JP5015362B1 - 耐火構造および建築物 - Google Patents

Abstract

耐火対象物と火災発生の可能性がある発生地点との間に設けられる耐火構造であって、前記耐火対象物から離隔して設けられ、前記耐火対象物を前記発生地点側の空間から隔離する隔離面材と、前記隔離面材から前記耐火対象物側に離れて設けられる、石膏を含有した石膏部材と、前記隔離面材と前記石膏部材との間に設けられる隙間を備え、前記耐火対象物側の空間と、前記隔離面材と前記石膏部材の間の隙間とが連通している。石膏部材から放出される水蒸気による水冷効果で、耐火対象物の温度上昇が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐火構造および建築物に関し、詳しくは、柱、梁、床などの主要構造体（躯体）などの対象物に対して火災時の温度上昇および耐力低下を抑制して所定の耐火性能を確保するための耐火構造、この耐火構造を有した建築物に関する。

従来、建物躯体に対する耐火構造としては、耐火被覆材料を躯体表面に吹き付けて所定の厚さで覆う構造が一般的であった。だが、このような耐火構造は、建築物等を解体する際に被覆材料が飛散しないように、解体区画全体の気密性を確保しつつ解体作業を行わなければならず、解体作業に多大な手間を要する。

このような問題に鑑み、特許文献１には、吹き付けによって施工される材料を用いずに板状に成形した耐火材料を用いた耐火構造が開示されている。この耐火構造は、Ｈ形鋼からなる梁に対するものであって、Ｈ形鋼の上下のフランジに渡って設けられる左右一対の無機系ボードと、Ｈ形鋼の下フランジ下面に沿って設けられる熱膨張性シートとを有する。この耐火構造は、耐火被覆材で床スラブを除くＨ形鋼の三面を囲むことで、梁の耐火性能を確保する。

また、特許文献２には、２枚の石膏ボードを間隔をあけて平行に設けた天井構造が開示されている。この天井構造は、石膏ボードを熱膨張性耐火シートの下方に固定するものである。熱膨張性耐火シートには、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が用いられる。そして、火災等で加熱されると、熱膨張性耐火シートが膨張して構造体が断熱被覆され、耐火性能が確保される。

特開２００１−９８６６１号公報 特開２００７−９６７６号公報

しかしながら、特許文献１の耐火構造では、無機系ボードなどの耐火材料を梁ごとに加工した上で、各梁に貼り付ける必要がある。そのため、この耐火構造は、加工手間や施工手間が多大になり、工期が長期化し、施工コストが増加する。

一方、特許文献２の天井構造は、基本的には、間隔をあけて設置された２枚の石膏ボードの間が、密閉されている。しかしながら、本発明者らの研究の結果、特許文献２のように２枚の石膏ボードの間が密閉された構造では、石膏ボード間の密閉空間に熱がこもりやすく、長時間加熱されると高温となって、石膏ボードが脱落することが判明した。

本発明の目的は、工期短縮ならびに施工コストの低減を図り、高い耐火性能の耐火構造および建築物を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明によれば、耐火対象物と火災発生の可能性がある発生地点との間に設けられる耐火構造であって、前記耐火対象物から離隔して設けられ、前記耐火対象物を前記発生地点側の空間から隔離する隔離面材と、前記隔離面材から前記耐火対象物側に離れて設けられる、石膏を含有した石膏部材と、前記隔離面材と前記石膏部材との間に設けられる隙間を備え、前記耐火対象物側の空間と、前記隔離面材と前記石膏部材の間の隙間とが連通している、耐火構造が提供される。

この耐火構造において、前記耐火対象物側の空間から見て、前記隔離面材に対する前記石膏部材の総投影面積の割合が、０を超え、０．７未満の範囲であっても良い。また、前記石膏部材は、例えば、石膏ボードとしても良い。また、前記隔離面材には、前記発生地点側の空間と前記耐火対象物側の空間とを連通させる開口部が設けられていても良い。この場合、前記開口部には、前記隔離面材よりも遮熱性に劣る非遮熱部材が設けられ、この非遮熱部材の近傍に、前記石膏部材が設けられていても良い。

また、本発明によれば、この耐火構造を備えた建築物が提供される。この建築物において、前記耐火対象物は、例えば床スラブと梁であり、前記隔離面材は、例えば前記床スラブの下方に位置する下階の天井材である。

