JP4359275B2 - 木製建築部材 - Google Patents

Description

本発明は、木造建築物の骨組みを構築する柱，梁などの木製建築部材において、構造耐力の設計を容易にすると共に、見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させる技術に関する。

木造建築物の骨組みは、特開平８−１５１６８３号公報（特許文献１）に記載されるように、柱，梁などの木製建築部材を適宜接合して構築される。木製建築部材のうち柱及び梁は、建築物自重，積雪・風・地震による外力などの各種荷重を受ける重要な部材である。近年では、従来から使用されていた無垢材に加え、欠陥のない均一かつ高強度な木造建築部材を実現することを目的として、所定寸法に切断した木材板を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤で接着して一体化した集成材が広く使用されている。
特開平８−１５１６８３号公報

ところで、木造建築物に火災が発生したとき、これが消火される前に柱，梁などの重要部材が焼失してしまうと、建築物が倒壊してしまうおそれがある。この過程において、柱，梁などが火炎に晒され、その表面から内部に向けて炭化が徐々に進行する。木造建築物の重要部材は、構造耐力の設計上、火災発生から避難までの時間を確保する必要があるが、荷重を受ける矩形断面が徐々に減少し、建築物倒壊までの時間が不明確であった。なお、木造建築部材は、我が国の気候風土に適したものである一方、鉄筋コンクリートや煉瓦などに比べて耐火性能が劣るという特性がある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、荷重を受ける構造部とこれを被覆する被覆部とを、構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする層状の絶縁部を介在させて分離することで、構造耐力の設計を容易にすると共に、見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させた木製建築部材を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、該構造部の横断面の四方をその全長に亘って被覆する被覆部と、前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする石膏ボードと、を含んで木製建築部材を構成したことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、該構造部の横断面の三方をその全長に亘って被覆する被覆部と、前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする石膏ボードと、を含んで木製建築部材を構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けたことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記構造部及び被覆部の少なくとも一方は、不燃液剤がん侵木材からなることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記被覆部の厚さは、その素材の炭化速度に応じて、少なくとも１時間で焼失しないように設定されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、木造建築物に火災が発生して木製建築部材の外部から延焼すると、被覆部が火炎に晒され、その外周から内方へと向けて炭化が徐々に進行していく。そして、ある程度の時間をかけて被覆部の全体が焼失すると、その内方に位置する石膏ボードが現われる。しかし、構造部は、石膏ボードで覆われているので、火炎に直接晒されず炭化が極緩やかに進行し、短時間でこれが焼失することがない。一方、木製建築部材の表面は被覆部で被覆されているため、石膏ボードが外部に露出することがなく、その見栄えを確保することができる。このため、木製建築部材の見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させることができる。また、木造建築物に作用する各種荷重は構造部が主に受けるため、耐火性能を確保しつつ構造耐力の設計が容易になると共に、被覆部が完全に焼失したとしても、建築物が倒壊することはない。
請求項２記載の発明によれば、石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けることで、その継目に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を一層緩やかにすることができる。なお、石膏ボードの外周面全体にアルミ箔を貼り付ければ、その外周面に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を効果的に抑制することができる。

請求項３記載の発明によれば、木造建築物に火災が発生して木製建築部材の外部から延焼すると、被覆部が火炎に晒され、その外周から内方へと向けて炭化が徐々に進行していく。そして、ある程度の時間をかけて被覆部の全体が焼失すると、その内方に位置する石膏ボードが現われる。しかし、構造部は、石膏ボードで覆われているので、火炎に直接晒されず炭化が極緩やかに進行し、短時間でこれが焼失することがない。一方、木製建築部材の表面は被覆部で被覆されているため、石膏ボードが外部に露出することがなく、その見栄えを確保することができる。このため、木製建築部材の見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させることができる。また、木造建築物に作用する各種荷重は構造部が主に受けるため、耐火性能を確保しつつ構造耐力の設計が容易になると共に、被覆部が完全に焼失したとしても、建築物が倒壊することはない。
請求項４記載の発明によれば、石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けることで、その継目に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を一層緩やかにすることができる。なお、石膏ボードの外周面全体にアルミ箔を貼り付ければ、その外周面に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を効果的に抑制することができる。

