JP5947500B2 - 鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造に関する。

鉄骨梁のダクト貫通部では、所定の材料で所定の厚さに形成された耐火被覆材をダクトに巻き付けることで、２時間耐火や３時間耐火などの国土交通大臣認定としてその耐火性能が認められている。
このため、特許文献１および２には、鉄骨梁のウェブに形成されたダクト貫通孔に、耐火被覆材が巻き付けられたダクトが挿通された鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造が開示されている。

特開２００９−１５０２１０号公報 特許第４１４３８４６号公報

鉄骨梁のウェブに形成されるダクト貫通孔の内径（直径）は、耐火被覆材が巻き付けられたダクトを挿通させるために、ダクトの外径に耐火被覆材の厚さを加えた長さに形成される必要がある。
例えば、耐火被覆材をロックウールとし、３時間耐火の性能を確保する場合、ダクトに巻き付ける耐火被覆材の厚さが６０ｍｍとなるため、ダクト貫通孔の内径は、ダクト外径＋１２０ｍｍとなる。

しかしながら、鉄骨梁によっては、ウェブに対してダクト貫通孔の割合が大きくなるため、強度上、所望の内径のダクト貫通孔を形成することができないことがある。
このような場合は、梁成の大きい鉄骨梁に変更したり、ダクトの内径を小さくしてダクトの設置箇所を増やしたりして対応している。
しかし、梁成の大きい鉄骨梁に変更するには階高を高くする必要があり、また、ダクトの設置箇所を増やすとダクト工事などに手間がかかるため、工期やコストに影響を及ぼすことになる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、鉄骨梁に形成するダクト貫通孔の内径を小さくすることができる鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造は、外周面に耐火被覆材が巻き付けられたダクトが、鉄骨梁のウェブに形成されたダクト貫通孔に挿通された鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造において、前記耐火被覆材は、前記ダクトの外周面に巻き付けられた第１耐火被覆材と、該第１耐火被覆材の外周面に巻き付けられた第２耐火被覆材と、を備えた２層構造で構成され、前記第１耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔に挿通されるとともに、該ダクト貫通孔に対する前記ダクトの軸方向の一方側から他方側にわたる所定範囲全体に巻き付けられ、前記第２耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔に挿通されず、前記所定範囲のうちの前記ダクト貫通孔の内側を除いた部分全体に前記ウェブと当接するように巻き付けられていて、前記耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔の内周面と前記ダクトの外周面との間に配された部分の厚さ寸法が、前記所定範囲に配された部分の厚さ寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする。

本発明では、耐火被覆材は、ダクト貫通孔の内周面とダクトの外周面との間に配された部分の厚さ寸法が、その他の部分の厚さ寸法よりも小さく形成されているため、ダクト貫通孔の内径を、従来のようにダクトの外径に耐火被覆材全体の厚さを加えた寸法とする場合と比べて小さくすることができる。

また、ダクト貫通孔の内径は、ダクト外径に第１耐火被覆材の厚さを加えた寸法とすればよいため、従来のようにダクトの外径に耐火被覆材全体の厚さを加えた寸法とする場合と比べて小さくすることができる。

また、本発明に係る鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造では、前記第１耐火被覆材は、セラミックファイバーまたはロックウールを材料として形成され、前記第２耐火被覆材は、ロックウールを材料として形成されていることが好ましい。
このようにすることにより、第１耐火被覆材の厚さを薄くすることができるため、ダクト貫通孔の内径をより小さくすることができる。
特に、第１耐火被覆材が、セラミックファイバーを材料として形成されることで薄くなるため、ダクト貫通孔の内径をより小さくすることができる。
また、本発明に係る鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造では、前記鉄骨梁には鉄骨梁用耐火被覆材が巻きつけられていて、前記第１耐火被覆材の軸方向の両端部および前記第２耐火被覆材の軸方向の両端部は、前記鉄骨梁用耐火被覆材と当接していることが好ましい。

本発明によれば、ダクト貫通孔の内径を従来よりも小さくすることができることにより、従来のように所望の内径のダクト貫通孔を形成するために梁成を大きくしたり、ダクト貫通孔の数を増やしたりする必要がないため、コストの増加を防止することができるとともに、工期短縮を図ることができる。

