JP2015034437A

JP2015034437A - 耐火木質部材

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Publication number: JP2015034437A
Application number: JP2013166475A
Authority: JP
Inventors: 長岡　勉; Tsutomu Nagaoka; 勉長岡; 宏和大橋; Hirokazu Ohashi; 洋樹永盛; Hiroki Nagamori
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: JP6348692B2

Abstract

【課題】耐火木質部材の隅角部の耐火性が向上する耐火木質部材の提供。【解決手段】矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材１２と、心材１２を取り囲む不燃木材によって形成されている燃え止まり層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄと、燃え止まり層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを取り囲む木製の燃え代層１６ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄと、を備えている、燃え止まり層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの交わる一方の燃え止まり層１４Ａ，１４Ｃは燃え代層１６Ｂ，１６Ｄ内へ延びている耐火木質部材１０。【選択図】図１

Description

本発明は、耐火性を有する木質部材に関する。

近年、柱や梁に耐火木質部材が使用されている。例えば、特許文献１には、荷重支持部としての未処理層と、未処理層を取り囲む燃え止まり層としての難燃薬剤注入層と、難燃薬剤注入層を取り囲む燃え代層としての表面層とを備えた、構造断面が矩形の耐火集成材が開示されている。

この耐火集成材は、火災時において、表面層の燃焼により形成される炭化層が断熱効果を発揮し、この炭化の進行を難燃薬剤注入層が抑える。これにより、未処理層を荷重支持部として機能させることができる。

しかし、このような構造断面を有する耐火木質部材の場合、隅角部は直交する２つの外周面から加熱されるので、隅角部の燃え代層は、他の部分の燃え代層よりも早く燃焼してしまい、また、隅角部の燃え代層が燃焼することにより形成される炭化層の厚さは、他の部分の燃え代層が燃焼することにより形成される炭化層の厚さよりも薄くなってしまう。これにより、荷重支持部の隅角部の温度が高くなって燃焼温度に達してしまうことが懸念される。すなわち、耐火木質部材の隅角部が耐火性の弱点になってしまう。

特開２００８−３１７４３号公報

本発明は係る事実を考慮し、耐火木質部材の隅角部の耐火性を向上させることを課題とする。

第１態様の発明は、矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材と、前記心材を取り囲む燃え止まり層と、前記燃え止まり層を取り囲む木製の燃え代層と、を備え、交わる一方の前記燃え止まり層は前記燃え代層内へ延びている耐火木質部材である。

第１態様の発明では、火災時に火炎が燃え代層に着火し燃え代層が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層は炭化する。これにより、耐火木質部材の外部から心材への熱伝達を炭化した燃え代層が抑制し、燃え止まり層が吸熱するので、火災時、又は火災時と火災終了後における心材の温度上昇を抑制することができる。よって、火災時の所定時間の間、又は火災時と火災終了時以降において、心材によって荷重を支持させることができる。

また、耐火木質部材の隅角部が、交わる２つの外周面（燃え代層の外面）から加熱された場合に、燃え代層内へ延びている燃え止まり層の部分がこの熱を吸収して、耐火木質部材の隅角部に位置する燃え代層の温度上昇を抑制する。これにより、耐火木質部材の隅角部の燃え代層が、他の部分の燃え代層よりも早く燃焼してしまったり、また、耐火木質部材の隅角部の燃え代層が燃焼することにより形成される炭化層の厚さが、他の部分の燃え代層が燃焼することにより形成される炭化層の厚さよりも薄くなってしまったりするのを防ぐことができ、心材の隅角部の温度を燃焼温度よりも低い温度に保つことができる。すなわち、耐火木質部材の隅角部の耐火性を向上させることができる。

第２態様の発明は、第１態様の耐火木質部材において、前記燃え止まり層は、不燃木材によって形成されている。

第２態様の発明では、木材から燃え止まり層を形成することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の耐火木質部材の製造方法において、前記燃え代層に前記燃え止まり層を取り付けて外層を形成する工程と、前記心材に前記外層を取り付ける工程と、を有する。

第３態様の発明では、２つの工程（燃え代層に燃え止まり層を取り付ける工程と、心材に外層を取り付ける工程）で耐火木質部材を製造することができるので、耐火木質部材の製造性を向上させることができる。

本発明は上記構成としたので、耐火木質部材の隅角部の耐火性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る柱部材を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材の製造方法を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材と比較する柱部材を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材と比較する柱部材の製造方法を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材の製造方法を示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る燃え止まり層のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る燃え止まり層のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る柱部材のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る梁部材を示す正面断面図である。本発明の実施形態に係る梁部材を示す正面断面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る耐火木質部材について説明する。

