JP3276217B2

JP3276217B2 - 建築物の耐火構造

Info

Publication number: JP3276217B2
Application number: JP21948293A
Authority: JP
Inventors: ゆかり村山; 克則大西; 直人田中
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH0771079A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建築物の耐火構造に
関し、特に、共同住宅、病院、寄宿舎等、三階建以上
で、かつ、長大な耐火建築物に適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】共同住宅、病院、寄宿舎等を用途とした
三階建以上の建築物は、建築基準法に基づき、所定の耐
火性能を有する耐火構造でなければならず、また、所定
の耐震性能も有しなければならないことから、柱と梁と
がラーメン構造に接合された鉄骨骨組を有して構築され
るものが多い（特開昭６３−１６５６２９号公報）。と
ころで、従来の鋼材は、３５０℃で降伏点が常温時耐力
の２／３近くにまで低下するため、柱や梁等の鉄骨の周
りを厚い耐火被覆材で被覆する必要があった。

【０００３】一方、近年、クロムやモリブデン等の元素
を微小量含めることで、高温時強度を従来鋼（以下、普
通鋼という）に較べて著しく高めた耐火鋼が開発されて
いる（”建築士”'93.6:P39-41参照）。この耐火鋼は、
６００℃の高温下でも常温時耐力の２／３以上の耐力
（降伏点）を維持することから、耐火建築物の柱や梁等
として用いられるようになっている（”建築技術”'92.
4:P170-183参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記耐
火鋼を用いて長大な耐火建築物を構築した場合には、火
災時、高温時耐力は保証される反面、鉄骨温度が普通鋼
より大幅に高くなることから、架構に過大な熱変形が生
じ、ひいては架構が倒壊する畏れがある。すなわち、普
通鋼の鉄骨骨組からなる耐火建築物の場合には、鉄骨の
周りは、火災時、鉄骨温度を３５０℃以下に抑えるため
に、厚い耐火被覆材で被覆されるので、図１２（ａ）に
示すように、梁１，１，…や柱２，２，…の火災時の熱
膨張は小さく、したがって架構の熱変形は通常ほとんど
問題とならない。これに対して、耐火鋼の鉄骨骨組から
なる耐火建築物の場合には、火災時、鉄骨温度が６００
℃まで加熱されても構造安定上許容されるので、鉄骨の
周りは、薄い耐火被覆材で被覆されることになる。それ
故、火災時、鉄骨は６００℃まで加熱されるので、熱膨
張が無視できなくなる。特に、長大な耐火建築物の場合
には、同図（ｂ）に示すように、個々の梁３，３，…や
柱４，４，…に生じる熱膨張が加算集積され、ついに
は、耐火建築物の端部において、過大な熱変形が生じ、
架構が倒壊しかねない。

【０００５】過大な熱変形や架構の倒壊を防止するに
は、建築物内の火災性状の激しい範囲を小さく抑えて、
火炎による熱影響を受ける柱や梁がなるべく少なくて済
むように、建築物内を耐火界壁によって区画することが
考えられる。しかし、耐火区画に頼り過ぎれば、間取り
等のプランに制約が加わり、室内を広く使うことができ
ない等の不都合が生じる。

