JP5492932B2 - 構造材及び建築物 - Google Patents
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Description
前記補強部材は、前記外周部の部材より炭化後の密度が高い部材、前記外周部の部材よりも熱容量が大きい高熱容量材、難燃処理木材、または不燃材にして断熱性を有する断熱材からなり、前記補強部材は、前記隅角部のみに設けられており、前記外周部は、炭化後の密度が141kg/m 3 以上となる部材にて構成されており、前記荷重支持部は、炭化後の密度が141kg/m 3 より低い部材にて構成されていることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る構造材は、2種類の部材にて構成された構造材としての複合構造材であり、例えば、建築物の柱や梁として用いられる。
図1は、本実施形態に係る構造材の断面図である。図2は、本実施形態に係る構造材の構成を説明するための斜視図である。
発明者は、唐松及び米松が杉より高い耐火性能を有することから、唐松及び米松と杉との炭化後の密度の相違に注目した。そして、唐松及び米松と杉に75kW/m2の加熱を30分間与えた時の密度の変化を記録した。図3は、唐松及び米松と杉との炭化後の密度を比較したグラフである。尚、図3の「炭化後の密度」は、炭化前の体積に対する炭化後の重量の割合、すなわち、(炭化後の重量/炭化前の体積)にて示される値である。
米松及び杉の集成材(厚さ110mm)の平版をそれぞれ用い、炉内において平版の一方の面を火炎にて75分間加熱した後、炉内に放置して平版表面及び平版内の温度の変化を測定した(平版の一面加熱実験)。図4は、杉の平版の一面加熱実験の結果を示すグラフである。図5は、米松の平版の一面加熱実験の結果を示すグラフである。また、表1は、樹種ごとの炭化後の密度(炭化層密度)の測定値を示す表である。ここで規定する「炭化後の密度」とは、炭化後の体積に対する炭化後の重量の割合、すなわち、(炭化後の重量/炭化後の体積)にて示される値であり、図3に示す「炭化後の密度」とは相違する。
本実施形態に係る複合構造材1は、大きく4つの集成材31、32、33、34にて構成されている。図6において、4つの集成材31、32、33、34は、左から順に第1集成材31、第2集成材32、第3集成材33、第4集成材34と呼ぶこととする。本実施形態の複合構造材1は、図6に示すように、基準部材にて形成された単材(以下、基準単材という)と補強部材14にて形成された単材(以下、補強単材という)とが所定の位置に配置され接着剤にて接着されて集成材31、32、33、34が形成されている。このとき、各集成材31、32、33、34は、各々所定方向に14本の矩形材が連ねられて配置されている。ここで、各集成材31、32、33、34の所定方向に連ねられる各部位を矩形材30と呼ぶこととする。すなわち、矩形材30は単材単体の場合と複数の単材が所定方向及び所定方向と交差する方向に接合されている場合とがある。
少なくとも2種類の部材にて構成され、外部に露出する外周部には、炭化後の密度が141kg/m 3 以上となる部材が設けられていることを特徴とする構造材。
このような構造材によれば、炭化後の密度が141kg/m 3 以上となる部材が設けられた外周部は、燃焼して炭化した後の密度が比較的高いので、再び燃焼しにくい。このため、炭化後の密度が低い部材にて外周部が覆われた構造材より高い耐火性能を備えることが可能である。尚、ここで規定する「炭化後の密度」とは、炭化後の体積に対する炭化後の重量の割合、すなわち、(炭化後の重量/炭化後の体積)にて示される値である。
このような構造材によれば、矩形状をなす構造材の断面における隅角部に外周部の部材より炭化後の密度が高い部材、高熱容量材、難燃処理木材または不燃材にして断熱性を有する断熱材からなる補強部材が設けられているので、隅角部の耐火性能を向上させることが可能である。例えば、構造材の隅角部に2方向から火炎や熱が加えられたとしても、隅角部に設けられた補強部材により構造材は燃焼しにくいので、隅角部が他の部位より極端に早く燃焼することを防止することが可能であり、より高い耐火性能を備えた構造材を提供することが可能である。
このような構造材によれば、荷重支持部より外側に補強部材が配置されているので、補強部材により燃焼が抑制され、荷重支持部が燃焼することを抑えることが可能である。たとえ構造材の隅角部に2方向から火炎や熱が加えられたとしても、隅角部では荷重支持部より先に補強部材が燃焼し始めるので、隅角部だけ先に荷重支持部が燃焼し始めることを防止することが可能である。
このような構造材によれば、補強部材の脇から燃焼し始めて、補強部材を残してその内側が先に燃焼してしまうことを避けることが可能である。
このような構造材によれば、外周部は炭化後の密度が141kg/m 3 以上となる部材により燃焼しにくいので、その内側に設けられた荷重支持部が燃焼することを抑制することが可能である。さらに、2方向から火炎や熱が加えられた場合には燃焼しやすくなる隅角部の外周部と荷重支持部との境界部分には補強部材が配置されているので、隅角部も燃焼しにくい構造とすることが可能である。このため、外周部と補強部材との内側の領域、すなわち荷重支持部がより燃焼しにくい構造材を提供することが可能である。
このような構造材によれば、外周部の内側が炭化後の密度が141kg/m 3 より低い部材であっても耐火性の高い構造材を実現することが可能である。また、炭化後の密度が141kg/m 3 以上の部材は比較的高価であるが、外周部を炭化後の密度が141kg/m 3 以上の部材とし、その内側を炭化後の密度が141kg/m 3 より低い部材とすることによりコストを抑え、かつ、高い耐火性能を備えた構造材を提供することが可能である。また、炭化後の密度が141kg/m 3 以上の部材は重量が大きいが、外周部を炭化後の密度が141kg/m 3 以上の部材とし、その内側を炭化後の密度が141kg/m 3 より低い部材とすることにより軽量化を図りつつ、高い耐火性能を備えた構造材を提供することが可能である。
このような構造材によれば、補強部材を除く、構造材の外周部及びその内側の荷重支持部が炭化後の密度が141kg/m 3 以上の部材にて構成されているので、構造材の内部まで燃えにくい構造であり、さらに隅角部においても燃えにくい構造としているので、より高い耐火性能を備えた構造部材を提供することが可能である。また、補強部材以外は同一の部材という簡単な構成なので、製造性を向上させることが可能である。
このような建築物によれば、柱、梁、又は壁等の建築構造材の全部又は一部として、上記構造材が用いられているので、柱、梁、又は壁等が燃え難く、耐火性に優れた建築物を提供することが可能である。
14 補強部材、16 壁、18 スラブ、
30 矩形材、31 第1集成材、31a 矩形材、
32 第2集成材、33 第3集成材、
34 第4集成材、34a 矩形材
Claims (2)
- 長期荷重を支持するに足りる木材からなる荷重支持部と、
前記荷重支持部よりも外側にて外部に露出する外周部と、
前記荷重支持部よりも外側の隅角部にて、外部に露出しない位置に配置された補強部材と、を備え、
前記補強部材は、前記外周部の部材より炭化後の密度が高い部材、前記外周部の部材よりも熱容量が大きい高熱容量材、難燃処理木材、または不燃材にして断熱性を有する断熱材からなり、
前記補強部材は、前記隅角部のみに設けられており、
前記外周部は、炭化後の密度が141kg/m 3 以上となる部材にて構成されており、
前記荷重支持部は、炭化後の密度が141kg/m 3 より低い部材にて構成されていることを特徴とする構造材。 - 請求項1に記載の構造材が、柱、梁、又は壁等の建築構造材の全部又は一部として用いられていることを特徴とする建築物。
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