JP2014074314A

JP2014074314A - コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造

Info

Publication number: JP2014074314A
Application number: JP2012223468A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Nishimura; 俊彦西村; Tsutomu Nagaoka; 勉長岡; Tomohito Okazaki; 智仁岡崎
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】本発明は、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造３０は、コンクリート充填鋼管柱１０と、コンクリート充填鋼管柱１０に接合されると共に、耐火被覆された上側鉄骨梁１６と、耐火被覆された上側鉄骨梁１６をさらに耐火被覆する巻き付け系耐火被覆材５０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造に関する。

鋼管柱内にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ（ＣｏｎｃｒｅｔｅＦｉｌｌｅｄＳｔｅｅｌＴｕｂｅ））柱が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＣＦＴ柱は、鋼管柱内にコンクリートが充填されている分、中空の鋼管柱と比較して熱容量が大きく、耐火性能に優れている。したがって、設計条件によってはＣＦＴ柱の耐火被覆を省略することが可能である。

特開平１０−２０４９９３号公報

ところで、例えば、設計変更等によりＣＦＴ柱に求められる耐火性能（要求耐火性能）が高くなる可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を向上させることを目的とする。

請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、コンクリート充填鋼管柱と、前記コンクリート充填鋼管柱に接合されると共に、耐火被覆された鉄骨梁と、耐火被覆された前記鉄骨梁をさらに耐火被覆する後施工耐火被覆材と、を備えている。

請求項１に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、耐火被覆された鉄骨梁を後施工耐火被覆材によってさらに耐火被覆する。

ここで、火災時における鉄骨梁の材軸方向の伸び出し長さが大きい場合は、コンクリート充填鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生し、コンクリート充填鋼管柱が構造安定性を保持することができなくなることがある。このような鉄骨梁の材軸方向の伸び出し量は、コンクリート充填鋼管柱に求められる要求耐火性能、即ち要求耐火時間が長くなるに従って長くなる。つまり、コンクリート充填鋼管柱に求められる要求耐火性能が高くなると、コンクリート充填鋼管柱の柱頭部等に局部座屈が発生し易くなり、コンクリート充填鋼管柱が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。

一方、要求耐火時間は室内の可燃物量等の条件により決まるため、用途変更やプラン変更等の設計変更があると、要求耐火時間は当初設定した時間よりも長くなることがある。これによってコンクリート充填鋼管柱が要求耐火時間に対して必要な耐火性能を満足できなくなることがある。

そこで、本発明では、耐火被覆された鉄骨梁を後施工耐火被覆材によってさらに耐火被覆する。これにより、火災時における鉄骨梁の温度上昇が抑制され、当該鉄骨梁の材軸方向の伸び出し量が低減される。この結果、コンクリート充填鋼管柱の柱頭部等に発生する局部座屈が抑制される。したがって、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が向上する。

また、コンクリート充填鋼管柱に対して直接的に耐火被覆を施す場合は、耐火被覆を含めたコンクリート充填鋼管柱の柱断面積が増加する。これに対して本発明では、コンクリート充填鋼管柱に直接的に耐火被覆を施さずに、即ち、コンクリート充填鋼管柱の柱断面積を増加させずに、当該コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を向上することができる。

また、本発明は、施工上の理由等によりコンクリート充填鋼管柱に耐火補強を施すことが困難な場合にも有効である。

請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造において、前記後施工耐火被覆材が、前記鉄骨梁を耐火被覆する既存の既存耐火被覆材と異種の耐火被覆材である。

請求項２に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、後施工耐火被覆材として、既存耐火被覆材とは異種の耐火被覆材を用いることで、施工性を高めることができる。例えば、鉄骨梁を耐火被覆する既存耐火被覆材としての吹付けロックウールの上から、後施工耐火被覆材としての巻き付け系の耐火被覆材やボード系の耐火被覆材を後施工により耐火被覆することが考えられる。

請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造において、前記鉄骨梁が、前記コンクリート充填鋼管柱の片側に接合されている。

請求項３に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、建物の外周に配置されるコンクリート充填鋼管柱では、例えば、梁間方向の鉄骨梁が柱頭部側の仕口部の片側に接合される。そのため、コンクリート充填鋼管柱の柱頭部側の仕口部の両側に一対の鉄骨梁が接合された構成と比較して、鉄骨梁の材軸方向への伸び出し量が大きくなり、コンクリート充填鋼管柱に作用する曲げモーメントが大きくなる。この結果、コンクリート充填鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生し易くなる。

