JP5944245B2

JP5944245B2 - 現し梁の耐火構造

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Publication number: JP5944245B2
Application number: JP2012146615A
Authority: JP
Inventors: 真理子関
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2014009499A

Description

本発明は、現し梁の耐火構造に関し、特に４５分準耐火構造以上の耐火性能を備える木造建築物において用いる現し梁の耐火構造に関する。

例えば日本の住宅建築物では、伝統的に木製の柱や梁を現した真壁造となっているように、木造建築物は、構造材である木製の柱や梁の木の表面を室内に露出させて現したデザインが好まれているが、このような柱や梁を現した木質空間は、火災時に構造材である柱や梁の露出した部分が直接加熱を受けて燃焼し易い状態にあることから、防耐火性能上の非損傷性（火災加熱を受けても建物を支える荷重に耐えたまま、崩壊しない性能）を確保することが難しい。

このため、特に室内火災に対する安全性が要求される近年の準耐火建築物や耐火建築物では、例えば梁の表面を室内に露出させた現し梁を設けることは難しく、例えば準防火地域の３階建て以上の建築物や防火地域の建築物、或いは一定規模以上の特殊建築物において、現し梁を設ける場合、準耐火構造以上の耐火性能が得られるように法令に適合する設計を行うには、現在のところ、建設省告示や建築基準法施行令第１０７条の２（準耐火構造に関する技術的基準）に示す燃えしろ設計の方法しかなかったのが現状である（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。

「木造建築のすすめ」平成２３年４月、一般社団法人木を活かす建築推進協議会発行、第３０〜３１頁「木造建築の防火設計」１９９９年１月、産調出版株式会社発行、第５８〜６１頁

しかしながら、上記非特許文献１や上記非特許文献２に記載の燃えしろ設計は、短期の許容応力度に耐えられる構造断面に対して、柱であれば四方、梁であれば上階の床に接する部分を除いた梁側面と梁下の三方に対して、所定の燃えしろを足すものであり、例えば準耐火構造４５分において、１０５ｍｍ（３．５寸）角の集成材や１０５ｍｍ（３．５寸）幅の集成材を構造材とした場合は、３５ｍｍの燃えしろを四方又は三方に足さなくてはならず、仕上げの幅が１７５ｍｍ（約６寸）以上の大断面の集成材となるため、小規模な木造住宅建築物の居室部に設けるには扱いが難しく、また流通する１０５ｍｍ幅の材料での設計が困難となる。

本発明は、燃えしろ設計によることなく、準耐火構造４５分以上の耐火性能を保持させた状態で、且つ木の表面を相当の露出面積で現した状態で、現し梁を設けることのできる現し梁の耐火構造を提供することを目的とする。

本発明は、４５分準耐火構造以上の耐火性能を備える木造建築物において用いる現し梁の耐火構造であって、現し梁の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３０％以上の領域を露出させた状態で、覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材、或いは覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材が、現し梁の側面に沿って取り付けられている現し梁の耐火構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明の現し梁の耐火構造によれば、現し梁の両側の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３０％以上の領域を露出させた状態で、前記耐火被覆材が取り付けられていることが好ましい。

また、本発明の現し梁の耐火構造によれば、現し梁の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３６％以上の領域を露出させた状態で、前記耐火被覆材が取り付けられていることが好ましい。

さらに、本発明の現し梁の耐火構造によれば、前記耐火被覆材は、現し梁の側面に沿って取り付けられていることがことが好ましい。

さらにまた、本発明の現し梁の耐火構造によれば、前記覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材が、せっこうボード、強化せっこうボード、ケイ酸カルシウム板、サイディング、モルタル、木片セメント板、木材、グラスウール、ロックウール、又はフェノールフォームからなっていることが好ましい。

また、本発明の現し梁の耐火構造によれば、前記覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材が、厚さが１２．５ｍｍ以上のせっこうボードを２枚張りしたもの、厚さが２１ｍｍ以上の強化せっこうボード、厚さが１５ｍｍ以上のサイディング、又は厚さが１５ｍｍ以上のモルタルからなっていることが好ましい。

本発明の現し梁の耐火構造によれば、燃えしろ設計によることなく、準耐火構造４５分以上の耐火性能を保持させた状態で、且つ木の表面を相当の露出面積で現した状態で、現し梁を設けることができる。

