JP2016223202A

JP2016223202A - 被覆構造体

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Publication number: JP2016223202A
Application number: JP2015111850A
Authority: JP
Inventors: 康典田中; Yasunori Tanaka; 軽賀　英人; Hideto Karuga; 英人軽賀
Original assignee: F Consultant Co Ltd
Current assignee: F Consultant Co Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-28

Abstract

【課題】鉄骨構造物を構成するＨ型またはＩ型の鉄骨と、その鉄骨を覆う様に設けられた熱発泡性シートとを有する被覆構造に関し、熱発泡性シートの固定方法を改善し、施工性を高め、安定した耐熱保護性を得る。
【解決手段】本発明は、鉄骨構造物を構成するＨ型またはＩ型の鉄骨と、上記鉄骨を覆う様に設けられた熱発泡性シートとを有する被覆構造体であって、上記鉄骨は、上フランジのエッジ部長手方向に、つめ部を複数有する細長板状の固定部材が設置されたものであり、上記熱発泡性シートの両端部が、上記固定部材のつめ部を貫通し、該つめ部の貫通部分が曲げられることによって固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、新規な被覆構造体に関するものである。

建築物、土木構築物等の構造物が火災等によって高温に晒された場合には、柱、梁等を構成する鉄骨の物理的強度が急激に低下するという問題がある。これに対し、鉄骨に耐熱保護性を有する被覆材を被覆し、火災時の鉄骨の温度上昇を遅延させて、鉄骨の物理的強度の低下を抑制する被覆構造が知られている。

上記被覆構造としては、例えば、セメント等の無機質バインダーに、無機質繊維状物質、軽量骨材、結晶水含有無機質粉体等を適宜混合した混合組成物を鉄骨表面に厚付けした湿式被覆構造が知られている。また、上記湿式被覆構造に代えて、無機繊維混合マット、ロックウール、耐火ボード、熱発泡性シート等の乾式材料による乾式被覆構造も知られている。乾式被覆構造は、湿式被覆構造に比べて施工性に、仕上がり性に優れるため好適である。

乾式被覆構造として、例えば、特許文献１には、無機系の硬質の被覆材に固定ピンを貫通させ固定ピンの先端を鋼材に押し当てながら溶接ガンによって固定ピンの先端を鉄鋼材に溶接止めした被覆構造が記載されている。また、特許文献２には、鉄骨梁にフェルト状からなる被覆材をスタッド溶接により固定する方法が記載されている。

実用新案登録第３１２０３５８号公報特開２００５−１７９９０５号公報

特許文献１、特許文献２のように、乾式被覆構造では施工時に溶接作業が必要となる場合が多い。しかし、溶接時に発生する火花等により、被覆材に欠損部を生じ、耐熱保護性能が低下するおそれがある。また、火災等のおそれがあるため、施工時には火花養生シート等を設置する必要もある。

本発明は、鉄骨構造物を構成するＨ型またはＩ型の鉄骨（以下、単に「鉄骨」ともいう）と、その鉄骨を覆う様に設けられた熱発泡性シートとを有する被覆構造体に関し、熱発泡性シートの固定方法を改善し、施工性を高め、安定した耐熱保護性を得ることを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、鉄骨の上フランジのエッジ部に特定の固定部材を設置し、当該固定部材によって熱発泡性シートを固定した被覆構造体に想到し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の被覆構造体は、下記の特徴を有するものである。
１．鉄骨構造物を構成するＨ型またはＩ型の鉄骨と、
上記鉄骨を覆う様に設けられた熱発泡性シートとを有する被覆構造体であって、
上記鉄骨は、上フランジのエッジ部長手方向に、つめ部を複数有する細長板状の固定部材が設置されたものであり、
上記熱発泡性シートの両端部が、上記固定部材のつめ部を貫通し、該つめ部の貫通部分が曲げられることによって固定されていることを特徴とする被覆構造体。
２．上記鉄骨の長手方向には複数の熱発泡性シートが設けられ、該熱発泡性シート同士の継ぎ目部分は重なり部を有することを特徴とする１．に記載の被覆構造体。

上記１．〜２．に係る発明では、鉄骨に熱発泡性シートを施工する場合に、溶接作業が不要であり、火災等のおそれがなく、熱発泡性シートに欠損を生じるおそれもない。また、鉄骨の周りに、容易かつ効率的に熱発泡性シートを固定することができ、安定した耐熱保護性を得ることができる。

