JP2020033858A - Fireproof structural member and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐火性構造部材、すなわち建築物を支える柱や梁に用いる構造部材であって、火災時において火災終了まで建築物の倒壊や延焼を防止するために必要とされる耐火性能を発揮する部材に関する。 The present invention is a fire-resistant structural member, that is, a structural member used for a pillar or a beam supporting a building, and exhibits a fire-resistant performance required to prevent the building from collapsing or spreading until the end of the fire in a fire. Related members.
従来の構造部材として、荷重等を支持する角柱状の芯材と該芯材の外周部を覆う鞘材から成る構造部材が既知であり、芯材及び/又は鞘材に木材を用いる場合には、本来耐火性能に劣る木材をいかに難燃化させるかが重要となる。 As a conventional structural member, a structural member including a prismatic core material supporting a load or the like and a sheath material covering an outer peripheral portion of the core material is known, and when wood is used for the core material and / or the sheath material, What is important is how to make wood that is originally inferior in fire resistance to flame retardant.
下記特許文献1の図1に示す耐火性構造部材は、芯材及び鞘材として木材を用いると共に、該芯材と鞘材間に不燃材たる石膏ボードを介在させる構成を有し、鞘材が燃え尽きたとしても石膏ボードによって芯材を直接火炎に晒さないことにより、耐火性能の向上を図っている。 The fire-resistant structural member shown in FIG. 1 of Patent Document 1 has a structure in which wood is used as a core material and a sheath material, and a gypsum board as a non-combustible material is interposed between the core material and the sheath material. Even if it burns out, the gypsum board does not expose the core material directly to the flame, thereby improving fire resistance.
また、下記特許文献2の図17に示す耐火性構造部材は、芯材及び鞘材として木材を用いると共に、芯材と鞘材間に空気層を介在させる構成を有し、鞘材が燃え尽きるまでの間、鞘材による遮熱と空気層による断熱により芯材の温度を着火温度以下に抑えて、耐火性能を向上せんとしている。
The fire-resistant structural member shown in FIG. 17 of
上記特許文献1の耐火性構造部材にあっては、芯材と鞘材間に石膏ボードを介在させる構成を必須としているため、該石膏ボードを芯材の外周面に接着する工程が必要となり、更に該石膏ボードの外表面に鞘材を接着する工程が必要となり、製造工程が非常に煩雑となる問題点を有している。加えて石膏ボードを加工する際に大量のカスが出てしまう問題点も有している。 In the fire-resistant structural member of Patent Document 1, since it is essential to have a configuration in which a gypsum board is interposed between the core material and the sheath material, a step of bonding the gypsum board to the outer peripheral surface of the core material is required. Further, a step of bonding a sheath material to the outer surface of the gypsum board is required, and there is a problem that the manufacturing process becomes very complicated. In addition, there is also a problem that a large amount of scum appears when processing the gypsum board.
また、芯材、石膏ボード及び鞘材が積層して接着された上記特許文献1の耐火性構造部材は、廃棄やリサイクルが困難となるのは自明の理である。 Further, it is obvious that the refractory structural member of Patent Document 1 in which the core material, the gypsum board, and the sheath material are laminated and bonded is difficult to dispose or recycle.
他方、上記特許文献2の耐火性構造部材にあっては、芯材から一定間隔を置いて鞘材を配し、該鞘材は四枚の難燃化した板材をビス止め、ボルト止め等の方法で着脱可能に接合する構成となっている。よって、鞘材を容易に作製することができ、ひいては容易に構造部材を製造することができる。また、鞘材を容易に解体することができるので、廃棄やリサイクルを行い易い。
On the other hand, in the fire-resistant structural member of
しかしながら、上記特許文献2の耐火性構造部材においては、鞘材を構成する各板材をいくら難燃化したとしても、着脱可能に接合されている各板材間に隙間が生じ、当該隙間から火炎が入り込んでしまい、当該火炎による影響を芯材に与えてしまう問題点を有している。
However, in the fire-resistant structural member of
本発明は、上述した従来の耐火性構造部材が抱える問題点を有効に解決し、製造、廃棄及びリサイクルが容易ながらも、有効な耐火性能を発揮する耐火性構造材及びその製造方法を提供する。 The present invention effectively solves the problems of the above-described conventional fire-resistant structural members, and provides a fire-resistant structural material that exhibits effective fire resistance while being easily manufactured, disposed and recycled, and a method for manufacturing the same. .
