JP2019199694A

JP2019199694A - 鉄骨柱の合成被覆耐火構造及びその施工方法

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Publication number: JP2019199694A
Application number: JP2018093017A
Authority: JP
Inventors: 坂本　義仁; Yoshihito Sakamoto; 義仁坂本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: JP6819650B2

Abstract

【課題】簡便かつ廉価でありながら耐火性能を向上させることのできる合成被覆耐火構造を提供する。【解決手段】合成被覆耐火構造１０は、耐火性の壁材１２と、壁材１２から離間して立設された鉄骨柱１４と、壁材１２に対して縦方向に固定された耐火バックアップ材１６と、鉄骨柱１４に対して力骨２６を介して支持され、側面視で鉄骨柱１４との重なる部分を有しながら鉄骨柱１４と壁材１２との隙間を覆う下地材のメタルラス１８と、耐火バックアップ材１６および壁材１２の表面に設けられたセメント層２０と、セメントを含みメタルラス１８に吹付けられて鉄骨柱１４の側面から壁材１２まで延設されメタルラス１８を覆いながら一部がメタルラス１８の網目を通ってセメント層２０まで達している被覆材延長部２２ａとを有する。被覆材延長部２２ａは耐火バックアップ材１６および壁材１２とセメント層２０で固定されている。【選択図】図３

Description

本発明は、鉄骨柱の耐火構造に関し、耐火性の壁材を耐火被覆の一部に活用する合成被覆耐火構造及びその施工方法に関する。

建築物は、建築基準法及びその関連法令によって、用途、部位に応じて要求耐火時間が定められている。鉄骨造では、鋼材は加熱によって耐力が低下するため、その要求耐火時間で一定の耐力を発揮できるように、吹付けロックウールに代表される耐火被覆を行い、鋼材温度の上昇を抑制する。

既往の耐火構造認定では要求耐火時間ごとに吹付けロックウールの被覆厚さが異なり、例えば、非特許文献１が示すように１時間耐火では２５ｍｍ、非特許文献２が示すように２時間耐火では４５ｍｍとなっている。

半乾式吹付けロックウールは、水とセメントを攪拌装置のあるスラリー槽で混合し、吹付け施工器具で、圧送されたロックウールをノズル先端部で噴霧化されたセメントスラリーと混合しながら均一に吹付けて施工する。

鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、例えば、鉄骨柱と壁が近接し、通常の耐火被覆工事が困難な場合に採用されるもので、一定の耐火性能を有するＡＬＣ（ＡｕｔｏｃｌａｖｅｄＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｅｒａｔｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）板、プレキャストコンクリート板、押出成形セメント板などによる壁が、鉄骨柱の耐火被覆の一部として活用される。壁材と鉄骨柱の間隔が、概ね２００ｍｍ以下で多用され、当該間隙部について、鉄骨柱の側面から壁材に耐火被覆を延長して配設し、その間隙部内への耐火被覆施工を省略するものである。

非特許文献３は、ＡＬＣ板を用いた、ＡＬＣ壁パネル・吹付けロックウール合成被覆鉄骨柱であり、鉄骨柱の一面において、ＡＬＣ板を耐火被覆として活用するものである。鉄骨柱とＡＬＣ板との間隙部は、鉄筋を力骨として鉄骨柱と壁材の間に掛け渡し、次いで、吹き付けロックウールの下地材となるメタルラスを取り付けている。また、必要に応じてロックウールからなる耐火バックアップ材をＡＬＣ板に固定配置している。

これらの非特許文献１〜３で示されるような耐火構造は、性能評価機関において、所定の条件に基づいて試験を実施し、性能を確認したうえで国土交通大臣の認定を取得するものである。例えばＡＬＣ板を用いた合成被覆耐火構造柱の耐火認定試験においては、四面加熱炉内に試験体を設置し、柱の長期荷重を載荷したうえで、ＩＳＯ８３４による所定の加熱が行なわれ、構造安全性が検証される。