本発明被覆構造体の一例を示す（Ｉ）斜視図、（ＩＩ）断面図である。本発明で用いる鉄骨の一例を示す断面図である。本発明で用いる固定部材の例［バリエーション（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ）］を示す図である。本発明で用いる固定部材のバリエーションを示す断面図である。本発明で用いる鉄骨の一例を示す断面図である。本発明被覆構造体の別の一例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明の被覆構造体の一例を図１に示す。

図１は、本発明被覆構造体の一例を示す（Ｉ）斜視図、（ＩＩ）断面図である。図１では、床材４に設けられたＨ型鉄骨１と、Ｈ型鉄骨１の上フランジ１ａのエッジ部１ｄ長手方向に設置された固定部材２、熱発泡性シート３とを有し、床材４に接した面を除くＨ型鉄骨１の周囲を空気層５と共に熱発泡性シート３が覆う様に設けられ、熱発泡性シート３の両端部が固定部材２によって固定されている。

図２は、本発明で用いるＨ型鉄骨の断面図を示す。本発明のＨ型鉄骨１としては、図２のように断面がＨ字型であり、上フランジ１ａと下フランジ１ｂを板状のウェブ１ｃにより連結して形成された態様のものが使用される。Ｈ型鉄骨は、フランジ幅が広く、フランジ内外面が平行なものである。また、本発明において、固定部材２を設置する上フランジのエッジ部１ｄとは、上フランジの両端部付近のことをいう。特に本発明において、固定部材２を設置する上フランジのエッジ部１ｄは、上フランジの側面１ｄ’であること好ましい。このような場合、Ｈ型鉄骨１が熱発泡性シート３により完全に覆われるため耐熱保護性が高まる。なお、本発明では、床材４に接する方を上フランジ、その反対側を下フランジという。

床材４としては、鉄骨が設置可能な公知のものであればよく、好ましくは耐熱性を有するもの、例えば、ＡＬＣ床、ＰＣ床、デッキプレート、デッキプレートコンクリート床が挙げられる。

図３は、本発明で用いる固定部材２の一例を示す。図３に示すように、本発明の固定部材２は、つめ部２ａを複数有する細長板状２ｂであり、つめ部２ａを折り曲げ、熱発泡性シート３を固定するものである。その材質は、耐熱性を有するものであり、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、等が使用できる。

固定部材２の長さ（Ｌ）は、鉄骨の長手方向の長さに応じて適宜設定すればよい。例えば、鉄骨の長さと同一のものでもよいし、鉄骨の長さよりも短いもの（好ましくは５００〜５０００ｍｍ、より好ましくは１０００〜４０００ｍｍ）を鉄骨の長手方向に複数設置して用いることもできる。また、固定部材２の幅（ｗ）は、鉄骨のフランジの幅やエッジ部の厚み等に応じて適宜設定すればよく、好ましくは１０〜１００ｍｍ（より好ましくは２０〜８０ｍｍ）である。

具体的に、本発明の固定部材２は、所望の長さを有する細長部材２ｂ上につめ部２ａを所要数設けたものである。つめ部２ａは、細長部材２ｂに切り溝を設け一方方向に立てたもの（２ａ−１）、あるいは細長部材２ｂ上にスタッドピン等を溶接によって設置したもの（２ａ−２）、等、いずれのものであってもよい。また、つめ部２ａの折り曲げる方向は、適宜設定すればよいが、例えば、細長部材２ｂの長手方向（左右方向）、短手方向（上下方向）、あるいはこれらを組み合わせることもできる。ここで、つめ部２ａが上記（２ａ−１）の場合、図３（Ｉ）（ＩＩＩ）のように、細長部材２ｂの長手方向につめ部２ａを立てたものでは細長部材２ｂの長手方向（左右方向）に折り曲げ、図３（ＩＩ）のように、細長部材２ｂの短手方向につめ部２ａを立てたものでは短手方向（上下方向）に折り曲げることが好ましい。なお、図３（ＩＩ）の固定部材２の場合、つめ部２ａは上方向に折り曲げることが好ましい。

さらに、つめ部２ａは、図３（Ｉ）、（ＩＩ）のように、細長部材２ｂの長手方向に１列、あるいは図３（ＩＩＩ）のように２列、またはそれ以上設置され、その間隔は好ましくは５０〜４００ｍｍ（より好ましくは１０〜２００ｍｍ）であり、略均等に設置されることが好ましい。特に、本発明では、つめ部２ａは２列以上に設置されるものが好ましく、さらには、例えば図３（ＩＩＩ）のように各列のつめ部２ａが交互に配置されるものが好ましい。この場合、熱発泡性シート３を固定した際の安定性が高まる。

