 鉄骨柱
２ａ 平パネル
２ｂ コーナーパネル
２１ 補強材
２２ 凹部
３ 下地鋼材
４ タッピングねじ
Ｗ 壁

Claims (4)

1. 鉄骨柱の外周面をＡＬＣパネル等のコンクリート系パネルで覆うようにした鉄骨柱の耐火被覆構造において、
   横断面方形の鉄骨柱の平面部外面を覆う平板状の平パネルと、上記鉄骨柱の角部外面を覆う横断面略Ｌ字形のコーナーパネルとを組み合わせて上記鉄骨柱の外周面を覆うようにしたことを特徴とする鉄骨柱の耐火被覆構造。
2. 上記平パネルとコーナーパネルとを、ほぼ同じ厚さに形成してなる請求項１に記載の鉄骨柱の耐火被覆構造。
3. 上記平パネルとコーナーパネルの隣接する端部を互いに突き合わせて密着させた状態で配置固定するようにした請求項１または２に記載の鉄骨柱の耐火被覆構造。
4. 上記平パネルとコーナーパネルとを、下地鋼材を介して上記鉄骨柱の外周面に所定の間隔をおいて取付けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の鉄骨柱の耐火被覆構造。

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