JP2017122322A - 耐火構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の耐火性能を確保し、かつ、壁厚、コスト、施工の手間を抑えた耐火構造を提供する。【解決手段】下地と、前記下地上に積層された複数枚の石膏ボードと、前記石膏ボード上にねじにより固定された防護耐火材と、を有し、前記ねじの先端部が、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に位置する耐火構造。【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の耐火構造に関する。

建築物の壁や天井として、軽量鉄骨、アルミニウム、木材等を組み立てた骨組からなる下地上に、石膏ボードを固定した構造が一般的に用いられている。石膏ボードは、施工性、強度に優れ、また安価である。さらに、石膏ボードは、結晶水を含み、高温に曝されると１００〜１５０℃で結晶水が失われ、この際に消費される潜熱により、温度上昇を遅らせることができるため、耐熱性を有している。しかし、結晶水を失った後にもさらに加熱を受けると強度が低下して脱落してしまう。
特許文献１には、複数枚の石膏ボードを、突き合わせ目地部分が互いに目違いとなるように張り合わせた耐火構造が提案されている。特許文献１に記載の耐火構造は、加熱される外側のボードから順に、結晶水の離脱と脱落が発生するため、耐火性能を高くするには、増し貼りする枚数を増やす必要があり、壁厚が厚くなってしまう。

一方、けい酸カルシウム板などの防護耐火材は、石膏ボードに比べ火災時の脱落の恐れが少なく、比較的薄い壁厚で長時間の耐火性能を確保できるが、石膏ボードと比べると高価である。また、ボードを増し貼りすることで耐火性能を向上させる場合に、壁内の空洞部まで到達できる長いねじ等を使用すると壁内部の配線などを損傷させる恐れがある。また、同様のねじで軽量鉄骨等の下地に固定できれば火災時に有効にボードを支持することができるが、改修時など、表面に化粧材が貼られたボード上に施工する際に、下地位置を探すのに労力を要する。

特開平３−２０２５２９号公報

長時間の耐火性能を確保し、かつ、壁厚、コスト、施工の手間を抑えた耐火構造を提供することを課題とする。

１．下地と、
前記下地上に積層された複数枚の石膏ボードと、
前記石膏ボード上にねじにより固定された防護耐火材と、
を有し、
前記ねじの先端部が、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に位置することを特徴とする耐火構造。
２．前記複数枚の石膏ボードの目地の間隔がｘ（ｍｍ）、前記複数枚の石膏ボードのうち最外部に位置する石膏ボードの目地から前記ねじまでの距離がｙ（ｍｍ）のとき、ｘ≧ｙ＋２５（ｍｍ）であることを特徴とする１．に記載の耐火構造。
３．前記防護耐火材が、プレートを介して前記石膏ボード上に積層され、
前記ねじが、前記プレートを貫通していることを特徴とする１．または２．に記載の耐火構造。
４．下地上に複数枚の石膏ボードを積層し、
前記石膏ボード上に防護耐火材を、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に先端部が位置するねじにより固定することを特徴とする耐火構造施工方法。
５．前記防護耐火材を、プレートを介して前記石膏ボード上に積層し、
前記ねじが前記プレートを貫通することを特徴とする４．に記載の耐火構造施工方法。
６．下地上に複数枚の石膏ボードが積層され、壁紙で被覆された既存耐火構造上に、防護耐火材を、プレートを介して積層し、
前記防護耐火材を、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に先端部が位置し、前記プレートを貫通するねじにより固定することを特徴とする耐火構造施工方法。

本発明の耐火構造は、最表面に位置する防護耐火材により石膏ボードの脱落を防ぎ、石膏ボードを断熱層として働かせられるので、長時間の耐火性能を実現できる壁厚が従来の石膏ボード壁に比べて薄い。比較的高価な防護耐火材は、加熱をうける最表面のみに使用し、そのほかの面材は石膏ボードを用いるため、長時間の耐火性能を安価に達成することができる。
防護耐火材を固定するねじの先端部を、複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボードの内部に位置するようにすることにより、ねじ先端部を軽量鉄骨等の下地に到達させることなく防護耐火材を固定することができ、スタッドや野縁の位置を調べる手間や壁内の空洞部に設けられた配線を傷つける恐れがない。
防護耐火材を、プレートを介して石膏ボード上に積層し、かつ、ねじをプレートに貫通させて防護耐火材を固定することにより、火災時に石膏ボードが収縮してねじの固定力が低下しても、防護耐火材の剥がれを防止することができる。
プレートを介して耐火防護材を積層することにより、壁紙で覆われた石膏ボードからなる既存の耐火構造上に、本発明の耐火構造を容易に施工することができる。

本発明の一実施態様である耐火構造の模式図。 ねじが内側に位置する石膏ボードの目地近傍に打ち込まれた本発明の耐火構造の模式図。 図２に示す耐火構造において石膏ボードが収縮した様を示す模式図。 プレートを有する本発明の耐火構造の模式図。 既存の耐火構造上に構築された本発明の耐火構造の模式図。