要述すると、本発明に係る耐火性構造部材は、荷重を受ける柱状の芯材と、該芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材を備え、該鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に、該鞘材の内周部に上記芯材の外周部が嵌合している構成を有し、上記鞘材によって上記芯材に火炎が到達することを適切に抑止することができ、有効な耐火性能を発揮することができる。また、簡易構造であるので、廃棄やリサイクルも簡便に行うことができる。 In short, the refractory structural member according to the present invention includes a columnar core member that receives a load, and a sheath material that covers an outer peripheral portion of the core material along the longitudinal direction, and the sheath material is integrally formed in a rectangular cylindrical shape. It is made of molded and flame-retarded wood, and has a configuration in which the outer peripheral portion of the core material is fitted to the inner peripheral portion of the sheath material. Can be appropriately prevented from reaching, and effective fire resistance performance can be exhibited. In addition, because of the simple structure, disposal and recycling can be easily performed.
好ましくは、上記鞘材を構成する木材として、集成材又は無垢材を用いる。また、上記芯材を鋼材又は木材で構成する。 Preferably, a laminated wood or a solid wood is used as the wood constituting the sheath material. Further, the core is made of steel or wood.
さらに好ましくは、上記鞘材の内周部に凹部を形成することにより、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。また、上記凹部により上記鞘材と上記芯材間に断熱空隙を画成することができる。 More preferably, by forming a concave portion in the inner peripheral portion of the above-mentioned sheath material, it is possible to easily penetrate the flame retardant agent. In addition, the concave portion can define a heat insulating gap between the sheath material and the core material.
また、本発明に係る耐火性構造部材の製造方法は、木材を加工して鞘構成材を作製する鞘構成材作製工程と、該作製した鞘構成材を組み合わせて接着し角筒状の鞘材を作製する鞘構成材接着工程と、該鞘構成材接着工程により作製された鞘材に難燃化処理を施す難燃化処理工程と、該難燃化処理工程により難燃化された鞘材の内周部に芯材を挿入し該鞘材の内周部に該芯材の外周部を嵌合する嵌合工程とを有することにより、上記鞘材を確実に一体化しつつ難燃化することができる。また、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。 In addition, the method for manufacturing a fire-resistant structural member according to the present invention includes a step of forming a sheath component by processing wood, and a step of forming the sheath component by combining the produced sheath component and bonding the same to form a square tubular sheath. A sheath material bonding step of producing the sheath material, a flame retarding treatment step of performing a flame retarding treatment on the sheath material produced by the sheath material bonding step, and a sheath material flame retarded by the flame retarding treatment step A core material is inserted into the inner peripheral portion of the core material, and the outer peripheral portion of the core material is fitted to the inner peripheral portion of the sheath material. be able to. Further, the fire-resistant structural member can be easily manufactured without requiring complicated steps.
好ましくは、上記鞘構成材は集成材又は無垢材で構成する。また、上記芯材は鋼材又は木材で構成する。 Preferably, the sheath component is made of laminated wood or solid wood. The core is made of steel or wood.
また、上記難燃化処理工程の前に上記鞘材の内周部に凹部を形成することにより、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。また、上記凹部により上記鞘材と上記芯材間に断熱空隙を画成することができる。 In addition, by forming a concave portion in the inner peripheral portion of the sheath material before the flame-retardant treatment process, it is possible to easily penetrate the flame-retardant agent. In addition, the concave portion can define a heat insulating gap between the sheath material and the core material.