本発明の好ましい第１実施形態に係る現し梁の耐火構造による現し梁が設けられた、木造建築物の屋内空間を例示する斜視図である。本発明の好ましい第１実施形態に係る現し梁の耐火構造を説明する斜視図である。（ａ）は本発明の好ましい第２実施形態に係る現し梁の耐火構造を説明する断面図、（ｂ）は本発明の好ましい第３実施形態に係る現し梁の耐火構造を説明する断面図である。（ａ）は本発明の好ましい第４実施形態に係る現し梁の耐火構造を説明する断面図、（ｂ）は本発明の好ましい第５実施形態に係る現し梁の耐火構造を説明する断面図である。（ａ）及び（ｂ）は本発明の好ましい他の実施形態に係る現し梁の耐火構造を例示する断面図である。

本発明の好ましい第１実施形態に係る現し梁の耐火構造１０は、図１及び図２に示すように、例えば防災地域等に設けられた木造建築物として、例えば在来軸組み工法や枠組み壁工法による木造住宅建築物において、室内の天井面から室内空間に表出させて設けられた現し梁１１に、当該現し梁１１の露出させた木の面による優れた木質感や意匠性を室内空間に保持したまま、準耐火構造４５分以上の耐火性能を、燃えしろ設計によることなく付与できるようにするために採用されたものである。

そして、本第１実施形態の現し梁の耐火構造１０は、４５分準耐火構造以上の耐火性能を備える木造建築物において用いる耐火構造であって、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上、好ましくは３６％以上の領域ｒを露出させた状態で、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材１２、或いは覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材１２が取り付けられている。

また、本第１実施形態では、耐火被覆材１２は、現し梁１１の両側の側面に沿って、好ましくは密着した状態で取り付けられている。

本第１実施形態では、現し梁１１は、例えば特開２００７−２６８７３１号公報に記載されるような、小径木の丸太から製材した帯状板材を接着剤を介して複数重層することによって得られる集成材を、好ましく用いることができる。現し梁１１は、例えば幅ｂが９０〜１２０ｍｍ、梁せい（高さ）ｈが１２０〜７００ｍｍ程度の大きさの縦長の矩形断面形状（本第１実施形態では、幅ｂが１０５ｍｍ、梁せいｈが３９０ｍｍの大きさの縦長の矩形断面形状）を備えるように形成されると共に、９１０〜６０００ｍｍ程度の長さを有する角材として形成される。

また、本第１実施形態では、現し梁１１の両側の側面に沿って密着した状態で取り付けられる耐火被覆材１２は、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材１２として、例えば厚さが１２．５ｍｍのせっこうボードを２枚張りしたものを用いることができる。また、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材１２として、例えば厚さが２１ｍｍの強化せっこうボードや、厚さが２０ｍｍのけい酸カルシウム板や、厚さが１５ｍｍのサイディングや、厚さが１５ｍｍのモルタルや、厚さが２０ｍｍの木片セメント板や、厚さが３０ｍｍの木材等を用いることができる。特に、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に６０分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材１２として、例えば厚さが１５ｍｍ以上の強化せっこうボードを２枚張りしたものや、厚さが４０ｍｍ以上の木材等を用いることができる。

なお、本発明では、後述するように、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材として、グラスウール、ロックウール、又はフェノールフォーム等を用いることもできる。

さらに、本第１実施形態では、耐火被覆材１２は、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上、好ましくは３６％以上の領域ｒを露出させた状態（本第１実施形態では、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの約６２％の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの約３８％の領域（１５０ｍｍの高さ領域）ｒを露出させた状態）で、取り付けられている。

すなわち、本第１実施形態では、現し梁１１は、幅ｂが１０５ｍｍ、梁せいｈが３９０ｍｍの大きさの縦長の矩形断面形状を有しているのに対して、耐火被覆材１２は、縦幅が２４０ｍｍの帯板形状を有しているので、耐火被覆材１２は、現し梁１１の側面における梁せいｈの約６２％の領域を覆い隠すことになると共に、耐火被覆材１２の上端面を現し梁１１の天端面に合わせて耐火被覆材１２が取り付けられていることにより、現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの約３８％の領域ｒが、室内空間に露出することになる。また、本第１実施形態では、現し梁１１の上面には、当該現し梁１１によって支持されて、室内空間の天井面ともなる、上階の床部分を構成する構造用合板や石膏ボード等からなる床部材１３が敷設されて取り付けられている。

