JP3668484B2 - 木造建築物の耐火構造 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物の耐火構造に関する。

従来、木造建築物に耐火性能を付与する場合、枠組壁工法の木造壁を例とすれば、図７に示すように、木製の枠組体１００の室内側の面に、所定厚さの石膏ボード１１０を取り付けていた（例えば非特許文献１参照）。
木製の枠組体１００は、床版上に釘打ち固定された下枠１０１と、この下枠１０１の上に所定間隔で立設された複数の竪枠１０２と、この竪枠１０２の上端に取り付けられた上枠１０３とから形成されている。石膏ボード１１０は、単層または複数層により所定の厚さに構成され、前記枠組体１００の室内側の面を覆うように取り付けられている。なお、図７では、石膏ボード１１０を２つの層、すなわち、第１の石膏ボード１１１と第２の石膏ボード１１２とにより構成した例を示している。

かかる構造によれば、火災時には、石膏ボード１１０に含まれる結晶水が、火災の熱によって水蒸気に変化することで熱エネルギーを消費するので、一定時間火災を食い止めることが可能となる。したがって、石膏ボード１１０、すなわち防火被覆層の厚みを適宜調整することにより、所望の耐火性能を得ることができる。
"社団法人 石膏ボード工業会"、（「どのように施工しますか」、「せっこうボード製品の種類と規格」参照）、［online］、社団法人石膏ボード工業会、［平成15年4月16日検索］、インターネット＜URL：http://www.gypsumboard-a.or.jp/use2.shtml＞

しかし、かかる方法によって木造建築物に一定以上の耐火性能を付与するためには、防火被覆層の厚さを大きくしたり、重ね張りする枚数を多くしたりする必要がある。このため、壁厚の増大による居住空間の減少、施工効率の低下、建物の重量増加、建築費の増加といった問題が生じていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従来と同程度の厚さで、より高い耐火性能を得ることができる木造建築物の耐火構造を提供することを課題とする。

本発明に係る木造建築物の耐火構造は、木質材料で構成された木質下地（上枠と下枠と竪枠とを組み合わせて構成された木製の枠組体を除く）と、前記木質下地の室内側に取り付けられた厚さ１５ｍｍ以上の第１の強化石膏ボード層と、この第１の強化石膏ボード層の室内側に取り付けられた厚さ０．０５ｍｍ以上のアルミニウムシートと、このアルミニウムシートの室内側に取り付けられた厚さ２１ｍｍ以上の第２の強化石膏ボード層と、を有し、前記第１の強化石膏ボード層および前記第２の強化石膏ボード層は目地部を備え、前記アルミニウムシートは、前記目地部を跨いで取り付けられていることを特徴とする。

火災の熱の伝達形態には「対流」、「伝導」及び「輻射」の３つの態様があるが、かかる構造によれば、第１の強化石膏ボード層と第２の強化石膏ボード層との間に配置されたアルミニウムシートの輻射断熱機能により、火災による輻射熱が室内側へと反射され、木質下地および第１の強化石膏ボード層に伝わる熱が減少する。したがって、金属製シートを用いない場合に比べて、防火被覆層を薄くすることができる。

ここで、「木質下地」とは、防火被覆層が取り付けられる木質の下地をいい、柱や梁などの構造体でも単なる下地材でもよい。木質下地が構造体である場合は、その工法は、木造軸組工法、ヘビーティンバー工法等、どのような工法であってもよい（ただし、上枠と下枠と竪枠とを組み合わせて構成された木製の枠組体を除く）。また、本発明の耐火構造が適用される部位は、特に限定されるものではなく、壁、床、柱、梁、天井、屋根、階段、軒裏等、建物のあらゆる部位に適用することができる。

また、防火被覆層として強化石膏ボードを用いることにより、高い耐火性能を得ることができる。すなわち、火災の熱で強化石膏ボードに含まれる結晶水が水蒸気化して火災の熱を消費し、当該熱が木質下地に伝達するまでに要する時間を遅らせることができる。

また、アルミニウムシートの木質下地側に第１の強化石膏ボード層を設けることにより、アルミニウムシートの室内側に取り付けられた第１の強化石膏ボード層を薄くすることができる。ここで、アルミニウムシートの木質下地側に設けられた「第１の強化石膏ボード層」は、火災の輻射熱がアルミニウムシートで反射されることから、比較的薄いもので足りる。