本発明に係る耐火性構造部材によれば、鞘材に芯材を嵌合した簡易構造ながらも、火災終了まで建築物の倒壊や延焼を防止するために必要とされる耐火性能を発揮することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the fire-resistant structural member which concerns on this invention, despite having the simple structure which fitted the core material to the sheath material, it demonstrates the fire-resistant performance required in order to prevent a collapse or a fire spread of a building until the end of a fire. Can be.
また、本発明に係る耐火性構造部材の製造方法によれば、鞘材を有効に一体化し且つ難燃化することができる。よって、該鞘材によって芯材に対する火炎の影響を抑止することができ、必要な耐火性能を発揮する耐火性構造部材を製造することができる。また、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing a fire-resistant structural member according to the present invention, the sheath material can be effectively integrated and flame retarded. Therefore, the influence of the flame on the core material can be suppressed by the sheath material, and a fire-resistant structural member exhibiting necessary fire-resistant performance can be manufactured. Further, the fire-resistant structural member can be easily manufactured without requiring complicated steps.
以下、図1乃至図11に基づき、本発明に係る耐火性構造部材及びその製造方法の最良の実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a refractory structural member and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明に係る耐火性構造部材1は、建築物、特に木造の建築物の柱や梁として利用されるものであり、図1,図7,図10及び図11に示すように、建築物内で荷重を受ける柱状の芯材2と、該芯材2の外周部2aを長手方向に沿って覆う鞘材3を備え、芯材2の外周部2aが鞘材の内周部3bに嵌合している構成を有している。
The fire-resistant structural member 1 according to the present invention is used as a pillar or a beam of a building, particularly a wooden building. As shown in FIG. 1, FIG. 7, FIG. 10 and FIG. And a
すなわち、本発明に係る耐火性構造部材1は、後記するように、鞘材3内に芯材2を挿入して芯材2と鞘材3とを嵌合するのみで、両者間を接着剤等により接着しない構成を有している。なお、図1,図7,図10及び図11中の5は楔であり、必須ではないが、必要に応じて打ち込むことにより、さらに確実に鞘材3を一体化することができる。
That is, as described later, the refractory structural member 1 according to the present invention merely inserts the
本発明における芯材2は、柱状に加工され荷重を適切に受けることができる材であれば、特に材質を問わないが、好ましくは木材又は鋼材を用いることができる。木材としては、カラマツ、ベイマツ、スギ、ヒノキ、ヒバ等の構造部材として既に利用されている木材をラミナとした集成材又は上記例示した木材の無垢材を用いることができる。
The material of the
また、芯材2の横断面形状は、図1,図7及び図10に示すように矩形状にすることができる。又は、例えば図11に示すH字形状のように、矩形状以外の形状とすることができる。いずれにしても、芯材2の素材や長さ、必要強度等により横断面形状を適宜選択することができる。
Further, the cross-sectional shape of the
鞘材3は、上述した芯材2の長手方向に延びる外周部2aを覆うものであって、当然に芯材2の全長と同等の長さを有するものであり、角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成る。木材としては、芯材2と同様に、カラマツ、ベイマツ、スギ、ヒノキ、ヒバ等の構造部材として既に利用されている木材をラミナとした集成材又は上記例示した木材の無垢材を用いることができる。なお、鞘材3は化粧材としても機能する。
The
好ましくは、鞘材3の内周部3bには凹部4を形成し、該凹部4により鞘材3と芯材2間に断熱空隙を画成することができる。当該凹部4は内周部3bに多数の孔を穿設する他、内周部3bの表面を削り荒らすことにより形成することができる。
Preferably, a
上記のとおり、本発明に係る耐火性構造部材1は、鞘材3に芯材2が嵌合した、非接着の芯鞘構造を備えている。そして、鞘材3が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理を施された木材から成ることにより、当該鞘材3が火災発生時には燃え代層として有効に機能すると共に、芯材2側へ火炎が入り込むのを確実に防止することができる。
As described above, the refractory structural member 1 according to the present invention has a non-adhesive core-sheath structure in which the
したがって、簡易構造ながらも、火災終了まで芯材2の構造耐力を保持するために必要な耐火性能を発揮することができる。
Therefore, the fire resistance required for maintaining the structural strength of the
次いで、本発明に係る耐火性構造部材1の製造方法について、順を追って説明する。 Next, a method for manufacturing the fire-resistant structural member 1 according to the present invention will be described step by step.