本発明によれば、隔離面材よりも耐火対象物側の空間に石膏部材を設けたことで、石膏部材から放出される水蒸気による水冷効果で、耐火対象物の温度上昇が抑えられる。また、連通部を通じて、隔離面材から耐火対象物側の空間へ、熱放射が効果的に行われる。その結果、隔離面材の過度な温度上昇が抑えられ、隔離面材が破損することなく、火災の発生地点側の空間と耐火対象物側の空間との隔離状態が保持される。その結果、耐火対象物の温度上昇速度が抑制され、耐力低下を引き起こすまでの時間が遅延して、耐火性能が向上する。

また、石膏部材の配置が自由であり、耐火対象物の形状等に応じて石膏部材を加工する必要がなく、加工手間や施工手間を大幅に軽減させることができ、工期短縮ならびに施工コストの低減を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る建築物における耐火構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る耐火構造の一部分を切断して示した、部分断面図である。 ロックウール吸音板と石膏ボードの位置関係の説明図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 耐火構造の他の形態を示す断面図である。 本発明の第１実施例に係る耐火構造の解析モデルを示す図である。 第１実施例の解析結果を示すグラフである。 本発明の第２実施例に係る耐火構造の解析モデルを示す図である。 前記第２実施例の他の解析モデルを示す図である。 第２実施例の解析結果を示すグラフである。 第３実施例における構造Ｎｏ．１の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．２の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．３の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．４の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．５の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．６の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．７の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．８の説明図である。 第３実施例における構造Ｎｏ．１〜３の耐火性能を比較したグラフである。 第３実施例における構造Ｎｏ．１、４、５の耐火性能を比較したグラフである。 第３実施例における構造Ｎｏ．６〜８の耐火性能を比較したグラフである。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る建築物は、床スラブ１と、この床スラブ１の下面側に設けられて、床スラブ１を支持する鉄骨梁２と、床スラブ１の下方に位置する下階の天井材であるロックウール吸音板３とを備える。ロックウール吸音板３の下側に、下階の居室空間Ｓ１が形成されている。また、ロックウール吸音板３の上に配置された石膏ボード４よりも上側に、天井裏空間Ｓ２が形成されている。

この実施の形態の耐火構造は、居室空間Ｓ１にて発生した火災の熱によって床スラブ１や鉄骨梁２が加熱される際に、これらの床スラブ１や鉄骨梁２が所定時間の間、所定温度以下に維持されるように遮熱するものである。この耐火構造は、ロックウール吸音板３と、その上側の天井裏空間Ｓ２にてロックウール吸音板３と平行に設けられる石膏ボード４と、これらロックウール吸音板３と石膏ボード４の間に設けられた隙間５を備える。この図１に示した実施の形態では、床スラブ１および鉄骨梁２が、本発明における耐火対象物となる。居室空間Ｓ１は、火災発生の可能性がある発生地点側の空間であり、天井裏空間Ｓ２は、耐火対象物側の空間である。また、ロックウール吸音板３が、床スラブ１および鉄骨梁２を居室空間Ｓ１から隔離する隔離面材であり、石膏ボード４が、石膏を含有した石膏部材に相当する。

図２に示すように、床スラブ１には、下方に延びる吊りボルト６が適当な間隔で取り付けられており、この吊りボルト６の下端に、受け材７を介して、野縁材（棒材）８が水平に取り付けられている。ロックウール吸音板３は、野縁材８の下面側に取り付けられ、石膏ボード４は、野縁材８の上面に載せられている。このため、ロックウール吸音板３と石膏ボード４の間に、野縁材８の高さに相当する隙間５が形成されている。

ロックウール吸音板３は天井材であり、居室空間Ｓ１の上部全体を覆うように配置されている。一方、石膏ボード４は複数に分割されており、ロックウール吸音板３の上方を部分的に覆うように配置されている。また、互いに隣接して配置された石膏ボード４同士の間には、連通部９が開口している。天井裏空間Ｓ２から見ると、連通部９では、ロックウール吸音板３が露出した状態である。そして、天井裏空間Ｓ２と、ロックウール吸音板３と石膏ボード４の間の隙間５は、連通部９において、空気が自由に移動できる。

ここで、図３は、天井裏空間Ｓ２から見た、ロックウール吸音板３と石膏ボード４の位置関係の説明図である。ロックウール吸音板３の合計面積（天井の面積に等しい）をＳ３、ロックウール吸音板３に対する石膏ボード４の総投影面積をＳ４とすると、ロックウール吸音板３に対する石膏ボード４の面積率（ロックウール吸音板３の合計面積Ｓ３に対する、石膏ボード４の総投影面積Ｓ４の割合)は、Ｓ４／Ｓ３で表される。本発明では、この面積率Ｓ４／Ｓ３が、０を超え、０．７未満の範囲であることが好ましい。より好ましくは、面積率Ｓ４／Ｓ３が０．１以上、０．５以下の範囲である。