一方、特許文献１に記載の発明では、鉄骨の表面に取付けられたロックウールブランケットまたは成形板表面に噴霧によりセメントスラリーを吹付け塗布、あるいは注入により含浸させ、ロックウールの耐火性能を向上せしめることが示されている。つまり、耐火被覆表面の耐火性を向上させるために保護層としてセメント層を活用している。

この発明では、耐火被覆材に巻付け施工容易なロックウールブランケット等を用いて耐火被覆工事を容易にするとともに、ロックウールの耐熱性不足を補う目的でセメントスラリーを注入あるいは噴霧し固化するものであり、吹付けロックウールの代替技術として提案されている。この発明において耐火性能をより一層向上させるためには、一度固化させたセメント層の上にロックウールブランケットを二重、三重に積層させることも提案されている。積層するセメント層は１ｍｍ程度とされている。

特開平７−１８９３５９号公報

認定番号ＦＰ０６０ＣＮ−９４６０［平成２９年９月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rwa.gr.jp/download/data/taikahikaku.pdf＞認定番号ＦＰ１２０ＣＮ−９４６３［平成２９年９月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rwa.gr.jp/download/data/taikahikaku.pdf＞認定番号ＦＰ０６０ＣＮ−９４５８［平成２９年９月２２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rwa.gr.jp/download/data/taikahikaku.pdf＞

上記のＡＬＣ板を用いた合成被覆耐火構造柱の試験において、ＡＬＣ板を上下の支点のみで保持した縦張構造とした場合には、加熱時にＡＬＣ板の変形が生じやすく、吹付けロックウールとの間に隙間が生じ、当該部分からの火炎や熱気の流入によって鋼材温度が上昇し、耐力が低下する場合がある。

図８は、厚さ７５ｍｍのＡＬＣ板５００を縦張にした非特許文献３の１時間耐火仕様に準じた試験体について、鋼材温度６００℃に到達するまで載荷加熱を継続した試験終了後の状態を示す写真である。ＡＬＣ板５００は加熱側に凸に変形し、吹付けロックウール５０２との間に隙間５０４が生じていることがわかる。

この現象の原因は、ＡＬＣ板５００内の鉄筋の熱膨張差に起因すると考えられる。すなわち、ＡＬＣ板５００の内部は表裏の２層配筋になっており、加熱表面側の鉄筋温度と加熱裏面側の鉄筋温度の差によって生じる材長変化の差によって加熱側に凸の反りが生じるものと考えられる。

この現象への対処として、非特許文献３では加熱時間が長く変形が大きくなる３時間耐火仕様において、当該部分にロックウールによる耐火バックアップ材を配することが示されているが、ロックウールは温度が７００〜８００℃になると急激に体積収縮してしまい、隙間を長時間塞ぐことは困難であると想定される。

一方、特許文献１に記載の発明に基づき本願発明者が、密度８０ｋｇ／ｍ^３のロックウールボード表面に、水とセメントの重量配合比が標準配合で２：１のセメントスラリーを表層から吹付けたところ内部には含浸せずに流れてしまい、厚さ１ｍｍ程度のセメント層を構成するには、セメント濃度を相当に上げるか、吹付け乾燥工程を何度も繰り返す必要があった。

また、この発明では耐火被覆材の表面の耐火性能向上を目的としており、表層に固化したセメント層を設けるか、あるいは注入により内部にセメントを含浸させるものであり、耐火被覆材の内側に耐火バックアップ材として配置することは示されていない。仮にこの発明を耐火バックアップ材に適用し配置する場合には、あらかじめ固化セメント層が設けられたロックウールを準備するか、別途セメント濃度を高めたスラリーを製造する必要があり大きなコストアップになる。

