JP2019108656A - 天井構造 - Google Patents

Abstract

【課題】天井下地材が熱膨張性耐火材から生じる膨張断熱層と干渉しても、所定の耐火性能を発揮することのできる天井構造を提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも下面が熱膨張性耐火材で被覆された鉄骨梁と、該鉄骨梁の下方に配設された天井下地材とを有し、前記天井下地材が、下方、側方のいずれか、または両方に耐火材を備え、前記熱膨張性耐火材の膨張により生じる膨張断熱層と前記耐火材とが、一体となって所定の耐火被覆厚を満足する天井構造。【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の天井構造に関する。

耐火建築物の鉄骨梁は、建築基準法第２条第７号、第２条第９号の２、建築基準法施行令第１０７条、第１０８条の３により、火災による熱が加わった場合に構造耐力上支障のある変形、溶融、破壊その他の損壊を生じないことが要求されている。この要求を満たすために鉄骨梁を吹付耐火材や熱膨張性耐火材で被覆することが広く行われている。例えば、吹付耐火材としてロックウールを使用した場合、１、２、３時間の耐火時間に応じて、それぞれ、２５、４０、６０ｍｍの厚さで鉄骨梁を被覆する必要がある。

鉄骨梁の耐火被覆の一つの方法として熱膨張性（熱発泡性）耐火材による被覆がある。熱膨張性耐火材は、被覆厚が小さいため、熱膨張性を有さない耐火材を使用した場合と比べて、階高を低くすること、および、天井懐を大きくすることができる。
鉄骨梁を熱膨張性耐火材で被覆した例として、例えば、特許文献１には、下側フランジの上面に第一および第二の立上部材を設け、第一の立上部材の側面上端部から下側フランジを通り第二の立上部材の側面上端部までの全面を熱膨張性耐火シートで覆い、ウェブと立上部材の側面とに挟まれた部分とを吹付耐火材で覆う耐火鉄骨梁を提案している。図１０に、特許文献１の図１を示す。なお、図１０に付された符号は、本願の他の図の符号とは無関係である。

ここで、鉄骨梁の下方には、野縁、野縁受け、Ｔバー等の天井下地材に固定された吊り天井が設けられる場合がある。天井下地材は、溝形鋼、Ｃ形鋼、Ｔバー等からなるが、その断面形状は様々である。鉄骨梁下面と天井下地材との間隔が、火災時に熱膨張性耐火材が膨張して生じる膨張断熱層の厚さよりも小さい天井構造は、火災時に膨張断熱層と天井下地材とが干渉してしまう。図１１に、火災時に膨張断熱層と天井下地材とが干渉した天井構造を示す。熱膨張性耐火材は、主に厚み方向に膨張し、幅方向への膨張は比較的少ないため、天井下地材４の断面形状によっては、膨張断熱層２１と天井下地材４との間に熱の通り道となる隙間、空間が生じる場合がある。膨張断熱層と天井下地材とが干渉する天井構造は、隙間、空間が生じた部分において膨張断熱層の厚さが不足するため、所定の耐火性能を発揮することができないという問題がある。

特開２０１６−２１１３５６号公報

天井下地材が熱膨張性耐火材から生じる膨張断熱層と干渉しても、所定の耐火性能を発揮することのできる天井構造を提供することを課題とする。

本発明の課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
１．少なくとも下面が熱膨張性耐火材で被覆された鉄骨梁と、
該鉄骨梁の下方に配設された天井下地材とを有し、
前記天井下地材が、下方、側方のいずれか、または両方に耐火材を備え、
前記熱膨張性耐火材の膨張により生じる膨張断熱層と前記耐火材とが、一体となって所定の耐火被覆厚を満足することを特徴とする天井構造。
２．前記耐火材が、前記天井下地材の側面に備えられたフェルト状耐火材であることを特徴とする１．に記載の天井構造。
３．前記フェルト状耐火材の鉛直方向断面形状が、下方ほど広幅であることを特徴とする２．に記載の天井構造。
４．前記耐火材が、耐火板であることを特徴とする１．に記載の天井構造。