【０００６】この発明は上述の事情に鑑みてなされたも
ので、火災による建築物の過大な変形、ひいては建築物
の倒壊を防止することができると共に、間取り等の多様
なプランに対応できる建築物の耐火構造を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の建築物の耐火構造は、複数の梁と柱
とから骨組が構成されてなる鉄骨系の建築物において、
任意の対をなす柱間には、一方の柱に支持固定される第
１の部分梁と他方の柱に支持固定される第２の部分梁と
を連結部材によって連結継合してなる継合梁が架け渡さ
れ、前記第１及び第２の部分梁は、火災時両側から迫る
当該第１及び第２の部分梁の伸びを空間的に吸収し得る
隙間を隔てて同一直線上に並置された状態で、前記連結
部材によって構造上有効に連結継合され、かつ、前記連
結部材は、前記第１及び第２の部分梁にボルトで接合さ
れると共に、このボルト接合は高温時にボルト軸の軸方
向の伸びにより接合緩みが生ずる機構とされていること
を特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の建築物の耐火構造
は、複数の梁と柱とから骨組が構成されてなる鉄骨系の
建築物において、任意の対をなす柱間には、一方の柱に
支持固定される第１の部分梁と他方の柱に支持固定され
る第２の部分梁とを連結部材によって連結継合してなる
継合梁が架け渡され、前記第１及び第２の部分梁は、火
災時両側から迫る当該第１及び第２の部分梁の伸びを空
間的に吸収し得る隙間を隔てて同一直線上に並置された
状態で、前記連結部材によって構造上有効に連結継合さ
れ、かつ、前記連結部材は、前記第１及び第２の部分梁
にボルトで接合されると共に、このボルト接合は高温時
に座金の溶失により接合緩みが生ずる機構とされている
ことを特徴としている。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、複数の梁と
柱とから骨組が構成されてなる鉄骨系の建築物におい
て、任意の対をなす柱間には、一方の柱に支持固定され
る第１の部分梁と他方の柱に支持固定される第２の部分
梁とを連結部材によって連結継合してなる継合梁が架け
渡され、前記第１及び第２の部分梁は、火災時両側から
迫る当該第１及び第２の部分梁の伸びを空間的に吸収し
得る隙間を隔てて同一直線上に並置された状態で、前記
連結部材によって構造上有効に連結継合され、かつ、前
記連結部材と前記第１及び第２の部分梁が、低融点金属
や普通鋼からなる溶加材を用いて溶接接合されているこ
とを特徴としている。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項１，
２もしくは３記載の建築物の耐火構造であって、前記建
築物が、複数の梁と柱とから箱形に骨組が構成されてな
る鉄骨系の建物ユニットを複数個水平方向及び垂直方向
に連結配置してなるユニット建物であることを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】この発明の構成において、任意の対をなす柱間
の一方の柱に支持固定された第１の部分梁の先端部と、
他方の柱に支持固定された第２の部分梁の先端部との間
には、火災時両側から迫る第１及び第２の部分梁の熱的
伸びを見込んだ隙間が設けられている。しかしながら、
これら２つの部分梁は、上記隙間を確保した状態で連結
部材によって互いに構造上有効に接合されて継合されて
いる。それ故、この連結部材は、通常は、一方の部分梁
に作用する地震力や風圧力等の水平荷重を他方の部分梁
に伝達することができる。また、一方の部分梁に加えら
れる垂直荷重の一部を他方の梁に支持させることもでき
る。このため、この発明の継合梁は、通常の梁と同程度
の構造耐力性を有するので、架構の安定性・安全性を確
保することができる。

【００１２】一方、一旦火災になれば、請求項１記載の
発明においては、この連結部材と、前記第１及び第２の
部分梁とのボルト接合が、高温時にボルト軸の軸方向の
伸びにより接合緩みが生ずる機構とされ、請求項２記載
の発明においては、このボルト接合が高温時に座金の溶
失により接合緩みが生ずる機構とされ、請求項３記載の
発明においては、前記連結部材と前記第１及び第２の部
分梁が、低融点金属や普通鋼からなる溶加材を用いて溶
接接合されているので、第１及び第２の部分梁の熱的伸
びを力学的にも空間的にも吸収し得る。このため、この
発明の構成によれば、例えば、建物ユニットが横方向に
多数連結されて構成された長大な建物に火災が発生した
場合でも、継合梁毎に（すなわち躯体区画又は建物ユニ
ット毎に）熱変形が完結されるので、梁から梁へ熱によ
る伸び又は変形が加算集積され易いという連続梁の欠点
を回避できる。それ故、火災による建築物の過大な変
形、ひいては建築物の倒壊を防止することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。なお、この実施例を述べるにあたり、三
階建のユニット建築物を例にとり、その耐火構造につい
て説明する。図１は、この例の建築物の耐火構造に適用
される建物ユニットの躯体構造を示す斜視図、図２は、
同躯体構造を分解して示す斜視図、図３は、同建物ユニ
ットの柱部を拡大して示す斜視図、図４は、同建物ユニ
ットの梁（桁側床大梁）を分解して示す斜視図、図５
は、同建物ユニットの床部断面を拡大して示す断面図、
図６は同部分斜視図、また、図７は、同建物ユニットの
天井部断面を拡大して示す断面図である。

【００１４】まず、図１及び図２に示すように、建物ユ
ニット５は、ユニット四隅に立設される４本の角型鋼管
製の柱６，６，…と、ユニット長辺側にて相対向する２
本の柱６，６の下端部間・上端部間に架け渡される各２
本の溝形鋼製の桁側床大梁７，７及び桁側天井大梁８，
８と、ユニット短辺側にて相対向する２本の柱６，６の
下端部間・上端部間に架け渡される各２本の溝形鋼製の
妻側床大梁９，９及び妻側天井大梁１０，１０と、複数
の床パネル１１，１１，…と、複数の溝形鋼製の天井小
梁１２，１２，…とから箱形の躯体が構成され、この躯
体に、図３，図５及び図７に示す壁パネル（外壁パネル
１３、内壁パネル１４、界壁パネル１５や、天井面材１
６が、ボルトやタッピングビス等の固定具を用いて取着
されることにより構成されている。なお、建物ユニット
のどの側面にどの種の壁パネルが取着されるかは、建物
ユニットがユニット建築物のどの部分を構成するかによ
って決定され、壁パネルの取着個数及び配置状況によっ
て、コの字壁状の建物ユニット、Ｌ字壁状の建物ユニッ
ト等が存在する。