本発明では、耐火対象物側（この実施の形態では天井裏空間Ｓ２）に配置した石膏部材（この実施の形態では石膏ボード４）から放出される水蒸気を利用して耐火性能が向上させられる。このため、本発明では、石膏ボード４の存在が不可欠であり、面積率Ｓ４／Ｓ３は、０を超えなければならない。

一方、面積率Ｓ４／Ｓ３が大きくなると、連通部９の開口率が反比例して小さくなる。連通部９の開口率が小さくなると、天井裏空間Ｓ２と隙間５との間で、熱の移動がしにくくなり、隙間５から天井裏空間Ｓ２への熱放射が少なくなる。その結果、居室空間Ｓ１にて火災が発生した場合、天井材であるロックウール吸音板３が高温となり、ロックウール吸音板３が落下してしまう恐れがある。隙間５から天井裏空間Ｓ２へ有効に熱放射させ、ロックウール吸音板３の落下を防止するために、面積率Ｓ４／Ｓ３は、０．７未満の範囲であることが好ましい。なお、後述する実施例で示されるように、この面積率Ｓ４／Ｓ３は、０．１〜０．５の範囲であることがより好ましい。

この建築物において、居室空間Ｓ１側で火災が発生した場合、火災の熱でロックウール吸音板３が加熱され、その熱で石膏ボード４が加熱される。これにより、石膏ボード４の内部に含まれる結晶水が水蒸気となり、この水蒸気が、隙間５と天井裏空間Ｓ２に放出される。隙間５に放出された水蒸気は、その気化熱によってロックウール吸音板３の熱を奪い、その結果、ロックウール吸音板３の温度上昇が抑えられる。同様に、天井裏空間Ｓ２に放出された水蒸気は、その気化熱によって耐火対象物である床スラブ１および鉄骨梁２の熱を奪い、その結果、それら床スラブ１および鉄骨梁２の温度上昇が抑えられる。

また、火災の熱により、ロックウール吸音板を介して隙間５の雰囲気が加熱されるが、連通部９を通じて、隙間５から天井裏空間Ｓ２に、熱が移動が容易に移動し、ロックウール吸音板３から天井裏空間Ｓ２への熱放射が効果的に行われる。その結果、ロックウール吸音板３の過度な温度上昇が抑えられ、ロックウール吸音板３の収縮や亀裂、剥離、脱落等が防止される。これにより、ロックウール吸音板３が破損することなく、居室空間Ｓ１と天井裏空間Ｓ２との隔離状態が保持される。また、床スラブ１や鉄骨梁２などの躯体の温度上昇速度も抑制され、これらの躯体が熱による耐力低下を引き起こすまでの時間が遅延して、耐火時間が延長されることにより、耐火性能が向上する。

また、石膏ボード４が野縁材８の上側に載置されているので、加熱されて劣化した場合であっても、石膏ボード４の脱落を防止することができる。従来の天井では、野縁材の下側に天井面材（石膏ボード二重張りや、石膏ボードを下地としたロックウール吸音板）を配置し、この天井面材を下方からタッピングビス等で野縁材に固定した構造が一般的である。このような従来の天井構造の場合には、加熱されて石膏ボードが劣化すると、ビス等の固定部が脆くなって野縁材との固着が外れ、石膏ボードとともに天井面材が落下してしまう可能性がある。このように天井面材が落下すると、床や梁等の躯体が直接火炎に晒されることとなり、想定した耐火時間よりも早期かつ急激に躯体温度が上昇し、耐火性能が確保できない可能性があった。この実施の形態の天井構造では、前述した石膏ボード４による冷却効果に加え、ロックウール吸音板３や石膏ボード４の脱落を防止することで、耐火対象物である躯体に対する耐火性能を格段に向上させることができる。