本発明では、前述のようにコンクリート充填鋼管柱の片側に接合された鉄骨梁を後施工耐火被覆材によってさらに耐火被覆することにより、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を効率的に向上することができる。

請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造において、前記鉄骨梁の材軸方向の長さが、１２ｍ以上である。

請求項４に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、火災時における鉄骨梁の材軸方向の伸び出し量は、鉄骨梁の材軸方向の長さが長くなるに従って増加する。したがって、例えば、材軸方向の長さが１２ｍ以上の鉄骨梁を後施工耐火被覆材によって耐火被覆することにより、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を効率的に向上することができる。

以上説明したように、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す縦断面図である。図１の２−２線断面図である。鋼管柱の柱頭部における局部座屈の発生部を示す図２の拡大断面図である。一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート充填鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱に局部座屈が発生した状態を示している。（Ａ）は図１に示されるコンクリート充填鋼管柱の柱頭部の横断面図であり、（Ｂ）は図１に示されるコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図６（Ａ）に相当する横断面図である。本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造の変形例を示す図２に相当する断面図である。本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造の変形例を示す図２に相当する断面図である。本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造の変形例を示す図２に相当する断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは、鋼管柱の材軸方向（上下方向）を示している。

図１には、一例として、本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造（以下、単に「耐火補強構造」という）３０が適用された既存のコンクリート充填鋼管柱１０が示されている。コンクリート充填鋼管柱１０は、鋼管柱１２と、鋼管柱１２内に充填された充填コンクリート１４とを備え、耐火被覆が施されていない無耐火被覆とされている。鋼管柱１２は角形鋼管で形成されており、上下の仕口部としての上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌと、これらの上仕口部１２Ｕと下仕口部１２Ｌとの間に延びる鋼管本体部１２Ｂとを有している。

上仕口部１２Ｕには、当該上仕口部１２Ｕを補強する上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。上下一対の内ダイアフラム１８は、平面視にて矩形の鋼板で形成されている。これら上下一対の内ダイアフラム１８は、上下方向（鋼管柱１２の材軸方向）に対向して配置されており、各々の外周部が上仕口部１２Ｕの内側面に溶接等で接合されている。

また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａがそれぞれ形成されており、これらの充填孔１８Ａを通して鋼管柱１２内に充填コンクリート１４が充填されるようになっている。なお、上仕口部１２Ｕと同様に、下仕口部１２Ｌの内部には、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。

上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌの片側には、鉄骨梁としての既存の上側鉄骨梁１６及び下側鉄骨梁１７がそれぞれ接合されている。なお、上側鉄骨梁１６と下側鉄骨梁１７とは同じ構成であるため、以下、上側鉄骨梁１６の構成について詳説し、下側鉄骨梁１７の構成については説明を適宜省略する。

上側鉄骨梁１６はＨ形鋼で形成されており、上下一対の上側フランジ部１６Ａ及び下側フランジ部１６Ｂと、これらの上側フランジ部１６Ａと下側フランジ部１６Ｂとを繋ぐウェブ部１６Ｃとを有している。上側鉄骨梁１６の材軸方向の端部は、その上下一対の上側フランジ部１６Ａ及び下側フランジ部１６Ｂが上下一対の内ダイアフラム１８とそれぞれ連続するように上仕口部１２Ｕの外側面に突き当てられ、溶接によって接合されている。また、上側鉄骨梁１６の上には、鉄筋コンクリート製のスラブ２０が構築されている。上側鉄骨梁１６と同様に、下側鉄骨梁１７はＨ形鋼で形成されており、上下一対の上側フランジ部１７Ａ及び下側フランジ部１７Ｂと、これらの上側フランジ部１７Ａと下側フランジ部１７Ｂとを繋ぐウェブ部１７Ｃとを有している。

図２に示されるように、上側鉄骨梁１６は、既存耐火被覆材としての吹付けロックウール４０、及び後施工耐火被覆材としての巻き付け系耐火被覆材５０によって耐火被覆されている。吹付けロックウール４０は、上側鉄骨梁１６の新設時に、当該上側鉄骨梁１６及びコンクリート充填鋼管柱１０等の要求耐火性能に応じて施工されたものであり、上側鉄骨梁１６の上面を除く略全面を被覆している。