図１に、本発明の一実施態様である耐火構造１０の模式図を示す。
一実施態様である耐火構造１０は、下地を構成する軽量鉄骨１と、この軽量鉄骨上に積層された複数枚の石膏ボード２ａ、２ｂと、複数枚の石膏ボード２ａ、２ｂ上にねじ４により固定された防護耐火材３とを有し、
ねじ４の先端部が、複数枚の石膏ボード２ａ、２ｂのうち内側に設置された石膏ボード２ａ内に位置することを特徴とする。
ここで、内側に設置された石膏ボードとは、最も加熱側（外側）に設置された石膏ボードを除く石膏ボードを指し、例えば、３枚の石膏ボードが積層されていれば、最も加熱側に設置された石膏ボードを除く、内側の２枚の石膏ボードを指す。

軽量鉄骨１は、建築物の壁や天井の下地を構成するための骨組を、特に制限することなく用いることができる。壁であればランナーと呼ばれる部材を上下に設け、その間にスタッドと呼ばれる縦部材を設けたもの、天井であれば吊りボルトに吊り下げられた野縁受けに固定された野縁を挙げることができる。
石膏ボード２ａ、２ｂは、軽量鉄骨１上に複数枚積層される。最も内側に設置される石膏ボード２ａは、軽量鉄骨１のスタッドや野縁に、釘、タッピンねじ等（図示せず）で固定される。石膏ボード２ｂは、石膏ボード２ａ上に積層される。石膏ボード２ｂは、接着剤、両面テープ、タッカー等で石膏ボード２ａに固定する、あるいは、石膏ボード２ａと防護耐火材３とで挟みこむ。図１には、２枚の石膏ボード２ａ、２ｂが積層されている例を示すが、本発明の耐火構造において石膏ボードの枚数は特に制限されない。

最も加熱側に設置される石膏ボード２ｂ上に、防護耐火材３が、木ねじ、タッピンねじ等のねじで固定されて積層される。これらの中で、ねじ先までねじ山があるねじを用いて固定することが、防護耐火材３を強固に固定することができるため好ましい。防護耐火材３としては、加熱されても外形を維持することができるものであれば特に制限することなく用いることができ、例えば、ケイ酸カルシウム板、耐熱布、鋼板、セラミックファイバーボード等が挙げられる。
石膏ボード２ａ、２ｂ、および防護耐火材３は、所定の形状で市販されており、同一平面上に並べ合わせることで、壁や天井を構成する。

ねじ４は、防護耐火材３の外周を取り囲むように、すなわち、防護耐火材３の目地３１の両側にねじ込まれ、防護耐火材３を固定する。ねじ４は、その先端部が複数枚の石膏ボード２ａ、２ｂのうち内側に設置された石膏ボード２ａ内に位置するようにねじ込まれる。火災時に最も加熱側に設置された石膏ボード２ｂが強度低下しても、防護耐火材３は内側の石膏ボード２ａにねじ４で固定されているため剥がれることはない。ねじ４の先端部が、石膏ボード２ａを貫通しないで石膏ボード２ａ内部に留まることにより、ねじ４と軽量鉄骨１との位置合わせを行う必要がなく施工が容易で、また、ねじ４の先端部が壁内の空洞部に設けられた配線を傷つけることがない。
本発明の耐火構造１０は、火災時に加熱を受ける側の最表面に、防護耐火材３を有する。防護耐火材３は、加熱されても外形を維持する。最も加熱側に設置された石膏ボード２ｂは、火災時に結晶水を失って強度が低下するが、防護耐火材３と石膏ボード２ａとに挟まれているため、脱落しないで断熱層として働く。また、防護耐火材３も断熱層として働くため、本発明の耐火構造１０は、石膏ボードのみで構成される従来の耐火構造と比較して、耐火性能に優れ、比較的薄い壁厚で必要な耐火性能を確保することができる。また、本発明の耐火構造１０は、石膏ボードと比較して高価な防護耐火材３を、火災加熱を直接受ける最表面のみに使用し、内部は石膏ボードを使用するため低コストである。

図１に示すように、複数枚の石膏ボード２ａ、２ｂは、各層の目地２１ａ、２１ｂが重ならないように積層することが好ましい。石膏ボードは、加熱により結晶水を失うと体積収縮を起こす。石膏ボードの目地２１ａ、２１ｂが重なっていると、加熱時に石膏ボードが収縮して内部まで貫通する隙間が生じ、この隙間から熱が侵入するため、耐熱性が低下する。

ねじ４は、ねじの先端部が位置する石膏ボードの目地２１ａと重ならない位置にねじ込まれる。ねじ４が目地２１ａにねじ込まれると、火災時に石膏ボード２ａが収縮した際に、ねじ４の固定力が低下して抜けやすくなり、防護耐火材３が剥がれるおそれがある。
ここで、防護耐火材３を固定する際に、最も加熱側に設置される石膏ボード２ｂの目地２１ｂは確認できるが、内側に設置される石膏ボード２ａの目地２１ａは目視できない。通常、石膏ボードを積層する際には、その目地の間隔は１００ｍｍ以上離して積層されることが多い。積層された石膏ボードの目地２１ａと２１ｂとの間隔をｘ（ｍｍ）、石膏ボード２ｂの目地２１ｂからねじ４までの距離をｙ（ｍｍ）としたときに、ｘ＞ｙとすれば、ねじ４が石膏ボード２ａの目地２１ａと重ならない。ｘ≧ｙ＋２５（ｍｍ）であることがより好ましく、ｘ≧ｙ＋４２．５（ｍｍ）であることがさらに好ましい。ここで、石膏ボード２ｂの目地２１ｂからねじ４までの距離とは、最外層に設置される石膏ボード２ｂの目地２１ｂから、この目地２１ｂに最も近い防護耐火材３の目地３１の両端に位置するねじ４のうち、遠い方までの距離を意味する。