次に、図４に示す実施の形態の耐火構造は、ロックウール吸音板３に開口部１０が設けられ、この開口部１０に、照明器具の笠などの金属製の非遮熱部材１１が設けられた構造である。この耐火構造では、天井裏空間Ｓ２側において、非遮熱部材１１に接触して石膏ボード１２が非遮熱部材１１を囲むように設けられている。この図４に示す実施の形態の耐火構造は、開口部１０に設けられた非遮熱部材１１を介して、居室空間Ｓ１の火災の熱が天井裏空間Ｓ２に伝達されやすい。しかし、非遮熱部材１１を囲んでいる石膏ボード１２からも水蒸気が放出され、その気化熱によって、ロックウール吸音板３や、それら床スラブ１および鉄骨梁２の温度上昇が抑えられる。なお、石膏ボード１２は、非遮熱部材１１の上方に離して配置してもかまわない。非遮熱部材１１の近傍に石膏ボード１２が設置されていることで、石膏ボード１２から水蒸気を放出することが可能となる。このように、ロックウール吸音板３に照明器具や空調器具などを設置するための開口部が設けられた場合であっても、同様に、耐火性能を確保することができる。

次に、図５に示す実施の形態の耐火構造では、ロックウール吸音板３に開口部１２が設けられている。なお、この開口部１２は、通常状態においてロックウール吸音板３に形成されているものでもよいし、火災時においてロックウール吸音板３が収縮して目地が開いて形成されるものであってもよい。この図５に示す実施の形態の耐火構造によれば、火災時に加熱された石膏ボード４から放出された水蒸気を、開口部１２から居室空間Ｓ１側に吹き出させることができる。これにより、居室空間Ｓ１から天井裏空間Ｓ２への熱の流入を防止することができ、天井裏空間Ｓ２の温度上昇が効果的に抑制される。さらに、開口部１２から居室空間Ｓ１側に水蒸気が放出されることにより、天井裏空間Ｓ２の内圧上昇が抑制される。その結果、ロックウール吸音板３の破損が防止され、居室空間Ｓ１と天井裏空間Ｓ２との隔離状態が保持される。

以上、本発明の実施の形態を例示したが、本発明は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して用いることが可能である。例えば、隔離面材は、ロックウール吸音板３に限らず、石膏ボードやケイ酸カルシウム板などの各種材料が利用可能である。

また、石膏部材は、建築材料として一般的な石膏ボード４に限らず、石膏を含んだ部材であれば適宜選択して利用可能である。また、一般的な石膏ボード４の石膏に含まれる結晶水の重量比は約２１％であるが、石膏部材に含まれる水分量が多いほど水冷効果が高まることから、結晶水を含めた水分量を適宜に高めた石膏部材を用いてもよい。また、石膏部材の厚さ寸法や枚数を増加させることで、水蒸気発生量を多くして水冷効果を高めることができる。

また、ロックウール吸音板３と石膏ボード４の間に設けられた隙間５の寸法は、野縁材８の高さである１９ｍｍ程度として説明したが、これに限らず、隔離面材や石膏部材の材料および耐火性能、石膏部材の含水量、天井仕上げ材の有無、野縁材８の材料や構造などの各種条件に応じて適宜に設定されてよい。

図１〜５に示した実施の形態では、耐火対象物として、床スラブ１および鉄骨梁２、火災発生の可能性がある発生地点側の空間として、居室空間Ｓ１、耐火対象物側の空間として、天井裏空間Ｓ２をそれぞれ例示した。しかし、本発明において、耐火対象物、火災発生の可能性がある発生地点側の空間、耐火対象物側の空間は、これらに限定されない。例えば、耐火対象物は、建築物における主要構造体である柱、梁、床などの建物躯体であってもよいし、その他の部位（例えば、壁や筋交い、外装仕上げ材や内装仕上げ材、設備機器など）であってもよい。また、本発明の耐火構造は、床や梁などの水平部材を対象物としたものに限らず、柱や壁などの鉛直部材を対象物としてもよいし、屋根や筋交い（ブレース）などの斜め材を対象物としてもよい。さらに、本発明の耐火構造は、建築物の主要構造体を対象物とするものに限らず、外装仕上げ材や内装仕上げ材、設備機器などを対象物としてもよい。

具体的には、図６〜１０に示すように、建築物の各部に本発明の耐火構造を利用することができる。

図６（Ａ）に示す耐火構造は、躯体である梁１５を耐火対象物としたものである。この耐火構造では、梁１５の周囲を囲んで隔離面材としての被覆材（石膏ボード）１６が設けられ、この被覆材１６で囲まれた内部空間（耐火対象物側の空間）に被覆材１６と離隔して石膏部材としての石膏ボード１７が設けられている。

図６（Ｂ）に示す耐火構造は、躯体である柱２０を耐火対象物としたものである。この耐火構造では、柱２０の周囲を囲んで隔離面材としての被覆材（石膏ボード）２１が設けられ、この被覆材２１で囲まれた内部空間（耐火対象物側の空間）に被覆材２１と離隔して石膏部材としての石膏ボード２２が設けられている。