【００１５】ここで、上記各柱６には、高温時耐力の保
証された耐火鋼（ＳＳ４００材）から形成された１２５
ｍｍ角の軽量角形鋼管が用いられる。図８の曲線（イ）
は、柱６に適用される耐火鋼の鋼材温度−構造強度特性
曲線を表している。同図に示されるように、この例の耐
火鋼は、温度の上昇につれて耐力が劣化する点では普通
鋼と同様であるが、劣化の程度は比較的緩やかで、６０
０℃の高温下でも、この鋼材が常温時に有する耐力の２
／３以上の耐力、すなわち、１６３Ｎ／ｍｍ²以上の耐
力を維持し得る品質を備えている。各柱６の上端部に
は、図３に示すように、互いに直交する２つのコ字状の
ジョイントピース１７，１７が溶接により水平方向に突
設されていて、これらジョイントピース１７，１７を介
して、各柱６と各天井大梁８，１０が溶接により結合さ
れている。また、各柱６の下端部にも、２つのコ字状の
ジョイントピース１８，１８が溶接により水平方向に突
設されていて、これらジョイントピース１８，１８を介
して、各柱６と各床大梁７，９が溶接により結合されて
いる。なお、各ジョイントピース１７，１８も柱６と同
一組成の耐火鋼から形成されている。

【００１６】また、柱６の上端面には、同耐火鋼からな
る上閉塞板１９が溶接され、柱６の下端面には、同耐火
鋼板からなる下閉塞板２０が溶接されている。上閉塞板
１９には、中央部位に上下階接合ボルト２１が植設さ
れ、また、その両側で互いに対角をなす２つのコーナ寄
りの部位には、位置決め用のガイドピン２２，２２がそ
れぞれ植設されている。なお、各ガイドピン２２は、そ
の位置決め機能の性質から、上下階接合ボルト２１より
も軸長に形成されている。一方、下閉塞板２０には、中
央部位に（下階建物ユニット５の）上下階接合ボルト２
１を挿通させるボルト挿通孔２３が穿設され、また、そ
の両側で互いに対角をなす２つのコーナ寄りの部位に
は、（下階建物ユニット５の）ガイドピン２２，２２を
それぞれ挿通させるピン挿通孔２４，２４が穿孔されて
いる。さらに、上下端部を除く柱６の側面のうち、建物
ユニット５の内部を臨む２つの側面には、予め工場にお
いて、厚さ１２．５ｍｍのセラミックファイバや珪酸カ
ルシウム板等の耐火被覆材２５によって耐火被覆されて
いる。

【００１７】上記各桁側床大梁７は、図２に示すよう
に、共に溝形鋼から形成された概略同一寸法（この例で
は２，７５１ｍｍ）の２本の部分梁７１，７１と、これ
ら部分梁７１，７１が互いに所定の距離（この例では６
０ｍｍ）を隔てる状態で長手方向に連結して継合する梁
間ジョイントプレート７２とからなっていて、継合後の
梁全長が５，５６２ｍｍになるように設定されている。
この梁間ジョイントプレート７２は、図４に詳細に示す
ように、各部分梁７１の凹部に緩い状態で嵌合可能な溝
形鋼から形成され、接合に際しては、梁間ジョイントプ
レート７２の図中右端側の凸部を一方の部分梁７１の図
中左端側の凹部に、また、梁間ジョイントプレート７２
の図中左端側の凸部を他方の部分梁７１の図中右端側の
凹部に、ウェブ同士が当接するまで嵌合した後、これら
ウェブ同士を高力ボルト７３１と高力ナット７３２と座
金７３３とで強固に締結することにより、２本の部分梁
７１，７１を構造上有効に継合連結するようにしてい
る。このように、２本の部分梁７１，７１を所定距離隔
てて並置したこと、部分梁７１，７１と梁間ジョイント
プレート７２とを高力ボルト７３１で締結したこと、高
力ボルト７３１のない状態では梁間ジョイントプレート
７２が部分梁７１の長手方向にスライドし得るように緩
い嵌合関係にしたこと等により、この梁間ジョイントプ
レート７２は、火災時の桁側床大梁の熱的伸びを吸収し
得る熱変形吸収機構として機能し得るようになってい
る。

【００１８】また、上記各妻側床大梁９は、継合梁の桁
側床大梁７とは異なり、連続梁であり、長さ寸法が２，
１６３ｍｍである１本の溝形鋼からなっている。なお、
部分梁７１，７１，妻側床大梁９及び梁間ジョイントプ
レート７２には、柱６と同一組成の耐火鋼（熱膨張係数
α＝１．４５×１０^-5）から形成された溝形鋼が用いら
れる。また、高力ボルト７３１には、熱膨張係数の高い
高張力鋼から形成されたものが使用される。