つめ部２ａの形状は、熱発泡性シート３を貫通し、つめ部２ａの貫通部分を曲げ、熱発泡性シート３を固定化できるものであればよく、例えば、上記つめ部２ａ−１の場合は、逆Ｖ字状、逆Ｕ字状、台形状、長方形状、等、上記つめ部２ａ−２の場合は、針状、円柱状、円錐状、長方形状、等が挙げられ、その長さ（高さｈ）は、好ましくは１０〜５０ｍｍ（より好ましくは１５〜４０ｍｍ）である。このような場合、熱発泡性シート３を固定した際の安定性がいっそう高まる。一方、細長部材２ｂの断面形状は、特に限定されず、図４（Ｉ）のような平板状、あるいは図４（ＩＩ）〜（Ｖ）のような折板加工されたもの、その他任意の形状のものが使用できる。

本発明の熱発泡性シート３は、火災等により周囲温度が所定の発泡温度に達すると発泡し、炭化断熱層を形成するものである。熱発泡性シート３としては、構成成分として樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤及び充填剤を含有するものが好適である。このうち、樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂、難燃剤としてはポリリン酸アンモニウム等、発泡剤としてはメラミン、ジシアンジアミド、アゾジカーボンアミド等、炭化剤としてはペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等、充填剤としては二酸化チタン、炭酸カルシウム、無機繊維等が挙げられる。

各成分の配合比率は、固形分換算で、樹脂成分１００重量部に対して、難燃剤２００〜６００重量部、発泡剤４０〜１５０重量部、炭化剤４０〜１５０重量部、及び充填剤５０〜１６０重量部であることが好ましい。
熱発泡性シート３の厚みは、適用部位等により適宜設定すれば良いが、好ましくは０．２〜１０ｍｍ程度、より好ましく０．５〜６ｍｍ程度である。

また、本発明の熱発泡性シート３は、上記構成成分を含むシートのみから構成されていてもよいが、裏面（部材側）に繊維質シートが積層されていてもよい。このような繊維質シートとしては、例えば、有機繊維及び／または無機繊維等を含む公知のシートを使用することができる。

本発明の被覆構造体は、例えば、以下の方法によって形成することができる。
（１）床材４等に当接されたＨ型鉄骨１の上フランジ１ａのエッジ部１ｄ長手方向に、溶接等によって固定部材２を設置する工程
（２）次いで、固定部材２のつめ部２ａに、熱発泡性シート３の一方の端部を差し込んで貫通させる工程、
（３）つめ部２ａを折り曲げて固定する工程
（４）さらに、Ｈ型鉄骨１の周囲を熱発泡性シート３が覆う様に被覆し、熱発泡性シート３のもう一方の端部も固定部材２のつめ部２ａに、差し込んで貫通させる工程、
（５）つめ部２ａを折り曲げて固定する工程
なお、上記工程（３）は、上記工程（５）と同時に行ってもよい。

本発明の被覆構造体において、Ｈ型鉄骨１の長手方向に複数の熱発泡性シート３を設ける場合は、該熱発泡性シート３同士の継ぎ目部分は重なり部Ａを有することが好ましい。また、本発明の被覆構造では、上記のようにＨ型鉄骨１の下フランジ１ｂを覆う熱発泡性シート３が接着剤を介して固定されてもよい。

本発明の被覆構造体は、熱発泡性シート３を２枚以上積層して使用することができる。熱発泡性シート３を２枚以上積層する場合は、予め接着剤等で積層した熱発泡性シートを用いることもできるが、上記工程（２）（４）において連続して熱発泡性シート３を固定部材２のつめ部２ａに、差し込んで貫通させた後、つめ部２ａを折り曲げて固定すればよい。

さらに、本発明の被覆構造体は、熱発泡性シート３の外周を無機質シート７で覆うこともできる。この場合、火災等により熱発泡性シート３が発泡して形成された炭化断熱層の脱落等を十分に防止することができる。本発明では、熱発泡性シート３と無機質シート７は接するように被覆されてもよいし、空気層を設けて被覆されてもよい。無機質シート７としては、例えば、金属フィルム、無機繊維質シート、シリカクロス等が挙げられる。