なお、本願発明者がこの発明を非特許文献３の耐火バックアップ材に適用して試験をしたところ、耐火バックアップ材の耐熱温度向上には寄与するが、合成耐火被覆構造の問題点である壁材の反り変形にともなう壁材と耐火被覆材に発生する隙間そのものを抑制することはできないことが確認された。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、通常の半乾式吹付けロックウール工事の材料と機材をそのまま用いて、簡便かつ廉価でありながら耐火性能を向上させることのできる鉄骨柱の合成被覆耐火構造及びその施工方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、耐火性の壁材と、前記壁材から離間して配置された鉄骨柱と、前記鉄骨柱の延在方向と平行で、前記壁材に対して固定された耐火バックアップ材と、前記耐火バックアップ材の側面に設けられたセメント層と、セメントを含み、前記鉄骨柱の前面を覆うとともに側面から前記壁材まで延設されている耐火被覆材と、を備え、前記耐火バックアップ材と前記耐火被覆材は前記セメント層によって固定されていることを特徴とする。

前記鉄骨柱に対して支持部材を介して支持され、側面視で前記鉄骨柱との重なる部分を有しながら前記鉄骨柱と前記壁材との隙間を覆う下地網体を備え、前記耐火被覆材は前記下地網体を内包して前記セメント層まで達しているとよい。ここで、下地網体は広義であって、吹付けられる耐火被覆材が通過できる多数の孔が設けられた比較的薄い部材である。

前記セメント層は前記壁材にも設けられて該壁材と前記耐火被覆材とを固定するとよい。

前記支持部材は、前記鉄骨柱から前記壁材に向かって延在し、前記下地網体は、前記支持部材に沿って伸長および摺動可能に支持されているとよい。

また、本発明にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法は、前記耐火バックアップ材の側面にセメントスラリーを吹付けて前記セメント層を形成するステップと、前記セメントスラリーの表面が湿潤状態で、前記鉄骨柱の側面から前記耐火バックアップ材および前記壁材まで前記耐火被覆材を吹付けるステップと、を備え、前記セメントスラリーを前記耐火被覆材に含浸させることを特徴とする。

本発明にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造及びその施工方法によれば、耐火バックアップ材の側面にセメント層を設け、該セメント層により耐火バックアップ材と耐火被覆材が強固に固定されて一体化しており、長時間の加熱においても壁材の変形を抑制し、かつ壁材と耐火被覆材が離間しにくくなり、耐火性能が向上する。

支持部材は、鉄骨柱から壁材に向かって延在し、下地網体は、支持部材に対して摺動可能に支持され、かつ摺動する方向に対して伸長可能な向きに配設することにより、加熱によって壁材の反り変形が大きくなった場合にも下地網体が摺動及び伸長し、耐火被覆材も追従変形して壁材と鉄骨柱との間に隙間が生じにくい。

また、通常の半乾式吹付けロックウール工事の材料と機材をそのまま用いることができ、特殊な材料や工程を必要としない簡便で廉価な構造・施工である。

図１は、第１の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造を示す一部断面斜視図である。図２は、第１の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の水平断面図である。図３は、第１の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の拡大一部断面斜視図である。図４は、第２の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の水平断面図である。図５は、第３の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の水平断面図である。図６は、第４の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の水平断面図である。図７は、第５の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造の水平断面図である。図８は、従来技術にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造に対して耐火試験を行った結果を示す写真である。

以下に、本発明にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造及びその施工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、第１の実施形態にかかる鉄骨柱の合成被覆耐火構造（以下、単に合成被覆耐火構造という）１０は、耐火性の壁材１２と、鉄骨柱１４が離隔して配置され、間隙部２４を形成している。ここで、鉄骨柱１４において、壁材１２に対向する面を裏面、その反対側を前面、壁材１２に直交する二面を側面と呼ぶ。間隙部２４の両側を間隙側方２４ａ、耐火被覆材２２のうち、間隙側方２４ａを塞いでいる部分を被覆材延長部２２ａと呼ぶ。