【００１９】上記各桁側天井大梁８は、桁側床大梁７の
構成各部と同一の構成各部により構成されている。すな
わち、各桁側天井大梁８は、図２に示すように、共に溝
形鋼から形成された概略同一寸法（この例では２，７５
１ｍｍ）の２本の部分梁８１，８１と、これら部分梁８
１，８１を互いに所定の距離（この例では６０ｍｍ）隔
てた状態で長手方向に継合する梁間ジョイントプレート
８２とからなっていて、継合後の梁全長が５，５６２ｍ
ｍになるように設定されている。この梁間ジョイントプ
レート８２は、各部分梁８１の凹部に緩い状態で嵌合可
能な溝形鋼から形成され、接合に際しては、梁間ジョイ
ントプレート８２の図中右端側の凸部を一方の部分梁８
１の図中左端側の凹部に、また、梁間ジョイントプレー
ト８２の図中左端側の凸部を他方の部分梁８１の図中右
端側の凹部に、ウェブ同士が当接するまで嵌合した後、
これらウェブ同士を高力ボルト８３１と高力ナット８３
２と座金８３３（図１０）とで強固に締結することによ
り、２本の部分梁８１，８１を構造上有効に継合連結す
るようにしている。このように、２本の部分梁８１，８
１を所定距離隔てて並置したこと、部分梁８１，８１と
梁間ジョイントプレート８２とを高力ボルト８３１で締
結したこと、高力ボルト８３１のない状態では梁間ジョ
イントプレート８２が部分梁８１の長手方向にスライド
し得るように緩い嵌合関係にしたこと等により、この梁
間ジョイントプレート８２は、火災時の桁側天井大梁の
熱的伸びを吸収し得る熱変形吸収機構として機能し得る
ようになっている。

【００２０】また、上記各妻側天井大梁１０は、継合梁
の桁側天井大梁８とは異なり、連続梁であり、長さ寸法
が２，１６３ｍｍである１本の溝形鋼からなっている。
なお、部分梁８１，８１，妻側天井大梁１０及び梁間ジ
ョイントプレート８２には、柱６と同一組成の耐火鋼
（熱膨張係数α＝１．４５×１０^-5）から形成された溝
形鋼が用いられる。また、高力ボルト８３１には、熱膨
張係数の高い高張力鋼から形成されたものが使用され
る。

【００２１】また、建物ユニット５の床構造体におい
て、上記各床パネル１１は、厚さ１２５ｍｍのＡＬＣ版
（Autoclaved Light Weight Concrete；気泡コンクリー
ト版）からなり、これにより、耐火時間２時間以上（JI
S A 1304 建築構造部分の耐火試験方法による）の耐火
性能が確保されている。床パネル１１，１１，…は、図
５及び図６に示すように、長方形の板状体で、桁側床大
梁７，７の長手方向に短辺を沿わせ、長辺同士を順次隣
接させた状態で、桁側床大梁７，７間に架け渡されてお
り、それぞれの短辺側両端部が、桁側床大梁７，７のウ
ェブ内側面にワンサイドリベット２６，２６，…で固定
された受け部材２７，２７と押さえ部材２８，２８とに
挟持され、これらを貫通するボルト２９，２９とナット
３０，３０とで強固に締結されて、各桁側床大梁７に固
定されている。

【００２２】さらに、図６に示すように、隣接する各床
パネル１１の相対向する側端面の上端には、一方に断面
矩形の凹部３１ａ、他方に断面矩形の凸部３１ｂが設け
られ、これらが互いに所定の常温時重合幅を確保した状
態で重ね合わせられている。ここで、一方の桁側床大梁
７の梁間ジョイントプレート７２と、他方の桁側床大梁
７の梁間ジョイントプレート７２とを結ぶ部位にも、床
パネル目地部が生じるように設定されていて、この部位
における床パネル目地部では、他の部位における床パネ
ル目地部に比して、隣接する床パネル１１，１１同士の
常温時重合幅が比較的小さ目に設定されている。また、
床大梁７，９には、上フランジ上面から（床パネル１１
と交差する部分を除く）開口面にかけて、厚さ１２．５
ｍｍのセラミックファイバや珪酸カルシウム板等の耐火
被覆材３２，３２が被せられて耐火被覆されている。な
お、梁間ジョイントプレート７２の部位には、両側の部
分梁７１，７１に跨った状態で耐火被覆材３２が被せら
れている。床パネル１１の上面にはパーティクルボード
等の根太受け３３，…が配設され、根太受け３３，…の
上面には床根太３４，３４，…が取着され、さらに、床
根太３４，３４，…の上面にはパーティクルボード等の
床面材３５が貼着されている。

