JP2024068545A - Structure and design method of structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物及び構造物の設計方法に関する。 The present invention relates to a structure and a method for designing a structure.
現在において、延べ面積が3000m2を超える大規模木造建築物を計画する際には、耐火建築物とするか、建築基準法第21条第2項第二号で定める「壁等」の技術的基準を満足する必要がある。また、建築基準法施行令第109条の7には上記「壁等」の技術的基準が定められており、その第四号において、「壁等に通常の火災による当該壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる応力が伝えられた場合に、当該壁等が倒壊しないものであること。」といった「壁等」の倒壊を防止することが求められる。そして、具体的な技術的基準に適合する構造方法として、非特許文献1の平成27年国土交通省告示第250号第4には、「壁等が、壁等以外の建築物の部分とエキスパンションジョイントその他の相互に応力を伝えない構造方法のみで接するものであること。」が明記されている。すなわち、上記技術的基準を満たす仕様の一例として「エキスパンションジョイント」が挙げられている。
Currently, when planning a large-scale wooden building with a total floor area of more than 3,000 m2, it is necessary to make it a fireproof building or satisfy the technical standards for "walls, etc." stipulated in
エキスパンションジョイントを成立させるためには、壁等とは別に荷重支持を担う構造部材が必要となること、またエキスパンション部分は空間の有効率を低下させることなどから構造計画及び建築計画上、不合理な側面を有するという課題があった。 In order to establish an expansion joint, a structural member that can support the load is required in addition to the wall, etc., and the expansion part reduces the effective rate of space, so there were issues with irrational aspects in terms of structural and architectural planning.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エキスパンションジョイントを使用せずに構造計画及び建築計画上の合理性を高めた構造物及びこの構造物の設計方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a structure that improves the rationality of structural and architectural planning without using expansion joints, and a design method for this structure.
かかる目的を達成するために本発明の構造物は、
第一空間と、
前記第一空間に隣接する第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを区画し、構造的に自立して耐火性能を有する構造体と、を有する構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体とエキスパンションジョイント以外で接続され、
前記構造体は、前記第一空間が火災を受けた場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする構造物である。
本発明の他の特徴については、本明細書および添付図面の記載により明らかにする。
In order to achieve this object, the structure of the present invention comprises:
The first space,
A second space adjacent to the first space;
A structure that partitions the first space and the second space, is structurally independent, and has fire resistance,
The first space is connected to the structure by means other than an expansion joint,
The structural body is a structure that is characterized in that it is designed not to collapse when the first space is hit by a fire.
Other features of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention and the accompanying drawings.
本発明によれば、エキスパンションジョイントを使用せずに構造計画及び建築計画上の合理性高めた構造物及びこの構造物の設計方法を提供することができる。 The present invention provides a structure and a design method for this structure that improves the rationality of structural and architectural planning without using expansion joints.
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
態様1:第一空間と、
前記第一空間に隣接する第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを区画し、構造的に自立して耐火性能を有する構造体と、を有する構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体とエキスパンションジョイント以外で接続され、
前記構造体は、前記第一空間が火災を受けた場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする構造物である。
At least the following points will become apparent from the following specification and drawings.
Aspect 1: a first space,
A second space adjacent to the first space;
A structure that partitions the first space and the second space, is structurally independent, and has fire resistance,
The first space is connected to the structure by means other than an expansion joint,
The structural body is a structure that is characterized in that it is designed not to collapse when the first space is hit by a fire.
態様1の構造物によれば、第一空間と第二空間とを区画する構造体は、構造的に自立して耐火性能を有しており、当該構造体とエキスパンションジョイント以外で接続された第一空間が火災を受けた場合に構造体が倒壊しないようにされているので、構造体とエキスパンションジョイント以外で接続された第一空間が火災を受けたとしても、倒壊しない構造体により火災を受けた第一空間と構造体を介して隣接する第二空間への延焼を防止することが可能となる。
According to the structure of
態様2:態様1に記載の構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体に支持される第一横架材を有し、
前記構造体は、前記第一横架材が前記火災を受けて伸長した場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする。
Aspect 2: The structure of
The first space has a first cross member supported by the structure,
The structure is characterized in that it is configured not to collapse when the first cross member expands due to the fire.
態様2の構造物によれば、火災を受けた第一空間にて構造体に支持される横架材が火災を受けて伸長したとしても構造体は倒壊しないので、第一空間と構造体を介して隣接する第二空間への延焼を防止することが可能となる。
According to the structure of
態様3:態様1に記載の構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体に支持される第一横架材を有し、
前記構造体は、前記第一横架材が前記火災を受けて損傷した場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする。
Aspect 3: The structure of
The first space has a first cross member supported by the structure,
The structure is characterized in that it is designed not to collapse if the first cross member is damaged by the fire.
態様3の構造物によれば、火災を受けた第一空間にて構造体に支持される横架材が火災を受けて損傷したとしても構造体は倒壊しないので、第一空間と構造体を介して隣接する第二空間への延焼を防止することが可能となる。
According to the structure of
態様4:態様3に記載の構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体と前記第一横架材を接続する第一接続材を有し、
前記第一接続材が損傷しても、前記構造体が倒壊しないように前記第一接続材が設計されていることを特徴とする。
Aspect 4: The structure of
The first space has a first connecting member that connects the structure and the first cross member,
The first connecting material is designed so that even if the first connecting material is damaged, the structure will not collapse.
態様4の構造物によれば、火災を受けた第一空間にて構造体に支持される横架材と構造体との接続材が損傷しても、構造体が倒壊しないように設計されているので、火災により接続材が損傷したとしても構造体は倒壊することなく、第一空間と構造体を介して隣接する第二空間への延焼を防止することが可能となる。
The structure of
態様5:第一空間と、
前記第一空間に隣接する第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを区画し、構造的に自立して耐火性能を有する構造体と、を有する構造物の設計方法であって、
前記第一空間は、前記構造体と、エキスパンションジョイント以外で接続されており、
前記第一空間が火災を受けた場合に前記構造体が倒壊しないように設計することを特徴とする構造物の設計方法である。
Aspect 5: a first space,
A second space adjacent to the first space;
A structural body that partitions the first space and the second space and is structurally independent and has fire resistance, comprising:
The first space is connected to the structure by means other than an expansion joint,
The present invention provides a method for designing a structure, characterized in that the structure is designed so as not to collapse when the first space is hit by a fire.
態様5の構造物の設計方法によれば、第一空間と第二空間とを区画する構造体は、構造的に自立して耐火性能を有しており、当該構造体とエキスパンションジョイント以外で接続された第一空間が火災を受けた場合に構造体が倒壊しないように設計されるので、構造体とエキスパンションジョイント以外で接続された第一空間が火災を受けたとしても、倒壊しない構造体により火災を受けた第一空間と構造体を介して隣接する第二空間への延焼を防止することが可能な構造物を設計することが可能となる。
According to the design method of the structure of
態様6:態様5に記載の構造物の設計方法であって、
前記構造物の建築計画を設定する建築計画設定ステップと、
前記構造物が受ける火災性状を算定する火災性状算定ステップと、
を有し、
前記火災性状算定ステップにて算定した火災性状にて等価火災時間が所定の時間より長い場合には、前記建築計画設定ステップに戻り、前記構造物の建築計画を再設定することを特徴とする。
Aspect 6: A method for designing a structure according to
A construction plan setting step for setting a construction plan for the structure;
a fire behavior calculation step of calculating a fire behavior to which the structure is subjected;
having
If the equivalent fire duration based on the fire characteristics calculated in the fire characteristics calculation step is longer than a predetermined time, the method returns to the architectural plan setting step, and the architectural plan for the structure is reset.
態様6の構造物の設計方法によれば、構造物の建築計画を設定し、構造物が受ける火災性状を算定し、算定した火災性状にて等価火災時間が所定の時間より長い場合には、構造物の建築計画を再設定するので、等価火災時間が所定の時間以下となる構造物を確実に設計することが可能となる。
According to the structure design method of
態様7:態様6に記載の構造物の設計方法であって、
前記構造物の構造計画を設定する構造計画設定ステップと、
前記構造体の前記所定の時間における材料・部材強度の低下性状を設定する強度の低下性状設定ステップと、
前記構造物における前記構造体を除く部位の破壊形式を設定する破壊形式設定ステップと、
前記構造物における前記構造体を除く部位から前記構造体に作用する応力及び前記所定の時間における前記構造体の許容耐力を算定する前記構造体に対する負荷算定ステップと、を有し、
算定した前記構造体の前記許容耐力が、前記構造物における前記構造体を除く部位から前記構造体に作用する応力より小さい場合及び前記構造体の非加熱面温度が可燃物燃焼温度より高い場合には、構造計画設定ステップに戻り、前記構造物の構造計画を再設定することを特徴とする。
Aspect 7: A method for designing a structure according to
A structural plan setting step of setting a structural plan for the structure;
a strength degradation characteristic setting step for setting a deterioration characteristic of a material/component strength of the structure at the predetermined time;
A failure type setting step of setting a failure type of a portion of the structure other than the structure;
a load calculation step for calculating a stress acting on the structure from a portion of the structure other than the structure and an allowable strength of the structure at the predetermined time,
If the calculated allowable strength of the structure is smaller than the stress acting on the structure from parts of the structure other than the structure, and if the temperature of the non-heated surface of the structure is higher than the combustion temperature of combustible material, the method returns to the structural plan setting step and resets the structural plan of the structure.
態様7の構造物の設計方法によれば、構造物の構造計画、構造体の所定の時間における材料・部材強度の低下性状、及び、構造物における構造体を除く部位における破壊形式を設定し、構造物における構造体を除く部位から構造体に作用する応力、及び、所定の時間における構造体の許容耐力、を算定し、算定した構造体の許容耐力が、第一空間又は第二空間から構造体に作用する応力より小さい場合、及び、構造体の非加熱面温度が可燃物燃焼温度より高い場合には、構造物の構造計画を再設定するので、許容耐力が、第一空間又は第二空間から構造体に作用する応力以上であり、構造体の非加熱面温度が可燃物燃焼温度以下となる構造物を確実に設計することが可能となる。
According to the method for designing a structure of
===本実施の形態について===
以下、本発明の一実施形態に係る構造物及び構造物の設計方法について図面を参照して説明する。
まず、発明に係る構造物及びこの構造物の設計方法の概要について説明する。
About the Present Invention
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A structure and a method for designing a structure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, an outline of the structure according to the present invention and a method for designing this structure will be described.
