JP2022064213A - 梁材の耐火被覆構造 - Google Patents

Abstract

【課題】無機質繊維フェルト材と熱膨張耐火シートとを合理的に併用することで、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼等からなる梁材の周囲を効率よく、かつ低コストで包囲することのできる耐火被覆構造を提供する。【解決手段】梁材１の下フランジ１１の下面および縁端面は、可撓性を有する熱膨張耐火シート３を張着して被覆する。熱膨張耐火シート３は下フランジ１１よりも幅広に形成されて、その縁部が下フランジ１１の上面側に折り返されて張着される。梁材１の上フランジ１２と下フランジ１１とウェブ１３とによって囲まれる凹部内には、マット状の無機質繊維フェルト材４が圧縮状態で挿入される。【選択図】図１

Description

本願は、形鋼材からなる梁材の周囲を無機質繊維フェルト材と熱膨張耐火シートとを併用して包囲する耐火被覆構造に関する。

鉄骨造建築物については、火災時の熱によって躯体の強度が低下することを遅延させるために、梁や柱を構成する形鋼材の周囲に適切な耐火被覆を施すことが法令等によって義務付けられている。

かかる耐火被覆工法としては、ロックウール、セラミックファイバー、グラスウール、石綿等の無機質繊維を層状に形成した無機質繊維フェルト材を用いて形鋼材を包囲する工法が公知である（例えば、特許文献１、２等）。無機質繊維フェルト材は、形鋼材の縁部等にピンまたはボルト状の取付部材を溶接して、その取付部材に突き刺すか、あるいは無機質接着剤を用いて形鋼材の表面に張着するなどの手段により止め付けられる。

また、他の耐火被覆工法としては、火熱により発泡・膨張して断熱性を発揮する可撓性の熱膨張耐火シートを用いて形鋼材を包囲する工法も公知である（例えば、特許文献３、４等）。かかる熱膨張耐火シートは、エポキシ樹脂またはブチルゴムに、リン化合物、熱膨張性黒鉛、無機充填材等を混合した熱膨張性樹脂組成物からなるシート状成形物の表面に、ガラスクロス、炭素繊維等の無機繊維シートやアルミニウム箔、銅箔等の金属箔からなる不燃材層を積層するなどして形成されており、例えば積水化学工業社製の「フィブロック（登録商標）」が代表的である。

この熱膨張性耐火シートを形鋼材の表面に止め付ける手段としては、
（１）形鋼材の縁部等に溶接した取付ピンに突き刺す。
（２）形鋼材の周囲に適宜の取付具や耐火接着剤等を用いて、珪酸カルシウム板や石膏ボード、ロックウールボード等からなる不燃性板材を取り付け、その不燃性板材の外側に熱膨張耐火シートを重ねて、釘、ビス、タッカー等で不燃性板材に止め付ける。
（３）発泡軽量コンクリート（ＡＬＣ）製の床版や壁パネルを形鋼材に添設し、形鋼材を包むように展張した熱膨張耐火シートの縁部を床版や壁パネルにビスやタッカー等で止め付ける。
等がある。

特開昭５７－１９７３４９号公報 特開昭６２－０７２８４６号公報 特開２０１３－１８５４１９号公報 特開２０１４－０２５２１３号公報

前記従来の耐火被覆工法に用いられる無機質繊維フェルト材は、厚さ数十ｍｍのマット状に形成されているため、形鋼材の縁部や隅部に添わせて綺麗に屈曲させながら取り付けるのが難しい。形鋼材全体を包囲したときの施工厚さも嵩張るので、形鋼材の周囲に配設される他部材の納まりにも制約を与えかねない。また、施工部位に合わせて切断する際に多少の粉塵が発生するので、安全のために防塵対策を講じることも求められる。