また、各目地部の室内側又は木質下地側は必ずアルミニウムシートで塞がれることとなる。したがって、熱気や火炎が目地部の隙間を通って木質下地に到達するのを、アルミニウムシートによって防止することができる。

また、アルミニウムは、金属の中でも高い輻射断熱性能を有しており（輻射率０．０４〜０．０８程度）、火災の輻射熱を効率よく反射して、木質下地に伝達される熱を減少させる。したがって、従来の耐火構造に比べて防火被覆層を薄くすることが可能となる。

また、アルミニウムは鉄や銅等と比べて融点が低いが、アルミニウムシートの室内側に第２の強化石膏ボード層が配置されることにより、アルミニウムシートが直接火炎に曝されることが無く、比較的長時間輻射断熱機能を発揮することができる。

本発明によれば、金属製シートを用いて火災の輻射熱を室内側に反射させることにより、木質下地に伝わる熱を低減することができる。したがって、従来と同程度の防火被覆層の厚さで、より高い耐火性能を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、いくつかの例を挙げて詳細に説明する。初めに、参考例として、枠組壁工法の耐火木造壁について説明する。図１は、枠組壁工法の耐火木造壁を示す一部切り欠き斜視図であり、部屋と部屋とを仕切る間仕切壁を耐火構造とした場合を示している。

本参考例において、枠組壁工法の耐火木造壁１０（以下、「枠組壁１０」という。）は、図１に示すように、木質下地たる枠組体１と、この枠組体１の室内側に取り付けられた第１の石膏ボード２と、この第１の石膏ボード２の室内側に取り付けられた金属製シートたるアルミニウムシート３と、このアルミニウムシート３の室内側に取り付けられた第２の石膏ボード４とを含んで構成されている。

（１）枠組体１
枠組体１は、正面視方形枠状の部材であり、床版上に設置された下枠１ａと、この下枠１ａの上面に所定間隔で垂直に立設された複数の竪枠１ｂ、１ｂ…と、これらの竪枠１ｂ、１ｂ…の上端に下枠１ａと平行に取り付けられた上枠１ｃとから構成されている。これら下枠１ａ、竪枠１ｂ、上枠１ｃは、いずれも木製であり、同一断面の角形棒状部材である。このように構成される枠組体１は、枠組壁１０の骨格的な機能を果たすものであり、これに張着される石膏ボード等を支持するものである。

なお、本参考例においては、剛性を高めるために、この枠組体１の室内側の面を覆うように合板１ｄが取り付けられている。また、下枠１ａ、竪枠１ｂ、上枠１ｃ及び合板１ｄに囲まれて形成された空間には、断熱材１ｅが充填されている。

（２）第１の石膏ボード２
第１の石膏ボード２は、所定厚さを有する板状部材であり、枠組体１の室内側、つまり本参考例では合板１ｄの室内側に取り付けられている。材料としては、例えば強化石膏ボード（ＧＢ−Ｓ，ＪＩＳ Ａ ６９１３）を使用することができ、石膏ボード用の釘（ＪＩＳ Ａ ５５０８）で枠組体１に固定されている。第１の石膏ボード２は、結晶水を含有しており、火災の熱がアルミニウムシート３を通して伝わってくると、この結晶水が水蒸気となり、温度の上昇・熱の伝達を阻害する。すなわち、第１の石膏ボード２は、アルミニウムシート３を通して伝わってきた熱から、枠組体１を保護する役割を果たすものである。
なお、「所定厚さ」については後記する。

ここで、石膏ボード１枚の面積が枠組体１の面積よりも小さい場合には、複数枚の石膏ボードを同一面上で突き合せるようにして、合板１ｄの室内側の面をすべて覆うように敷きつめて、第１の石膏ボード２を形成してもよい。このとき、石膏ボード同士を突き合せた位置には、目地部２ａが形成される。

（３）アルミニウムシート３
アルミニウムシート３は、所定厚さのシート状部材であり、第１の石膏ボード２と第２の石膏ボード４との間に配置される。本参考例では、第１の石膏ボード２の室内側の面に接着剤等によって張り付けられている。このアルミニウムシート３は、輻射断熱機能を有しており、火災の輻射熱を反射して、第１の石膏ボード２に伝わる熱を減少させる役割を果たす。これにより、第１の石膏ボード２及び第２の石膏ボード４を薄くすることができる。
なお、アルミニウムシート３は、第１の石膏ボード２の室内側の全面に隙間なく張り付ける。また、アルミニウムシート３の材料としては、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｈ ４１６０）に適合するものを使用するのが望ましい。