一方、巻き付け系耐火被覆材５０は、吹付けロックウール４０の施工後の設計変更（例えば、用途変更やプラン変更等）等により、コンクリート充填鋼管柱１０の要求耐火性能が高くなったときに、当該要求耐火性能に応じて吹付けロックウール４０の上から上側鉄骨梁１６に巻き付けられたものである。つまり、巻き付け系耐火被覆材５０は、設計変更等によって高くなったコンクリート充填鋼管柱１０の要求耐火性能を満たすように、後施工によって既存の吹付けロックウール４０の上から上側鉄骨梁１６をさらに耐火被覆するものである。

巻き付け系耐火被覆材５０は、ロックウール等をシート状に成形した巻き付け式の耐火被覆材で形成されている。この巻き付け系耐火被覆材５０は、スラブ２０側が開口された断面略Ｕ字形状に屈曲され、吹付けロックウール４０の上から上側鉄骨梁１６に巻き付けられている。この巻き付け系耐火被覆材５０の両側の側部５０Ａと吹付けロックウール４０との間には、空間Ｓがそれぞれ形成されている。また、巻き付け系耐火被覆材５０の上端部５０Ｂは、スラブ２０の下面に沿って外側へ屈曲されており、固定ビス５２によってスラブ２０の下面に固定されている。さらに、巻き付け系耐火被覆材５０の底部５０Ｃは、当該底部５０Ｃ及び吹付けロックウール４０を貫通する固定ピン５４によって上側鉄骨梁１６の下側フランジ部１６Ｂに固定されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

図１に示されるように、例えば、火災時に上側鉄骨梁１６が熱膨張によって材軸方向（水平方向、矢印Ｓ方向）へ伸張すると、上仕口部１２Ｕに水平力Ｆが作用し、鋼管本体部１２Ｂに曲げモーメントＭが発生する。この曲げモーメントＭは、鋼管本体部１２Ｂにおける材軸方向の中間部１２ＢＭから材軸方向の柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの各々に向って徐々に大きくなる。

一方、鋼管柱１２は、火災時の熱膨張によって材軸方向（矢印Ｚ方向）へ伸張するが、温度上昇に伴う剛性の低下によって材軸方向への伸張は徐々に小さくなり、ある温度に達すると材軸方向への伸張変形は止まり、収縮変形に転じる。この状態で、上側鉄骨梁１６から上仕口部１２Ｕへ水平力Ｆが作用すると、前述したように中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭが発生する鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、柱頭部１２ＢＵが上仕口部１２Ｕを介して上側鉄骨梁１６に剛接合されると共に柱脚部１２ＢＬが下仕口部１２Ｌを介して下側鉄骨梁１７に剛接合されていて、かつ、上側鉄骨梁１６の材軸方向への伸張量（伸び出し量）が大きい場合は、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２が面外方向外側へ変位する（はらみ出す）局部座屈Ｋが生じる。

柱頭部１２ＢＵ又は柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生すると、コンクリート充填鋼管柱１０の曲げ剛性は著しく低下する。また、柱頭部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋの発生部では、図３に示されるように、充填コンクリート１４を拘束していた柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１が外側へ膨らみ、充填コンクリート１４と側壁部１２Ｓ１との間に隙間Ｗが形成される。この結果、局部座屈Ｋの発生部では、充填コンクリート１４に対する側壁部１２Ｓ１の拘束力（拘束効果）が得られなくなり、当該充填コンクリート１４の圧縮側縁（外周部）１４Ｓが圧壊し易くなる。

そして、充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓが圧壊すると、コンクリート充填鋼管柱１０の材軸方向変位が急増すると共に、この材軸方向変位の急増に伴って充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓの圧壊がさらに進展し、コンクリート充填鋼管柱１０が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。

なお、ここでいう「コンクリート充填鋼管柱１０が構造安定性を保持することができなくなる」とは、例えば、コンクリート充填鋼管柱１０の鉛直方向変位（材軸方向）が過大になる、あるいは、鉛直方向変位が急激に増加するなどして、長期軸力を保持することができない状態を意味する。また、説明を省略するが、コンクリート充填鋼管柱１０の柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生した場合も同様である。