上述したように、現在の建築基準法では、延べ面積が3000m2を超える大規模木造建築物を計画する際には、耐火建築物とするか、建築基準法第21条第2項第二号で定める「壁等」の技術的基準を満足する必要がある。また、建築基準法施行令第109条の7には上記「壁等」の技術的基準が定められており、その第四号において、「壁等に通常の火災による当該壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる応力が伝えられた場合に、当該壁等が倒壊しないものであること。」といった「壁等」の倒壊防止が求められる。そして、具体的な技術的基準を満たす仕様の一例として、平成27年 国土交通省告示第250号第4には、エキスパンションジョイントが挙げられており、「壁等が、壁等以外の建築物の部分とエキスパンションジョイントその他の相互に応力を伝えない構造方法のみで接するものであること。」が明記されている。
As mentioned above, under the current Building Standards Act, when planning a large-scale wooden building with a total floor area of more than 3,000 m2, it is necessary to make it a fireproof building or satisfy the technical standards for "walls, etc." stipulated in
しかしながら、エキスパンションジョイントを成立させるためには、壁等とは別に荷重支持を担う構造部材が必要となること、またエキスパンション部分は空間の有効率を低下させることなどから構造計画及び建築計画上、不合理な側面を有する。このため、本発明は、エキスパンションジョイントを使用せずに、上記技術的基準を満たし、構造計画及び建築計画上の合理性高めた構造物及びこの構造物の設計方法を提供するものである。なお、現在の建築基準法では、延べ面積が3000m2を超える大規模木造建築物とされているが、法改正等により延べ面積が変更された場合には、3000m2に限定されない。 However, in order to establish an expansion joint, a structural member that can support the load is required in addition to the wall, etc., and the expansion portion reduces the effective rate of the space, which is unreasonable in terms of structural and architectural planning. For this reason, the present invention provides a structure that meets the above technical standards without using an expansion joint, and that is more rational in terms of structural and architectural planning, as well as a design method for this structure. Note that, although the current Building Standards Act defines a large-scale wooden building as one with a total floor area of more than 3,000 m2, if the total floor area is changed due to legal amendments, etc., it will not be limited to 3,000 m2.
本実施形態にかかる構造物は、図1に示すように、3つの空間R1、R2、R3を有する構造物1であり、左側に位置する第一空間R1と中央に位置する第二空間R2とを区画する左側の防火壁2と、中央に位置する第二空間R2と右側に位置する第三空間R3とを区画する右側の防火壁2と、を有している。左側及び右側の防火壁2は、いずれも基礎3と一体で立ち上げて構築されおり、構造的に自立したRC造の壁である。
As shown in FIG. 1, the structure of this embodiment is a
第一空間R1は、左側の防火壁2と、左側の防火壁2の左側に間隔を空けて対向させて設けられたRC造の第一外壁4と、左側の防火壁2と第一外壁4との間に架け渡された第一横架材としての複数本の木製材でトラス構造をなす木造梁5と、を有し、木造梁5の上に屋根材6が設けられている。
第三空間R3は、右側の防火壁2と、右側の防火壁2の右側に間隔を空けて対向させて設けられたRC造の第三外壁4と、右側の防火壁2と第三外壁4との間に架け渡された第三横架材としての木造梁5と、を有し、木造梁5の上に屋根材6が設けられている。
The first space R1 has a left-
The third space R3 has a right-
第二空間R2は、左側の防火壁2と右側の防火壁2との間に架け渡された第二横架材としての鉄骨造梁7を有している。第二空間R2は、第一空間R1と第二空間R2とを区画する左側の防火壁2と、第二空間R2と第三空間R3とを区画する右の防火壁3との間に、鉄骨造梁7が2つの防火壁2の幅方向に適宜間隔を空けて複数本架け渡されており、その上に屋根材8が設けられている。
The second space R2 has a
第三空間R3は、第二空間R2と第三空間R3とを区画する右側の防火壁2の、右側に第一空間R1と同様の空間が左右を反転させた状態で設けられている。
The third space R3 is a space similar to the first space R1, but with the left and right reversed, provided on the right side of the right-
以下の説明においては、互いに隣接する第一空間R1と第二空間R2とを例に挙げ、第一空間R1が火元となる火災を想定して説明する。 In the following explanation, we will use an example of a first space R1 and a second space R2 that are adjacent to each other, and assume that a fire originates in the first space R1.
第一空間R1は、左側の防火壁2と第一外壁4との間に架け渡される木造梁5を有しており、木造梁5が、構造体としての防火壁2に支持され、防火壁2にエキスパンションジョイント以外で接続(接合)される第一横架材に相当する。
The first space R1 has a
木造梁5は、図2に示すように、上弦材51、下弦材52、束材53、及び、斜材54のいずれもが、長手方向と直交する方向に切断した断面が略矩形状をなし、例えば、板状をなす3枚の木質板材が水平方向に積層されるとともに互いに接着されて一体化された木製の部材である。
As shown in FIG. 2, the
上弦材51及び下弦材52と束材53とは、例えば図3、図4に示すように、束材53の上下の端部において、積層された3枚の木質板材のうちの外側に露出している2枚の木質板材の端部が、上弦材51または下弦材52の上下方向の幅分だけ切除されており、3枚の木質板材のうちの中央に位置する木質板材が上下にそれぞれ突出された突出部53aを有しており、上弦材51及び下弦材52には、束材53が設けられる位置において、3枚の木質板材のうちの中央に位置する木質板材が、束材53が備える突出部53aの幅分だけ上下方向に貫通するように切除されて貫通孔51a、52aが設けられている。そして、上弦材51及び下弦材52の貫通孔51a、52aに束材53の突出部53aが挿入されて積層方向に挿通される綴り材(不図示)等により接合されている。
As shown in Figures 3 and 4, for example, the
また、斜材54は、両端部が上弦材51の下面51b又は下弦材52の上面52bと対面するように切除されており、上弦材51と斜材54、及び、下弦材52と斜材54が上下に対面する部位は、3枚の木質板材のうちの中央に位置する木質板材が切除されている。上弦材51、下弦材52、及び、斜材54の切除した部位51c、52cには、スプルースなどの木材が木質板材の厚みに加工された接合板材9が、上弦材51と斜材54、または、下弦材52と斜材54に亘って挿入され、積層方向に挿通される綴り材(不図示)等により接合されている。すなわち、木造梁5には、上弦材51、下弦材52、及び、斜材54を繋ぐための金属製の部材は綴り材を除き使用されていない。
The
木造梁5は、図2に示すように、上弦材51が、木造梁5の長手方向における端部に設けられている束材53よりも突出しており、上弦材51の突出している端部51dが防火壁2の上に載置されて上固定金具15を介して固定されている。下弦材52の端部は、束材53及び斜材54との接合部5aが、防火壁2の左側の面2aに側面固定金具16を介して固定されている。以下の説明では、木造梁5において、3枚の木質板材が積層されている方向を幅方向として説明する。
As shown in FIG. 2, the
上固定金具15は、防火壁2の上に載置される平板状のベースプレート部15aと、ベースプレート部15aの上面に鉛直に設けられて溶接された2枚のガセットプレート部15bと、を有している。ガセットプレート部15bは、上弦材51の幅方向に間隔を空けて対面させて設けられている。ベースプレート部15aには、防火壁2に設けられて上方に突出されているアンカーボルト17が挿通されるアンカー挿通孔(不図示)が設けられている。また、各ガセットプレート部15bには、ドリフトピンなどの綴り材や高力ボルトが挿通される貫通孔(不図示)が複数設けられている。
The
上弦材51の突出している端部51dは、積層された3枚の木質板材のうちの中央の木質板材の幅方向における外側の面が、それぞれガセットプレート部15bの厚み分切除されており、3枚の木質板材を積層した状態では、幅方向における両側の木質板材の内側に各々スリット(不図示)が形成されている。
The
上固定金具15は、2枚のガセットプレート部15bが、スリットに挿入されて、幅方向に挿通される綴り材が貫通孔に挿通され、また、貫通孔に挿通された高力ボルト19とナットにより上弦材51の端部51dと固定されている。
The
上固定金具15が固定された上弦材51は、ベースプレート部15aが防火壁2上に載置され、防火壁2から上方に突出しているアンカーボルト17が、ベースプレート部15aのアンカー挿通孔に挿通され、ナット17aが螺合されて固定されている。
The
側面固定金具16は、図2、図5、図6に示すように、防火壁2の側面2aに当接される平板状のベースプレート部16aと、下弦材52の下に配置される平板状の底面部16bと、ベースプレート部16aと底面部16bとに直交し、下弦材52、束材53、斜材54の端部に挿入される板状の2枚のガセットプレート部16cと、を有している。
As shown in Figures 2, 5, and 6, the
ガセットプレート部16cは、下弦材52、束材53、及び、斜材54の幅方向に間隔を空けて対面させて設けられている。ベースプレート部16aには、防火壁2に設けられて水平方向に突出されているアンカーボルト18が挿通されるアンカー挿通孔(不図示)が設けられている。また、各ガセットプレート部16cには、ドリフトピンなどの綴り材や高力ボルト19が挿通される貫通孔(不図示)が複数設けられている。
The
下弦材52、束材53、及び、斜材54が接合されている端部は、積層された3枚の木質板材のうちの中央の木質板材の幅方向における外側の面が、それぞれガセットプレート部16cの厚み分切除されており、3枚の木質板材を積層した状態では、幅方向における両側の木質板材の内側に、下弦材52、束材53、及び、斜材54に繋がったスリット(不図示)が各々形成されている。
At the ends where the
側面固定金具16は、2枚のガセットプレート部が16c、下弦材52、束材53、及び、斜材54に繋がったスリットに挿入されて、幅方向に挿通される綴り材が貫通孔に挿通され、また、貫通孔に挿通された高力ボルト19とナットによりすることにより下弦材52、束材53、及び、斜材54の端部と固定されている。
The
側面固定金具16が固定された下弦材52、束材53、及び、斜材54が接合されている端部は、ベースプレート部16aが防火壁2の側面2aに対面する状態で当接され、防火壁2の側面2aから水平方向に突出しているアンカーボルト18が、ベースプレート部16aのアンカー挿通孔に挿通され、ナット18aが螺合されて固定されている。ここで、上固定金具15、側面固定金具16及びアンカーボルト17、18が構造体(防火壁2)と第一横架材(木造梁5)を接続(接合)する第一接続材に相当する。
The end where the
左側の防火壁2の第二空間R2側の側面2bには、右側の防火壁2との間に、複数の鉄骨造梁7が、幅方向に適宜間隔を空けて設けられており、幅方向に隣り合う鉄骨造梁7は、図7に示すように、複数の補剛材70により互いに接合されている。各鉄骨造梁7は、H型鋼であり、防火壁2とは、両端部が、第二空間R2において防火壁2と接続する第二接続材をなす鉄骨造梁接続金具20を介して接続(接合)されている。
On the
鉄骨造梁接続金具20は、図2に示すように、防火壁2の右側の側面2bに当接される平板状のベースプレート部20aと、ベースプレート部20aに垂直に設けられて溶接されたガセットプレート部20bと、を有し、断面がL字状をなしている。
As shown in FIG. 2, the
ベースプレート部20aには、防火壁2に設けられて水平方向に突出されているアンカーボルト21が挿通されるアンカー挿通孔(不図示)が設けられている。また、ガセットプレート部20bには、高力ボルトが挿通される貫通孔(不図示)が複数設けられている。
The
鉄骨造梁7は、鉛直に配置されるウエブ7aの両側に配置される2つの鉄骨造梁接続金具20のガセットプレート部20bが、ウエブ7aを両側から挟むように配置され、2枚のガセットプレート部20bとウエブ7aとを貫通する高力ボルトにナットが締め込まれて、鉄骨造梁接続金具20が鉄骨造梁7に固定されている。
The
鉄骨造梁接続金具20が固定された鉄骨造梁7は、ベースプレート部20aが防火壁2の側面2bに対面する状態で当接され、防火壁2の側面2bから水平方向に突出しているアンカーボルト21が、ベースプレート部20aのアンカー挿通孔に挿通され、ナット21aが螺合されて固定されている。
The
上述した構造物1は、以下に説明する設計方法により、第一空間R1が火災を受けた際に防火壁2が倒壊しないように設計されている。より具体的には、防火壁2に支持された木造梁5が火災を受けて伸長した場合、或いは、木造梁5が火災を受けて損傷した場合であっても防火壁2が倒壊しないように、さらには、防火壁2と木造梁5とを接続(接合)する第一接続材15、16、17、18及び防火壁2と鉄骨造梁7とを接続(接合)する第二接続材20、21が火災を受けて損傷したとしても防火壁2が倒壊しないように設計されている。
The
以下に、本構造物の設計方法について説明する。
本発明の構造物の設計方法は、延べ面積が3000m2を超える木造(全部または一部)の準耐火建築物を対象としており、建築基準法第21条第2項に定められた「壁等」について、建築基準法施行令第109条の7第四号において「壁等に通常の火災による当該壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる応力が伝えられた場合に、当該壁等が倒壊しないものであること。」と定められている「壁等に通常の火災による当該壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる応力が伝えられた場合」を外力が作用した場合として定義し、この外力に対して「壁等が倒壊しない」ものであることを要求性能としている。さらに、「壁等以外の建築物の部分」が火災によって倒壊に至るまでの過程において、過渡的に生じる熱変形・熱応力についても外力として捉え、この外力に対しても「壁等」が倒壊しないことを検証することにより、当該壁等、すなわち上記構造物1における防火壁を、建築基準法第21条第項2に定められた「壁等」として適用可能な仕様に設計することができる構造物の設計方法を提供する。以下の説明では、「壁等」が上記構造物1の防火壁2に相当する。
The design method for this structure is explained below.