図７（Ａ）に示す耐火構造は、内壁Ｗの躯体である縦枠３０を耐火対象物としたものである。この耐火構造では、縦枠３０の両側に隔離面材としての被覆材（石膏ボード）３１が設けられ、これらの被覆材３１で囲まれた内部空間（耐火対象物側の空間）に被覆材３１と離隔して石膏部材としての石膏ボード３２が設けられている。

図７（Ｂ）に示す耐火構造は、図７（Ａ）に示す耐火構造に対して、被覆材３１にコンセントボックス等の開口部材Ｏ用の開口部が形成された場合に、開口部材Ｏの裏側における内部空間に石膏ボード３２が二枚重ねで設けられている。

さらに、図８、図９には、建築物の各部が交差する部位に本発明の耐火構造を利用する場合の構造が示されている。
図８（Ａ）には、天井Ｃと鉄骨梁２に沿った内壁Ｗとが交差する部位における耐火構造が示される。天井Ｃにおける耐火構造は、前記実施の形態と同様にロックウール吸音板３と石膏ボード４と隙間５とを備えて構成され、内壁Ｗにおける耐火構造は、図７のものと同様に、被覆材３１と石膏ボード３２と内部空間とを備えて構成されている。そして、内壁Ｗの被覆材３１および石膏ボード３２が鉄骨梁２の下面に当接する位置まで延長され、この被覆材３１の側面に天井Ｃのロックウール吸音板３が当接して固定され、被覆材３１の側面に近接した位置まで天井Ｃの石膏ボード４が延びて設けられている。従って、鉄骨梁２は、床スラブ１、天井Ｃおよび内壁Ｗで囲まれた天井裏空間Ｓ２に位置し、鉄骨梁２に対する耐火性能が確保されるようになっている。

図８（Ｂ）には、床スラブ１および天井Ｃと外壁Ｗ１とが交差する部位における耐火構造が示される。ＰＣａ版やＡＬＣ版等の耐火材料からなる外壁Ｗ１が床スラブ１と連続して設けられるとともに、外壁Ｗ１の側面に天井Ｃのロックウール吸音板３および石膏ボード４が当接して設けられている。従って、鉄骨梁２は、床スラブ１、天井Ｃおよび外壁Ｗ１で囲まれた天井裏空間Ｓ２に位置し、鉄骨梁２に対する耐火性能が確保されるようになっている。

図９（Ａ）には、柱２０と内壁Ｗとが交差する部位における耐火構造が示され、柱２０における耐火構造は、図６（Ｂ）のものと同様に、被覆材２１と石膏ボード２２とを備えて構成されている。内壁Ｗにおける耐火構造は、図７のものと同様に、被覆材３１と石膏ボード３２とを備えて構成されている。そして、柱２０に沿って縦枠３０が固定され、内壁Ｗの被覆材３１が柱２０の側面に当接する位置まで延長され、この被覆材３１の側面に柱２０の被覆材２１が当接して設けられている。従って、柱２０および縦枠３０は、被覆材２１，３１で囲まれた空間内部に位置し、柱２０および縦枠３０に対する耐火性能が確保されるようになっている。

図９（Ｂ）には、柱２０と外壁Ｗ１とが連続する部位における耐火構造が示される。この耐火構造では、ＰＣａ版やＡＬＣ版等の耐火材料からなる外壁Ｗ１が柱２０に沿って設けられるとともに、外壁Ｗ１の側面に柱２０の被覆材２１が当接して設けられている。従って、柱２０は、被覆材２１および外壁Ｗ１で囲まれた空間内部に位置し、柱２０に対する耐火性能が確保されるようになっている。

さらに、図１０に示すように、耐火対象物の躯体である鋼管柱４０に本発明の耐火構造を利用してもよい。鋼管柱４０には、その周囲を囲んで隔離面材としての被覆材（石膏ボード）２１が設けられ、この被覆材２１で囲まれるとともに鋼管柱４０自体でも囲まれた内部空間に石膏面材としての石膏ボード２２が設けられている。従って、鋼管柱４０が火災で加熱された場合には、石膏ボード２２から発生する水蒸気の気化熱によって冷却され、鋼管柱４０に対する耐火性能の向上が図られるようになっている。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施の形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

〔第１実施例〕
本発明の第１実施例を図１１、１２に基づいて説明する。ここで、図１１（Ａ）には、第１実施例における比較例１の解析モデルが示されている。図１１（Ｂ）には、第１実施例における実施例１として、前記実施の形態における図１の構造を備えた解析モデルが示されている。