ここで、本発明では、耐火被覆材１２は、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上、好ましくは３６％以上の領域ｒを露出させた状態で取り付ける必要がある。耐火被覆材１２によって現し梁１１の両側の側面が覆われる領域が梁せいｈの６２％よりも少ないと、現し梁１１の燃焼による断面欠損が大きくなって、現し梁１１が負担する長期荷重を支持できなくなる。また、現し梁１１の下端側の露出する部分の領域ｒが３０％よりも少ないと、現し梁１１の梁せいが小さい場合に、梁の下端側部分の木材の露出量が少なくなって、優れた木質感や意匠性を付与できなくなる。耐火被覆材１２によって現し梁１１の両側の側面を覆う領域を梁せいｈの６２％以上とし、且つ現し梁１１の下端側の露出する部分の領域ｒを３０％以上とすることにより、燃えしろ設計や、複雑な耐火構造を要することなく、簡易な構成によって、準耐火構造４５分以上の耐火性能を、現し梁１１に容易に付与することが可能になると共に、現し梁１１の露出させた部分の木の面によって、優れた木質感や意匠性を、室内空間に容易に付与することが可能になる。

そして、上述の構成を備える本第１実施形態の現し梁の耐火構造１０によれば、燃えしろ設計によることなく、準耐火構造４５分以上の耐火性能を保持させた状態で、且つ木の表面を相当の露出面積で現した状態で、現し梁１１を設けることが可能になる。

すなわち、本第１実施形態によれば、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上、好ましくは３６％以上の領域を露出させた状態で、例えばせっこうボードからなる耐火被覆材１２が取り付けられているので、耐火被覆材１２による、覆い隠した部分の現し梁１１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能によって、且つ耐火被覆材１２を現し梁１１の両側の側面に沿って好ましくは密着した状態で取り付けただけの簡易な構成によって、燃えしろ設計や、複雑な耐火構造を要することなく、準耐火構造４５分以上の耐火性能を、現し梁１１に容易に保持させることが可能になる。また、現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上の領域を露出させたことによって、露出させた部分の木の面による優れた木質感や意匠性を、室内空間に容易に付与することが可能になる。

図３（ａ）は、本発明の好ましい第２実施形態に係る現し梁の耐火構造２０を示すものである。本第２実施形態の現し梁の耐火構造２０は、上記第１実施形態の現し梁の耐火構造１０と略同様の構成を備えると共に、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠して取り付けた、せっこうボードを２枚張りした上記第１実施形態の耐火被覆材１２に代えて、覆い隠した部分の現し梁２１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材２２として、例えば厚さが２１ｍｍ以上の強化せっこうボードが、現し梁２１の側面に取り付けられている。また、本第２実施形態では、覆い隠した部分の現し梁２１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材２２として、厚さが１２．５ｍｍ以上のせっこうボードを２枚張りしたもの、厚さが１５ｍｍ以上のサイディング、厚さが１５ｍｍ以上のモルタル、又は厚さが３０ｍｍ以上の木材等を用いることができる。特に、覆い隠した部分の現し梁２１を火災時に６０分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材２２として、例えば厚さが１５ｍｍ以上の強化せっこうボードを２枚張りしたもの、厚さが２０ｍｍ以上のサイディング、厚さが２０ｍｍ以上のモルタル、又は厚さが４０ｍｍ以上の木材等を用いることができる。

本第２実施形態の現し梁の耐火構造２０によれば、上記第１実施形態の現し梁の耐火構造１０と同様の作用効果が奏される他、耐火被覆材２２として、覆い隠した部分の現し梁２１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材２２を取り付けたことにより、現し梁２１の下端側部分の露出させる領域ｒの寸法をさらに広げた状態でも、準耐火構造４５分以上の耐火性能を、容易に保持することが可能になる。