The design method for structures of the present invention is targeted at semi-fireproof wooden buildings (in whole or in part) with a total floor area exceeding 3,000 m2, and with regard to "walls, etc." as defined in
<<本構造物の設計方法における設計方針>>
(1)本構造物の適用範囲
本構造物および設計方法は、延べ面積が3000m2を超える木造(全部または一部)の準耐火建築物を対象として、建築基準法第21条第項2に定められた「壁等」によって、床面積3000m2以内に区画された建築物に適用する。
<<Design policy for the design method of this structure>>
(1) Scope of application of this structure This structure and design method apply to semi-fireproof wooden buildings (in whole or in part) with a total floor area exceeding 3,000 m2 and to buildings that are divided into sections of no more than 3,000 m2 of floor space by "walls, etc." as defined in
「壁等」を備える構造物の適用範囲は、建築基準法施行令第109条の7「壁等」の技術的基準に適合する構造物の壁等のタイプのうち「壁タイプ」を対象とし、平成27年国土交通省告示250号第2第一号イ「耐力壁である間仕切壁及び防火設備により区画する場合」を対象とする。
The scope of application of this law to structures equipped with "walls, etc." covers "wall type" types of walls, etc. of structures that meet the technical standards of Article 109-7 "Walls, etc." of the Enforcement Order of the Building Standards Act, and covers "cases where separation is achieved by load-bearing partition walls and fire prevention equipment" as specified in
「壁等」を構成する建築物の部分のうち「耐力壁である間仕切壁」の構造方法(構造種別)に対する適用範囲は、平成27年国土交通省告示第250号第2号イ(1)に掲げられた構造種別のうち、鉄筋コンクリート造を対象とする(*鉄筋コンクリート造(鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さが平成13年国土交通省告示第1372号第2項第二号の基準によるものにあっては、防火上支障のないものに限る。)で厚さが85mm以上のもの)。また、「壁等以外の建築物の部分」から「壁等」に接続する構造部材(構造種別)の適用範囲は、木造梁(集成材、LVL)および鉄骨造梁を対象とし、その接続方法の適用範囲は、ベースプレート、アンカーボルトによる露出型接合、ガセットプレートを介した高力ボルト接合を対象とする。これらの各構造方法に使用する構造材料および規格強度等の適用範囲は、平成12年建設省告示第1433号に規定された耐火性能検証法の適用範囲に準拠するものとする。 The scope of application of the structural method (structural type) of "partition walls that are load-bearing walls" among the building parts that constitute "walls, etc." is to apply to reinforced concrete construction among the structural types listed in 2-i (1) of Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 250 of 2015 (*Reinforced concrete construction (limited to those that do not impede fire prevention in cases where the concrete covering the reinforcing bars is based on the standards of 2-2-2 of Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 1372 of 2001) with a thickness of 85 mm or more). In addition, the scope of application of structural members (structural types) connecting "building parts other than walls, etc." to "walls, etc." is to apply to wooden beams (laminated timber, LVL) and steel beams, and the scope of application of the connection method is to apply to exposed type connections using base plates, anchor bolts, and high-strength bolt connections using gusset plates. The scope of application of the structural materials and standard strengths used in each of these structural methods shall conform to the scope of application of the Fire Resistance Performance Verification Act stipulated in Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000.
なお、壁等の開口部に設ける「防火設備」は、平成27年国土交通省告示第250号第2第一号口の仕様規定を満たす構造方法とし、本設計では取り扱わないこととする。 The "fire prevention equipment" installed in openings in walls, etc. must be constructed in a manner that satisfies the specifications of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 250 of 2015, No. 2, Entrance No. 1, and is not covered in this design.
<<本構造物の設計方法における要求性能>>
本設計では、建築基準法施行令第109条の7第四号に基づき、「壁等に通常の火災による当該壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる応力が伝えられた場合」を外力が作用した場合として定義し、この外力に対して「壁等が倒壊しない」ものであることを要求性能とする。さらに、「壁等以外の建築物の部分」が火災によって倒壊に至るまでの過程において、過渡的に生じる熱変形・熱応力についても外力として捉え、この外力に対しても「壁等」が倒壊しないことを検証する。
<<Required performance in the design method of this structure>>
In this design, based on Article 109-7,
ここで、「壁等」には、火災によって倒壊しないための構造耐火性能(非損傷性)と、「壁等」を介して隣り合う火災区画から非火災区画への延焼拡大を防止する性能(遮熱性・遮炎性)が求められる。そこで、要求性能である「倒壊しない」ことを、設計上想定される火災に対する「非損傷性」・「遮熱性」の観点より整理すると、以下のようにまとめられる。
・非損傷性(構造耐火性能)
要求性能1:「壁等」の構造物全体が転倒しないこと
要求性能2:「壁等」の自立性に支障をきたす局所的な破壊・損傷が生じないこと
・遮熱性(延焼防止性能)
要求性能3:「壁等」の延焼防止性能に支障をきたす局所的な破壊・損傷が生じないこと
すなわち、本発明にかかる構造物の設計方法は、上記要求性能1~3を満たす構造物を設計することを可能とするものである。
Here, "walls, etc." are required to have structural fire resistance (non-damage) so that they do not collapse in the event of a fire, and performance (heat insulation and flame insulation) to prevent the spread of fire from adjacent fire compartments to non-fire compartments through "walls, etc." Therefore, the required performance of "not collapsing" can be summarized as follows from the perspective of "non-damage" and "heat insulation" against fires assumed in the design.
- Non-damage (structural fire resistance)
Required performance 1: The entire structure of the "wall, etc." must not collapse. Required performance 2: There must be no localized destruction or damage that would impede the independence of the "wall, etc." - Heat insulation (fire spread prevention performance)
Required performance 3: No localized destruction or damage that would impair the fire spread prevention performance of "walls, etc." In other words, the design method for a structure of the present invention makes it possible to design a structure that satisfies the above required
<<設計の基本方針>>
上述した要求性能1~3に対する設計の基本方針を以下に示す。なお、各設計事象における外力については、「壁等以外の建築物の部分」が火災によって倒壊に至るまでの過程において、過渡的に生じる熱変形・熱応力についても外力として想定し検証を行う。
<<Basic design policy>>
The basic design policy for the above-mentioned
(1)設計方針1
要求性能1(「壁等」の構造物全体が転倒しないこと)については、以下の設計方
針に従い検証を行うものとする。
A.壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる外力が壁等に作用した際、壁
等の脚部および基礎に生じる応力(転倒モーメント)が、壁等の許容耐力
(転倒抵抗耐力)以下となること。
若しくは、壁等以外の建築物の部分から作用する外力が、壁等を倒壊に至ら
しめる転倒モーメントに達する前に、壁等に接続する構造部材の接合部が破
断することによって応力伝達能力を喪失すること。
(1)
Required performance 1 (that the entire structure of the "wall, etc." does not collapse) will be verified in accordance with the following design guidelines.
A. When an external force caused by the collapse of a part of a building other than a wall acts on a wall,
The stress (overturning moment) generated in the legs and foundations of the walls, etc. is
(Fall resistance strength) or less.
Or, an external force acting from a part of the building other than the wall may cause the wall to collapse.
The joints of the structural members connecting to the wall, etc. break before the overturning moment reaches the limit.
The loss of stress transmission capability due to breakage.
(2)設計方針2
要求性能2(「壁等」の自立性に支障をきたす局所的な破壊・損傷が生じないこ
と)については、以下の設計方針に従い検証を行うものとする。
B.壁等以外の建築物の部分の倒壊等によって生ずる外力が壁等に作用した際、
壁等および基礎の断面に生じる応力(曲げモーメント・せん断カ・軸力)が
、壁等の許容耐力(断面耐力=曲げ耐カ・せん断耐カ・軸耐力)以下となる
こと。
C.火災区画側の構造部材(梁等)から外力が作用する接合部において、接合部
のパンチング破壊、アンカーボルトの引き抜け(コンクリートのコーン状破
壊)等によって、壁等の自立性に支障をきたす破壊・損傷が生じないこと。
(2)
Required performance 2 (no localized destruction or damage that would impede the stability of the "wall, etc.") shall be verified in accordance with the following design guidelines.