本発明の天井構造は、鉄骨梁の下方に配設された天井下地材の下方、側方のいずれか、または両方に耐火材を備えることにより、天井下地材と鉄骨梁下面から膨張して生じる膨張断熱層との間に熱の通り道となる隙間、空間が生じることを防ぎ、耐火材と膨張断熱層とが一体となって所定の耐火被覆厚を満足することができる。

本発明の天井構造は、膨張断熱層が天井下地材と干渉しても耐火性能が低下しないため、鉄骨梁のすぐ下方に天井下地材を配設することができる。本発明の天井構造は、鉄骨梁のすぐ下方に天井下地材を配設することにより、天井から上階の床スラブまでの距離を短くすることができるため、天井を高くしたり、階高を低減することができる。また、高層ビルのような複数階を有する建築構造物では、階高を低減することにより１フロアを増やせる場合もある。

第一の実施態様である天井構造の概略図。 第一の実施態様である天井構造の鉄骨梁長さ方向からの断面図。 第一の実施態様である天井構造の鉄骨梁幅方向からの断面図。 第一の実施態様である天井構造の火災時の初期挙動を示す図。 第一の実施態様である天井構造の火災時の挙動を示す図。 第二の実施態様である天井構造の鉄骨梁幅方向からの断面図。 第三の実施態様である天井構造の鉄骨梁幅方向からの断面図。 第四の実施態様である天井構造の鉄骨梁幅方向からの断面図。 第五の実施態様である天井構造の鉄骨梁幅方向からの断面図。 特許文献１に記載の耐火被覆構造を示す図。 従来の天井構造における火災時に膨張断熱層と天井下地材とが干渉した天井構造を示す図。

本発明は、少なくとも下面が熱膨張性耐火材で被覆された鉄骨梁と、この鉄骨梁の下方に配設された天井下地材とを有し、
前記天井下地材が、下方、側方のいずれか、または両方に耐火材を備え、前記熱膨張性耐火材の膨張により生じる膨張断熱層と前記耐火材とが、一体となって所定の耐火被覆厚を満足することのできる天井構造に関する。
本発明の天井構造の第一の実施態様の概略図を図１に示す。また、第一の実施態様である天井構造の鉄骨梁長さ方向からの断面図を図２に、鉄骨梁幅方向からの断面図を図３に示す。なお、図１に示す天井構造は一実施態様に過ぎず、本発明の天井構造はこれに限定されない。

「鉄骨梁」
鉄骨梁１は、水平方向に対向する上側フランジ１１と下側フランジ１２と、上側フランジ１１と下側フランジ１２とを連結するウェブ１３とからなる。鉄骨梁１は、建築構造物の床を構成する床スラブ３を支えており、上側フランジ１１上に床スラブ３が設けられる。鉄骨梁は、普及しているものを適宜用いることができる。

「熱膨張性耐火材」
第一の実施態様である天井構造において、鉄骨梁１は、熱膨張性耐火材２で被覆されている。本発明の天井構造において、鉄骨梁は、少なくとも下面が熱膨張性耐火材で被覆されていればよく、ウェブ側面等の他の面は、熱膨張性耐火材、吹付耐火材、耐火板、フェルト状耐火材等の任意の耐火被覆材を施すことができる。なお、図３〜５では、簡略化のため、下側フランジ１２を被覆する熱膨張性耐火材と、この熱膨張性耐火材から生じる膨張断熱層のみを示す。

熱膨張性耐火材２は、平時には膜状、またはシート状であり、火災時等に所定の温度以上に曝されると熱膨張して膨張断熱層を形成して鉄骨梁１を保護するものである。本発明において、熱膨張性耐火材２は、耐火塗料、熱膨張性耐火シートのいずれか、または両方を用いることができる。耐火塗料としては、例えば、日本インシュレーション株式会社製、商品名「タイカベール」、エスケー化研株式会社製、商品名「ＳＫタイカコート」、日本ペイント株式会社製、商品名「タイカリット」、菊水化学工業株式会社製、商品名「ウェスタ」、英国Ｎｕｌｌｉｆｉｒｅ社製、商品名「Ｎｕｌｌｉｆｉｒｅ（ナリファイア）」等を用いることができる。熱膨張性耐火シートとしては、例えば、積水化学工業株式会社製、商品名「フィブロック」、エスケー化研株式会社製、商品名「ＳＫタイカシート」等を用いることができる。