被覆材延長部２２ａは、壁材１２に対して柱高さ方向（鉄骨柱１４の延在方向と平行）に連続して配置固定された耐火バックアップ材１６と、耐火被覆下地材となるメタルラス（下地網体）１８と、耐火被覆材２２とで構成されている。

また、耐火バックアップ材１６の表面及び壁材１２の耐火被覆材２２が接合される表面にはセメント層２０が設けられており、耐火被覆材２２と固定されている。

さらに、力骨（支持部材）２６は、鉄骨柱１４から壁材１２に向かって延在し、メタルラス１８は、力骨２６に対して摺動可能に支持され、かつ摺動する方向に対して伸長可能な向きに配設することにより、加熱によって壁材１２の反り変形が大きくなった場合にもメタルラス１８が摺動及び伸長し、耐火被覆材も追従変形して壁材１２と鉄骨柱１４との間に隙間が生じにくい。

壁材１２は、上下の梁にロッキング工法により縦張固定している。壁材１２は、ＡＬＣ板のほか、ＰＣ板、押出成型セメント板、けい酸カルシウム板など、耐火性板材の全てに適用することができる。壁材１２の突合せ部にはシーリング材１２ａ、目地耐火バックアップ材１２ｂ、耐火目地材１２ｃが必要に応じて設けられる。

壁材１２は、加熱時に加熱表面側と加熱裏面側の温度差によって生じる熱膨張の差により加熱側に凸に変形する傾向があり、特にＡＬＣ板の内部の鉄筋１２ｄは厚さ方向に二層配筋になっており、大きく変形する。合成被覆耐火構造１０ではこの凸変形を抑制するとともに、凸変形した場合においても耐火被覆材２２の剥離を防止するもので、以下、施工方法とリンクさせながら説明する。ここでは、鉄骨柱１４の外形５５０ｍｍ×５５０ｍｍで厚さ１６ｍｍの角形鋼管柱とし、壁材１２は、厚さ７５ｍｍ以上、望ましくは厚さ１００ｍｍのＡＬＣ板とし、鉄骨柱１４に対して１００ｍｍ離間して配設されている。鉄骨柱１４との離間距離は５００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ以下がよい。

まず、耐火バックアップ材１６を壁材１２の接着面１６ａ（図３のハッチング部参照）に対して無機系耐火ボンドで接着して取り付けて間隙側方２４ａを塞ぐ。耐火バックアップ材１６は厚さ５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、密度８０ｋｇ／ｍ^３のロックウール保温板である。耐火バックアップ材１６は柱高さ方向に連続して配置し、１００ｍｍ幅の側面が鉄骨柱１４の側面と面一状となるように配置する。耐火バックアップ材１６は鉄骨柱１４とは接合しない。なお、耐火バックアップ材の寸法は、１時間耐火構造であれば、厚さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ以上の寸法であれば、壁材１２の加熱変形が生じても、耐火被覆材２２の端部と壁材１２との一体性が確保できる。

また、耐火バックアップ材１６の寸法と配置の関係については、ロックウール保温板の積層方向を厚さ側とし、積層断面側を壁材１２との接着面とする。これにより、壁材１２の変形時に耐火バックアップ材１６が層剥離することがなくなり、強度が向上し好ましい。

次に、複数の力骨（支持部材）２６を鉄骨柱１４の側面に対して柱高さ方向に所定間隔（たとえば４５０ｍｍ）で溶接により取り付ける。力骨２６は鉄骨柱１４から壁材１２に向かって延在する向きとし、ほぼ壁材１２の表面まで達する長さにする。力骨２６はメタルラス１８の支持部材であり、鉄筋コンクリート用棒鋼の外径９ｍｍの丸鋼である。なお、この工程は、耐火バックアップ材１６の取付け前に行っていても良い。