熱膨張耐火シートは、膨張前の厚さが１～２ｍｍと薄いため、形鋼材の断面形状に合わせて屈曲させるのが容易であり、形鋼材全体を包囲したときの納まりもコンパクトになる。しかし、無機質繊維フェルト材に比べるとコストが高いので、梁や柱の全周を包囲するのは採算的に厳しいものがある。

また、いずれの工法においても、あらかじめ形鋼材にピンまたはボルト状の取付部材を溶接するためには専門の技術者と工具が必要になるので、工程面でも改善の余地がある。

本願が開示する発明は前述の事情に鑑みてなされたものであり、無機質繊維フェルト材と熱膨張耐火シートとを合理的に併用することで、形鋼材、特にＨ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼等からなる梁材の周囲を効率よく、かつ低コストで包囲することのできる耐火被覆構造を提供することを目的としている。

前述の目的を達成するために、本願が開示する耐火被覆構造は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼または溝形鋼からなる梁材の下フランジの下面および縁端面が、可撓性を有する熱膨張耐火シートを張着して被覆されるとともに、前記梁材の上フランジと下フランジとウェブとによって囲まれる凹部内にマット状の無機質繊維フェルト材が挿入されて、前記梁材の側面が被覆されている、との基本的構成を採用する。

この基本的構成に係る梁材の耐火被覆構造において、前記熱膨張耐火シートは前記梁材の下フランジよりも幅広に形成され、その縁部が前記下フランジの上面側に折り返されて前記下フランジに張着されている、ものとすることができる。

さらに、前記熱膨張耐火シートの折り返し部分には前記無機質繊維フェルト材が載置される、ものとすることができる。

また、前記梁材の下フランジに下方から嵌装される抱着金具によって前記熱膨張耐火シートおよび前記無機質繊維フェルト材が前記下フランジに固定されている、との付加的構成を採用することもできる。

また、前述の基本的構成に係る梁材の耐火被覆構造において、前記梁材の下フランジの縁部に起立片を有するフランジ挟持金具が取り付けられ、前記下フランジよりも幅広に形成された前記熱膨張耐火シートの縁部が前記起立片に止め付けられて前記無機質繊維フェルト材の側面に被せられている、との付加的構成を採用することもできる。

また、前述の基本的構成に係る梁材の耐火被覆構造において、前記梁材の上フランジの下面および縁端面が熱膨張耐火シートによって被覆されている、との付加的構成を採用することもできる。

その場合、前記上フランジを被覆する熱膨張耐火シートの縁部は、前記梁材の上フランジに側方から嵌装されるフランジ挟持金具を介して前記上フランジの縁部に固定される、ものとすることができる。

あるいは、前記梁材の上フランジの縁部に垂下片を有するフランジ挟持金具が取り付けられ、前記フランジ挟持金具に止め付けられた熱膨張耐火シートによって前記上フランジの縁端面が被覆されるとともに、前記フランジ挟持金具の垂下片に止め付けられた熱膨張耐火シートが前記無機質繊維フェルト材の側面に被せられる、ものとすることができる。

前述のように構成される梁材の耐火被覆構造は、梁材の下面を熱膨張耐火シートによって被覆し、梁材の幅よりも高さのある梁材の側面を無機質繊維フェルト材によって被覆するように構成されているので、全体としては耐火被覆材のコストを抑えながら、梁材の周囲をコンパクトに包囲することができる。

さらに、可撓性を有する熱膨張耐火シートを屈曲させて梁材のフランジの縁端部を被覆する一方、厚みのある無機質繊維フェルト材は梁せいに合わせて切断し、上下のフランジとウェブとによって囲まれる凹部内に押し込んで止め付けることができる。したがって、熱膨張耐火シートや無機質繊維フェルト材を梁材に止め付けるためのピンやボルトを梁材に溶接する工程は不要になって、施工効率が大きく向上する。無機質繊維フェルト材の複雑な切り込みや折り曲げ加工も不要になるので、粉塵の発生も抑制することができる。