【００２３】また、図７に示すように、建物ユニットの
天井構造体において、相対向する２本の桁側天井大梁
８，８間には、一対のガゼットプレート３６，３７を介
して、各天井小梁１２が架け渡されて固定されている。
各天井小梁１２の下端部には、木質の天井根太３８，…
が設置され、天井根太３８，…の下端部には、天井根太
３８，…の長手方向に直交する方向に天井野縁３９，３
９，…が取着され、さらに、これら天井野縁３９，３
９，…の下面に石膏ボード等の天井面材１６が貼着され
ている。各天井大梁８，１０には、同図に示すように、
下フランジ下面から開口面経由の上フランジ上面端部に
かけて、厚さ１２．５ｍｍのセラミックファイバや珪酸
カルシウム板等の耐火被覆材４０が被せられて耐火被覆
されている。なお、梁間ジョイントプレート８２の部位
には、両側の部分梁８１，８１に跨った状態で耐火被覆
材４０が被せられている。

【００２４】また、上記壁パネルのうち、外壁パネル１
３は、図３に示すように、例えば、厚さ１００ｍｍのＡ
ＬＣ版等の耐火時間２時間以上（JIS A 1304 建築構造
部分の耐火試験方法による）の耐火材料で形成され、ロ
ックウールを介して床大梁７，９及び天井大梁８，１０
に締結されている。内壁パネル１４は珪酸カルシウム板
と石膏ボードとの積層からなる厚さ６８ｍｍの耐火性の
積層版で形成され、外壁パネル１３と内壁パネル１４と
の間には、ガラスウールやロックウール等の断熱材・吸
音材が充填されている。また、上記界壁パネル１５は、
各戸毎に空間を仕切るもので、珪酸カルシウム板とガラ
ス繊維入り石膏ボードとの積層からなる厚さ１１６ｍｍ
の積層版で形成され、これにより、耐火時間２時間以上
（JIS A1304 建築構造部分の耐火試験方法による）の耐
火区画が構成されている。

【００２５】次に、図９を参照して、この例の建物ユニ
ット５，５，…から構成されるユニット建築物の組立手
順について説明する。上記構成の建物ユニット５は、建
物の工業生産化率を高めるために、予め工場において、
運搬可能な大きさの箱形のものとして生産された後、建
築現場に輸送されて、施工・組立される。組立は、例え
ば、図９（ａ）〜（ｄ）に示す作業順序で行われる。す
なわち、まず、同図（ａ）に示すように、予め構築され
た基礎４１の上に鉄板４２を置き、同図（ｂ）に示すよ
うに、この鉄板４２の上にクレーン車４３を配置させ
る。そして、クレーンによって、一階建物ユニット５，
５を順次吊り上げ、基礎４１上の片側半分に据え付けて
行く。このとき、据え付けられた一階建物ユニット５，
５，…を基礎４１に対してアンカーボルトで締結固定す
ると共に、隣接する一階建物ユニット５，５同士を柱間
で剛接合する。

【００２６】次に、クレーンにより、各二階建物ユニッ
ト５を対応する一階建物ユニット５の上部に積み上げ
る。このとき、二階建物ユニット５における柱脚のピン
挿通孔２４，２４に一階建物ユニット５における柱頭の
ガイドピン２２，２２が挿通される状態で積み重ねる
と、自然と精度良い位置決めが行われ、一階建物ユニッ
ト５における柱頭の上下階接合ボルト２１が二階建物ユ
ニット５における柱脚のボルト挿通孔２３に挿通された
状態になるので、図示せぬ接合用ナットと上下階接合ボ
ルト２１とで締結することにより、上下階を剛接合す
る。また、隣接する二階建物ユニット５，５同士を柱間
で剛接合する。次に、三階建物ユニット５，５，…を、
上記と同様の方法で二階建物ユニット５，５，…の上に
積み重ね、二階ユニット５，５，…に固定すると共に、
隣接する三階建物ユニット５，５同士を柱間で剛接合す
る。この後、三階建物ユニット５，５，…の上部に屋根
を設置する。次に、図９（ｃ）に示すように、クレーン
車４３を基礎４１の外側に移動させて、その場所から、
基礎４１上の残りの半分に、建物ユニット５，５，…
を、先と同様にして順に積み上げて行き、屋根を設置し
て、同図（ｄ）に示すように、三階建ユニット建築物を
概略完成させる。