B. When an external force caused by the collapse of a part of a building other than a wall acts on a wall, etc.
Stresses (bending moment, shear force, axial force) occurring in the cross sections of walls, etc. and foundations
, the allowable strength of the wall, etc. (sectional strength = bending strength, shear strength, axial strength) is less than this.
thing.
C. At the joint where external force acts from the structural member (beam, etc.) on the fire compartment side,
Punching destruction of concrete, pulling out of anchor bolts (cone-shaped fracture of concrete)
There will be no destruction or damage that would impair the independence of walls, etc. due to construction work, etc.
(3)設計方針3
要求性能3(「壁等」の延焼防止性能に支障をきたす局所的な破壊・損傷が生じな
いこと)については、以下の設計方針に従い検証を行うものとする。
D.平成27年国土交通省告示第250号第2第一号イ(1)の規定(鉄筋コン
クリート造、厚さ85mm以上)に基づき、所定の遮熱性を有する仕様とし
た上で、壁等に接続する構造部材およびその接合部における局所的な破壊・
損傷によって、所定の遮熱性が保持できなくなる断面欠損が壁等に生じない
こと。
(3)
Required performance 3 (no localized destruction or damage that would impair the fire spread prevention performance of "walls, etc.") shall be verified in accordance with the following design guidelines.
D. Provisions of 2015 Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 250,
Based on the above, the specifications have a certain level of heat insulation.
In addition, localized destruction and damage to structural members connected to walls and their joints
No cross-sectional defects occur in walls, etc. due to damage that would prevent the walls from maintaining the required thermal insulation properties.
thing.
<<設計クライテリア>>
上述した各要求性能の検証における合否の判断基準を以下に示す。
(1)非損傷性(構造耐火性能)について
1)壁等(基礎)の転倒の検定:
「壁等」の転倒抵抗耐力>転倒モーメント
ここで、「壁等」の転倒抵抗耐力は、支持地盤の短期地耐力に基づき算定する。なお、基礎(地下部)は火災加熱に直接曝されないため、常温時の材料強度に基づき計算を行う。
<<Design Criteria>>
The pass/fail criteria for the verification of each of the required performances described above are shown below.
(1) Non-damage (structural fire resistance) 1) Collapse inspection of walls, etc. (foundations):
Overturning resistance strength of "walls, etc."> Overturning moment Here, the overturning resistance strength of "walls, etc." is calculated based on the short-term bearing capacity of the supporting ground. Note that since the foundation (underground part) is not directly exposed to fire heat, the calculation is based on the material strength at room temperature.
2)壁等の断面検定:
「壁等」の断面耐力>「壁等以外の建築物の部分」から作用する応力
ここで、「壁等」の断面耐力(曲げ、せん断、軸力)は、短期許容応力度相当で評価する。コンクリートおよび鉄筋の材料強度は、平成12年建設省告示第1433号に準拠して、高温時の強度低下を考慮する。
2) Sectional inspection of walls, etc.:
Sectional strength of "walls, etc."> Stress acting from "parts of the building other than walls, etc." Here, the section strength of "walls, etc." (bending, shear, axial force) is evaluated based on short-term allowable stress. The material strength of concrete and reinforcing steel is based on the Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000, taking into account the decrease in strength at high temperatures.
3)接合部の検討:
「壁等」と「壁等以外の建築物の部分」との接合部耐力>「壁等以外の建築物の部分」から作用する応力
ここで、接合部耐力は短期許容応力度に基づき算定するが、「壁等以外の建築物の部分」の接合部耐力は、安全側の評価として、「壁等」へ作用する応力が最も大きくなるよう終局強度を採る。
3) Consideration of joints:
Strength of joints between "walls, etc." and "parts of the building other than walls, etc."> stress acting from "parts of the building other than walls, etc." Here, the strength of the joints is calculated based on the short-term allowable stress, but the strength of the joints of "parts of the building other than walls, etc." is calculated by taking the ultimate strength so that the stress acting on the "walls, etc." is the greatest, as a safe evaluation.
(2)遮熱性(延焼防止性能)
「壁等」の非加熱側の表面温度≦可燃物燃焼温度
ここで、「壁等」の非加熱側の表面温度は、平成12年建設省告示第1433号に準拠して算定する。また、可燃物燃焼温度は、平成12年建設省告示第1432号に基づき、平均温度160℃、最高温度200℃(※常温を20℃とした場合の温度増分が平均140℃、最高180℃)とする。
なお、「壁等」に設けられた接合部等に断面欠損が生じる場合には、残存する有効断面に基づき遮熱性を検証するものとする。
(2) Heat insulation (fire spread prevention performance)
Surface temperature of the unheated side of "walls, etc." ≦ Combustible combustion temperature Here, the surface temperature of the unheated side of "walls, etc." is calculated in accordance with Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000. In addition, the combustible combustion temperature is set to an average temperature of 160°C and a maximum temperature of 200°C, based on Ministry of Construction Notification No. 1432 of 2000 (*Temperature increments when normal temperature is 20°C are an average of 140°C and a maximum of 180°C).
In addition, if cross-sectional defects occur in joints, etc. provided in "walls, etc.", the thermal insulation performance shall be verified based on the remaining effective cross-section.
<<用語の定義>>
本構造物の設計方法の説明に用いる用語の定義を説明する。
・火災継続時間:建築基準法施行令第108条の3第2項および平成12年建設省告示第1433号に規定された耐火性能検証法により算出した、火災区画内における燃焼継続時間。
・火災温度上昇係数:平成12年建設省告示第1433号の方法により算出した、火災区画内における温度上昇性状を規定する係数。ISO834の標準加熱温度曲線は、火災温度上昇係数が460となる。
・等価火災時間:平成12年建設省告示第1433号により算出した火災継続時間および火災温度上昇係数に基づき、ISO834の標準加熱温度曲線における火災温度上昇係数(=460)に換算した火災継続時間
・設計火災時間:各火災区画において、熱的外力として設定する等価火災時間。本構造物における設計では、90分以内であることが適用範囲。なお、「壁等」に対しては、火災終了後の降温過程における安全性への配慮として、各火災区画における算定結果によらず、最も安全側の設定として、等価火災時間の上限に基づき、108分(=90×1.2)とする。なお、設計火災時間は、現行の平成27年国土交通省告示第249号に基づき90分を上限としているが、告示の改正等に対応して適宜設定される。
・壁等:建築基準法第21条第2項第二号により、大規模な木造建築物において、3000m2以内毎に防火区画する部材をいう。壁等には、通常の火災に対する延焼防止性能(非損傷性、遮熱性、遮炎性、倒壊防止、屋外を通じた延焼の防止)が求められる。なお、大規模な木造建築物を壁等により区画する領域は、現時点では、現行の建築基準法第21条第項2第二号により3000m2以内毎としているが、建築基準法の改正等に対応して適宜設定される。
・非損傷性:壁等に求められる性能で、通常の火災による火熱が設計火災時間加えられた場合に、壁等に常時作用する荷重、並びに壁等に接合する周囲の部位の変形・破壊によって作用する外力に対して、壁等の自立性および構造耐力上支障のある変形、溶融、破壊その他の損傷を生じないものであること。
・遮熱性:火災の延焼拡大を防ぐために求められる性能で、壁等に通常の火災による火熱が設計火災時間加えられた場合に、当該加熱面以外の面の温度が可燃物燃焼温度以上に上昇しないものであること。また、壁等の構造体および接合部等における局所的な破壊や損傷によって、遮熱性が損なわれることがないものであること。
・転倒抵抗耐力:「壁等」に作用する転倒モーメントに対する許容耐力。本設計では、地盤の短期地耐力に基づき算定する。
・断面耐力:「壁等」の曲げ、せん断、軸力に対する断面の許容耐力。本設計では、コンクリートおよび鉄筋の短期許容応力度に基づき算定する。
・接合部耐力:「壁等」と「壁等以外の建築物の部分」(梁等)との接合部の許容耐力。
<<Terminology>>
The following explains the definitions of the terms used in explaining the design method of this structure.
- Fire duration: The duration of combustion within a fire compartment, calculated using the fire resistance verification method stipulated in Article 108-3,
・Fire temperature rise coefficient: A coefficient that specifies the temperature rise characteristics within a fire compartment, calculated using the method of Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000. The standard heating temperature curve of ISO 834 has a fire temperature rise coefficient of 460.
・Equivalent fire time: Fire duration calculated based on the fire duration and fire temperature rise coefficient calculated by Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000, converted to the fire temperature rise coefficient (=460) in the standard heating temperature curve of ISO834. ・Design fire time: Equivalent fire time set as thermal external force for each fire compartment. In the design of this structure, the applicable range is within 90 minutes. For "walls, etc.", the maximum equivalent fire time is set to 108 minutes (=90 x 1.2) as the safest setting, regardless of the calculation results for each fire compartment, as a consideration for safety during the cooling process after the fire has ended. The maximum design fire time is currently set to 90 minutes based on the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 249 of 2015, but it will be set appropriately in response to amendments to the notification, etc.
・Walls, etc.: According to
- Non-damageability: This is the performance required for walls, etc., that when the heat of a normal fire is applied for the design fire time, the walls, etc. must not deform, melt, break or suffer any other damage that would impair their independence or structural strength against the constant load acting on the walls, etc., and the external forces acting through the deformation and destruction of the surrounding parts that join to the walls, etc.
- Heat insulation: This is the performance required to prevent the spread of fire, and when heat from a normal fire is applied to a wall, etc. for the design fire time, the temperature of the surfaces other than the heated surface does not rise above the combustion temperature of combustibles. In addition, the heat insulation performance must not be impaired by local destruction or damage to the structure of the wall, etc. and its joints, etc.
・Overturning resistance strength: Allowable strength against the overturning moment acting on "walls, etc." In this design, it is calculated based on the short-term bearing capacity of the ground.
- Sectional strength: Allowable section strength against bending, shear and axial force of "walls, etc." In this design, it is calculated based on the short-term allowable stress of concrete and reinforcing bars.
- Joint strength: The allowable strength of a joint between a "wall, etc." and a "part of the building other than the wall, etc." (beam, etc.).