本願が開示する発明の第１実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を、施工手順に沿って説明する断面略図である。 前記第１実施形態に係る梁材の耐火被覆構造の変形例を示す断面略図である。 本願が開示する発明の第２実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を、施工手順に沿って説明する断面略図である。 本願が開示する発明の第３実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を、施工手順に沿って説明する断面略図である。 前記第２実施形態に係る梁材の耐火被覆構造において使用するフランジ挟持金具６Ａの詳細な構成を例示する斜視図である。 前記第３実施形態に係る梁材の耐火被覆構造において使用するフランジ挟持金具６Ｂ、６Ｃの詳細な構成を例示する斜視図である。

本願が開示する発明に係る梁材の耐火被覆構造は、主としてＨ形鋼、またはこれに類似するＩ形鋼や溝形鋼（２本の溝形鋼を背合わせに結合したものも含む。）等、垂直なウェブと、その上下から水平に張り出すフランジとを有する形鋼材への適用を想定したものである。そして、この耐火被覆構造に用いる耐火被覆材は、背景技術欄に記載したものと同等の無機質繊維フェルト材と熱膨張耐火シートとを、梁材の断面形状に合わせて組み合わせることを特徴としている。以下、それらの組み合わせ形態について図面を参照しつつ説明する。

なお、以下に例示する複数の実施形態について、先述の実施形態と機能や作用が実質的に共通する構成要素には同一の数字符号を付すことにより、後述の実施形態における重複説明を省略する。また、先述の実施形態における特定の構成要素と、それに対応する後述の実施形態の構成要素との相違点や共通点を説明する場合には、それらの構成要素に対応する数字符号の後にアルファベット（Ａ、Ｂ、…）を付加して両者を区別する。ただし、同一の数字符号を付した構成要素についての名称および基本的概念は、各実施形態を通じて共通である。

図１は、本願が開示する発明の第１実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を示す。例示の梁材１は、床版２を支持する床梁として用いられているＨ形鋼である。床版２は、ＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルや鉄筋コンクリート等により形成されている。

この形態では、まず、（ａ）図に示すように、梁材１の下フランジ１１よりもやや幅広に形成された熱膨張耐火シート３が、その表面に加工された粘着層（例えばブチルゴム層の粘着面等）を介して下フランジ１１の下面に張着される。熱膨張耐火シート３の両縁部は、下フランジ１１の縁端面を包むようにして下フランジ１１の縁部の上面側に折り返され、下フランジ１１に張着される。このとき、下フランジ１１の上面側に折り返された熱膨張耐火シート３の縁部が下フランジ１１から剥がれそうな場合は、必要に応じて適宜形状のクリップ金具を下フランジ１１の側方から嵌装するなどにより熱膨張耐火シート３が固定される。

続いて（ｂ）図に示すように、梁材１の上フランジ１２と下フランジ１１とウェブ１３とによって囲まれる凹部内に、凹部の高さよりもやや大きめに切断されたマット状の無機質繊維フェルト材４が挿入される。無機質繊維フェルト材４の上側の縁端面には、上フランジ１２の縁端面に被さる切欠段部４１が形成されている。この無機質繊維フェルト材４が梁材１の側方の凹部内で上下方向にやや圧縮されることにより、ほぼ自立的に梁材１の側方に保持されて、梁材１の側面全体を被覆する。

さらに（ｂ）図～（ｃ）図に示すように、両端部に爪片５１を対向させた抱着金具５が下フランジ１１の下方から弾性的に嵌装されて、熱膨張耐火シート３および無機質繊維フェルト材４が両側からしっかりと固定される。かくして、梁材１の下面が熱膨張耐火シート３によって被覆され、梁材１の側面が無機質繊維フェルト材４によって被覆されたコンパクトな耐火被覆構造を容易に実現することができる。火災時には、下フランジ１１を被覆する熱膨張耐火シート３が膨張するが、その際、下フランジ１１の縁部の上面側に折り返された部分も膨張して、その上に載置されている無機質繊維フェルト材４の下側の縁端面を押圧する。この作用によって、無機質繊維フェルト材４が梁材１の側面から一層、脱落しにくくなる。