さらに、メタルラス１８を力骨２６に対してなまし鉄線２８により結束する。メタルラス１８は耐火被覆材２２の吹付けをする耐火被覆下地材であり適度な強度を有する。メタルラス１８は、鉄骨柱１４に対して複数の力骨２６を介して支持され、側面視で鉄骨柱１４との重なり部分を有しながら該鉄骨柱１４と壁材１２との間の間隙側方２４ａを覆う。メタルラス１８は力骨２６に沿って伸長および摺動可能とするため、なまし鉄線２８による結束は過度に強固にする必要はない。また、力骨２６に沿って伸長可能となるように、網目の長菱型が柱高さ方向に縦長となるように配置すると望ましい。メタルラス１８は力骨２６に支持されることから耐火バックアップ材１６及び鉄骨柱１４の側面に対しては力骨２６の外径幅の隙間が確保される。メタルラス１８は複数枚継ぎ足して用いてもよい。

次いで、セメントスラリー吹付によるセメント層２０の形成に先立ち、図３に示すように、壁材１２において被覆材延長部２２ａの吹付け厚さ分だけ避けた位置にマスキングテープ３０を貼り付けて養生するとよい。被覆材延長部２２ａの吹付け厚さ（仕上げ厚さ）分には、被覆材延長部２２ａと壁材１２との剥離を防止するために次工程でセメントスラリーが塗付されるが、マスキングテープの貼り付けにより不要部分へのセメントスラリーの吹付けが防止されるとともに、被覆材延長部２２ａの吹付け施工厚さも容易に管理できるようになる。

次に、セメントスラリーを耐火バックアップ材１６、壁材１２に対して吹付けてセメント層２０を形成する。耐火バックアップ材１６に対しては側面の全面に吹付け、壁材１２に対してはマスキングテープ３０に覆われていない箇所に吹付ける。セメント層２０は耐火バックアップ材１６および壁材１２の表面に設けられ、図３ではドットパターンで示している。

セメントスラリーは水とセメントの重量配合比が標準配合で２：１とし、少なくとも表層に均一に色がつく程度に吹付ければよい。この工程におけるセメントスラリーの吹付けは、次工程で使用される半乾式吹付けロックウールの施工器具を用い、別の器具を準備する必要はない。具体的には、半乾式吹付けロックウールは、ノズル先端部で噴霧化されたセメントスラリーとロックウールを混合しながら吹付けることによって行われるが、この工程では、ロックウールの吹き出しを止めた状態でセメントスラリーのバルブを開けて吹付を行う。

次いで、吹付けられたセメントスラリーの表面が湿潤状態である間に、半乾式工法によって鉄骨柱１４の前面、側面および間隙側方２４ａに対してロックウールを吹付け、耐火被覆材２２および被覆材延長部２２ａを形成する。耐火被覆材２２および被覆材延長部２２ａの吹付けは、圧密時に規定の密度（例えば、０．２８ｇ／ｃｍ^３）となるように、吹付けたままの状態で、規定値よりも４０％程度厚くしておく。

メタルラス１８の部分の吹付厚さは、その表面から、規定の厚さが確保できるように吹付を行っても、鉄骨柱１４の側面から、規定の厚さが確保できるように吹付を行ってもよい。吹付けロックウールは、吹付けにより、メタルラス１８の網目を通過させて、鉄骨柱１４の側面部分に充填するとともに、耐火バックアップ材１６のセメント層２０まで到達させ被覆材延長部２２ａを形成してもよいが、吹付後に一旦治具板により押圧して、その裏面側を高密度化するとより望ましい。メタルラス１８は耐火被覆下地材として被覆材延長部２２ａの中に含まれることになり、被覆材延長部２２ａの強度が向上する。また、メタルラス１８が鉄骨柱１４の側面部で摺動、伸長した場合でも、その裏面に圧密充填された耐火被覆材２２が存置されるため、貫通亀裂を生じない。