〈鞘構成材作製工程〉
本工程においては、図2に示すように、既述した鞘材3として用いることができる木材を横断面コの字状の柱状に加工して横断面コの字状鞘構成材3Aを作製する。加工は横断面コの字状となるように木材を切削する。後記する難燃化処理工程の前に切削加工を行うことにより、処分に困る難燃性の削りカスが発生することを防止する。
<Sheet component manufacturing process>
In this step, as shown in FIG. 2, the wood that can be used as the
なお、木材が集成材の場合には、横断面がコの字状になるようにラミナを接着して横断面コの字状鞘構成材3Aを作成することも、実施に応じ任意である。
In the case where the wood is a laminated wood, it is optional to form a
また、上述した横断面コの字状鞘構成材3Aではなく、図5に示すように、既述した鞘材3として用いることができる木材を長板状に加工して板状鞘構成材3Bを作製する。又は、図8に示すように、上述した横断面コの字状鞘構成材3Aに加えて板状鞘構成3Bを作製する。
In addition, as shown in FIG. 5, instead of the above-described sheath-shaped
また、本工程において、横断面コの字状鞘構成材3Aの入隅を画成する入隅面部3Ab及び板状鞘構成材3Bの内面部3Bb、つまり後に鞘材3の内周部3bを構成する面に多数の孔部を穿設するか又は当該面を削り荒らして凹部4を形成する。該凹部4は製造後には、既述のように、鞘材3と芯材2間に断熱空隙を画成すると共に、後記する難燃化処理工程においては、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。
Further, in this step, the inner corner portion 3Ab of the corner-shaped portion 3Ab and the inner surface portion 3Bb of the plate-shaped
〈鞘構成材接着工程〉
本工程においては、図3に示すように、上記鞘構成材作製工程で作製した一対の横断面コの字状鞘構成材3Aを直接組み合わせて接着剤を介して接着する。
<Sheet component bonding process>
In this step, as shown in FIG. 3, a pair of
用いる接着剤は、レゾルシノール接着剤に代表される集成材用の接着剤であり、横断面コの字状鞘構成材3A同士を強固に接着し、角筒状に一体化する。したがって、火炎が入り込む隙間が生ずることなく一体化することができる。
The adhesive to be used is an adhesive for a laminated material typified by a resorcinol adhesive, and strongly adheres the U-shaped
このように一体化した一対の横断面コの字状鞘構成材3Aにより、図3に示すような鞘材3が作製される。よって、鞘構成材3Aの入隅面部3Abが鞘材3の内周部3bを構成し、鞘構成材3Aの出隅を構成する出隅面部3Aaが鞘材3の外周部3aを構成する。
The
また、本工程において、図6に示すように、上記鞘構成材作成工程で作成した四つの板状鞘構成材3Bを直接組み合わせて既述の集成材用接着剤を介して強固に接着し角筒状の鞘材3を作製することもできる。したがって、火炎が入り込む隙間がなく一体化した角筒状の鞘材3を作製することができる。
Further, in this step, as shown in FIG. 6, the four plate-shaped
このように一体化した四つの板状鞘構成材3Bにより、図6に示すような鞘材3が作製される。よって、各板状鞘構成材3Bの内面部3Bbが鞘材3の内周部3bを構成し、各板状鞘構成材3Bの外面部3Baが鞘材3の外周部3aを構成する。
The
さらに、本工程において、図9に示すように、一対の横断面コの字状鞘構成材3A間に板状鞘構成材3Bを介して組み合わせて接着し角筒状の鞘材3を作製することもできる。
Further, in this step, as shown in FIG. 9, a pair of sheath-shaped
このように横断面コの字状鞘構成材3Aと板状鞘構成材3Bを組み合わせて用いることにより、横断面コの字状鞘構成材3Aをコンパクトにすることができ、上記鞘構成材作製工程において切削加工して横断面コの字状鞘構成材3Aを作製する際の削りカスの量を抑制すると共に切削加工自体を簡便にすることができる。また、芯材2の横断面積が大きい場合も適切に対応することができる。