図２は、前記第１実施形態に係る梁材１の耐火被覆構造の変形例を示す。この変形例では梁材１の側方の凹部に、第１実施形態よりも厚みのある無機質繊維フェルト材４が挿入されて、凹部内の略一杯に充填されている。また、無機質繊維フェルト材４の下側の縁端面にも、下フランジ１１の縁端面に被さる切欠段部４１が形成されている。これらの構成により、梁材１の側面に対する耐火性能がさらに向上する。その他の構成は、第１実施形態とほぼ同じである。

図３は、本願が開示する発明の第２実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を示す。この形態では、まず（ａ）図に示すように、梁材１の上フランジ１２の両縁部に、その側方からフランジ挟持金具６Ａが適宜間隔で嵌装される。このフランジ挟持金具６Ａは、薄い金属板を折曲賦形するなどして形成された部材であり、上フランジ１２を弾性的に挟持するクリップ部６１の外側に、熱膨張耐火シート３の縁部を挟み込んで支持するシート保持片６２を具備している。より詳細には、例えば図５に示すように、水平に保持される平坦な挿込片６１１と、挿込片６１１の外側の縁部近傍を残して帯状に切開した部分を下向きに屈折させた一対の折下部６１２と、各折下部６１２から斜め上向きに折り返された一対の挟持片６１３と、各挟持片６１３から斜め下向きに折り返された一対の迎え片６１４とによって、上フランジ１２側に開口するクリップ部６１が形成されている。挿込片６１１と挟持片６１３との間に設けられた隙間が金属板自体の曲げ弾性によって接離し、その間に上フランジ１２の縁部が挿し込まれて挟持される。シート保持片６２は、挿込片６１１の外側の縁端から、折下部６１２との間に所定の隙間を設けるようにして下向きに延設されている。

そして図３の（ｂ）図に示すように、熱膨張耐火シート３が、ウェブ１３の上部から上フランジ１２の下面にかけて張着され、さらにその縁部がフランジ挟持金具６Ａのシート保持片６２に止め付けられて、上フランジ１２の縁端面までが被覆される。また、前記第１実施形態と同様に、下フランジ１１の下面にも熱膨張耐火シート３が張着され、その両縁部が下フランジ１１の縁端面を包むようにして下フランジ１１の上面側に折り返される。

続いて図３の（ｃ）図に示すように、梁材１の上フランジ１２と下フランジ１１とウェブ１３とによって囲まれる凹部内にマット状の無機質繊維フェルト材４が圧縮状態で挿入される。さらに、両端部に爪片５１を有する抱着金具５が下フランジ１１の下方から弾性的に嵌装されて、熱膨張耐火シート３および無機質繊維フェルト材４が固定される。これらウェブ１３および下フランジ１１周りの耐火被覆は前記第１実施形態と同様である。かくして、梁材１の下面が熱膨張耐火シート３によって被覆され、梁材１の側面が無機質繊維フェルト材４によって被覆された耐火被覆構造を容易に実現することができる。

図４は、本願が開示する発明の第３実施形態に係る梁材の耐火被覆構造を示す。この形態では、まず（ａ）図に示すように、梁材１の上フランジ１２の両縁部に、その側方からフランジ挟持金具６Ｂが適宜間隔で嵌装される。このフランジ挟持金具６Ｂも薄い金属板を折曲賦形するなどして形成された部材であり、上フランジ１２を弾性的に挟持するクリップ部６１の外側に、熱膨張耐火シート３を止め付けるための水平張出片６３と垂下片６４とを具備している。より詳細には、例えば図６の（ａ）図に示すように、側面視Ｌ字形に折曲された金属板によって水平張出片６３と垂下片６４とが形成されている。クリップ部６１は、水平張出片６３の中央部分を切り起こして反転させることにより形成された挿込片６１１と、垂下片６４の上部近傍を残して帯状に切開した部分を斜め上向きに屈折させた一対の挟持片６１３と、各挟持片６１３から斜め下向きに折り返された迎え片６１４とによって形成されており、挿込片６１１と挟持片６１３との間に上フランジ１２の縁部が挿し込まれて弾性的に挟持される。