<<本構造物の設計方法における設計フロー>>
本実施形態にかかる構造物の設計方法のフローは、図8に示すように、建築計画の設定/確認ステップ(建築計画設定ステップ)S1、火災性状算定ステップS2、等価火災時間の適否判定ステップS3、全ての火災区画における等価火災時間の判定の終了確認ステップS4、構造計画の設定/確認ステップ(構造計画設定ステップ)S5、「壁等」の材料・部材強度の低下性状の設定ステップ(強度の低下性状設定ステップ)S6、「壁等以外の建築物の部分」の火災時における破壊形式の設定ステップ(破壊形式設定ステップ)S7、「壁等以外の建築物の部分」から「壁等」に作用する応力の算定及び設計火災時間における「壁等」の許容耐力の算定ステップ(構造体に対する負荷算定ステップ)S8、「壁等」の許容耐力の合否判定ステップS9、「壁等」の非加熱面温度の合否判定ステップS10、全ての破壊形式に対する判定の終了確認ステップS11、を有している。
<<Design flow for this structure design method>>
As shown in FIG. 8, the flow of the design method for a structure according to this embodiment includes a step of setting/confirming an architectural plan (a step of setting an architectural plan) S1, a step of calculating fire properties S2, a step of judging whether the equivalent fire time is appropriate or not S3, a step of confirming the completion of the judgment of the equivalent fire time in all fire compartments S4, a step of setting/confirming a structural plan (a step of setting a structural plan) S5, a step of setting the deterioration property of the material/component strength of "walls, etc." (a step of setting the strength deterioration property) S6, a step of setting the destruction type in the event of a fire of "parts of the building other than walls, etc." (a step of setting the destruction type) S7, a step of calculating the stress acting on "walls, etc." from "parts of the building other than walls, etc." and calculating the allowable strength of "walls, etc." in the design fire time (a step of calculating the load on the structure) S8, a step of judging whether the allowable strength of "walls, etc." is acceptable or not S9, a step of judging whether the non-heated surface temperature of "walls, etc." is acceptable or not S10, and a step of confirming the completion of the judgment for all destruction types S11.
<<火災持続時間の算定>>
建築計画の設定/確認ステップS1では、建築計画を確認する。具体的には、設計図書(平面図・立面図・断面図・仕上げ表・建具表等)に基づき、火災継続時間の算定に必要となる情報、すなわち建物内の各室における床面積や天井高さ、窓・扉(開口面積)等の空間構成に関する設定条件、ならびに室用途や仕上げ材など可燃物量を算定するために必要となる諸情報を確認する。
<<Calculating fire duration>>
In step S1 of setting/confirming the architectural plan, the architectural plan is confirmed. Specifically, based on the design documents (floor plans, elevations, sections, finish schedules, fittings schedules, etc.), information required for calculating the fire duration, i.e., setting conditions related to the spatial configuration such as floor area and ceiling height of each room in the building, windows and doors (opening area), etc., as well as information required for calculating the amount of combustible materials such as room use and finishing materials, is confirmed.
火災性状の算定ステップS2では、「壁等」に面する建築物の各室について、火災継続時間を算定する。この際、「壁等」による延焼防止性能が確保されているものとして火災区画(同時燃焼範囲)を設定し、「壁等」を介して隣り合う各火災区画における火災継続時間を算定する。 In the fire characteristics calculation step S2, the fire duration is calculated for each room of the building facing the "wall, etc." At this time, fire compartments (simultaneous combustion ranges) are set assuming that the fire spread prevention performance of the "wall, etc." is ensured, and the fire duration in each adjacent fire compartment separated by the "wall, etc." is calculated.
火災継続時間の算定方法は、建築基準法施行令第108条の3第2項および平成12年建設省告示第1433号に規定された耐火性能検証法に準拠するものとする。ここで、室用途に基づく収納可燃物量の設定は、平成12年建設省告示第1433号および「2001年版 耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」に従うものとするが、これらに例示されていない室用途については、建物供用後の実況(想定条件)に応じた可燃物量を設定することとする。
The method for calculating fire duration shall conform to Article 108-3,
さらに、「壁等」を構成する構造体に対しては、耐火構造に対する「後追い」の考え方にならい、火災終了後の降温過程における安全性へ配慮して、上記で算定した等価火災時間を1.2倍した時間を設計火災時間として設定する(「壁等」以外の構造部材については、上記で算定した等価火災時間に基づき検証を行う)。 Furthermore, for structures that make up "walls, etc.", following the "follow-up" approach to fire-resistant structures, and taking into consideration safety during the cooling process after a fire has ended, the design fire time will be set to 1.2 times the equivalent fire time calculated above (for structural members other than "walls, etc.", verification will be based on the equivalent fire time calculated above).
等価火災時間の適否判定ステップS3における判定基準は、現状、「壁等」の開口部に設置する防火設備については、平成27年国土交通省告示第249号に示された「90分」耐火仕様が上限となっており、これを超える耐火性能を有する仕様・認定品は存在しない。そのため、本構造物では火災継続時間(等価火災時閤)の上限を「90分」と設定する。なお、等価火災時間が90分を上回る計算結果となった場合には、建築計画の見直し等を行い、90分以下となるよう建築計画を変更する。 The criteria for the judgment in step S3 of judging the suitability of the equivalent fire time are that currently, for fire protection equipment installed in openings in "walls, etc.", the upper limit is the "90 minutes" fire resistance specification set forth in Notification No. 249 of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism of 2015, and there are no specifications or certified products with fire resistance performance that exceeds this. Therefore, the upper limit for the fire duration (equivalent fire time) for this structure is set at "90 minutes." If the calculation results in an equivalent fire time exceeding 90 minutes, the architectural plan will be reviewed and changed so that it is 90 minutes or less.
そして、本構造物に対する設計火災時間(熱的外力の大きさ)は、以下のように定める。
・「壁等」を構成する構造体(本実施形態における防火壁2):
各火災区画における火災継続時間の算定結果によらず、最も安全側の仮定として、等価火災時間の上限に基づき、108分(=90分×1.2)と設定する。
・上記以外の構造部材・接合部:
各火災区画における等価火災時間を設計火災時間とする。
The design fire time (magnitude of external thermal force) for this structure is defined as follows:
Structure constituting the "wall, etc." (
Regardless of the calculation results of the fire duration in each fire compartment, the safest assumption is set at 108 minutes (= 90 minutes x 1.2) based on the upper limit of the equivalent fire duration.
・Structural members and joints other than those mentioned above:
The equivalent fire time in each fire compartment is the design fire time.
上述した建築計画の設定/確認ステップS1から等価火災時間の適否判定ステップS3までの工程は、対象となる構造物が備える全ての火災区画に対して行う必要があるので、全ての火災区画における等価火災時間の判定の終了確認ステップS4において、全ての火災区画に対して終了しているか否かの確認が行われる。 The process from step S1 of setting/confirming the building plan to step S3 of determining whether the equivalent fire time is appropriate must be performed for all fire compartments of the target structure, so in step S4 of confirming the completion of the determination of the equivalent fire time for all fire compartments, it is confirmed whether the process has been completed for all fire compartments.
<<「壁等以外の建築物の部分」から作用する応力および「壁等」の許容耐力の算定>>
全ての火災区画における建築計画の終了確認ステップS4において、全ての火災区画に対して終了していることが確認されると、構造計画の設定/確認ステップS5に移行する。
<<Calculation of stress acting from "parts of a building other than walls, etc." and allowable strength of "walls, etc.">>
When it is confirmed in step S4 that the construction plans for all fire compartments have been completed, the process proceeds to step S5 of setting/confirming the structural plan.
構造計画の設定/確認ステップS5では、設計図書(構造図・構造計算書等)に基づき、図9~11に示すように、防火壁2でなる「壁等」の構造種別が鉄筋コンクリート造(以下、RC造)であること、「壁等」に接続する部材の構造種別は木造梁5、鉄骨造梁7であること、またその接続方法は、ベースプレート部15a、16a、アンカーボルト17、18による露出型接合、ガセットプレート部15b、16cを介した高カボルト接合であること、ならびに各種材料の基準強度、荷重条件等を確認する。
In the structural plan setting/confirmation step S5, based on the design documents (structural drawings, structural calculations, etc.), as shown in Figures 9 to 11, the structural type of the "walls, etc." consisting of the
「壁等」の材料・部材強度の低下性状の設定ステップS6では、火災時の温度上昇による強度低下を考慮したコンクリートおよび鉄筋の材料強度は、「2001」年版耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」(以下、解説書という)に基づいて算出する。 In step S6, which sets the deterioration characteristics of the material and component strength of "walls, etc.", the material strength of concrete and reinforcing bars, taking into account the deterioration in strength due to temperature rise during a fire, is calculated based on the "Explanation and Calculation Examples of the 2001 Edition of the Fire Resistance Verification Method and Their Explanations" (hereinafter referred to as the "Explanation Manual").
コンクリート強度は、解説書における「温度が500℃以下の部分の圧縮強度を設計基準強度の2/3とし、500℃を超える部分は零として部材耐力を算定する」を引用し、設計火災時間108分に対して、内部温度が500℃以上となる位置(表面からの深さ)を求め、その範囲のコンクリートの圧縮強度はゼロとし、その範囲以外のコンクリートの圧縮強度は設計基準強度の2/3とする。 Regarding concrete strength, the commentary states that "the compressive strength of parts where the temperature is below 500°C is 2/3 of the design strength, and parts where the temperature exceeds 500°C are set to zero to calculate the strength of the components," and the position (depth from the surface) where the internal temperature is 500°C or higher for a design fire duration of 108 minutes is determined, and the compressive strength of the concrete in that range is set to zero, and the compressive strength of the concrete outside that range is set to 2/3 of the design strength.
鉄筋の強度は、解説書における「鉄筋の降伏強度は300℃程度から徐々に低下しはじめる。500℃における降伏強度は常温時の1/2程度となる」を引用して設定する。まず鉄筋の温度は、鉄筋位置に相当する深さのコンクリート温度と同一であるものとする。鉄筋の強度は、300℃までは常温時の強度を保持するものとし、300℃以上の温度域では500℃で常温時強度の1/2となる直線勾配(700℃で強度ゼロ)で補間して算出する。なお、本設計では、引張応力を負担する鉄筋のみを考慮し、圧縮側の鉄筋は安全側に無視した条件にて、断面耐力を算定する。 The strength of the rebar is set by quoting from the manual, "The yield strength of rebar starts to decrease gradually from about 300°C. At 500°C, the yield strength is about half that at room temperature." First, the temperature of the rebar is assumed to be the same as the temperature of the concrete at the depth corresponding to the rebar position. The strength of the rebar is assumed to retain its strength at room temperature up to 300°C, and in the temperature range above 300°C, it is calculated by interpolating with a linear gradient that is half the strength at room temperature at 500°C (strength is zero at 700°C). Note that in this design, only rebar that bears tensile stress is taken into consideration, and the cross-sectional strength is calculated under conditions where rebar on the compression side is safely ignored.