本発明において、無機質シート７を被覆する場合は、熱発泡性シート３に、予め接着剤等で無機質シート７を積層した熱発泡性シートを用いることもできるが、上記工程（２）（４）において熱発泡性シート３を固定部材２のつめ部２ａに、差し込んで貫通させた後、無機質シート７をつめ部に、差し込んで貫通させ、つめ部２ａを折り曲げて固定すればよい。

本発明は、上述のＨ型鉄骨同様にＩ型鉄骨にも適用可能である。

図５は、本発明で用いるＩ型鉄骨の断面図を示す。本発明のＩ型鉄骨１１としては、断面がＩ字型であり、上フランジ１１ａと下フランジ１１ｂを板状のウェブ１１ｃにより連結して形成された態様のものが使用される。Ｉ型鉄骨１１は、通常、フランジ内側に勾配がつけられている。また、本発明において、固定部材２を設置する上フランジ１１ａのエッジ部１１ｄとは、上フランジの両端部付近のことをいう。特に本発明において、固定部材２を設置する上フランジのエッジ部１１ｄは、上フランジの側面１１ｄ’であること好ましい。このような場合、Ｈ型鉄骨１が熱発泡性シート３により完全に覆われるため耐熱保護性が高まる。

図６では、床材４に設けられたＩ型鉄骨１１と、Ｉ型鉄骨１１との上フランジ１１ａのエッジ部１１ｄ長手方向に設置された固定部材２、熱発泡性シート３から構成されており、床材４に接した面を除くＩ型鉄骨１１の三面を空気層５と共に熱発泡性シート３が覆う様に設けられ、熱発泡性シート３の両端部が固定部材２で固定されている。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

（熱発泡性シート）
熱可塑性樹脂（アクリル樹脂）１００重量部、メラミン９０重量部、ジペンタエリスリトール９０重量部、ポリリン酸アンモニウム３２０重量部、酸化チタン１００重量部を主成分する混合物を温度１２０℃に設定した加圧ニーダーで混練して熱発泡性シート用混練物を調製後、ガラス不織布上に混練物を積層し圧延ローラーによってシート状に加工し、膜厚１．５ｍｍの熱発泡性シート（４５０ｍｍ×１２００ｍｍ）を作製した。

図２に示すように床板（ＡＬＣ板）にＨ型鉄骨（Ｈ４００×２００×８×１３ｍｍ、長さ１２００ｍｍ）を設置した。Ｈ型鉄骨の上フランジの両側面（図２−１ｄ’）エッジ部長手方向に、図３（Ｉ）に示す固定部材［（Ｌ）３０００ｍｍ×（Ｗ）２４ｍｍ］を片側に各４本溶接付けし固定した。図１に準じて、固定部材のつめ部に作製した熱発泡性シートのガラス不織布側がＨ型鉄骨側となるように熱発泡性シートの一方の端部を差し込んで貫通させ、つめ部を折り曲げて固定し、さらに、Ｈ型鉄骨の周囲を熱発泡性シート３が覆う様に巻きつけ、熱発泡性シートのもう一方の端部も固定部材のつめ部に、差し込んで貫通させ、つめ部を折り曲げて固定した。また、熱発泡性シート同士の継ぎ目部分は、重なり幅２０ｍｍとなるように貼りを巻きつけたものを試験体とした。
作製した試験体につき、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準じて１時間加熱試験を行った。その結果、ほぼ均一な炭化断熱層が形成され、良好な耐火性能を示した。

１．Ｈ型鉄骨
１ａ．上フランジ
１ｂ．下フランジ
１ｃ．ウェブ
１ｄ．エッジ部
１１．Ｉ型鉄骨
１１ａ．上フランジ
１１ｂ．下フランジ
１１ｃ．ウェブ
１１ｄ．エッジ部
２．固定部材
２ａ．つめ部
２ｂ．細長板
３．熱発泡性シート
４．床材
５．空気層
Ａ．重なり部

Claims

鉄骨構造物を構成するＨ型またはＩ型の鉄骨と、
上記鉄骨を覆う様に設けられた熱発泡性シートとを有する被覆構造体であって、
上記鉄骨は、上フランジのエッジ部長手方向に、つめ部を複数有する細長板状の固定部材が設置されたものであり、
上記熱発泡性シートの両端部が、上記固定部材のつめ部を貫通し、該つめ部の貫通部分が曲げられることによって固定されていることを特徴とする被覆構造体。
上記鉄骨の長手方向には複数の熱発泡性シートが設けられ、該熱発泡性シート同士の継ぎ目部分は重なり部を有することを特徴とする請求項１に記載の被覆構造体。