図３（ｂ）は、本発明の好ましい第３実施形態に係る現し梁の耐火構造３０を示すものである。本第３実施形態の現し梁の耐火構造３０は、上記第１実施形態の現し梁の耐火構造１０と略同様の構成を備えると共に、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠して取り付けた、せっこうボードを２枚張りした上記第１実施形態の耐火被覆材１２に代えて、例えば厚さが２５ｍｍ以上のグラスウール、ロックウール、又はフェノールフォーム等が、覆い隠した部分の現し梁３１を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材３２として取り付けられている。

本第３実施形態の現し梁の耐火構造３０によっても、上記第１実施形態の現し梁の耐火構造１０と同様の作用効果が奏される。

図４（ａ）は、本発明の好ましい第４実施形態に係る現し梁の耐火構造４０を示すものである。本第４実施形態の現し梁の耐火構造４０では、現し梁４１の梁せいを高くすることにより、現し梁４１の下端側部分の、露出させる領域ｒの寸法を増加させるようになっている。すなわち、本第４実施形態の現し梁の耐火構造４０では、現し梁４１は、例えば幅ｂが１０５ｍｍ、梁せいｈが４５０ｍｍの大きさの縦長の矩形断面形状を有していて、上記第１実施形態の現し梁１１と比較して、梁せいｈが６０ｍｍ大きくなっている。また現し梁４１の両側の側面に、縦幅が２８８ｍｍの帯板形状を有する、上記第１実施形態〜第３実施形態の耐火被覆材１２，２２，３２と同様の材料からなる耐火被覆材４２が、上端面を現し梁４１の天端面に合わせて取り付けられていることにより、現し梁４１の下端側の１６２ｍｍの高さ領域ｒが、下端側部分における梁せいｈの約３６％の領域として露出した状態となっている。これによって、現し梁４１の下端側の露出させる部分の寸法が、１５０ｍｍの高さ領域ｒとなっている上記第１実施形態のものと比較して、拡大していることになる。

図４（ｂ）は、本発明の好ましい第５実施形態に係る現し梁の耐火構造５０を示すものである。本第５実施形態の現し梁の耐火構造５０では、現し梁５１の一方の側面に添梁５１’を添設することにより、現し梁５１を補強した上で、これらの両側の側面に耐火被覆材５２を取り付けることによって、現し梁５１の下端側部分の、露出させる領域ｒの寸法を増加させるようになっている。すなわち、本第５実施形態の現し梁の耐火構造５０では、現し梁５１は、例えば幅ｂが１０５ｍｍ、梁せいｈが３９０ｍｍの大きさの縦長の矩形断面形状を有しており、現し梁５１の一方の側面には、例えば幅ｂ’が１０５ｍｍ、梁せいｈ’が２１０ｍｍの大きさの縦長の矩形断面形状を有する添梁５１’が、天端面を現し梁５１の天端面と合わせた状態で添設されている。また現し梁５１及び添梁５１’を挟んだ両側の側面には、上記第１実施形態〜第３実施形態の耐火被覆材１２，２２，３２と同様の材料からなる耐火被覆材５２が、上端面を現し梁５１や添梁５１’の天端面に合わせて取り付けられている。

上記第４実施形態〜上記第５実施形態の現し梁の耐火構造４０，５０によっても、現し梁１１の両側の側面における梁せいｈの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁１１の下端側部分における梁せいｈの３０％以上、好ましくは３６％以上の領域ｒを露出させた状態で、耐火被覆材４２，５２を、簡易な構成によって取り付けることができるので、上記第１実施形態の現し梁の耐火構造１０と同様の作用効果が奏される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、耐火被覆材は、上端面を現し梁の天端面に合わせて取り付ける必要は必ずしもなく、図５（ａ）に示すように、上端面を現し梁の天端面よりも下げた状態で取り付けることもできる。図５（ａ）に示す現し梁における、耐火被覆材の上端面よりも上方に突出する部分は、燃えしろ部分として利用することができる。さらに、現し梁に支持されてこれの上方に床部材が敷設される必要は必ずしも無く、現し梁は、床部材等を下方から支持しない、例えば小屋束を構成する現し梁であっても良い。現し梁は、天端面が床部材等によって覆われていない場合には、側面に用いる耐火被覆材を天端面にも取り付けたり、上端部に燃えしろ部分を残すことなどによって、本発明の現し梁の耐火構造を形成することができる。さらにまた、耐火被覆材は、現し梁の一方の側面のみに、梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３０％以上の領域を露出させた状態で、取り付けることもでき、例えば図５（ｂ）に示すように、現し梁の他方の側面は、壁の耐火被覆材によって全体を覆うことにより、本発明の現し梁の耐火構造とすることもできる。