「壁等以外の建築物の部分」の火災時における破壊形式の設定ステップS7では、「壁等以外の建築物の部分」が木造梁の場合と、「壁等以外の建築物の部分」が鉄骨造の梁の場合とについて、それぞれ火災時における破壊形式を設定する。以下に、上述した本実施形態の構造物における「壁等以外の建築物の部分」の火災時における破壊形式の設定ステップS7により設定した破壊形式と、「壁等以外の建築物の部分」から「壁等」に作用する応力の算定及び設計火災時間における「壁等」の許容耐力の算定ステップS8により算定される「壁等以外の建築物の部分」から「壁等」に作用する応力、及び、設計火災時間における「壁等」の許容耐力について説明する。 In step S7, the destruction type in the event of a fire for the "parts of the building other than walls, etc." is set for the cases where the "parts of the building other than walls, etc." are wooden beams and where the "parts of the building other than walls, etc." are steel beams. Below, the destruction type set in step S7 for the "parts of the building other than walls, etc." in the event of a fire in the structure of this embodiment described above, the stress acting on the "walls, etc." from the "parts of the building other than walls, etc." calculated in step S8 for calculating the stress acting on the "walls, etc." from the "parts of the building other than walls, etc." and the allowable strength of the "walls, etc." in the design fire time, and the allowable strength of the "walls, etc." in the design fire time are explained.
(1)破壊形式設定ステップS7及び構造体に対する負荷算定ステップS8における検討の流れ
(1-1)木造梁の場合
(1-1a)外力の設定(あり得る事象の中で最も大きい外力を求める)
母材の壁等から一番遠い部分が破断した場合(図12におけるE部)
(壁等に最も大きな外力(モーメント)がかかる事象は、母材のうち、壁等から一番遠い部分が破断した場合であるため)
下記ア、イの中で、最も弱い部位で外力が決定
(最も弱い部位で外力が決定する理由は最も弱い部位が最初に破断すると、それ以降の事象は生じ得ないためである)
ア.母材片持ち梁状態で、断面が最も小さい部分(図12におけるF1部)又は元端位置(図12におけるF2部)での破断(図13)(図15)(図16)
イ.接合部破断(図12におけるG部)
・アンカーボルトがせん断破断した場合(図18)
・ボルト、ガセットプレート等のせん断・曲げ降伏等した場合(図19)
最も弱い部位の事象が生じた後、梁が落下する状態になる。
(1) Flow of examination in the failure type setting step S7 and the load calculation step S8 for the structure (1-1) In the case of wooden beams (1-1a) Setting of external force (finding the largest external force among possible events)
When the part of the base material farthest from the wall is broken (part E in FIG. 12)
(The event in which the greatest external force (moment) is applied to a wall, etc. occurs when the part of the base material farthest from the wall, etc., breaks.)
The external force is determined by the weakest part of the following A or B. (The reason that the external force is determined by the weakest part is that if the weakest part breaks first, no subsequent events can occur.)
A. When the base material is in a cantilevered state, the fracture occurs at the part with the smallest cross section (part F1 in Figure 12) or at the base end position (part F2 in Figure 12) (Figure 13) (Figure 15) (Figure 16)
A. Joint fracture (part G in Figure 12)
・When an anchor bolt breaks in shear (Figure 18)
- When bolts, gusset plates, etc., are shear- or bending-yielded (Figure 19)
After a weakest point event occurs, the beam is in a state where it will drop.
(1-1b)上記で決定した外力により壁等の検定
・壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる外力が壁等に作用した際、壁等の脚部および基礎に生じる応力(転倒モーメント)が、壁等の許容耐力(転倒抵抗耐力)以下となることを確認する。
・壁等および基礎の断面に生じる応力(曲げモーメント・せん断力・軸力)が、壁等の許容耐力(断面耐力=曲げ耐力・せん断耐力・軸耐力)以下となることを確認する。
・壁等の接合部(躯体側)に局所的な破壊を生じないことを確認する。(・梁材の圧縮による壁等のコンクリート部へのパンチング破壊しないことの確認(図20)、・最外端のアンカーボルトの引き抜きによる壁等のコンクリート部がコーン状破壊しないことの確認(図17))
・壁等の耐力は設計火災時間により強度低下した耐力で確認する。曲げモーメントの引張側方向が非火災区画側になるため引張鉄筋の強度は低減しない。コンクリートの強度及び、有効断面のみ低減する。(図14)
(1-1b) When an external force caused by the inspection of walls, etc. or the collapse of parts of a building other than walls, etc. acts on a wall, etc. due to the external force determined above, confirm that the stress (overturning moment) generated in the legs and foundations of the wall, etc. is equal to or less than the allowable strength (overturning resistance strength) of the wall, etc.
- Verify that the stresses (bending moment, shear force, axial force) occurring in the cross sections of walls, etc. and foundations are below the allowable strength of the walls, etc. (cross-sectional strength = bending strength, shear strength, axial strength).
・Confirm that no localized damage occurs at the joints (body side) of walls, etc. (・Confirm that the compression of the beam material does not cause punching damage to the concrete part of the wall, etc. (Figure 20), ・Confirm that the pulling out of the anchor bolts at the outermost ends does not cause cone-shaped damage to the concrete part of the wall, etc. (Figure 17))
・The strength of walls, etc. is confirmed based on the strength reduced by the design fire duration. The strength of the tensile reinforcement is not reduced because the tensile direction of the bending moment is the non-fire compartment side. Only the strength and effective cross section of the concrete are reduced. (Figure 14)
(1-1c)その他 木造梁全体が損傷した破壊形式
燃え代設計の考え方に基づき、木造梁の全体が均等に断面欠損することにより長期荷重を保持できなくなる限界時間で評価する。その限界時間による強度低下した壁等の耐力で、壁等が倒壊しないことを検定する。
(1-1c) Others Based on the concept of destruction type fire resistance design where the entire wooden beam is damaged, the evaluation is performed based on the limit time when the entire wooden beam is uniformly damaged in cross section and is no longer able to support a long-term load. The strength of the wall, etc., whose strength has decreased due to the limit time, is used to verify that the wall, etc. will not collapse.
(1-2)鉄骨梁の場合
鉄骨梁の温度上昇に伴う熱膨張変形によって生じる過渡的な熱応力の影響を考慮する。(図21(a))
(1-2a)外力の設定
下記ア~ウのいずれか最も低い温度の事象で外力は決定する。
ア.壁等の転倒抵抗耐力又は断面耐力が限界に至る時の応力、母材(大梁)の温度を算定する。(座屈等を無視する条件にて算定)
イ.大梁の横座屈耐力(曲げモーメント・温度)を算定する。(小梁による横補剛が期待できないと仮定)
尚、ア.の温度>イ.の温度 であれば、アの事象は生じない。
上記イの温度に対して、小梁の曲げ座屈検討、次に横補剛材等の曲げ座屈検討を行い全て曲げ座屈状態であれば、上記イの小梁による横補剛が期待できない仮定が成立する。
小梁等の曲げ座屈検討(図21(b))では、小梁が火災により熱膨張変形した場合を検討する。具体的には室温から鋼材の温度が上昇した時に生じる熱膨張変形量を求め、この熱膨張変形が拘束されることによって小梁に加わる反力を求める。この反力による圧縮軸力が長期応力状態で小梁に加わる条件に基づき、小梁の検定(曲げ、せん断、圧縮、引張)を行う。当該小梁の端部接合ボルトのせん断破断や、接合プレートの端抜け破断なども検討する。
ウ. 上記イの温度に対して、母材(大梁)の接合部(図22におけるH部)破断の検定を行う。
(・高力ボルトのせん断破断・滑り破断した場合(図23)、ガセットプレート又はアンカーボルトがはしあき部分で破断、せん断破断した場合(図24))
接合部破断が生じれば、イの温度よりも低いウの接合部破断時の温度で大梁は落下し、イの事象には至らない。
(1-2) In the case of steel beams, the effect of transient thermal stress caused by thermal expansion and deformation due to temperature rise of steel beams is considered (Figure 21 (a)).
(1-2a) Setting the external force The external force is determined by the lowest temperature event among the following events A to C.
A. Calculate the stress and temperature of the base material (beam) when the wall's collapse resistance or cross-sectional strength reaches its limit (calculated under conditions that ignore buckling, etc.).
A. Calculate the lateral buckling strength (bending moment and temperature) of the main beam. (Assuming that lateral stiffening by the sub-beam cannot be expected.)
Furthermore, if the temperature of A is greater than the temperature of B, event A will not occur.
For the temperature in (a) above, the bending buckling of the beams is examined, followed by bending buckling of the lateral stiffeners, etc. If all are found to be in a bending buckling state, the assumption in (a) above that lateral stiffening by the beams cannot be expected is valid.
In examining the bending buckling of beams, etc. (Fig. 21(b)), we consider the case where a beam undergoes thermal expansion deformation due to a fire. Specifically, we calculate the amount of thermal expansion deformation that occurs when the temperature of the steel material rises from room temperature, and calculate the reaction force applied to the beam when this thermal expansion deformation is restrained. We perform inspections of the beam (bending, shear, compression, tension) based on the condition that the compressive axial force caused by this reaction force is applied to the beam in a long-term stress state. We also consider shear fracture of the connecting bolts at the end of the beam and end-pull fracture of the connecting plate.
C. At the temperature mentioned in (a) above, an inspection is conducted to see if the joint of the base material (beam) (part H in Figure 22) will break.
(When high strength bolts break due to shear or sliding (Figure 23), when gusset plates or anchor bolts break or break in shear at the gap (Figure 24))
If a joint breaks, the girder will fall at the temperature at the time of joint breakage (C), which is lower than the temperature (I), and event (I) will not occur.
(1-2b)上記で決定した外力により壁等の検定を行う。
・壁等以外の建築物の部分の倒壊によって生ずる外力が壁等に作用した際、壁等の脚部および基礎に生じる応力(転倒モーメント)が、壁等の許容耐力(転倒抵抗耐力)以下となることを確認する。
・壁等および基礎の断面に生じる応力(曲げモーメント・せん断力・軸力)が、壁等の許容耐力(断面耐力=曲げ耐力・せん断耐力・軸耐力)以下となることを確認する。
・壁等の接合部(躯体側)に局所的な破壊を生じないことを確認する。(梁の熱膨張変形による壁等への衝突(パンチング破壊)しないことの確認(図25))
・壁等の耐力は設計火災時間により強度低下した耐力で検証する。曲げモーメントの引張側方向が火災区画側になるため引張鉄筋の強度は低減され、等価な鉄筋本数に低減する。さらにコンクリートの有効断面及び、強度を低減する。(図21(c))
(1-2b) Inspect walls etc. using the external forces determined above.