ここで、前述した上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量は、コンクリート充填鋼管柱１０に求められる要求耐火性能、即ち要求耐火時間が長くなるに従って長くなる。この要求耐火時間は、室内の可燃物量等の条件により決まるため、室内の用途変更やプラン変更等の設計変更があると、要求耐火時間が当初（新設時）設定した時間よりも長くなり、コンクリート充填鋼管柱１０が要求耐火時間に対して必要な耐火性能を満足できなくなることがある。つまり、設計変更によって、コンクリート充填鋼管柱１０に求められる要求耐火性能が高くなると、コンクリート充填鋼管柱１０の柱頭部１２ＢＵや柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生し易くなり、コンクリート充填鋼管柱１０が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。

これに対して本実施形態では、図１及び図２に示されるように、設計変更等により高くなったコンクリート充填鋼管柱１０の要求耐火性能を満たすように、既存の吹付けロックウール４０の上から巻き付け系耐火被覆材５０によって上側鉄骨梁１６がさらに耐火被覆されている。これにより、火災時における上側鉄骨梁１６の温度上昇がさらに抑制され、当該上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量が低減される。この結果、柱頭部１２ＢＵや柱脚部１２ＢＬの圧縮側の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に発生する局部座屈Ｋが抑制される。したがって、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が向上する。

また、吹き付けロックウールや巻き付け系耐火被覆材等の耐火被覆材によってコンクリート充填鋼管柱１０を直接的に耐火被覆し、当該コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を高めることが考えられるが、この場合、耐火被覆材を含めたコンクリート充填鋼管柱１０の柱断面積が増加してしまう。

これに対して本実施形態では、コンクリート充填鋼管柱１０を直接的に耐火被覆せずに、巻き付け系耐火被覆材５０によって上側鉄骨梁１６を耐火被覆することにより、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を間接的に高めている。そのため、コンクリート充填鋼管柱１０の柱断面積を増加させずに、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を高めることができる。さらに、本実施形態は、施工上の理由等によりコンクリート充填鋼管柱１０を直接的に耐火被覆することが困難な場合にも有効である。

さらに、後施工耐火被覆材として、既存の吹付けロックウール４０とは異種の巻き付け系耐火被覆材５０を用いることにより、上側鉄骨梁１６を容易に耐火被覆することができる。したがって、施工性が向上する。

ここで、図４（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１００と梁１０２Ａ，１０２Ｂとで構成された架構の一例が示されている。この架構内において、例えば図４（Ｂ）に示されるように火災１０４が発生すると、梁１０２Ａが材軸方向（矢印Ｊ方向）に伸び出すため、柱１００に同図に示されるような変形が生じる。

また、図５（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１１０の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルが示されている。この実験評価モデルでは、加熱時に、図５（Ｂ）に示されるような変形状態、応力状態を示すことから、図４（Ｂ）に示される柱１００の変形状態、応力状態を適切に模擬することができると言われている。そこで、図５（Ａ）に示される実験評価モデルを用いて載荷加熱実験を行ったところ、以下に示す新たな知見が得られた。

即ち、加熱された柱１１０の上端部に生じる水平変位（水平力Ｆ）が大きい場合や柱１１０に生じる軸力（長期軸力）Ｖが大きい場合は、図５（Ｃ）に示されるように、柱１１０を構成する鋼管柱の柱頭部及び柱脚部に局部座屈Ｋが生じることが確認された。また、加熱時間が比較的短く、柱１１０の充填コンクリートが十分耐力を残している状態であっても、柱１１０は前述した柱頭部及び柱脚部の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、構造安定性を保持することができなくなることが確認された。

この局部座屈Ｋは、上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量が大きいほど、言い換えれば、上側鉄骨梁１６の梁長が長くなる程、生じ易いことがわかっている。

ここで、例えば、図６（Ａ）に示されるように、外周柱である鋼管柱１２の上仕口部１２Ｕの矢印Ｙ方向（桁行方向）の両側に上側鉄骨梁１６（以下、「上側鉄骨梁１６Ｙ」という）が接合され、矢印Ｘ方向（梁間方向）には、上仕口部１２Ｕの片側にのみ上側鉄骨梁１６（以下、「上側鉄骨梁１６Ｘ」という）が接合されている場合、矢印Ｙ方向（桁行方向）の上側鉄骨梁１６Ｙは梁長があまり長くならず、矢印Ｘ方向（梁間方向）の上側鉄骨梁１６Ｘの梁長を長く計画することが一般的であり、火災時には柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１に局部座屈Ｋが発生する可能性が高い。