また、このように先吹きしたセメントスラリーが湿潤状態である間に吹付けロックウールを施工することにより、セメントスラリーは毛細管現象によって吹付けロックウールに含浸され、耐火被覆材２２と耐火バックアップ材１６の境界部が高密度、高耐熱化する。さらに、セメントスラリーが含浸された状態で押圧することで、さらに高密度化し、セメントの硬化により相互を強固に固定する。壁材１２におけるセメント層２０においても同様に、吹付けロックウールにセメントスラリーが含浸され、耐火被覆材２２は壁材１２と強固に固定される。

被覆材延長部２２ａの部分において、押圧により耐火被覆材２２はセメント層２０を介して耐火バックアップ材１６と一層強固に固着されるため、加熱時の壁材１２の変形を抑制することができる。長時間の加熱により、加熱時に壁材１２の変形が生じても、その変形量は小さく抑制される。また、メタルラス１８は力骨２６に対して伸長および摺動可能となっているため、被覆材延長部２２ａは微小クラックを発生しながら延伸して変形に追従するようになり、被覆材延長部２２ａは壁材１２と固着した状態を維持し、熱気が直接侵入可能な開口を生じることがない。

この後、耐火被覆材２２の表面の強度を高めるためにセメントスラリーを薄く吹付けてもよい。さらに、耐火被覆材２２及びセメント層２０が十分に固化した後にマスキングテープ３０を取り外し、施工後検査を行う。

このように施工される合成被覆耐火構造１０によれば、被覆材延長部２２ａには耐火被覆下地材としてのメタルラス１８が内包されており、しかも側面視で鉄骨柱１４との重なり部分を有して力骨２６に支持されている。このため、被覆材延長部２２ａは、鉄骨柱１４に対して高強度に固定される。また、耐火バックアップ材１６と耐火被覆材２２がセメント層２０によって強固に固定されて一体化することから、長時間加熱によっても剥離することなく耐火性能が向上する。さらに、被覆材延長部２２ａは壁材１２に対してもセメント層２０によって強固に固定されるため、壁材１２の加熱変形を抑制し、かつ壁材１２と被覆材延長部２２ａが離間しにくくなるため間隙部２４に熱気が侵入することがなく、鉄骨柱１４の温度上昇を抑制することができる。

さらにまた、耐火被覆下地材のメタルラス１８は、鉄骨柱１４に支持された力骨２６を介して鉄骨柱１４と離間して配されるとともに、力骨２６に沿って摺動・伸長可能に支持されている。このような構成によれば、壁材１２が加熱側に凸の反り変形をしても、耐火被覆材２２は適正に変形追従することができて壁材１２と剥離が生じにくい。特に、メタルラス１８は網体であって自由な伸長が可能であり、壁材１２が凸変形したとしてもこれに追従することができる。

また、この合成被覆耐火構造１０の施工方法では、一般的な半乾式吹付けロックウール施工で用いる材料や施工器具がそのまま利用でき、専用具や専用材を別途準備する必要がなく、施工手順も大きく変わらないため、手間の増大やコスト上昇が殆どない。

なお、耐火バックアップ材１６の寸法は、１時間耐火構造であれば、厚さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ以上の寸法であれば、壁材１２の加熱変形が生じても耐火被覆材２２と壁材１２との一体性が確保できることが、本願発明者の実験により確認されている。

耐火被覆材２２は上記の半乾式吹付けロックウール以外にも耐火性を有するスラリーを用いた吹付け耐火被覆全般にも適用できる。耐火被覆材２２および被覆材延長部２２ａの被覆厚さは、吹付けロックウールの場合、鉄骨柱１４およびメタルラス１８の表面を基準として、１時間耐火構造では２５ｍｍ、２時間耐火構造では４５ｍｍが基準となるが、条件に応じて必要な被覆厚さを適用することができる。