- When an external force caused by the collapse of a part of a building other than the walls acts on the walls, etc., confirm that the stress (overturning moment) generated in the legs and foundations of the walls, etc. is below the allowable strength (overturning resistance strength) of the walls, etc.
- Verify that the stresses (bending moment, shear force, axial force) occurring in the cross sections of walls, etc. and foundations are below the allowable strength of the walls, etc. (cross-sectional strength = bending strength, shear strength, axial strength).
- Confirm that there is no localized damage to the joints (on the frame side) of walls, etc. (Confirm that there is no collision (punching damage) with walls, etc. due to thermal expansion deformation of beams (Figure 25))
・The strength of walls, etc. is verified with the strength reduced by the design fire time. Since the tensile direction of the bending moment is on the fire compartment side, the strength of the tensile reinforcement is reduced, and the number of reinforcement bars is reduced to an equivalent number. In addition, the effective cross section and strength of the concrete are reduced. (Figure 21 (c))
(1-2c)鉄骨終局時の検定(イ.大梁横座屈後、鉄骨梁の温度上昇時)
上記イの事象により、大梁が熱膨張変形により横座屈を生じ、壁等を押さなくなった後の事象を検討する。鉄骨梁は、横座屈はしたが、長期荷重による曲げモーメント、せん断力を負担し続ける。その後、鉄骨梁の温度上昇に伴い、鉄骨梁が降伏し、3ヒンジとなり、鉄骨梁がたわみはじめ、壁等を引張る場合の事象を検討する。
(1-2c) Inspection of steel frame at ultimate state (a. After lateral buckling of the girder, when the temperature of the steel beam rises)
We will consider what happens after the girder buckles laterally due to thermal expansion and deformation as a result of the event in (a) above, and no longer pushes against the wall, etc. Although the steel beam buckles laterally, it continues to bear the bending moment and shear force due to the long-term load. After that, as the temperature of the steel beam rises, it yields, becomes a three-hinge structure, begins to sag, and pulls against the wall, etc. We will consider what happens when this happens.
a. 鉄骨梁降伏温度の算定
耐火性能検証法に基づき、鉄骨梁の高温耐力によって定まる上限温度を求める。
(=梁が3ヒンジとなる場合)
a. Calculation of steel beam yield temperature Based on the fire resistance performance verification method, the upper limit temperature determined by the high temperature strength of the steel beam is calculated.
(=When the beam has 3 hinges)
b. 鉄骨梁端部接合部破断温度の算定
長期荷重で鉄骨梁端部接合部が破断する温度を求める。(高温時の耐力低下考慮)
a.の温度>b.の温度
となれば、a.の事象に至る前に鉄骨梁は落下する。
b. Calculation of the fracture temperature of steel beam end joints
Determine the temperature at which the steel beam end joint breaks under long-term load (taking into account the reduction in strength at high temperatures).
If the temperature of a. is greater than the temperature of b., the steel beam will fall before event a. occurs.
c. 上記a.の高温時の鉄骨梁端部接合部の破断検定(b.が成立しない場合)
a.の高温時(梁が3ヒンジとなる場合)の鉄骨梁接合部の破断強度(引張・せん断)を求める。(高温時の耐力低下考慮:「2001年版 耐火性能検証法の計算例とその解説」の鋼材の高温時応力とひずみ関係のグラフより高温時の鋼材の破断強度を推定し、高温時の耐力低下を考慮する。)
c. Testing the fracture of steel beam end joints at high temperatures as described in a. above (when b. does not hold)
a. Determine the breaking strength (tensile and shear) of the steel beam joint at high temperatures (when the beam has three hinges). (Consider the decrease in strength at high temperatures: Estimate the breaking strength of the steel at high temperatures from the graph of the stress-strain relationship of steel at high temperatures in the "2001 Edition: Calculation Examples and Explanations of the Fire Resistance Verification Method" and take into account the decrease in strength at high temperatures.)
さらに鉄骨梁が降伏し、壁等を引っ張る事象を想定し、鉄骨梁接合部に引張力とせん断力が同時に加わった場合の引張破断強度を求め破断検定を行う。 In addition, assuming an event in which the steel beams yield and pull on the walls, etc., a fracture test will be performed to determine the tensile fracture strength when tension and shear forces are simultaneously applied to the steel beam joints.
d. 長期荷重と上記c.の引張破断強度相当の引張力が壁等に加わった場合の壁等の検定を行う。
検定の結果、壁等が転倒しなければ、c.の事象は成立し、鉄骨梁は3ヒンジになり壁等を引っ張りはじめるが、壁等は転倒せず、鉄骨梁接合部が引張破断し、落下することになる。
d. Inspect walls, etc. when they are subjected to a long-term load and a tensile force equivalent to the tensile breaking strength specified in c. above.
If the test shows that the wall or other structure does not collapse, then event c has been established and the steel beam will form a triple hinge and begin to pull the wall or other structure, but the wall or other structure will not collapse; instead, the steel beam joint will suffer tensile failure and the wall or other structure will fall.
(2)終局強度の強度上昇率について
外力を設定する場合、壁等にかかる最も大きな外力を設定する。部材の設計用終局強度が実験値の上限値を用いていないことから安全側に設計用終局強度に強度上昇率を掛けることとする。
(2-1)木造(集成材・LVL材)の強度上昇率
集成材、LVLの強度上昇率は1.5倍とする。
(2-2)鉄骨やアンカーボルトの鋼材の強度上昇率
鉄骨やアンカーボルトの鋼材の強度上昇率は1.3倍とする。
(2) Strength increase rate of ultimate strength When setting an external force, set the largest external force acting on the wall, etc. Since the design ultimate strength of the member does not use the upper limit of the experimental value, the design ultimate strength is multiplied by the strength increase rate to be on the safe side.
(2-1) Strength increase rate of wooden structures (laminated timber and LVL lumber) The strength increase rate of laminated timber and LVL is 1.5 times.
(2-2) Strength increase rate of steel material for steel frame and anchor bolts The strength increase rate of steel material for steel frame and anchor bolts shall be 1.3 times.
(2-3)高力ボルトの強度上昇率
高力ボルトの強度上昇率は1.2倍とする。
(2-4)鋼材の座屈強度の強度上昇率
ア.曲げ座屈強度の強度上昇率は1.5倍とする。
イ.梁の横座屈強度の強度上昇率は1.0倍とする。
上記のような本設計指針に基づき設計・施工した壁等は、壁等以外の建築物の部分とエキスパンションジョイントその他相互に応力を伝えない構造方法と同等の性能を確保していると言える。
(2-3) Strength increase rate of high-strength bolts The strength increase rate of high-strength bolts shall be 1.2 times.
(2-4) Strength increase rate of buckling strength of steel material A. The strength increase rate of bending buckling strength shall be 1.5 times.
a. The strength increase rate of the lateral buckling strength of the beam shall be 1.0 times.
Walls, etc. designed and constructed in accordance with the above-mentioned design guidelines can be said to have the same performance as other parts of the building that do not transmit stress between them and expansion joints or other structural methods.
以上説明したように、本実施形態の構造物に設定した各破壊形式と、各破壊形式において「壁等」に作用する応力及び「壁等」の許容耐力が算定され、「壁等」の許容耐力の合否判定ステップS9において、算定した各破壊形式において「壁等」に作用する応力よりも「壁等」の許容耐力の方が大きいか否かの検定がなされる。 As described above, the various failure modes set for the structure of this embodiment, the stress acting on the "walls, etc." for each failure mode, and the allowable strength of the "walls, etc." are calculated, and in step S9 for determining whether the allowable strength of the "walls, etc." is acceptable or not, a test is performed to determine whether the allowable strength of the "walls, etc." is greater than the stress acting on the "walls, etc." for each calculated failure mode.
なお、「壁等以外の建築物の部分」が木造梁の場合及び「壁等以外の建築物の部分」が鉄骨造梁の場合のパンチング破壊等の事象により、壁等に接続する構造部材およびその接合部における局所的な破壊・損傷によって、所定の遮熱性が保持できなくなる断面欠損が壁等に生じないことを確認する。 In addition, when "parts of a building other than walls, etc." are wooden beams, and when "parts of a building other than walls, etc." are steel beams, it will be confirmed that punching destruction or other events will not cause local destruction or damage to the structural members connected to the walls, etc. and their joints, resulting in cross-sectional defects in the walls, etc. that would prevent them from maintaining the specified heat insulation properties.
「壁等」の非加熱面温度の合否判定ステップS10は、壁等の非火災区画側の表面温度が可燃物燃焼温度以下となる遮熱性を有することを確認する。「壁等」の非加熱面温度の合否判定ステップS10では、想定される火災に対して、非火災区画側の壁等表面温度が可燃物燃焼温度に達する時間は、平成12年建設省告示第1433号(耐火性能検証法)第3第一号イにより算定する。得られた結果が等価火災時間に換算して90分以上となることで遮熱性を確認する。
In step S10, which determines whether or not the non-heated surface temperature of "walls, etc." is acceptable, it is confirmed that the wall, etc. has heat insulation properties that keep the surface temperature of the non-fire compartment side below the combustible combustion temperature. In step S10, which determines whether or not the non-heated surface temperature of "walls, etc." is acceptable, the time it takes for the surface temperature of the wall, etc. on the non-fire compartment side to reach the combustible combustion temperature in the event of a predicted fire is calculated according to
このため、「壁等」の非加熱面温度の合否判定ステップS10により遮熱性が基準を満たすと判定された「壁等」(防火壁)においては、告示第250号第2の規定を満たしていることから、局所的な破壊・損傷がないことを前提に、設計火災時間に対して遮熱性能を有しているといえる。
For this reason, in "walls, etc." (fire walls) whose heat insulation performance is determined to meet the standard in step S10 for determining whether the non-heated surface temperature of the "walls, etc." meets the provisions of Notification No. 250,
参考として、非火災区画側の壁等表面温度が可燃物燃焼温度に達する時間は、平成12年建設省告示第1433号(耐火性能検証法)第3第一号イにより算定する。得られた結果が等価火災時間に換算して設計火災時間以上となることで遮熱性を確認する。
For reference, the time it takes for the surface temperature of walls, etc. on the non-fire compartment side to reach the combustion temperature of combustible materials is calculated in accordance with
上述した構造計画の設定/確認ステップS5から「壁等」の非加熱面温度の合否判定ステップS10までの工程は、対象となる構造物が備える全ての火災区画に対して行う必要があるので、全ての破壊形式に対する判定の終了確認ステップS11において、全ての火災区画に対して終了しているか否かの確認が行われる。 The process from step S5 of setting/confirming the structural plan to step S10 of judging whether the non-heated surface temperature of "walls, etc." is acceptable or not must be performed for all fire compartments of the target structure, so in step S11 of confirming the completion of judgment for all destruction types, it is confirmed whether the process has been completed for all fire compartments.