請求項５記載の発明によれば、構造部及び被覆部の少なくとも一方を不燃液剤がん侵木材から構成することで、木製建築部材の耐火性能をより向上させることができる。
請求項６記載の発明によれば、被覆部の厚さを少なくとも１時間で焼失しないように設定することで、消火される前に建築物が倒壊する可能性が大幅に低下すると共に、木製建築部材では実現が極めて困難であった、建築基準法における「耐火構造」としての性能を満たすことができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、集成材からなる柱を前提として本発明を適用して具現化した、木製建築部材の第１実施形態を示す。
材軸が鉛直方向に延びる柱１０は、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部１２と、構造部１２の横断面周囲をその全長に亘って被覆する被覆部１４と、構造部１２と被覆部１４との間に層状に介在し、構造部１２に作用した荷重が被覆部１４に伝達されないようにする絶縁部１６と、を含んで構成される。

構造部１２は、柱１０に作用する各種荷重に応じた横断面積を有し、所定寸法に切断された木材板を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤により接着して一体化された集成材からなる。被覆部１２は、柱１０の横断面において所定厚さｔを有し、構造部１２と同様に、所定寸法に切断された木材板を平行に積み重ね、合成樹脂接着剤により接着して一体化された集成材からなる。絶縁部１６は、建築基準法で規定された不燃材料又は難燃材料から構成することが望ましい。ここで、「不燃材料」としては、厚さが9mm以上の石膏ボード（ボード用原紙の厚さが0.6mm以下のもの），厚さが15mm以上の木毛セメント板，厚さが9mm以上の硬質木片セメント板（かさ比重が0.9以上のもの），厚さが30mm以上の木片セメント板（かさ比重が0.5以上のもの），厚さが6mm以上のパルプセメント板などが該当する。「難燃材料」としては、厚さが5.5mm以上の難燃合板，厚さが7mm以上の石膏ボード（ボード用原紙の厚さが0.5mm以下のもの）などが該当する。なお、不燃材料又は難燃材料として石膏ボードを用いれば、建築物で広く利用されている安価かつ耐火上信頼性の高い素材を用いて絶縁部１６を実現することができる。絶縁部１６は、構造部１２に作用する各種荷重が伝達されない程度の弱接合方式、具体的には、釘打ち，合成樹脂接着剤などで構造部１２周囲に固定又は半固定される。

次に、かかる柱１０の作用について説明する。
木造建築物に火災が発生して柱１０の外部から延焼すると、被覆部１４が火炎に晒され、その外周から内方へと向けて炭化が徐々に進行していく。そして、ある程度の時間をかけて被覆部１４の全体が焼失すると、その内方に位置する絶縁部１６が現われ、ここで炭化進行が阻止される。このとき、構造部１２は、絶縁部１６で覆われているので、火炎に直接晒されずその炭化が極緩やかに進行し、短時間でこれが焼失することがない。一方、柱１０の表面は被覆部１４で被覆されているため、石膏ボードが外部に露出することがなく、その見栄えを確保することができる。このため、柱１０の見栄えを確保しつつ耐火性能を向上させることができる。また、木造建築物の荷重は構造部１２が主に受けるため、耐火性能を確保しつつ構造耐力の設計が容易になると共に、被覆部１４が完全に焼失したとしても、建築物が倒壊することはない。