比較例１および実施例１の解析モデルは、図１〜５で説明した床スラブ１や鉄骨梁２に相当する鋼製床Ｆと、この鋼製床Ｆから吊り下げ支持された野縁材としての軽量形鋼ＬＳと、この軽量形鋼ＬＳにビス止め固定された天井材であるロックウール吸音板Ｒとを備えて構成されている。鋼製床Ｆは、９８mmの厚さ寸法を有するとともに上下両面に板厚３．２mmの鋼板が設けられ、ロックウール吸音板Ｒは、９mmの厚さ寸法を有して鋼製床Ｆから１０００mmだけ離れて支持されている。また、実施例１の解析モデルは、ロックウール吸音板Ｒの上方に隙間Ａを介して支持された石膏ボードＢを備え、この石膏ボードＢは、１２．５mmの厚さ寸法を有してロックウール吸音板Ｒから１９mmだけ離れて支持され、つまり隙間Ａの隙間寸法が１９mmに設定されている。なお、以上の解析モデルでは、鋼製床Ｆ、ロックウール吸音板Ｒおよび石膏ボードＢが水平方向に無限に連続するものとし、側方への熱の伝達はないものとして以下の解析を実施した。

以上の比較例１および実施例１の解析モデルにおいて、居室空間Ｓ１側からロックウール吸音板Ｒの下面に対し、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準拠した２時間耐火を模擬して加熱解析を行い、鋼製床Ｆの上面温度を測定した。この加熱解析では、石膏ボードＢによる水冷効果を図１２（Ａ）のグラフに示すように模擬した。具体的には、石膏ボードＢを構成する微小要素の温度（Ｔ）は、周囲からの入熱により１００℃まで上昇していき（図中丸囲み数字１の区間）、温度が１００℃に達すると、入熱量は微小要素内の水分の蒸発に消費されて石膏ボードＢの含水率は減少する。そして、水分が蒸発している間、微小要素の温度は１００℃を維持し（図中丸囲み数字２の区間）、その後、全ての水分が蒸発して含水率が０になると、入熱によって微小要素の温度は再び上昇する（図中丸囲み数字３の区間）。

図１２（Ｂ）には、解析結果の加熱時間−温度曲線が示され、図１２中、曲線Ａ１が比較例１の結果であり、曲線Ｂ１が実施例１の結果であり、合格基準温度Ｔの目安としては、初期温度を２０℃として１４０℃以下の上昇範囲で規定し、すなわち合格基準温度Ｔ＝１６０℃として図示されている。図１２（Ｂ）によれば、比較例１（曲線Ａ１）では、加熱時間１００分程度で合格基準温度Ｔを超えてしまうのに対して、実施例１（曲線Ｂ１）では、加熱時間１２０分を超えても合格基準温度Ｔよりも低い温度を維持し、すなわち実施例１の耐火構造によれば２時間耐火の基準を満足する温度上昇に抑えられることが確認できた。

〔第２実施例〕
本発明の第２実施例を図１３〜図１５に基づいて説明する。ここで、図１３（Ａ）には、第２実施例における比較例２の解析モデルが示されている。図１３（Ｂ）には、第２実施例における実施例２の解析モデルが示されている。図１３（Ｃ）には、第２実施例における実施例３の解析モデルが示されている。さらに、図１４（Ｄ）には、第２実施例における実施例４として、前記実施の形態における図４の構造を備えた解析モデルが示されている。図１４（Ｅ）には、第２実施例における実施例５の解析モデルが示されている。

比較例２および実施例２〜５の解析モデルは、それぞれ前記第１実施例と同様の鋼製床Ｆおよびロックウール吸音板Ｒを備える。実施例２〜５の解析モデルは、前記実施例１と同様の石膏ボードＢを備える。そして、第２実施例の各解析モデルには、ロックウール吸音板Ｒに開口部が形成されて照明器具などの非遮熱部材１１に相当する開口部材Ｏが設けられている。この開口部材Ｏは、板厚１mmの鋼板からなる断面コ字状の部材としてモデル化され、この開口部材Ｏの幅寸法（ロックウール吸音板Ｒの開口部寸法）が１７０mmに設定され、開口部材Ｏの高さ寸法が１３０mmに設定されている。また、実施例２は、開口部材Ｏの側方位置に石膏ボードＢの端縁が突き合わされ、開口部材Ｏの上方に石膏ボードＢが設けられない構造でありる。実施例３は、実施例２の石膏ボードＢに対して開口部材Ｏの隣接位置に、開口部材Ｏの幅寸法と同一幅の他の石膏ボードＢを重ねた構造を有している。さらに、実施例４は、開口部材Ｏの天井裏空間Ｓ２側を開口部材Ｏに接触して他の石膏ボードＢで覆った構造である。実施例５は、隙間Ａの寸法を（例えば、２００mm程度に）拡大し開口部材Ｏと所定距離だけ離隔して石膏ボードＢが左右に連続する構造を有している。