In this manner, by using the
また、横断面コの字状鞘構成材3Aと板状鞘構成材3Bを組み合わせる場合も接着剤としては集成材用接着剤により横断面コの字状鞘構成材3Aと板状鞘構成材3Bを強固に接着する。これにより、火炎が入り込む隙間がなく一体化した角筒状の鞘材3を作製することができる。
Also, when combining the
このように一体化した一対の鞘構成材3A及び一対の板状鞘構成材3Bにより、図9に示すような鞘材3が作製される。よって、横断面コの字状鞘構成材3Aの入隅面部3Ab及び板状鞘構成材3Bの内面部3Bbが鞘材3の内周部3bを構成し、横断面コの字状鞘構成材3Aの出隅面部3Aa及び板状鞘構成材3Bの外面部3Baが鞘材3の外周部3aを構成する。
The
本発明に係る耐火性構造部材1の製造方法にあっては、本工程、すなわち集成材用接着剤による接着工程を、後記する難燃化処理工程前に行うことにより難燃化用の薬剤に起因する接着不良が発生することもない。 In the method for manufacturing the refractory structural member 1 according to the present invention, the present step, that is, the bonding step using the glue for the glued laminate is performed before the flame-retardant treatment step described below, whereby Adhesion failure due to the occurrence does not occur.
また、本工程において、接着箇所に楔5を打ち込んで、さらに確実に一体化させることができる。
Further, in this step, the
〈難燃化処理工程〉
本工程は、上記鞘構成材接着工程により作製された鞘材3、すなわち既に一体化した鞘材3に難燃化処理を施す工程である。
<Flame retardant treatment process>
This step is a step of subjecting the
難燃化処理は、既知の減圧・加圧法、温冷浴法又は浸漬法等により、リン酸系、ハロゲン系又はホウ酸系の薬剤又はこれらを混合した薬剤を鞘材3に浸透させることにより行う。この際に、凹部4によって鞘材3の内部に難燃化用の薬剤が浸透しやすくなり、確実に鞘材3を難燃化させることができる。
The flame-retarding treatment is carried out by infiltrating the
〈嵌合工程〉
最後に、図4に示すように、本工程により、難燃化処理を施された鞘材3の内周部3bに芯材2の全長又は部分長を挿入し、該鞘材3の内周部3bに該芯材2の外周部2aを嵌合する。これにより、図1に示す本発明に係る耐火性構造部材1が完成する。また、具体的には図示しないが、図6に示す、板状鞘構成材3Bを用いた鞘材3を備えた本発明に係る耐火性構造部材1や、図9に示す、横断面コの字状鞘構成材3A及び板状鞘構成材3Bを用いた鞘材3を備えた本発明に係る耐火性構造部材1、図11に示す、芯材2としてH鋼材を用いた本発明に係る耐火性構造部材1の場合も、同様な嵌合工程を経て完成する。
<Mating process>
Finally, as shown in FIG. 4, in this step, the entire length or a partial length of the
上記のとおり、本発明に係る耐火性構造部材1の製造方法によれば、鞘材3を有効に一体化し且つ難燃化することができる。そのため、当該製造方法によって製造された耐火性構造部材1は、有効に一体化され且つ難燃化された鞘材3によって芯材2が覆われるので、火災終了までに必要な耐火性能を十分に発揮することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the refractory structural member 1 according to the present invention, the
また、本発明に係る耐火性構造部材1の製造方法は、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。 Moreover, the method for manufacturing the fire-resistant structural member 1 according to the present invention can easily manufacture the fire-resistant structural member without requiring complicated steps.