また、上仕口部１２Ｕに水平二方向から複数の上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙが接合されている場合、当該上仕口部１２Ｕの片側に接合された既存の上側鉄骨梁１６Ｘをさらに巻き付け系耐火被覆材５０で耐火被覆することにより、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに発生する局部座屈Ｋを効率的に抑制することができる。

特に、上仕口部１２Ｕに片側に接合された上側鉄骨梁１６Ｘの材軸方向の長さ（梁スパン）が長くなると、火災時における上側鉄骨梁１６Ｘの伸長量が増加し、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵの水平変位（強制変形）が大きくなる可能性がある。
例えば、火災時の上側鉄骨梁１６Ｘの温度が５００℃、かつコンクリート充填鋼管柱１０の柱長さ（鋼管本体部１２Ｂの材軸方向の長さ）が４ｍの場合、上側鉄骨梁１６Ｘの材軸方向の長さが１２ｍ以上になると、コンクリート充填鋼管柱１０の部材角が１／５０ｒａｄ以上となる可能性が高い。なお、上側鉄骨梁１６Ｘの材軸方向の伸び出し量は、当該上側鉄骨梁１６Ｘが１２μ／℃で自由膨張するものとし、かつ、上側鉄骨梁１６Ｙの伸び出し分の影響を考慮した計算としている。したがって、材軸方向の長さが１２ｍ以上の上側鉄骨梁１６Ｘを巻き付け系耐火被覆材５０によってさらに耐火被覆することにより、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を効率的に向上することができる。

また、図６（Ｂ）に示されるように、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向の何れの方向においても上仕口部１２Ｕの片側にのみ上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙが接合されている場合は、上側鉄骨梁１６Ｙの伸び出し量も大きくなるため、上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙの各々を巻き付け系耐火被覆材５０によってさらに耐火被覆しても良い。なお、上仕口部１２Ｕの片側に上側鉄骨梁１６が接合される柱（コンクリート充填鋼管柱１０）としては、構造物の外周柱や吹き抜けを囲む内柱等が挙げられる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、既存耐火被覆材としての吹付けロックウール４０の上から後施工耐火被覆材としての巻き付け系耐火被覆材５０によって上側鉄骨梁１６をさらに耐火被覆した例を示したが、これに限らない。既存耐火被覆材と後施工耐火被覆材との組み合わせは適宜変更可能である。

例えば、図７に示される変形例では、既存耐火被覆材として、耐火塗料４２が用いられている。この耐火塗料４２は、上側鉄骨梁１６の上面を除く略全面に塗布されている。この耐火塗料４２の上から、後施工によって巻き付け系耐火被覆材５０が上側鉄骨梁１６に巻き付けられている。つまり、既存の耐火塗料４２の上から、当該耐火塗料４２と異種の巻き付け系耐火被覆材５０によって上側鉄骨梁１６がさらに耐火被覆されている。

また、例えば、図８に示される変形例では、既存耐火被覆材として、巻き付け系耐火被覆材４４が用いられている。巻き付け系耐火被覆材４４は、巻き付け系耐火被覆材５０と同様の構成とされており、スラブ２０の下面に沿って外側へ屈曲された上端部４４Ｂが固定ビス５２によってスラブ２０の下面に固定されている。なお、巻き付け系耐火被覆材４４の両側の側部４４Ａと上側鉄骨梁１６のウェブ部１６Ｃとの間には、空間Ｓがそれぞれ形成されている。

この巻き付け系耐火被覆材４４の上から、後施工によって巻き付け系耐火被覆材４４と同種の巻き付け系耐火被覆材５０が上側鉄骨梁１６に巻き付けられている。つまり、既存の巻き付け系耐火被覆材４４の上から、当該巻き付け系耐火被覆材４４と同種の巻き付け系耐火被覆材５０によって上側鉄骨梁１６がさらに耐火被覆されている。このように、既存耐火被覆材及び後施工耐火被覆材には、同種の耐火被覆材を用いることも可能である。なお、巻き付け系耐火被覆材５０の底部５０Ｃは、当該底部５０Ｃ及び巻き付け系耐火被覆材４４の底部４４Ｃを貫通する固定ピン５４によって上側鉄骨梁１６の下側フランジ部１６Ｂに固定されている。