以上の比較例２および実施例２〜５の解析モデルにおいて、前記第１実施例と同様の加熱解析を行った。鋼製床Ｆの上面温度を測定した結果の加熱時間−温度曲線が図１５に示される。図１５中、曲線Ａ２が比較例２の結果であり、曲線Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が実施例２〜５の結果である。

図１５によれば、比較例２（曲線Ａ２）では、５０分程度の加熱時間で合格基準温度Ｔを超えてしまい、開口部材Ｏがない前記第１実施例の比較例１に比べても半分の時間、つまり倍の温度上昇速度を示していることが判る。また、実施例２（曲線Ｂ２）では６０分程度の加熱時間、実施例３（曲線Ｂ３）では７０分程度の加熱時間、実施例４（曲線Ｂ４）では９０分程度の加熱時間、実施例５（曲線Ｂ５）では１１０分程度の加熱時間で、それぞれ合格基準温度Ｔを超えることが判る。以上から、比較例２および実施例２〜５のように、開口部に開口部材Ｏを設けた場合には、２時間耐火の基準を満足することは困難であるものの、実施例２〜５の耐火構造によれば、比較例２と比較して温度上昇を確実に抑制できることが確認できた。

以上の実施例から、本発明のようにロックウール吸音板Ｒよりも鋼製床Ｆの側に石膏ボードＢを設けておくことで、この石膏ボードＢが加熱された際に放出する水蒸気の水冷効果によって天井裏空間Ｓ２および鋼製床Ｆの温度上昇を抑制することができ、耐火時間の延長による耐火性能の向上が可能となることが確認できた。

〔第３実施例〕
本発明の第３実施例を図１６〜２６に基づいて説明する。この第３実施例では、石膏部材の配置による影響を検討した。図１６に示す構造Ｎｏ．１は、鋼製床Ｆと、ロックウール吸音板Ｒだけを備え、石膏ボードＢが無い。図１７に示す構造Ｎｏ．２は、ロックウール吸音板Ｒの上方に、石膏ボードＢが水平に配置されている。また、ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積（ロックウール吸音板Ｒに対する石膏ボードＢの総投影面積）Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．４７である。図１８に示す構造Ｎｏ．３は、ロックウール吸音板Ｒの上方に、水平に石膏ボードＢが配置されている。ただし、ロックウール吸音板Ｒの上面のほぼ全体が石膏ボードＢで覆われており、ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．９３である。図１９に示す構造Ｎｏ．４は、ロックウール吸音板Ｒの上方に、石膏ボードＢが垂直に配置されている。ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．０４である。図２０に示す構造Ｎｏ．５は、ロックウール吸音板Ｒの上方に、石膏ボードＢが垂直に配置されている。構造Ｎｏ．５は、構造Ｎｏ．４に比べて、石膏ボードＢの量が多く、ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．１３である。図２１に示す構造Ｎｏ．６は、鋼製床Ｆと、ロックウール吸音板Ｒだけを備え、石膏ボードＢが無い。ただし、ロックウール吸音板Ｒに開口部が形成されて照明器具などの非遮熱部材１１に相当する開口部材Ｏが設けられている。図２２に示す構造Ｎｏ．７は、開口部材Ｏの上方に石膏ボードＢが設けられている。ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．３７である。図２３に示す構造Ｎｏ．８は、開口部材Ｏの上方において、ロックウール吸音板Ｒの上面のほぼ全体が石膏ボードＢで覆われている。ロックウール吸音板Ｒの合計面積Ｓ３に対する、石膏ボードＢの総投影面積Ｓ４の割合（面積率Ｓ４／Ｓ３）は、０．９３である。各構造Ｎｏ．１〜８の石膏ボード（石膏部材）の体積および表面積、面積率Ｓ４／Ｓ３、ロックウール吸音板Ｒの開口部の有無を、表１に示す。なお、各構造Ｎｏ．１〜８において、鋼製床Ｆからロックウール吸音板Ｒまでの距離（天井懐深さ）は、いずれも１０００ｍｍである。