【００２７】なお、上記三階建ユニット建築物におい
て、隣接する建物ユニットの柱間には、厚さ１２．５ｍ
ｍのセラミックファイバや珪酸カルシウム等の耐火被覆
材が現地にて被覆される。この結果、隣接して集合する
柱６，６，…は、予め工場で取着された耐火被覆材２５
と合わせて、一括して耐火被覆材で耐火被覆され、これ
によって、少なくとも１時間継続する火災の下で、各柱
６の平均鋼材温度が３５０℃は越えても６００℃は越え
ないようになされている（なお、柱６の平均鋼材温度が
６００℃まで昇温することは構造安全上許容される）。

【００２８】また、隣接する建物ユニット間において、
床大梁７（又は９）間のわたり部、及び天井大梁８（又
は１０）間のわたり部には、厚さ１２．５ｍｍのセラミ
ックファイバや珪酸カルシウム板等の耐火被覆材が現地
にて被覆される。この結果、隣接して集結する２本の床
大梁７（又は９）及び２本の天井大梁８（又は１０）
は、予め工場で取着された耐火被覆材３２，４０と合わ
せて、耐火被覆材及び床パネル１１，１１とによって一
括して耐火被覆され、これによって、少なくとも１時間
継続する火災の下で、床大梁７，９及び天井大梁８，１
０の平均鋼材温度が３５０℃は越えても６００℃は越え
ないようになされている（なお、床大梁７，９及び天井
大梁８，１０の平均鋼材温度が６００℃まで昇温するこ
とは構造安全上許容される）。

【００２９】さらに、床大梁７（又は９）−床大梁７
（又は９）間のわたり部には床面材３５と同一素材の床
わたり材が、天井大梁８（又は１０）−天井大梁８（又
は１０）間のわたり部には天井面材１６と同一素材の天
井わたり材が、それぞれ現地にて貼着される。これら床
わたり材及び天井わたり材は、耐力性のない部材であ
り、構造耐力を論ずる上では、ユニット間の接合には何
等寄与していないと考えることができる。

【００３０】次に、この例の耐火構造の作用について説
明する。図１０は、平穏時における桁側床大梁７の状態
を示す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ線に
沿う断面図、また、図１１は、火災時における桁側床大
梁７の状態を示す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図１０（ａ）及び
図１１（ａ）は、桁側天井大梁８の継合部をも示してい
る。梁間ジョイントプレート７２（８２）の介在によ
り、２本の部分梁７１（又は８１）は構造上有効に剛接
合している。すなわち、図１０に示すように、高力ボル
ト７３１（８３１）と高力ナット７３２（８３２）との
強い締め付けで、梁間ジョイントプレート７２（８２）
と部分梁７１（８１）との接合面に強い非常に大きな摩
擦力が発生するので、一方の部分梁７１（又は８１）に
加えられる地震力や風圧等の水平力を他方の部分梁７１
（又は８１）に伝達することができる。また、一方の部
分梁７１（又は８１）に加えられる積載荷重等の垂直荷
重を他方の部分梁７１（８１）と分担して支持すること
もできる。それ故、従来の連続梁（非継合梁）と同様
に、架構の安定性・安全性を確保することができる。

【００３１】これに対して、火災時には、この例の建物
ユニット５の主要構造部である柱６や床大梁７，９や天
井大梁８，１０は、６００℃まで加熱される。上記した
ように、これらの主要構造部は、いずれも耐火鋼からな
るものなので、６００℃の加熱によっても耐力性を消失
することはないが、高温故、熱膨張の影響が顕著とな
る。特に、長さ寸法が２，７５１ｍｍの部分梁７１，８
１は、６００℃の高温下では、２本合わせて、４７．５
６６ｍｍ程度熱膨張する。この結果、各部分梁７１（８
１）は柱６と梁間ジョイントプレート７２（８２）とに
激しい熱的圧力を加える。一方、図１１に示すように、
梁間ジョイントプレート７２（８２）と部分梁７１（８
１）とを強固に締結する高力ボルト７３１（８３１）も
加熱されて、軸方向に伸びてしまい、この結果、高力ボ
ルト７３１（８３１）と高力ナット７３２（８３２）と
による締結が緩んでしまう。継合部の締結が緩むと、梁
間ジョイントプレート７２（８２）と部分梁７１（８
１）との接合面に作用する摩擦力が急激に弱められ、こ
れに伴い、両側の分割梁７１，７１（８１，８１）から
梁間ジョイントプレート７２（８２）に加えられる熱応
力が高力ボルト７３１（８３１）の軸部に集中するよう
になる。