次に、合成被覆耐火構造１０の他の実施形態について説明する。以下、合成被覆耐火構造１０と同じ構成要素については同符号を付してその詳細な説明は省略する。

図４に示すように、第２の実施形態にかかる合成被覆耐火構造１０ａは、合成被覆耐火構造１０からメタルラス１８及び力骨２６を省略したものである。耐火バックアップ材１６は間隙側方２４ａを閉塞していて、かつ側面にセメント層２０が設けられていれば、被覆材延長部２２ａの下地材としての機能を兼ねることができ、メタルラス１８を省略することもできる。これにより、合成被覆耐火構造１０は一層簡便な構成となり、施工も簡便となる。

メタルラス１８を省略した部分については、被覆材延長部２２ａを高密度化することにより強度を高めるとよい。具体的には、この部分については吹付け時のセメントスラリー量を増加しておくとともに外縁位置を厚めに形成しておきその後に側方から治具板で押圧して規定の被覆厚さに仕上げるとよい。密度の目安としては、被覆材延長部２２ａの部分で０．２８ｇ／ｃｍ^３以上とし、耐火被覆材２２におけるそれ以外の部分で０．２０ｇ／ｃｍ^３以上とするとよい。なお、以下に説明する合成被覆耐火構造１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいても同様の施工を行い、メタルラス１８を省略する場合には被覆材延長部２２ａを高密度化して強度を高めるとよい。

図５に示すように、第３の実施形態にかかる合成被覆耐火構造１０ｂでは、前述の耐火バックアップ材１６に代えて幅の狭い（例えば５０ｍｍの）耐火バックアップ材３４が用いられており、鉄骨柱１４との間に隙間が確保されている。耐火バックアップ材３４の側面に加えて、鉄骨柱１４に面する面にもセメントスラリーを吹き付けて、セメント層２０を形成するとより望ましい。耐火バックアップ材３４の厚みは耐火バックアップ材１６と同じ５０ｍｍである。メタルラス１８、セメント層２０及び耐火被覆材２２の取り付け及び施工は上記の合成被覆耐火構造１０と同様である。

合成被覆耐火構造１０ｂでは間隙部２４に後述する間隙部充填材３２を充填してもよい。この場合、まず左右両側の耐火バックアップ材３４を壁材１２に対して接着固定しておき、その後、耐火バックアップ材３４と鉄骨柱１４との隙間から間隙部２４に間隙部充填材３２を充填するとよい。

図６に示すように、第４の実施形態にかかる合成被覆耐火構造１０ｃでは、間隙部２４に間隙部充填材３２が充填されている。この部分は耐火被覆材２２と同じ材質であるが充填箇所が異なることから他の部分と区別して間隙部充填材３２と呼ぶ。

この場合、まず、左右いずれか一方の間隙側方２４ａに耐火バックアップ材１６を固定して塞いだ後、間隙部２４内に間隙部充填材３２の吹付け充填処理を行う。このとき開口側における接着面１６ａにはマスキングテープ３０を貼っておく。間隙部２４内に基準容量の間隙部充填材３２を充填した後に、吹付側の面を整え、マスキングテープ３０を剥がして接着面１６ａを露出させた後に耐火バックアップ材１６を接着固定する。その後のメタルラス１８、セメント層２０及び耐火被覆材２２の取り付け及び施工は上記の合成被覆耐火構造１０と同様である。

間隙部充填材３２は、その密度は被覆材延長部２２ａよりも低く設定してよく、例えば０．２０ｇ／ｃｍ^３以上とするとよい。少なくとも壁材１２側の充填を密にすることで、鉄骨柱１４側に隙間が生じていても耐火性能が向上するが、間隙部２４内を隙間なく充填するのが最も望ましい形態である。鉄骨柱１４の裏面側は基本的には壁材１２で保護されており、間隙部２４内を隙間なく充填されれば熱気が鉄骨柱１４に直接到達することはない。