図１の平面断面図に示すように、本実施形態に係る耐火木質部材としての柱部材１０は、略正方形の矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材１２と、心材１２を取り囲む燃え止まり層１４と、燃え止まり層１４を取り囲む木製の燃え代層１６と、を備えている。燃え止まり層１４は、心材１２の四方を覆うように配置された燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを有して構成され、燃え代層１６は、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを覆うように配置された燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを有して構成されている。

燃え止まり層１４Ａと燃え止まり層１４Ｂ、燃え止まり層１４Ｂと燃え止まり層１４Ｃ、燃え止まり層１４Ｃと燃え止まり層１４Ｄ、及び燃え止まり層１４Ｄと燃え止まり層１４Ａは、心材１２の隅角部３４付近で略直角に交わっている。

また、燃え代層１６Ａの外面１８Ａを正面視したときに、交わる一方の燃え止まり層１４Ａの端部２０は、交わる他方の燃え止まり層１４Ｄの外面２８Ｄよりも外側へ突出し、交わる一方の燃え止まり層１４Ａの端部２２は、交わる他方の燃え止まり層１４Ｂの外面２８Ｂよりも外側へ突出している。さらに、燃え代層１６Ｃの外面１８Ｃを正面視したときに、交わる一方の燃え止まり層１４Ｃの端部２４は、交わる他方の燃え止まり層１４Ｂの外面２８Ｂよりも外側へ突出し、交わる一方の燃え止まり層１４Ｃの端部２６は、交わる他方の燃え止まり層１４Ｄの外面２８Ｄよりも外側へ突出している。すなわち、交わる一方の燃え止まり層（図１の例では、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃ）は、燃え代層１６内へ延びている。

燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、単板積層材に難燃薬剤を含浸して形成した一枚ものの不燃木材ボードによって構成されている。単板積層材は、丸太を薄く剥いた木の板（単板）を積層接着して形成した板材である。

柱部材１０を製造する方法の一例は、まず、図２（ａ）の平面断面図に示すように、燃え代層１６Ｂ、１６Ｄに、燃え代層１６Ｂ、１６Ｄと平面形状が等しい燃え止まり層１４Ｂ、１４Ｄを接着剤等により取り付けて一体化し、外層３０Ｂ、３０Ｄを形成する（第１工程）。

次に、心材１２に外層３０Ｂ、３０Ｄを接着剤等により取り付けて一体化し、中間部材３２を形成する（第２工程）。

次に、図２（ｂ）の平面断面図に示すように、燃え代層１６Ａ、１６Ｃに、燃え代層１６Ａ、１６Ｃと平面形状が等しい燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃを接着剤等により取り付けて一体化し、外層３０Ａ、３０Ｃを形成する（第３工程）。

次に、中間部材３２（心材１２）に外層３０Ａ、３０Ｃを接着剤等により取り付けて一体化する。これによって、図２（ｃ）に示すように、柱部材１０が形成される（第４工程）。

次に、本発明の実施形態に係る耐火木質部材の作用と効果について説明する。

図１に示すように、本実施形態の柱部材１０では、火災時に火炎が燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄに着火し燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが燃焼する。そして、燃焼した燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは炭化する。これにより、柱部材１０の外部から心材１２への熱伝達を炭化した燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが抑制し、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが吸熱するので、火災時、又は火災時と火災終了後における心材１２の温度上昇を抑制することができる。よって、火災時の所定時間の間、又は火災時と火災終了後において、心材１２によって荷重を支持させることができる。

また、図３の平面断面図に示す柱部材３６ように、略正方形の矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材３８と、心材３８を取り囲む燃え止まり層４０と、燃え止まり層４０を取り囲む木製の燃え代層４２と、を備える木質部材の場合、火災時において、柱部材３６の隅角部４４は直交する２つの外周面から加熱されるので、隅角部４４の燃え代層４２は、他の部分の燃え代層４２よりも早く燃焼してしまう。

また、図３（ｂ）の平面断面図に示すように、隅角部４４の燃え代層４２が燃焼することにより形成される炭化層４６の厚さは、他の部分の燃え代層４２が燃焼することにより形成される炭化層４６の厚さよりも薄くなってしまう。これにより、心材３８の隅角部４８の温度が高くなって燃焼温度に達してしまうことが懸念される。すなわち、柱部材３６の隅角部４４が耐火性の弱点になってしまう。