【００３２】この応力集中の結果、高力ボルト７３１
（８３１）が折れてしまう。高力ボルト７３１（８３
１）の折れる態様としては、梁間ジョイントプレート７
２（８２）の両側の高力ボルト７３１（８３１）が略同
時に折れる場合と、いずれか一方側の高力ボルト７３１
（８３１）のみが折れる場合とがある。例えば、図中左
側の高力ボルト７３１（８３１）が折れると、２本の部
分梁７１，７１（８１，８１）同士の剛接合は解かれ、
それぞれの部分梁７１，７１（８１，８１）の剛接合が
解かれた側の先端部は長手方向に対しては自由端のよう
に振る舞うことが可能となる。それ故、図中右側の部分
梁７１（８１）から熱的に押される梁間ジョイントプレ
ート７２（８２）と熱膨張する図中左側の部分梁７１
（８１）とが互いにスライドして、この結果、部分梁７
１（８１）の熱応力が吸収される。

【００３３】ここで、互いに継合されている２本の部分
梁７１，７１（８１，８１）７１，８１間には予め６０
ｍｍの隙間が設けられているので、最大６０ｍｍスライ
ドすることが可能であり、空間的にも、２本合わせて４
７．５６６ｍｍの部分梁７１，７１（８１，８１）の熱
膨張を吸収し得る。なお、図中右側の高力ボルト７３１
（８３１）が折れる場合や、両側の高力ボルト７３１
（８３１）が略同時に折れる場合にも同様のスライド現
象が発生して部分梁７１（８１）の熱応力が吸収され
る。また、相対向する２つの梁間ジョイントプレート７
２，７２間を結ぶ部位における床パネル目地部では、上
記したように、他の部位における床パネル目地部に比し
て、隣接する床パネル１１，１１同士の常温時重合幅を
比較的小さ目に設定しているので、火災時に、両側の部
分梁７１，７１が接近してきても、床パネル１１，１１
同士が衝突するには充分ゆとりがある。加えて、ＡＬＣ
版からなる床パネル１１は圧縮力に対して強い。それ
故、床構造体が崩壊する虞はない。

【００３４】このように、この例の構成によれば、桁側
床梁７や桁側天井大梁８の熱的変形は自己完結されるの
で、建物ユニット５から建物ユニットへ、梁の伸びや変
形が加算集積されるのを回避することができる。このた
め、建築物全体としての過大な変形が見られなくなり、
建築物の崩壊を防止することができる。また、梁の熱的
伸びが各建物ユニット５毎に完結されるので、耐火区画
をむやみに設ける必要がない。すなわち、従来のように
建築物内を耐火間仕切壁によって区画しなくて済むの
で、室内を広く使うことができ、間取り等の多様なプラ
ンに対応することができる。

【００３５】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上記
実施例では、建築物の耐火構造を三階建のユニット建築
物に適用した例を示したが、ユニット建築物に限らず、
在来工法による建築物に適用しても良いし、三階建に限
らず、二階建あるいは四階建以上の建物に適用しても良
い。また、隣接する全ての建物ユニット間又は躯体区画
間にこの発明の耐火構造が適用される必要はなく、必要
に応じて、部分的で構わない。また、上述の実施例にお
いては、建物ユニットがラーメン構造で構成される場合
について述べたが、架構の形式はラーメン構造に限定す
るものではなく、ピンブレス構造でも壁式構造でも良
い。なお、上述の実施例では、建物ユニット５，５間の
桁方向に２本の部分梁７１，７１（８１，８１）と梁間
ジョイントプレート７２（８２）とから構成される大梁
を用いる場合について述べたが、これに限らず、必要に
応じて、このような梁を妻方向にも適用しても良い。ま
た、上述の実施例では、２本の部分梁７１，７１（８
１，８１）を同寸に設定するようにした場合について述
べたが、これに限らず、一方を長く他方を短く設定して
も良い。例えば、梁の曲げ応力が「０」となる部位で分
割することが考えられる。

【００３６】また、上述の実施例においては、比較的熱
膨張係数の高い高力ボルト７３１（８３１）で梁間ジョ
イントプレート７２（８２）と部分梁７１（８１）とを
締結して固定する場合について述べたが、例えば、座金
７３３（８３３）を低融点合金等の高温時溶ける素材を
用いて形成するようにすれば、座金が７３３（８３３）
が溶けることにより、ボルトの接合が緩むのと同一結果
を生むので、熱膨張の低い高力ボルトを用いることがで
きる。また、高力ボルト７３１（８３１）に代えて、高
温で溶ける樹脂製の耐力ボルトを使用することもでき
る。また、高力ボルト７３１（８３１）を挿通させるた
めに、部分梁７１（８１）に穿孔されるボルト挿通孔
は、長手方向に長軸を有する長孔としても良い。