合成被覆耐火構造１０ｃにおいては、メタルラス１８は間隙部充填材３２の充填処理に支障のないように部分施工してもよいし、省略してもよい。間隙部充填材３２と壁材１２との接触する面にはセメント層２０を設けてもよい。セメント層２０が湿潤状態のスラリー状であるときに間隙部充填材３２の吹付けを行うと壁材１２に対して強固に一体化できる。

図７に示すように、第５の実施形態にかかる合成被覆耐火構造１０ｄでは、耐火バックアップ材１６及びメタルラス１８が省略されており、間隙部２４には間隙部充填材（バックアップ材）３２が充填されている。この場合、まず、間隙側方２４ａの一方を仮の閉塞板で塞いでおき、他方から間隙部２４内に間隙部充填材３２を吹付充填した後に、吹付側の面を整える。間隙部２４内の間隙部充填材３２が形成された後に仮の閉塞板を取り除き、被覆材延長部２２ａを含む耐火被覆材２２の吹付け施工をする。このとき被覆材延長部２２ａの部分については上記した高密度化施工を行う。また、少なくとも間隙部充填材（バックアップ材）３２または壁材１２との接触面についてはセメント層２０を設けておく。合成被覆耐火構造１０ｄでは間隙側方２４ａに相当する間隙部充填材３２の側面部が耐火バックアップ材１６の機能を兼ねることができる。

合成被覆耐火構造１０ｃ，１０ｄによれば、鉄骨柱１４の裏面が間隙部充填材３２で覆われることになり、耐火性能が一層向上する。また、壁材１２と被覆材延長部２２ａが剥離した場合でも、鉄骨柱１４は間隙部充填材３２で覆われているため、所定の耐火性能を確保することができる。

合成被覆耐火構造１０ａ〜１０ｄは、上記の合成被覆耐火構造１０と同様に簡便で廉価な構造でありながら高い耐火性を有する。合成被覆耐火構造１０，１０ａ〜１０ｄでは、鉄骨柱１４として角形鋼管柱を例示したが、これに限らず、例えば円形鋼管やＨ型鋼でもよい。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ合成被覆耐火構造、１２壁材、１４鉄骨柱、１６，３４耐火バックアップ材、１６ａ接着面、１８メタルラス（下地網体）、２０セメント層、２２耐火被覆材、２２ａ被覆材延長部、２４間隙部、２４ａ間隙側方、２６力骨（支持部材）、２８なまし鉄線、３０マスキングテープ、３２間隙部充填材（耐火被覆材、バックアップ材）。

Claims

耐火性の壁材と、
前記壁材から離間して配置された鉄骨柱と、
前記鉄骨柱の延在方向と平行で、前記壁材に対して固定された耐火バックアップ材と、
前記耐火バックアップ材の側面に設けられたセメント層と、
セメントを含み、前記鉄骨柱の前面を覆うとともに側面から前記壁材まで延設されている耐火被覆材と、
を備え、
前記耐火バックアップ材と前記耐火被覆材は前記セメント層によって固定されていることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
請求項１に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造において、
前記鉄骨柱に対して支持部材を介して支持され、側面視で前記鉄骨柱との重なる部分を有しながら前記鉄骨柱と前記壁材との隙間を覆う下地網体を備え、
前記耐火被覆材は前記下地網体を内包して前記セメント層まで達していることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
請求項２に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造において、
前記セメント層は前記壁材にも設けられて該壁材と前記耐火被覆材とを固定していることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
請求項３に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造において、
前記支持部材は、前記鉄骨柱から前記壁材に向かって延在し、
前記下地網体は、前記支持部材に沿って伸長および摺動可能に支持されていることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法において、
前記耐火バックアップ材の側面にセメントスラリーを吹付けて前記セメント層を形成するステップと、
前記セメントスラリーの表面が湿潤状態で、前記鉄骨柱の側面から前記耐火バックアップ材および前記壁材まで前記耐火被覆材を吹付けるステップと、
を備え、
前記セメントスラリーを前記耐火被覆材に含浸させることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。