本発明の第１実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造の一例を示す図で図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２は図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造の一例を示す図である。 従来の鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造について、図１および図２に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａでは、耐火被覆材２が外周面３ａに巻き付けられたダクト３が、鉄骨梁４のウェブ５に形成されたダクト貫通孔６に挿通されている。
なお、本実施形態による鉄骨梁４のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａでは、３時間耐火の国土交通大臣認定の耐火性能を確保可能なものとしている。

鉄骨梁４は、本実施形態ではＨ形鋼で、上方に上階の床スラブ７が配されて、下方および両側方には耐火被覆材８が袋状に巻き付けられている。
ダクト３は、例えば、厚さ０．５ｍｍの鋼板を外径２００ｍｍの円筒状に形成したもので、長さ方向（ダクト３の軸方向）の両端部３ｂ，３ｂ（図１参照）に他のダクトが接合可能に構成されている。

耐火被覆材２は、ダクト３の長さ方向の中央部３ｃ側の外周面３ａに巻き付けられた第１耐火被覆材２１と、この第１耐火被覆材２１の外周面２１ａに巻き付けられた第２耐火被覆材２２と、の２層構造に形成されている。
第１耐火被覆材２１は、厚さｔ１が２５ｍｍのセラミックファイバーのシート（二酸化ケイ素繊維系フェルト）を円筒状に形成したもので、ピンなどの係止具によってダクト３の外周面３ａに固定されている。
第２耐火被覆材２２は、厚さｔ２が４０ｍｍのロックウールのシート（無機繊維フェルト）を円筒状に形成したもので、第１耐火被覆材２１と密着している。

第１耐火被覆材２１は、ダクト３とともに鉄骨梁４のダクト貫通孔６に挿通されていて、周方向に間隔をあけて固定された振れ止め部材２３が鉄骨梁４のウェブ５をダクト貫通孔６の内側から挟持することで、ダクト３および第１耐火被覆材２１の位置が固定されている。
また、第２耐火被覆材２２は、ダクト貫通孔６に挿通されずに、ダクト貫通孔６からダクト３の長さ方向前後に配されている。そして、第２耐火被覆材２２は、長さ方向に２つに分割され、第２耐火被覆材分割体２４，２４として配されている。２つの第２耐火被覆材分割体２４，２４は、それぞれ鉄骨梁４のウェブ５の両側に配されて、ウェブ５側の端部２４ａ（図１参照）がウェブ５と当接するように配されている。

このため、耐火被覆材２は、ダクト貫通孔６の内周面とダクト３の外周面３ａとの間に配された部分の厚さ寸法（第１耐火被覆材２１の厚さｔ１）が、その他の部分の厚さ寸法（第１耐火被覆材２１と第２耐火被覆材２２とをあわせた厚さｔ１＋ｔ２）よりも小さく形成されていることになる。
また、図１に示すように、ダクト貫通孔６の内径φ１は、ダクト３の外径φ２に第１耐火被覆材２１の厚さｔ１を加えた寸法（２００ｍｍ＋２５ｍｍ＋２５ｍｍ＝２５０ｍｍ）となっている。

また、第１耐火被覆材２１の両端部２１ｂ，２１ｂ、および、第２耐火被覆材分割体２４，２４におけるウェブ５側と反対側の端部２４ｂ，２４ｂは、鉄骨梁４に巻き付けられた耐火被覆材８と当接している。鉄骨梁４に巻き付けられた耐火被覆材８は、ダクト３の第１耐火被覆材２１および第２耐火被覆材２２が巻き付けられている部分よりも長さ方向の両端部３ｂ，３ｂ側でダクト３の外周面３ａと当接している。

つぎに、本実施形態の鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａの施工方法について説明する。
まず、鉄骨梁４の製造工場において、予め鉄骨梁４のウェブ５にダクト貫通孔６を穿孔する。また、ダクト貫通孔６に挿通させるダクト３の長さ方向の中央部側の外周面３ａに第１耐火被覆材２１を巻き付ける。なお、ダクト３への第１耐火被覆材２１の巻き付けは、ダクトの製造工場で予め行っておいてもよい。

続いて、第１耐火被覆材２１を巻き付けたダクト３をダクト貫通孔６に挿通させる。このとき、第１耐火被覆材２１の外周面２１ａとダクト貫通孔６の内周面６ａとが当接する。そして、第１耐火被覆材２１に固定された振れ止め部材２３をウェブ５に挟持して、ダクト３および第１耐火被覆材２１の位置を固定する。
なお、本実施形態では、第１耐火被覆材２１の下端部側で鉄骨梁４のウェブ５と当接する部分に、スペーサピン２５およびケイカルスペーサ２６を取り付けていて、このスペーサピン２５およびケイカルスペーサ２６によって第１耐火被覆材２１およびダクト３が下方へずれることを防止している。