これに対して、本実施形態の柱部材１０では、火災時に、柱部材１０の隅角部５０が、略直角に交わる２つの外周面（燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの外面１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ）から加熱された場合に、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃの端部２０、２２、２４、２６がこの熱を吸収して、柱部材１０の隅角部５０に位置する燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの温度上昇を抑制する。これにより、柱部材１０の隅角部５０に位置する燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが、他の部分の燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄよりも早く燃焼してしまったり、また、柱部材１０の隅角部５０の燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが燃焼することにより形成される炭化層の厚さが、他の部分の燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが燃焼することにより形成される炭化層の厚さよりも薄くなってしまったりするのを防ぐことができ、心材１２の隅角部３４の温度を燃焼温度よりも低い温度に保つことができる。すなわち、柱部材１０の隅角部５０の耐火性を向上させることができる。

さらに、本実施形態の柱部材１０では、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを不燃木材によって形成することにより、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを木材から形成することができる。

また、図４（ｃ）の平面断面図に示す柱部材５２のように、略正方形の矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材５４と、心材５４を取り囲む燃え止まり層５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄと、燃え止まり層５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄを取り囲む木製の燃え代層５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄと、柱部材５２の隅角部６０に配置された燃え止まり部材６２とを有して構成される木質部材の場合、火災時において、柱部材５２の隅角部６０が、略直角に交わる２つの外周面（燃え代層５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの外面）から加熱された場合に、燃止まり部材６２がこの熱を吸収して、柱部材５２の隅角部６０に位置する燃え代層５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの温度上昇を抑制することができる。

柱部材５２を製造する方法は、まず、図４（ａ）の平面断面図に示すように、燃え代層５８Ｂ、５８Ｄに、燃え代層５８Ｂ、５８Ｄと平面形状が等しい燃え止まり層５６Ｂ、５６Ｄを接着剤等により取り付けて一体化し、外層６６Ｂ、６６Ｄを形成する。

次に、心材５４に外層６６Ｂ、６６Ｄを接着剤等により取り付けて一体化し、中間部材６８を形成する。

次に、図４（ｂ）の平面断面図に示すように、外燃え代層７０Ａ、７０Ｃに、内燃え代層７２Ａ、７２Ｃ、燃え止まり部材６２、及び燃え代部材７４を接着剤等により取り付けて一体化し、燃え代層５８Ａ、５８Ｃを形成する。

次に、燃え代層５８Ａ、５８Ｃに、燃え止まり層５６Ａ、５６Ｃ、及び燃え代部材７６を接着剤等により取り付けて一体化し、外層６６Ａ、６６Ｃを形成する。

次に、中間部材６８（心材５４）に外層６６Ａ、６６Ｃを接着剤等により取り付けて一体化する。これによって、図４（ｃ）に示すように、柱部材５２が形成される。

しかし、柱部材５２は、図４（ｃ）に示すように、構造断面形状が複雑なので、図４（ｂ）に示すように、柱部材５２を構成するために接合して一体化する部材の数が多くなり、製造に多くの手間が掛かってしまう。

これに対して、本実施形態の柱部材１０では、構造断面形状が簡単なので、柱部材１０を構成するために接合して一体化する部材の数を少なくすることができる。すなわち、部材同士を接合する工程の数を少なくすることができるので、柱部材１０の製造性を向上させることができる。

また、図４（ｂ）に示すように、柱部材５２の製造方法では、外層６６Ａ、６６Ｃを形成する際に、２つの工程（外燃え代層７０Ａ、７０Ｃに、内燃え代層７２Ａ、７２Ｃ、燃え止まり部材６２、及び燃え代部材７４を取り付ける工程と、燃え代層５８Ａ、５８Ｃに、燃え止まり層５６Ａ、５６Ｃ、及び燃え代部材７６を取り付ける工程）が必要になる。これに対して、本実施形態の柱部材１０では、図２（ｂ）に示すように、１つの工程（燃え代層１６Ａ、１６Ｃに、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃを取り付ける工程）によって外層３０Ａ、３０Ｃを形成することができるので、柱部材１０の製造性を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説明した。

なお、本実施形態では、図１に示すように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃの両端部２０、２２、２４、２６を燃え代層１６内へ延びているように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを配置した例を示したが、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、交わる一方の燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが燃え代層１６内へ延びているように配置されていればよい。例えば、図５の平面断面図に示す柱部材７８のように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの片方の端部８０、８２、８４、８６が燃え代層１６内へ延びているように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを配置してもよい。

柱部材７８の製造方法の一例は、図６の平面断面図に示すように、まず、燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄに、燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄと平面形状が等しい燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを接着剤等により取り付けて一体化し、外層８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄを形成する。

次に、心材１２に外層８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄを接着剤等により取り付けて一体化する。これによって柱部材７８が形成される。