また、梁材１の下フランジ１１の両縁部にも、側方からフランジ挟持金具６Ｃが適宜間隔で嵌装される。このフランジ挟持金具６Ｃも薄い金属板を折曲賦形するなどして形成された部材であり、下フランジ１１を弾性的に挟持するクリップ部６１の外側に、熱膨張耐火シート３を止め付けるための起立片６５を具備している。より詳細には、例えば図６の（ｂ）図に示すように、側面視Ｌ字形に折曲された金属板によって底板片６１５と起立片６５とが形成されている。クリップ部６１は、底板片６１５および起立片６５の中央部分を切り起こして起立部６５側から斜め下向きに延設させた挟持片６１６と、挟持片６１６から斜め上向きに折り返された迎え片６１７と、それらを切り抜いた底板片６１５の外枠部分とによって形成されており、底板片６１５と挟持片６１６との間に下フランジ１１の縁部が挿し込まれて弾性的に挟持される。

そして図４の（ｂ）図に示すように、上フランジ１２に取り付けられたフランジ挟持金具６Ｂに対しては、その水平張出片６３および垂下片６４の外側に添わせるようにして熱膨張耐火シート３が張着される。水平張出片６３側に張着された熱膨張耐火シート３の縁部は、さらに側方から嵌装されるクリップ金具７によって固定される。垂下片６４側に張着された熱膨張耐火シート３の下縁部は垂下片６４の内側に折り返されて垂下片６４に張着され、さらに下方から嵌装されるクリップ金具７によって固定される。これらにより、上フランジ１２の縁端面が、床版２の下面まで含めた形態で被覆される。

また、下フランジ１１の下面にも熱膨張耐火シート３が張着されて、その両縁部が下フランジ１１に取り付けられたフランジ挟持金具６Ｃの起立片６５の外側に添うようにして立ち上げられる。立ち上げられた熱膨張耐火シート３の上縁部は、起立片６５の内側に折り返されて起立片６５に張着され、さらに上方から嵌装されるクリップ金具７によって起立片６５に固定される。

続いて（ｃ）図に示すように、梁材１の上フランジ１２と下フランジ１１とウェブ１３とによって囲まれる凹部内にマット状の無機質繊維フェルト材４が圧縮状態で挿入される。この無機質繊維フェルト材４は、上フランジ１２に取り付けられたフランジ挟持金具６Ｂの垂下片６４と、下フランジ１１に取り付けられたフランジ挟持金具６Ｃの起立片６５とによって側面の上下が押えられることになるので、前記各実施形態に示した抱着金具５を取り付けなくても自立状態が安定する。かくして、梁材１の下面が熱膨張耐火シート３によって被覆され、梁材１の側面が無機質繊維フェルト材４によって被覆された耐火被覆構造を容易に実現することができる。

これらの実施形態に示したように、本願が開示する梁材の耐火被覆構造は、床版２を支持する梁材１の上面を除いた三方の周面のうち、幅の狭い下面とその縁端面近傍は厚みの小さい熱膨張耐火シート３を用いて被覆し、高さがあって容積が大きい側方の凹部には無機質繊維フェルト材４を押し込んで被覆するように構成したものである。これにより、全体として耐火被覆材のコストを抑えながら、梁材１の周囲をコンパクトに包囲することができる。また、上フランジ１２の縁部近傍についても熱膨張耐火シート３を限定的に使用して被覆することにより、耐火性能をさらに高めることができる。