さらに、後施工耐火被覆材の施工時に、既存耐火被覆材の一部を除去することも可能である。例えば、図９に示される変形例では、既存耐火被覆材としての吹付けロックウール４０の一部（二点鎖線で示される部分）が除去されている。

具体的には、上側鉄骨梁１６の下側フランジ部１６Ｂの下面を被覆する吹付けロックウール４０の被覆部４０Ａ、及び上側フランジ部１６Ａ及び下側フランジ部１６Ｂの幅方向の端部よりも外側にある吹付けロックウール４０の４つの被覆部４０Ｂが除去されている。このように被覆部４０Ａ，４０Ｂが除去された吹付けロックウール４０の上から、巻き付け系耐火被覆材５０が上側鉄骨梁１６に巻き付けられている。そのため、例えば、被覆部４０Ａが除去された上側鉄骨梁１６の下側フランジ部１６Ｂの下面が、巻き付け系耐火被覆材５０によって直接的に耐火被覆されている。

このように吹付けロックウール４０の被覆部４０Ａ，４０Ｂを除去することにより、吹付けロックウール４０の上から巻き付け系耐火被覆材５０を上側鉄骨梁１６に巻き付け易くなる。したがって、巻き付け系耐火被覆材５０の施工性が向上する。

また、既存耐火被覆材及び後施工耐火被覆材としては、例えば、前述した吹付けロックウール４０及び巻き付け系耐火被覆材５０だけなく、吹付けロックウール４０以外の吹付け系耐火被覆材、ボード系耐火被覆材、及び耐火塗料等の耐火被覆材を用いることができる。なお、ここでいう吹付けロックウール以外の吹付け系耐火被覆材とは、湿式吹付けロックウール、石膏系の湿式吹付け耐火被覆、セラミック系の湿式耐火被覆等を意味する。また、ボード系耐火被覆材とは、例えば、石膏ボード（強化石膏ボードを含む）、繊維混入けい酸カルシウム板、モルタルボード、ロックウールボード、セラミックファイバーボード、ＰＣ板、ＡＬＣパネル、押し出し成形セメント板等を意味する。さらに、既存耐火被覆材と後施工耐火被覆材には、前述したように同種の耐火被覆材を用いても良いし、異種の耐火被覆材を用いても良い。

また、上記実施形態では、鋼管柱１２を角形鋼管で形成した例を示したが、これに限らない。鋼管柱は、例えば、断面略長方形の角形鋼管でも良いし、断面円形の丸形鋼管でも良い。

また、上記実施形態では、コンクリート充填鋼管柱１０を無耐火被覆とした例を示したが、コンクリート充填鋼管柱１０にも必要に応じて後施工により耐火被覆を施しても良い。

また、上記実施形態では、上下一対のダイアフラムとして内ダイアフラム１８を例に説明したが、これに限らない。上下一対のダイアフラムとしては、例えば、通しダイアフラムや外ダイアフラムを用いても良い。さらに、鋼管柱１２には、必要に応じて耐火被覆を施しても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０コンクリート充填鋼管柱
１６上側鉄骨梁（鉄骨梁）
３０コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
４０吹付けロックウール（既存耐火被覆材）
４２耐火塗料（既存耐火被覆材）
４４巻き付け系耐火被覆材（既存耐火被覆材）
５０巻き付け系耐火被覆材（後施工耐火被覆材）

Claims

コンクリート充填鋼管柱と、
前記コンクリート充填鋼管柱に接合されると共に、耐火被覆された鉄骨梁と、
耐火被覆された前記鉄骨梁をさらに耐火被覆する後施工耐火被覆材と、
を備えたコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
前記後施工耐火被覆材が、前記鉄骨梁を耐火被覆する既存の既存耐火被覆材と異種の耐火被覆材である、
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
前記鉄骨梁が、前記コンクリート充填鋼管柱の片側に接合されている、
請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
前記鉄骨梁の材軸方向の長さが、１２ｍ以上である、
請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。