各構造Ｎｏ．１〜８において、居室空間側からロックウール吸音板Ｒの下面に対し、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準拠した２時間耐火を模擬して加熱解析を行い、ロックウール吸音板Ｒ（天井材）の脱落、水冷効果、遮断効果、耐火時間を調べた。結果を、表２に示す。なお、水冷効果の大きさは、石膏部材の体積に比例するとした。石膏部材の重なりによる表面積現象の影響は無視した。遮断効果の大きさは、面積率Ｓ４／Ｓ３に比例するとした。石膏部材の重なりによる厚さ増加の影響は無視した。

図２４に示されるように、石膏ボードＢが無い構造Ｎｏ．１に比べて、ロックウール吸音板Ｒの上方に石膏ボードＢが配置されている構造Ｎｏ．２は、鋼製床Ｆの温度上昇が少なかった。一方、ロックウール吸音板Ｒのほぼ全体が石膏ボードＢで覆われた構造Ｎｏ．３は、９０分あたりで天井材の脱落が発生し、その後、鋼製床Ｆの急激な温度上昇が生じた。図２５に示されるように、ロックウール吸音板Ｒの上方に石膏ボードＢが垂直に配置されている構造Ｎｏ．４は、石膏ボードＢが無い構造Ｎｏ．１に比べて、鋼製床Ｆの温度上昇が少なかった。また、構造Ｎｏ．４に比べて、石膏ボードＢの量が多い構造Ｎｏ．５は、鋼製床Ｆの温度上昇がさらに少なかった。ただし、これら構造Ｎｏ．４、５は、遮断効果がわずかであった。図２６に示されるように、ロックウール吸音板Ｒに開口部材Ｏが設けられている構造Ｎｏ．６は、鋼製床Ｆの温度上昇が多くなった。また、開口部材Ｏの上方に石膏ボードＢが配置された構造Ｎｏ．７は、構造Ｎｏ．６に比べて、鋼製床Ｆの温度上昇が少なくなった。ロックウール吸音板Ｒの上面のほぼ全体が石膏ボードＢで覆われている構造Ｎｏ．８は、構造Ｎｏ．３と同様に、９０分あたりで天井材の脱落が発生し、その後、鋼製床Ｆの急激な温度上昇が生じた。表１、２の結果から、面積率Ｓ４／Ｓ３は、０を超え、０．７未満の範囲であることが好ましく、０．１〜０．５の範囲であることがより好ましいことが分かった。

Ｓ１ 居室空間
Ｓ２ 天井裏空間
Ｓ４／Ｓ３ 面積率
１ 床スラブ
２ 鉄骨梁
３ ロックウール吸音板
４ 石膏ボード
５ 隙間
６ 吊りボルト
７ 受け材
８ 野縁材
９ 連通部
１０ 開口部
１１ 非遮熱部材
１２ 石膏ボード
１５ 梁
１６、２１、３１ 被覆材
１７、２２、３２ 石膏ボード
２０ 柱
２１ 被覆材
２２ 石膏ボード
３０ 縦枠

Claims (7)

1. 耐火対象物と火災発生の可能性がある発生地点との間に設けられる耐火構造であって、
   前記耐火対象物から離隔して設けられ、前記耐火対象物を前記発生地点側の空間から隔離する隔離面材と、
   前記隔離面材から前記耐火対象物側に離れて設けられる、石膏を含有した石膏部材と、
   前記隔離面材と前記石膏部材との間に設けられる隙間を備え、
   前記耐火対象物側の空間と、前記隔離面材と前記石膏部材の間の隙間とが連通している、耐火構造。
2. 請求項１の耐火構造において、
   前記耐火対象物側の空間から見て、前記隔離面材に対する前記石膏部材の総投影面積の割合が、０を超え、０．７未満の範囲である。
3. 請求項１の耐火構造において、
   前記石膏部材が、石膏ボードである。
4. 請求項１の耐火構造において、
   前記隔離面材には、前記発生地点側の空間と前記耐火対象物側の空間とを連通させる開口部が設けられている。
5. 請求項４の耐火構造において、
   前記開口部には、前記隔離面材よりも遮熱性に劣る非遮熱部材が設けられ、この非遮熱部材の近傍に、前記石膏部材が設けられている。
6. 請求項１〜５のいずれかの耐火構造を備えた建築物。
7. 請求項６に記載の建築物において、
   前記耐火対象物は、床スラブと梁であり、
   前記隔離面材は、前記床スラブの下方に位置する下階の天井材である。

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