「天井下地材」
天井下地材４は、吊り天井を支える部材であり、野縁受け、野縁、Ｔバー等、及びこれらを接続する金物が挙げられる。また、これら天井下地材４は、床スラブ３下面から伸びる吊金物（図示せず）に取り付けられている。
第一の実施態様である天井構造において、天井下地材４は、平面視で鉄骨梁１と直交するように配設された野縁受けである。なお、簡略化のため図１〜３では図示していないが、野縁受けの下方には野縁と天井面とが存在する。

天井下地材４と鉄骨梁１とは、平面視で直交しており、直交部分における天井下地材４上面と鉄骨梁１下面との距離は、熱膨張性耐火材２から生じる膨張断熱層の設定膨張厚さ以下である。そのため、火災時に膨張断熱層が生じた場合、膨張断熱層と天井下地材４とが干渉する。

天井下地材４は、膨張断熱層と干渉する部分において、両側面に耐火材５を備える。すなわち、耐火材５は、天井下地材４の、鉄骨梁１の下面から生じる膨張断熱層と干渉する部分に設けられる。耐火材５は、天井下地材４の両側面に両面テープ（図示せず）で貼り付けられ、さらに、火災時の熱で両面テープが燃失、溶解等して落下しないように、不燃性部材である金属製の耐火テープ５１により固定されている。なお、本発明において耐火材としては、膨張断熱層と一体となって所望の耐火被覆厚を満足できるものであれば特に制限することなく、吹付耐火材、耐火板、フェルト状耐火材等を使用することができるが、天井下地材の形状に応じて所望の形状、大きさに裁断することが容易であるため、ロックウールフェルト、セラミックファイバーブランケット等のフェルト状耐火材を好適に用いることができる。また、両面テープに代えて接着剤を用いたり、不燃性部材として、例えば金属製の外枠や、溶接ピン等を用いることもできる。

耐火材５は、天井下地材４との間に熱の通り道となる隙間が生じないように固定されている。ここで、耐火材５の鉛直方向断面形状は、外側面が略鉛直、または下方ほど広幅であることが好ましく、下方ほど広幅であることがより好ましい。熱膨張性耐火材は、主に厚み方向に膨張して膨張断熱層を形成するが、耐火材５を、鉛直方向断面形状が下方ほど広幅となるように設置することにより、膨張断熱層と耐火材５との間での隙間の発生を防ぐことができる。下方ほど広幅である形状としては特に制限されず、鉛直方向断面において外側面からなる辺は、直線、放物線、正弦曲線等とすることができる。

「火災時の挙動」
第一の実施態様である天井構造の火災時の挙動を図に基づいて説明する。
火災により、天井構造に熱が加わると、鉄骨梁下面の熱膨張性耐火材が膨張して膨張断熱層２１が生じ、膨張断熱層２１と天井下地材４とが接触する（図４）。
膨張断熱層２１はさらに膨張し、天井下地材４と天井下地材４の両側面に備えられている耐火材５とを包み込みながら所定の設定膨張厚さまで膨張する（図５）。この際、膨張断熱層２１と耐火材５とが一体となって所定の耐火被覆厚を満足する断熱層を形成しており、膨張断熱層２１と耐火材５との間には熱の通り道となる隙間が存在しない。

本発明の天井構造は、火災時には膨張断熱層と耐火材とが一体となって断熱層を形成し、鉄骨梁が所定の厚さの耐火被覆厚を満足することができる。そのため、本発明の天井構造は、鉄骨梁のすぐ下方に天井下地材を配設しても、所定の耐火性能を発揮することができる。