工程としては、まず熱膨張耐火シート３で下フランジ１１（および上フランジ１２の縁部近傍）を被覆し、続いて梁材１の側方の凹部内に無機質繊維フェルト材４を押し込む、という手順を採用することで、梁材１に耐火被覆材を止め付ける作業が格段に容易になる。熱膨張耐火シート３を梁材１の上下のフランジに止め付けるに際してフランジ挟持金具６Ａ、６Ｂ、６Ｃやクリップ金具７等を利用すれば、梁材１にピンやボルト等を溶接しなくても済むので、溶接のための特殊技能や専用工具が不要になり、施工効率は大幅に向上する。無機質繊維フェルト材４の複雑な切り込みや折り曲げ加工も従来に比してはるかに少なくなるので、粉塵の発生も抑制することができる。

なお、本願が開示する発明の技術的範囲は、例示した実施形態によって限定的に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて概念的に解釈されるべきものである。この発明の実施に際しては、特許請求の範囲において具体的に特定していない部材・部品の形状、位置関係、寸法、接合形態等を、例示形態と実質的に同様の作用効果が得られる範囲内で適宜、改変して実施することができる。

本願が開示する発明は、各種鉄骨造建築物の耐火被覆に幅広く利用することができる。

１ 梁材
１１ 下フランジ
１２ 上フランジ
１３ ウェブ
２ 床版
３ 熱膨張耐火シート
４ 無機質繊維フェルト材
４１ 切欠段部
５ 抱着金具
５１ 爪片
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ フランジ挟持金具
６１ クリップ部
６１１ 挿込片
６１２ 折下部
６１３ 挟持片
６１４ 迎え片
６１５ 底板片
６１６ 挟持片
６２ シート保持片
６３ 水平張出片
６４ 垂下片
６５ 起立片
７ クリップ金具

Claims (8)

1. Ｈ形鋼、Ｉ形鋼または溝形鋼からなる梁材の下フランジの下面および縁端面が、可撓性を有する熱膨張耐火シートを張着して被覆されるとともに、
   前記梁材の上フランジと下フランジとウェブとによって囲まれる凹部内にマット状の無機質繊維フェルト材が挿入されて、前記梁材の側面が被覆されている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
2. 請求項１に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記熱膨張耐火シートは前記梁材の下フランジよりも幅広に形成され、その縁部が前記下フランジの上面側に折り返されて前記下フランジに張着されている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
3. 請求項２に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記熱膨張耐火シートの折り返し部分に前記無機質繊維フェルト材が載置される
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
4. 請求項１、２または３に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記梁材の下フランジに下方から嵌装される抱着金具によって前記熱膨張耐火シートおよび前記無機質繊維フェルト材が前記下フランジに固定されている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
5. 請求項１に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記梁材の下フランジの縁部に起立片を有するフランジ挟持金具が取り付けられ、
   前記下フランジよりも幅広に形成された前記熱膨張耐火シートの縁部が前記起立片に止め付けられて前記無機質繊維フェルト材の側面に被せられている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記梁材の上フランジの下面および縁端面が熱膨張耐火シートによって被覆されている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
7. 請求項６に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記梁材の上フランジに側方から嵌装されるフランジ挟持金具を介して前記熱膨張耐火シートの縁部が前記上フランジの縁部に固定されている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。
8. 請求項１～５のいずれか一項に記載された梁材の耐火被覆構造において、
   前記梁材の上フランジの縁部に垂下片を有するフランジ挟持金具が取り付けられ、
   前記フランジ挟持金具に止め付けられた熱膨張耐火シートによって前記上フランジの縁端面が被覆されるとともに、
   前記フランジ挟持金具の垂下片に止め付けられた熱膨張耐火シートが前記無機質繊維フェルト材の側面に被せられている
   ことを特徴とする梁材の耐火被覆構造。

Images