以下、実施例により、本発明の現し梁の耐火構造をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
１０５×３３０ｍｍの梁材（同一等級構成すぎ集成材Ｅ６５−Ｆ２５５）の両側に、普通せっこうボード１２．５ｍｍ×２枚を梁上端から２１０ｍｍの範囲で被覆して、残りの梁下端から１２０ｍｍの範囲（もとの梁せいの３６％）は無被覆とした仕様のものを実施例１の現し梁の耐火構造とした。

梁材の支持スパンを５１００ｍｍとし、長期許容応力度に相当する荷重をかけながらＩＳＯ８３４に準拠した加熱を４５分間行った。評価は、大臣認定試験で非損傷性の評価基準となるたわみ量の規定値１９７ｍｍ（＝Ｌ²／４００ｄ、Ｌ＝支持スパン長さ、ｄ＝梁せい）を超えず、壊れないこととした。梁の最大たわみ量は４０ｍｍとなり、規定値以下で４５分間破壊しなかったため、実施例１の現し梁の耐火構造は、４５分準耐火構造の耐火性能を備えていることが確認できた。

〔実施例２〕
１０５×３９０ｍｍの梁材（同一等級構成すぎ集成材Ｅ６５−Ｆ２５５）の両側に、強化せっこうボード２１ｍｍを梁上端から２４０ｍｍの範囲で被覆して、残りの梁下端から１５０ｍｍの範囲（もとの梁せいの３８％）は無被覆とした仕様のものを実施例２の現し梁の耐火構造とした。

梁材の支持スパンを５１００ｍｍとし、長期許容応力度に相当する荷重をかけながらＩＳＯ８３４に準拠した加熱を４５分間行った。評価は、大臣認定試験で非損傷性の評価基準となるたわみ量の規定値１６７ｍｍ（＝Ｌ²／４００ｄ、Ｌ＝支持スパン長さ、ｄ＝梁せい）を超えず、壊れないこととした。梁の最大たわみ量は５６ｍｍとなり、規定値以下で４５分間破壊しなかったため、実施例２の現し梁の耐火構造は、４５分準耐火構造の耐火性能を備えていることが確認できた。

１０，２０，３０，４０，５０現し梁の耐火構造
１１，２１，３１，４１，５１現し梁
１２，２２，３２，４２，５２耐火被覆材
１３床部材
５１’ 添梁
ｈ梁せい
ｒ現し梁の下端側部分の露出させた領域

Claims

４５分準耐火構造以上の耐火性能を備える木造建築物において用いる現し梁の耐火構造であって、
現し梁の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３０％以上の領域を露出させた状態で、覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材、或いは覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材が、現し梁の側面に沿って取り付けられている現し梁の耐火構造。
現し梁の両側の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３０％以上の領域を露出させた状態で、前記耐火被覆材が取り付けられている請求項１記載の現し梁の耐火構造。
現し梁の両側の側面における梁せいの６２％以上の領域を覆い隠し、且つ現し梁の下端側部分における梁せいの３６％以上の領域を露出させた状態で、前記耐火被覆材が取り付けられている請求項１又は２記載の現し梁の耐火構造。
前記覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能を備える耐火被覆材が、せっこうボード、強化せっこうボード、ケイ酸カルシウム板、サイディング、モルタル、木片セメント板、木材、グラスウール、ロックウール、又はフェノールフォームからなる請求項１〜３のいずれか１項記載の現し梁の耐火構造。
前記覆い隠した部分の現し梁を火災時に４５分間以上、燃焼により損壊させない機能及び熱劣化させない機能を備える耐火被覆材が、厚さが１２．５ｍｍ以上のせっこうボードを２枚張りしたもの、厚さが２１ｍｍ以上の強化せっこうボード、厚さが１５ｍｍ以上のサイディング、又は厚さが１５ｍｍ以上のモルタルからなる請求項１〜３のいずれか１項記載の現し梁の耐火構造。