「他の実施態様」
本発明の天井構造は、上記した第一の実施態様に限定されない。以下に、本発明の他の実施態様を図６〜９を用いて説明する。図６〜９は、鉄骨梁幅方向（図３と同一方向）からの拡大断面図であり、第一の実施態様と同一の部材には同一符号を付す。
図６に示す第二の実施態様である天井構造は、天井下地材４に、先端に係止部を備えた略コの字状の金具６が嵌合され、この金具が熱膨張性耐火材２２で被覆されている。金具は、火災による加熱を受けた際に嵌合形状を保持できるものであれば特に材質の制限はなく、鉄、ステンレス、５５％アルミニウム亜鉛合金メッキ鋼板等から形成することができる。金具６は、天井下地材４に嵌合しているため、地震等により落下することがない。第二の実施態様である天井構造は、火災時に、鉄骨梁下面を被覆する熱膨張性耐火材２と天井下地材４を覆う熱膨張性耐火材２２とから膨張断熱層が生じ、各膨張断熱層が一体となって所定の耐火被覆厚を満足することができる。なお、第二の実施態様である天井構造は、天井下地材４と金具６との間に空間が存在するが、この空間は閉じているため火災の熱気が直接流入することはなく、また、金具６を被覆する熱膨張性耐火材２２から生じる膨張断熱層が所定の耐火被覆厚を満足するため、内部に空間が存在していても問題はない。耐火性能上問題はないが、内部の空間を無くしたい場合は、金具の内面に熱膨張性耐火材を設ければよい。

図７〜９に示す第三〜第五の実施態様は、耐火材として所定の厚さを備える耐火板８を用いた例である。第三〜第五の実施態様は、必要に応じて天井下地材４の形状に合わせて折り曲げた掛止板７を、天井下地材４に固定し、この掛止板７の上面または下面に耐火板８を固定したものである。また、第五の実施態様は、火災時に天井下地材４と耐火板８との間の空間を塞ぐために、耐火板８の側面に熱膨張性耐火材２３を備える。掛止板は、天井下地材より耐熱性に優れた鉄、ステンレス、５５％アルミニウム亜鉛合金メッキ鋼板等から形成することができる。
第三〜第五の実施態様は、天井下地材４に掛止した掛止板７に、必要に応じて予め熱膨張性耐火材２３を貼付した耐火板８を固定するだけで施工できるため、作業が容易で、工期の短縮が可能である。特に、第三の実施態様は、天井下地材４の下方に耐火板８を固定するため、鉄骨梁と天井下地材との間隔が狭くとも設置が可能である。また、施工時に、鉄骨梁下面に貼付されている熱膨張性耐火材２が、掛止板７、耐火板８と接触しにくく、熱膨張性耐火材２の損傷を防ぐことができる。

１ 鉄骨梁
１１ 上側フランジ
１２ 下側フランジ
１３ ウェブ
２ 熱膨張性耐火材
２１ 膨張断熱層
３ 床スラブ
４ 天井下地材
５ 耐火材
５１ 耐火テープ

２２ 熱膨張性耐火材
２３ 熱膨張性耐火材
６ 金具
７ 掛止板
８ 耐火板

Claims (4)

1. 少なくとも下面が熱膨張性耐火材で被覆された鉄骨梁と、
   該鉄骨梁の下方に配設された天井下地材とを有し、
   前記天井下地材が、下方、側方のいずれか、または両方に耐火材を備え、
   前記熱膨張性耐火材の膨張により生じる膨張断熱層と前記耐火材とが、一体となって所定の耐火被覆厚を満足することを特徴とする天井構造。
2. 前記耐火材が、前記天井下地材の側面に備えられたフェルト状耐火材であることを特徴とする請求項１に記載の天井構造。
3. 前記フェルト状耐火材の鉛直方向断面形状が、下方ほど広幅であることを特徴とする請求項２に記載の天井構造。
4. 前記耐火材が、耐火板であることを特徴とする請求項１に記載の天井構造。