1…耐火性構造部材、2…芯材、2a…芯材の外周部、3…鞘材、3a…鞘材の外周部、3b…鞘材の内周部、3A…横断面コの字状鞘構成材、3Aa…横断面コの字状鞘構成材の出隅面部、3Ab…横断面コの字状鞘構成材の入隅面部、3B…板状鞘構成材、3Ba…板状鞘構成材の外面部、3Bb…板状鞘構成材の内面部、4…凹部、5…楔。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fire-resistant structural member, 2 ... Core material, 2a ... Outer peripheral portion of core material, 3 ... Sheath material, 3a ... Outer peripheral portion of sheath material, 3b ... Inner peripheral portion of sheath material, 3A ... U-shaped cross section Sheath constituent material, 3Aa ... Outer corner surface portion of cross-section U-shaped sheath constituent material, 3Ab ... Enter corner surface portion of cross-sectional U-shaped sheath constituent material, 3B ... Plate-shaped sheath constituent material, 3Ba ... Plate-shaped sheath structure Outer surface portion of material, 3Bb: inner surface portion of plate-shaped sheath constituting material, 4: concave portion, 5: wedge.
要述すると、本発明に係る耐火性構造部材は、荷重を受ける柱状の芯材と、該芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材を備え、該鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に、該角筒状の鞘材の内周部に上記芯材の外周部が嵌合している構成を有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部を接着しない構成を有し、上記鞘材によって上記芯材に火炎が到達することを適切に抑止することができ、有効な耐火性能を発揮することができる。また、簡易構造であるので、廃棄やリサイクルも簡便に行うことができる。 In short, the refractory structural member according to the present invention includes a columnar core member that receives a load, and a sheath material that covers an outer peripheral portion of the core material along the longitudinal direction, and the sheath material is integrally formed in a rectangular cylindrical shape. together consist of molded and flame retardant treatment is performed timber, while having a configuration in which the outer peripheral portion of the core member is fitted to the inner peripheral portion of the square tubular sheath member, the rectangular cylindrical shape It has a configuration in which the inner peripheral portion of the sheath material and the outer peripheral portion of the core material are not bonded to each other, and the sheath material can appropriately prevent the flame from reaching the core material and exhibit effective fire resistance. be able to. In addition, because of the simple structure, disposal and recycling can be easily performed.
また、本発明に係る耐火性構造部材の製造方法は、木材を加工して鞘構成材を作製する鞘構成材作製工程と、該作製した鞘構成材を組み合わせて接着し角筒状の鞘材を作製する鞘構成材接着工程と、該鞘構成材接着工程により作製された角筒状の鞘材に難燃化処理を施す難燃化処理工程と、該難燃化処理工程により難燃化された角筒状の鞘材の内周部に芯材を挿入し該角筒状の鞘材の内周部に該芯材の外周部を嵌合する嵌合工程とを有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部間を接着する工程を有しないことにより、上記鞘材を確実に一体化しつつ難燃化することができる。また、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。
In addition, the method for manufacturing a fire-resistant structural member according to the present invention includes a step of forming a sheath component by processing wood, and a step of forming the sheath component by combining the produced sheath component and bonding the same to form a square tubular sheath. And a flame-retarding treatment step of applying a flame-retarding treatment to the rectangular tubular sheath material produced by the sheath-constituting material joining step. Meanwhile, the angle and a fitting step of fitting the outer peripheral portion of the core member in the inner peripheral portion of the square tubular sheath member to insert the core into the inner peripheral portion of the angular tubular sheath member By eliminating the step of bonding between the inner peripheral portion of the cylindrical sheath material and the outer peripheral portion of the core material, it is possible to make the sheath material flame-retardant while reliably integrating the sheath material. Further, the fire-resistant structural member can be easily manufactured without requiring complicated steps.
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