【００３７】また、上述の実施例においては、梁間ジョ
イントプレート７２（８２）と部分梁７１（８１）とを
ボルト接合することにより、構造上有効に剛接合する場
合について述べたが、ボルト接合に代えて、低融点合金
や普通鋼からなる溶加材を用いて、溶接接合するように
しても良い。例えば、図７の曲線（ロ）に示すような、
高温（６００℃）で耐力性が消失する普通鋼（ＪＩＳ−
Ｇ３１０２ＳＳ４００材）を溶加材（溶着金属）とし
て用いるようにすれば、同図から明らかなように、常温
では耐力性を有するものの、６００℃の高温下では耐力
が１６３Ｎ／ｍｍ²以下に減衰し、もはや構造耐力性部
材としては機能し得ず、上述したと同様のスライド現象
が発生する。それ故、このように構成された継合梁の熱
変形も、自己完結形となる。また、梁間ジョイントプレ
ート７２（８２）の断面形状は、コ字形に限らず、Ｌ字
形でも良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の建築物
の耐火構造は、火災時に発生する熱変形を自己完結でき
る継合梁を用いているので、梁から梁へ熱による伸び又
は変形が加算集積されるのを防止できる。それ故、建築
物の過大な変形、ひいては建築物の倒壊を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である建築物の耐火構造に
適用される建物ユニットの躯体構造を示す斜視図であ
る。

【図２】同躯体構造を分解して示す斜視図である。

【図３】同建物ユニットの柱部を拡大して示す斜視図で
ある。

【図４】同建物ユニットの梁（桁側床大梁）を分解して
示す斜視図である。

【図５】同建物ユニットの床部断面を拡大して示す部分
斜視図である。

【図６】同建物ユニットの床部を拡大して示す部分斜視
図である。

【図７】同建物ユニットの天井部断面を拡大して示す断
面図である。

【図８】同実施例の説明に供される鋼材温度−構造強度
特性を表すグラフである。

【図９】同実施例のユニット建築物の組立手順の一例を
示す斜視図である。

【図１０】同実施例の平穏時における作用の説明に供さ
れる説明図である。

【図１１】同実施例の火災時時における作用の説明に供
される説明図である。

【図１２】従来技術の説明に供される説明図である。

【符号の説明】

５建物ユニット６柱７桁側床大梁（継合梁）８桁側天井大梁（継合梁）７１，８１部分梁（第１及び第２の部分梁）７２，８２梁間ジョイントプレート（連結部材）７３１，８３１高力ボルト（ボルト）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/94 E04B 1/348

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の梁と柱とから骨組が構成されてな
る鉄骨系の建築物において、任意の対をなす柱間には、
一方の柱に支持固定される第１の部分梁と他方の柱に支
持固定される第２の部分梁とを連結部材によって連結継
合してなる継合梁が架け渡され、前記第１及び第２の部
分梁は、火災時両側から迫る当該第１及び第２の部分梁
の伸びを空間的に吸収し得る隙間を隔てて同一直線上に
並置された状態で、前記連結部材によって構造上有効に
連結継合され、かつ、前記連結部材は、前記第１及び第
２の部分梁にボルトで接合されると共に、このボルト接
合は高温時にボルト軸の軸方向の伸びにより接合緩みが
生ずる機構とされていることを特徴とする建築物の耐火
構造。
【請求項２】複数の梁と柱とから骨組が構成されてな
る鉄骨系の建築物において、任意の対をなす柱間には、
一方の柱に支持固定される第１の部分梁と他方の柱に支
持固定される第２の部分梁とを連結部材によって連結継
合してなる継合梁が架け渡され、前記第１及び第２の部
分梁は、火災時両側から迫る当該第１及び第２の部分梁
の伸びを空間的に吸収し得る隙間を隔てて同一直線上に
並置された状態で、前記連結部材によって構造上有効に
連結継合され、かつ、前記連結部材は、前記第１及び第
２の部分梁にボルトで接合されると共に、このボルト接
合は高温時に座金の溶失により接合緩みが生ずる機構と
されていることを特徴とする建築物の耐火構造。
【請求項３】複数の梁と柱とから骨組が構成されてな
る鉄骨系の建築物において、任意の対をなす柱間には、
一方の柱に支持固定される第１の部分梁と他方の柱に支
持固定される第２の部分梁とを連結部材によって連結継
合してなる継合梁が架け渡され、前記第１及び第２の部
分梁は、火災時両側から迫る当該第１及び第２の部分梁
の伸びを空間的に吸収し得る隙間を隔てて同一直線上に
並置された状態で、前記連結部材によって構造上有効に
連結継合され、かつ、前記連結部材と前記第１及び第２
の部分梁が、低融点金属や普通鋼からなる溶加材を用い
て溶接接合されていることを特徴とする建築物の耐火構
造。
【請求項４】前記建築物が、複数の梁と柱とから箱形
に骨組が構成されてなる鉄骨系の建物ユニットを複数個
水平方向及び垂直方向に連結配置してなるユニット建物
であることを特徴とする請求項１，２もしくは３記載の
建築物の耐火構造。