（４）第２の石膏ボード４
第２の石膏ボード４は、所定厚さを有する板状部材であり、アルミニウムシート３の室内側に配置されている。材料としては、第１の石膏ボード２と同じく、例えば強化石膏ボード（ＧＢ−Ｓ，ＪＩＳ Ａ ６９１３）を使用することができ、石膏ボード用の釘（ＪＩＳ Ａ ５５０８）によって枠組体１に固定されている。さらに、第２の石膏ボード４は、ステープル及び釘などによって第１の石膏ボード２に打ち付けられており、これにより第１の石膏ボード２と、アルミニウムシート３と、第２の石膏ボード４の密着性が高められている。このように、第２の石膏ボード４が、アルミニウムシート３の室内側に配置されることにより、アルミニウムシート３は直接火炎に曝されることがなくなり、輻射断熱機能を十分発揮することができる。すなわち、第２の石膏ボード４は、結晶水を水蒸気に変化させてアルミニウムシート３への熱の伝達を遅延させるのみならず、アルミニウムシート３を火炎から保護して輻射断熱機能を十分に発揮させる役割を果たす。
なお、第１の石膏ボード２と同様に、複数枚の石膏ボードで第２の石膏ボード４を構成してもよい。このとき、石膏ボード同士を突き合せた位置には、目地部４ａが形成される。

図２は、枠組壁１０の目地部を拡大して示した水平断面図である。
図２に示すように、第１の石膏ボード２は、複数の石膏ボードを突き合せて形成されている。また、第２の石膏ボード４も、複数の石膏ボードを突き合せて形成されている。ここで、第１の石膏ボード２の目地部２ａと第２の石膏ボード４の目地部４ａとは、互いに重ならないように配置する。また、アルミニウムシート３は、これら各目地部２ａ、４ａのそれぞれを跨いで（塞ぐように）取り付ける。
このように構成することにより、目地部２ａの室内側は、第２の石膏ボード４とアルミニウムシート３とによって塞がれることとなる。また、目地部４ａの枠組体側は、アルミニウムシート３と第１の石膏ボード２とによって塞がれることとなる。したがって、火災の熱は、必ずアルミニウムシート３と第１の石膏ボード２又は第２の石膏ボード４との組合せによって遮断される。言い換えれば、アルミニウムシート３のみ或いは第１の石膏ボード２又は第２の石膏ボード４のみで火災の熱に対抗することがなくなる。これにより、目地部２ａ又は目地部４ａを通って熱気や火炎が枠組体１に到達することを効果的に防止することができる。

また、第２の石膏ボード４の目地部４ａは、目地処理材にて平滑に仕上げるのが望ましい。具体的には、石膏系又は炭酸カルシウム系のパテ（ＪＩＳ Ａ ６９１４，塗布量２００ｇ／ｍ以上）を塗布し、その表面にガラスファイバーテープを貼り付けるようにするのが望ましい。

（５）「所定厚さ」について
枠組壁１０の各構成部材の厚さは、所望の耐火性能が得られるようにそれぞれの厚さを調節する。特に、第１の石膏ボード２の厚さは１５ｍｍ以上とし、アルミニウムシート３の厚さは０．０５ｍｍ以上とし、第２の石膏ボード４の厚さは２１ｍｍ以上とし、そしてさらに、アルミニウムシート３については、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上であることが望ましい。このようにすることにより、建築基準法上の「耐火性能」を満足することができる。

次に、第１の実施形態として、本発明を木造軸組工法の壁に適用した場合について説明する。ここでは、前記参考例と同じ構成要素には同じ番号を付して説明を省略する。

図３は、木造軸組工法の耐火木造壁を示した一部切り欠き斜視図であり、木造建築物の外壁を耐火構造とした場合を示している。
木造軸組工法の耐火木造壁２０は、図３に示すように、下地となる軸組体２１と、この軸組体２１の室内側に取り付けられた第１の石膏ボード２と、この第１の石膏ボード２の室内側に取り付けられたアルミニウムシート３と、このアルミニウムシート３の室内側に取り付けられた第２の石膏ボード４とから構成されている。ここで、「第１の石膏ボード２」が、請求項にいう「第１の強化石膏ボード層」に相当し、「第２の石膏ボード４」が、請求項に言う「第２の強化石膏ボード層」に相当する。