上記したｘ＞ｙを満足する構成により、ねじ４を石膏ボード２ａの目地２１ａにねじ込むことを防ぐことができる。しかし、図２に示すように、ねじ４ａが石膏ボード２ａの目地２１ａ近傍にねじ込まれる場合がある。図３に、図２に示す耐火構造１０が加熱されて石膏ボード２ａ、２ｂが収縮した模式図を示す。図３に示すように、火災時にねじ４ａの周囲の石膏ボード２ａが収縮すると、目地２１ａが拡大し、ねじ４ａの固定力が低下して、防護耐火材３ａが剥がれてしまうおそれがある。

加熱時に、石膏ボード２ａの目地２１ａ近傍に打ち込まれたねじ４ａに固定された防護耐火材３ａの剥がれを防止するためには、防護耐火材３ａ、３ｂを、プレート５を介して石膏ボード２ｂ上に積層すればよい。図４に、プレート５を介して防護耐火材を石膏ボード上に積層した耐火構造２０の模式図を示す。プレート５としては、火災時に溶融、軟化しないものを利用することができ、例えば、鋼板、ステンレス鋼板等を使用することができる。
耐火構造２０において、防護耐火材３ａは、ねじ４ａだけでなく、プレート５を介してねじ４ｂによっても固定されている。そのため、防護耐火材３ａは、火災時に石膏ボード２ａが収縮してねじ４ａの固定力が低下しても、プレート５を介してねじ４ｂにより支持されているため剥がれることはない。

プレート５を用いた耐火構造は、既存耐火構造上に構築するのに適している。図５に、既存耐火構造上にプレート５を用いて本発明の耐火構造３０を構築した模式図を示す。既存耐火構造は、石膏ボード２ａ、２ｂ上に壁紙６が貼り合わされているため、最外部に位置する石膏ボード２ｂの目地を視認することができない。ここで、上記したように、石膏ボード２ｂの目地２１ｂを基準にすることにより、ねじ４ａ、４ｂを石膏ボード２ａの目地２１ａと一致しないようにねじ込むことができるが、壁紙６が貼られていると目地２１ｂを視認することができないため、一方のねじが石膏ボード２ａの目地２１ａにねじ込まれることがある。
防護耐火材３ａ、３ｂを、プレート５を介して固定することにより、たとえ、ねじ４ａが石膏ボード２ａの目地２１ａにねじ込まれても、火災時に防護耐火材３ａが剥がれることを防ぐことができる。また、壁紙６上にプレート５を介して防護耐火材３ａ、３ｂを固定するだけで本発明の耐火構造３０を構築することができ、壁紙６を剥がす必要がなく、施工が容易である。

１０ 耐火構造
１ 軽量鉄骨
２ａ、２ｂ 石膏ボード
２１ａ、２１ｂ 石膏ボードの目地
３、３ａ、３ｂ 防護耐火材
３１ 防護耐火材の目地
４、４ａ、４ｂ ねじ
５ プレート
６ 壁紙

２０ 耐火構造
３０ 耐火構造

Claims (6)

1. 下地と、
   前記下地上に積層された複数枚の石膏ボードと、
   前記石膏ボード上にねじにより固定された防護耐火材と、
   を有し、
   前記ねじの先端部が、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に位置することを特徴とする耐火構造。
2. 前記複数枚の石膏ボードの目地の間隔がｘ（ｍｍ）、前記複数枚の石膏ボードのうち最外部に位置する石膏ボードの目地から前記ねじまでの距離がｙ（ｍｍ）のとき、ｘ≧ｙ＋２５（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１に記載の耐火構造。
3. 前記防護耐火材が、プレートを介して前記石膏ボード上に積層され、
   前記ねじが、前記プレートを貫通していることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火構造。
4. 下地上に複数枚の石膏ボードを積層し、
   前記石膏ボード上に防護耐火材を、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に先端部が位置するねじにより固定することを特徴とする耐火構造施工方法。
5. 前記防護耐火材を、プレートを介して前記石膏ボード上に積層し、
   前記ねじが前記プレートを貫通することを特徴とする請求項４に記載の耐火構造施工方法。
6. 下地上に複数枚の石膏ボードが積層され、壁紙で被覆された既存耐火構造上に、防護耐火材を、プレートを介して積層し、
   前記防護耐火材を、前記複数枚の石膏ボードのうち内側に設置された石膏ボード内に先端部が位置し、前記プレートを貫通するねじにより固定することを特徴とする耐火構造施工方法。

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