ここで、被覆部１４の所定厚さｔは、その素材（集成材）の炭化速度に応じて、少なくとも１時間で焼失しないように設定することが望ましい。具体的には、集成材の炭化速度は約0.8mm/分であるので、所定厚さｔとしては、0.8×60＝48.0mm以上とすればよい。このようにすれば、被覆部１４が完全に焼失するまで少なくとも１時間要するので、消火される前に建築物が倒壊する可能性が大幅に低下すると共に、木製の柱では実現が極めて困難であった、建築基準法における「耐火構造」としての性能を満たすことができる。

図２は、集成材からなる梁を前提として本発明を適用して具現化した、木製建築部材の第２実施形態を示す。
材軸が水平方向に延びる梁２０は、柱１０と同様に、荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部２２と、構造部２２の横断面のうち三方をその全長に亘って被覆する被覆部２４と、構造部２２と被覆部２４との間に層状に介在し、構造部２２に作用した荷重が被覆部２４に伝達されないようにする絶縁部２６と、を含んで構成される。即ち、梁２０は、機能上柱１０と同様な構成をなすが、構造部２２の横断面の一面で各種荷重を受ける必要上、被覆部２４は、構造部２２の横断面のうち両側面及び下面のみを被覆する。このとき、構造部２２の上面は、不燃材料などからなる床材３０などに接合され、火災時に火炎に直接晒されないため、ここに被覆部２４及び絶縁部２６が設けられていなくとも、梁２０の耐火性能についてはまったく影響がない。また、梁２０においては、構造部２２から被覆部２４及び絶縁部２６が重力で容易に脱落しないようにするため、ボルト及びナットからなる公知の締結部材２８などを用いて、構造部２２，被覆部２４及び絶縁部２６を一体化することが望ましい。他の構成，作用及び効果については、先の柱１０と同様であるので、そちらを参照されたし。

ここで、各実施形態において、木製建築部材の耐火性能をより向上させるために、構造部及び被覆部の少なくとも一方を、不燃液剤がん侵木材から構成することが望ましい。
また、不燃材料又は難燃材料の外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けることが望ましい。このようにすれば、不燃材料又は難燃材料の継目に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を一層緩やかにすることができる。なお、不燃材料又は難燃材料の外周面全体にアルミ箔を貼り付ければ、その外周面に作用する熱の一部が反射され、構造部の炭化進行を効果的に抑制することができる。

さらに、木製建築部材を構成する構造部及び被覆部は、無垢材で構成、又は、集成材及び無垢材を組み合わせて構成してもよい。被覆部に無垢材を用いるときには、その炭化速度は約1.0mm/分であるので、被覆部の所定厚さｔとしては、1.0×60＝60.0mm以上とすればよい。
なお、本発明は、木製建築部材としての柱及び梁だけではなく、筋違，根太などにも適用可能である。

本発明に係る木製建築部材としての柱を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は横断面図 本発明に係る木製建築部材としての梁を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は横断面図

符号の説明

１０ 柱
１２ 構造部
１４ 被覆部
１６ 絶縁部
２０ 梁
２２ 構造部
２４ 被覆部
２６ 絶縁部

Claims (6)

1. 荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、
   該構造部の横断面の四方をその全長に亘って被覆する被覆部と、
   前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする石膏ボードと、
   を含んで構成されたことを特徴とする木製建築部材。
2. 前記石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の木製建築部材。
3. 荷重を受ける長尺かつ矩形横断面の構造部と、
   該構造部の横断面の三方をその全長に亘って被覆する被覆部と、
   前記構造部と被覆部との間に層状に介在し、前記構造部に作用した荷重が被覆部に伝達されないようにする石膏ボードと、
   を含んで構成されたことを特徴とする木製建築部材。
4. 前記石膏ボードの外周面のうち、少なくともその継目にアルミ箔を貼り付けたことを特徴とする請求項３記載の木製建築部材。
5. 前記構造部及び被覆部の少なくとも一方は、不燃液剤がん侵木材からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の木製建築部材。
6. 前記被覆部の厚さは、その素材の炭化速度に応じて、少なくとも１時間で焼失しないように設定されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の木製建築部材。

Images