このように、本構造物の設計方法の全ステップが実行されて設計された本実施形態の構造物1は、隣接する第一空間R1と第二空間R2とを区画する防火壁2が、構造的に自立して耐火性能を有しており、第一空間R1と第二空間R2において防火壁2と上固定金具15及び側面固定金具16で接続された木造梁5が火災を受けた場合であっても防火壁2は倒壊しない。このため、防火壁2と木造梁5とがエキスパンションジョイントで接続されていない構造物1において第一空間R1が火災を受けたとしても、倒壊しない防火壁2により隣接する第二空間R2への延焼を防止することが可能となる。また、構造物1は、エキスパンションジョイントを成立させる構造をなしていないので、防火壁2とは別に荷重支持を担う構造部材は必要なく、また、第一空間R1を有効に使用することができる。
In this manner, in the
また、構造物1において第二空間R2が火災を受けたとしても、エキスパンションジョイント以外で接続された第二横架材としての鉄骨造梁7が火災を受けて伸長した場合に防火壁2が倒壊しないように設計されているので、火災により鉄骨造梁7が伸長したとしても防火壁2は倒壊することなく、隣接する第一空間R1への延焼を防止することが可能となる。
In addition, even if the second space R2 in the
また、エキスパンションジョイント以外で接続され、防火壁2に支持される木造梁5が火災を受けて損傷した場合に倒壊しないように設計されているので、火災により木造梁5が損傷したとしても防火壁2は倒壊することなく、隣接する第二空間R2への延焼を防止することが可能となる。
In addition, the
また、エキスパンションジョイント以外で接続され、防火壁2に支持される木造梁5と防火壁2との接続材である上固定金具15、側面固定金具16及びアンカーボルト17、18が損傷しても、防火壁2が倒壊しないように設計されているので、火災により上固定金具15、側面固定金具16及びアンカーボルト17、18が損傷したとしても防火壁2は倒壊することなく、隣接する第二空間R2への延焼を防止することが可能となる。
In addition, the
また、本実施形態の構造物1の設計方法によれば、隣接する第一空間R1と第二空間R2を区画する防火壁2は、構造的に自立して耐火性能を有し、第一空間R1と第二空間R2において防火壁2とエキスパンションジョイント以外で接続された木造梁5が火災を受けた場合に倒壊しないように設計される。このため、防火壁2とエキスパンションジョイント以外で接続された木造梁5が、火災を受けたとしても、倒壊しない防火壁2により隣接する第二空間S2への延焼を防止することが可能な構造物1を設計することが可能となる。
In addition, according to the design method for the
また、構造物1の建築計画を設定し、構造物1が受ける火災性状を算定し、算定した火災性状にて等価火災時間が所定の時間より長い場合には、構造物1の建築計画を再設定するので、等価火災時間が所定の時間以下となる構造物1をより確実に設計することが可能となる。
In addition, the construction plan for
また、構造物1の構造計画、防火壁2の所定の時間における材料・部材強度の低下性状、及び、構造物1における防火壁2を除く部位における破壊形式を設定し、構造物1における防火壁2を除く部位から防火壁2に作用する応力、及び、所定の時間における防火壁2の許容耐力、を算定し、算定した防火壁2の許容耐力が、第一空間R1から防火壁2に作用する応力より小さい場合、及び、防火壁2の非加熱面温度が可燃物燃焼温度より高い場合には、構造物1の構造計画を再設定するので、許容耐力が、第一空間R1から防火壁2に作用する応力以上であり、防火壁2の非加熱面温度が可燃物燃焼温度以下となる構造物1を確実に設計することが可能となる。
In addition, the structural plan of the
上記実施形態においては、構造体と、エキスパンションジョイント以外で接続される部位を、木造のトラス構造をなす木造梁5を例に挙げて説明したが、横架材をなす梁はトラス構造でなくとも構わず、また、木造の梁及び鉄骨造梁であっても構わない。
また、上記実施形態においては、互いに隣接する2つの空間のうち、第一空間R1が火元となる例について説明したが、火元となる空間は第二空間R2であっても構わない。また、構造物は、互いに隣り合う2つの空間がいずれも、構造体とエキスパンションジョイント以外で接続される横架材を備えている構造物、たとえば第一空間R1と第三空間R3とが隣接しているような構造物であっても構わない。
In the above embodiment, the parts connected to the structure by means other than expansion joints have been explained using
In the above embodiment, the first space R1 is the source of the fire, but the second space R2 may be the source of the fire. The structure may be a structure in which both adjacent spaces have cross members connected to the structure by means other than an expansion joint, for example, a structure in which the first space R1 and the third space R3 are adjacent to each other.
以上、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents.
1 構造物
2 防火壁(構造体)
2a 左側の側面
2b 右側の側面
3 基礎
4 外壁(第一外壁、第三外壁)
5 木造梁(第一横架材、第三横架材)
5a 接合部
6 屋根材
7 鉄骨造梁(第二横架材)
7a ウエブ
8 屋根材
9 接合板材
15 上固定金具(第一接続材)
15a ベースプレート部
15b ガセットプレート部
16 側面固定金具(第一接続材)
16a ベースプレート部
16b 底面部
16c ガセットプレート部
17 アンカーボルト(第一接続材)
17a ナット
18 アンカーボルト(第一接続材)
18a ナット
19 高力ボルト
20 鉄骨造梁接続金具(第二接続材)
20a ベースプレート部
20b ガセットプレート部
21 アンカーボルト(第二接続材)
21a ナット
51 上弦材
51a 貫通孔
51b 下面
51c 切除した部位
51d 端部
52 下弦材
52a 貫通孔
52b 上面
52c 切除した部位
53 束材
53a 突出部
54 斜材
70 補剛材
R1 第一空間
R2 第二空間
R3 第三空間
1
5. Wooden beams (first cross member, third cross member)
7a Web 8
15a
16a
20a
Claims (7)
前記第一空間に隣接する第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを区画し、構造的に自立して耐火性能を有する構造体と、を有する構造物であって、
前記第一空間は、前記構造体とエキスパンションジョイント以外で接続され、
前記構造体は、前記第一空間が火災を受けた場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする構造物。 The first space,
A second space adjacent to the first space;
A structure that partitions the first space and the second space, is structurally independent, and has fire resistance,
The first space is connected to the structure by means other than an expansion joint,
The structure is characterized in that the structural body is configured not to collapse when the first space is hit by a fire.
前記第一空間は、前記構造体に支持される第一横架材を有し、
前記構造体は、前記第一横架材が前記火災を受けて伸長した場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする構造物。 2. The structure of claim 1,
The first space has a first cross member supported by the structure,
The structure is characterized in that the structural body is configured not to collapse when the first cross member expands due to the fire.
前記第一空間は、前記構造体に支持される第一横架材を有し、
前記構造体は、前記第一横架材が前記火災を受けて損傷した場合に倒壊しないようにされていることを特徴とする構造物。 2. The structure of claim 1,
The first space has a first cross member supported by the structure,
The structure is characterized in that the structural body is configured not to collapse when the first cross member is damaged by the fire.
前記第一空間は、前記構造体と前記第一横架材を接続する第一接続材を有し、
前記第一接続材が損傷しても、前記構造体が倒壊しないように前記第一接続材が設計されていることを特徴とする構造物。 4. The structure of claim 3,
The first space has a first connecting member that connects the structure and the first cross member,
A structure characterized in that the first connecting material is designed so that the structural body will not collapse even if the first connecting material is damaged.
前記第一空間に隣接する第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを区画し、構造的に自立して耐火性能を有する構造体と、を有する構造物の設計方法であって、
前記第一空間は、前記構造体と、エキスパンションジョイント以外で接続されており、
前記第一空間が火災を受けた場合に前記構造体が倒壊しないように設計することを特徴とする構造物の設計方法。 The first space,
A second space adjacent to the first space;
A structural body that partitions the first space and the second space and is structurally independent and has fire resistance, comprising:
The first space is connected to the structure by means other than an expansion joint,
A method for designing a structure, comprising the steps of: designing the structure so that it will not collapse if the first space is hit by a fire.
前記構造物の建築計画を設定する建築計画設定ステップと、
前記構造物が受ける火災性状を算定する火災性状算定ステップと、
を有し、
前記火災性状算定ステップにて算定した火災性状にて等価火災時間が所定の時間より長い場合には、前記建築計画設定ステップに戻り、前記構造物の建築計画を再設定することを特徴とする構造物の設計方法。 A method for designing a structure according to claim 5, comprising the steps of:
A construction plan setting step for setting a construction plan for the structure;
a fire behavior calculation step of calculating a fire behavior to which the structure is subjected;
having
When the equivalent fire duration is longer than a predetermined time for the fire properties calculated in the fire property calculation step, the method for designing a structure is characterized in that the method returns to the architectural plan setting step and resets the architectural plan for the structure.
前記構造物の構造計画を設定する構造計画設定ステップと、
前記構造体の前記所定の時間における材料・部材強度の低下性状を設定する強度の低下性状設定ステップと、
前記構造物における前記構造体を除く部位の破壊形式を設定する破壊形式設定ステップと、
前記構造物における前記構造体を除く部位から前記構造体に作用する応力及び前記所定の時間における前記構造体の許容耐力を算定する前記構造体に対する負荷算定ステップと、を有し、
算定した前記構造体の前記許容耐力が、前記構造物における前記構造体を除く部位から前記構造体に作用する応力より小さい場合及び前記構造体の非加熱面温度が可燃物燃焼温度より高い場合には、構造計画設定ステップに戻り、前記構造物の構造計画を再設定することを特徴とする構造物の設計方法。
A method for designing a structure according to claim 6, comprising the steps of:
A structural plan setting step of setting a structural plan for the structure;
a strength degradation characteristic setting step for setting a deterioration characteristic of a material/component strength of the structure at the predetermined time;
A failure type setting step of setting a failure type of a portion of the structure other than the structure;
a load calculation step for calculating a stress acting on the structure from a portion of the structure other than the structure and an allowable strength of the structure at the predetermined time,
A method for designing a structure, characterized in that if the calculated allowable strength of the structure is smaller than the stress acting on the structure from parts of the structure other than the structure, and if the non-heated surface temperature of the structure is higher than the combustion temperature of combustible material, the method returns to the structural plan setting step and resets the structural plan of the structure.
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