軸組体２１は、木造軸組工法の軸組部材で構成されており、所定間隔で立設された柱２１ａ、２１ａと、この柱２１ａと柱２１ａとの間に配置された間柱２１ｂと、これら柱２１ａと間柱２１ｂとの間に架け渡された胴縁２１ｃと、から構成されている。

柱２１ａは、屋根、床、梁など（図示せず）の荷重を支えるのに必要な所定の間隔で設置されており、この柱２１ａの間に壁材を支えるのに必要な所定の間隔で間柱２１ｂが設置される。これら柱２１ａ及び間柱２１ｂの室内側の面には、胴縁２１ｃを嵌め込むための凹部が形成されており、この凹部に嵌め込むように胴縁２１ｃを取り付けると、軸組体２１の室内側の面は平坦な面となる。したがって、軸組体２１の室内側の面に第１の石膏ボード２を容易に取り付けることができる。

本実施形態では、軸組体２１の屋外側の面には、公知の外装材Ｇが取り付けられている。このように、本発明に係る耐火構造は、部屋と部屋とを仕切る間仕切壁だけでなく建築物の外壁にも適用することができる。かかる軸組体２１の室内側の面に、第１の石膏ボード２、アルミニウムシート３及び第２の石膏ボード４を順次取り付けることにより、木造軸組工法の耐火木造壁２０が形成される。

次に、第２の実施形態として、本発明を木造建築物の天井に適用した場合について説明する。図４は、木造建築物の天井の構造を示した一部切り欠き斜視図であり、木造建築物の天井を耐火構造とした場合を示している。

木造建築物の天井３０は、図４に示すように、天井の下地となる天井下地３１と、この天井下地３１の室内側に取り付けられた第１の石膏ボード２と、この第１の石膏ボード２の室内側に取り付けられたアルミニウムシート３と、このアルミニウムシート３の室内側に取り付けられた第２の石膏ボード４とから構成されている。

天井下地３１は、公知の天井の下地構造であり、根太、梁、吊木受等（図示せず）から吊り下げられた吊木３１ａと、この吊木３１ａの先端に取り付けられた野縁受３１ｂと、この野縁受３１ｂに所定間隔で取り付けられた野縁３１ｃと、から構成されている。

かかる天井下地３１の室内側に、第１の石膏ボード２、アルミニウムシート３及び第２の石膏ボード４を順次取り付けることにより、木造建築物の天井３０を耐火構造とすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態についていくつか例を挙げて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、第１〜第２の実施形態では、第１の石膏ボード２、第２の石膏ボード４の固定に際して、石膏ボード用の釘（ＪＩＳ Ａ ５５０８）を使用したが、その他に、ＳＮＦ釘（ＪＩＳ Ａ ５５０８）、十字穴つき木ねじ（ＪＩＳ Ｂ １１１２）、ドリリングタッピンねじ（ＪＩＳ Ｂ １１２５）等を使用してもよい。

参考例に係る枠組壁工法の耐火木造壁を示す一部切り欠き斜視図である。 参考例に係る枠組壁工法の耐火木造壁の一部を拡大して示した水平断面図である。 第１の実施形態に係る木造軸組工法の耐火木造壁を示す一部切り欠き斜視図である。 第２の実施形態に係る木造建築物の天井を示す一部切り欠き斜視図である。 従来の耐火木造壁を示す一部切り欠き斜視図である。

符号の説明

２０ 木造軸組工法の耐火木造壁
２１ 軸組体（木質下地）
２１ａ 柱
２１ｂ 間柱
２１ｃ 胴縁
２ 第１の石膏ボード
２ａ 目地部
３ アルミニウムシート
４ 第２の石膏ボード
４ａ 目地部

Claims (1)

1. 木質材料で構成された木質下地（上枠と下枠と竪枠とを組み合わせて構成された木製の枠組体を除く）と、
   前記木質下地の室内側に取り付けられた厚さ１５ｍｍ以上の第１の強化石膏ボード層と、
   この第１の強化石膏ボード層の室内側に取り付けられた厚さ０．０５ｍｍ以上のアルミニウムシートと、
   このアルミニウムシートの室内側に取り付けられた厚さ２１ｍｍ以上の第２の強化石膏ボード層と、を有し、
   前記第１の強化石膏ボード層および前記第２の強化石膏ボード層は目地部を備え、
   前記アルミニウムシートは、前記目地部を跨いで取り付けられていることを特徴とする木造建築物の耐火構造。

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