また、本実施形態では、図１に示すように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃの端面が柱部材１０の外面へ達している例を示したが、交わる一方の燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの端面が燃え代層１６中に位置していてもよい。例えば、図７の平断面図に示す柱部材９４のように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃの端面が、柱部材９４の外面よりも内側へ位置するようにし、これによって形成された凹部に燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄと同じ材料によって形成された化粧部材９６を設けるようにすれば、柱部材９４の外観上において、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃを設けることにより美観が損なわれるのを防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを、一枚ものの不燃木材ボードによって構成した例を示したが、この不燃木材ボードを複数枚積層して燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを構成してもよい。

また、本実施形態では、図１で示した心材１２及び燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを木製としたが、心材１２及び燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、木材によって形成されていればよい。例えば、心材１２及び燃え代層１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、米松、唐松、檜、杉、あすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材（以下、「一般木材」とする）によって形成してもよいし、これらの一般木材を板状や角柱状等に加工した製材を複数集成し、製材同士を接着剤により接着して一体化した、所謂、集成材であってもよい。

さらに、本実施形態では、図１で示した燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを、単板積層材に難燃薬剤を含浸して形成した一枚ものの不燃木材ボードによって構成した例を示したが、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、火炎及び熱の進入を抑えるとともに熱を吸収して燃え止まり効果を発揮できる層であればよい。例えば、難燃薬剤を木板に含浸した不燃木材ボード、一般木材よりも着火温度が高く熱容量が大きな材料によって形成されたボード、一般木材よりも断熱性が高い材料によって形成されたボード、一般木材よりも熱貫性が高い材料によって形成されたボード、石膏ボード、木毛セメントボード等の一枚ものの板部材(以下、「燃え止まり板部材」とする）によって燃え止まり層を形成してもよいし、これらの燃え止まり板部材を複数積層して燃え止まり層を形成してもよい。

一般木材よりも着火温度が高く熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、各種の金属材料などが挙げられる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、けい酸カルシウム、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱貫性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材などが挙げられる。

燃え止まり板部材は、図８の平面断面図に示すように、板状、角柱状等の単材（以下、「燃え止まり単材９０」とする）を複数組み合わせ一体化して形成してもよい。また、図９の平面断面図に示すように、燃え止まり単材９０と、一般木材を板状や角柱状等に加工した製材９２とを複数組み合わせ一体化して燃え止まり板部材を形成してもよい（図９には、燃え止まり単材９０と製材９２を交互に並べて配置することにより燃え止まり板部材が形成されている例が示されている）。この場合、燃え代層１６内へ延びている燃え止まり層１４Ａの部位は、燃え止まり単材によって形成されているようにする。

このようにして燃え止まり板部材を形成すれば、さまざまな大きさの燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを構成することができる。本実施形態の柱部材１０のように、一枚もののボード材（不燃木材ボード）によって燃え止まり層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを構成するようにすれば、燃え止まり単材９０同士や、燃え止まり単材９０と製材９２の接合が不要になるので、より製造性を向上させることができる。

また、図１０の平面断面図に示すように、本実施形態の柱部材１０の外面を、化粧合板や化粧ボード等の仕上げ材で覆うようにしてもよい。このようにすれば、柱部材１０の外観上において、燃え止まり層１４Ａ、１４Ｃを設けることにより美観が損なわれるのを防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、耐火木質部材を柱部材１０とした例を示したが、耐火木質部材を他の構造部材としてもよい。例えば、図１１及び図１２の正面断面図に示すように、耐火木質部材を梁部材１００、１０２としてもよい。図１２の梁部材１０２は、コンクリート製の床スラブ１０４を支持しており、梁部材１０２上面が床スラブ１０４で覆われている。よって、梁部材１０２上面の耐火性は床スラブ１０４によって確保されるので、心材１０２上面は燃え止まり層によって覆われていない。

以上、本発明の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何等限定されるものでなく、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、７８、９４柱部材（耐火木質部材）
１２心材
１４燃え止まり層
１６燃え代層
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄ外層
１００、１０２梁部材（耐火木質部材）

Claims

矩形断面を有し荷重を支持する木製の心材と、
前記心材を取り囲む燃え止まり層と、
前記燃え止まり層を取り囲む木製の燃え代層と、
を備え、
交わる一方の前記燃え止まり層は前記燃え代層内へ延びている耐火木質部材。
前記燃え止まり層は、不燃木材によって形成されている
請求項１に記載の耐火木質部材。
請求項１又は２に記載の耐火木質部材の製造方法において、
前記燃え代層に前記燃え止まり層を取り付けて外層を形成する工程と、
前記心材に前記外層を取り付ける工程と、
を有する耐火木質部材の製造方法。