続いて、第１耐火被覆材２１の外周面２１ａに第２耐火被覆材２２を取り付ける。
このとき、第２耐火被覆材２２の２つの第２耐火被覆材分割体２４，２４をウェブ５の両側に位置するように配し、第２耐火被覆材分割体２４，２４の内周面を第１耐火被覆材２１の外周面２１ａに当接させるとともに、第２耐火被覆材分割体２４，２４の端部２４ａ，２４ａをそれぞれウェブ５に当接させる。

続いて、鉄骨梁４を覆うように耐火被覆材８を取り付ける。
このとき、鉄骨梁４の耐火被覆材８は、第１耐火被覆材２１の両端部２１ｂ，２１ｂおよび第２耐火被覆材分割体２４の端部２４ｂ，２４ｂに当接するように配するとともに、ダクト３の端部側の外周面３ａに当接するように配する。
以上のようにして本実施形態の鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａが施工される。

次に、上述した鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａの効果について図面を用いて説明する。
本実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａによれば、鉄骨梁４のウェブ５に形成するダクト貫通孔６の内径φ１を、ダクト３の外径φ２に第１耐火被覆材２１の厚さｔ１を加えた寸法とすればよいため、図４に示すようなダクト貫通孔６の内径をダクト３の外径φ１に耐火被覆材２全体の厚さｔ３（図１のｔ１＋ｔ２に相当）を加えた寸法とする従来の耐火被覆構造４１よりも、ダクト貫通孔６の大きさを小さくすることができる。
このため、従来のように鉄骨梁４の梁成を大きくしたり、鉄骨梁４のウェブ５に多くのダクト３を挿通させたりする必要がないため、コストの低減と工期短縮を図ることができる。

また、鉄骨梁４の梁成が最小限で設計されていて、ダクト貫通孔６の大きさを大きくすることができない場合、鉄骨梁４の梁成を大きくすると建物の階高も高くなり、建築確認申請や材料の変更が生じて手間がかかるため、鉄骨梁４の梁成が最小限で設計されている場合に特に有効な耐火被覆構造とすることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図３に示すように、第２実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ｂでは、２時間耐火の国土交通大臣認定の耐火性能を確保可能なものとし、第１耐火被覆材３１および第２耐火被覆材３２が同じ材料で形成されている。本実施形態では、第１耐火被覆材３１および第２耐火被覆材３２は、ともに厚さ２０ｍｍのロックウールのシートとしている。

第２実施形態による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ｂでは、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、第１耐火被覆材３１がロックウールのシートであることにより、第１耐火被覆材にセラミックファイバーのシートを使用する場合と比べてコスト削減を図ることができる。

以上、本発明による鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造１Ａ，１Ｂの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、耐火被覆材２がロックウールやセラミックファイバーで形成されているが、所望の性能を確保できるのであればこれ以外の材料で形成されていてもよい。

１Ａ，１Ｂ 鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造
２ 耐火被覆材
３ ダクト
３ａ 外周面
４ 鉄骨梁
５ ウェブ
６ ダクト貫通孔
７ 床スラブ
８ 耐火被覆材
２１，３１ 第１耐火被覆材
２２，３２ 第２耐火被覆材
２３ 振れ止め部材
２４ 第２耐火被覆材分割体
２５ スペーサピン
２６ ケイカルスペーサ

Claims (3)

1. 外周面に耐火被覆材が巻き付けられたダクトが、鉄骨梁のウェブに形成されたダクト貫通孔に挿通された鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造において、
   前記耐火被覆材は、前記ダクトの外周面に巻き付けられた第１耐火被覆材と、該第１耐火被覆材の外周面に巻き付けられた第２耐火被覆材と、を備えた２層構造で構成され、
   前記第１耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔に挿通されるとともに、該ダクト貫通孔に対する前記ダクトの軸方向の一方側から他方側にわたる所定範囲全体に巻き付けられ、
   前記第２耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔に挿通されず、前記所定範囲のうちの前記ダクト貫通孔の内側を除いた部分全体に前記ウェブと当接するように巻き付けられていて、
   前記耐火被覆材は、前記ダクト貫通孔の内周面と前記ダクトの外周面との間に配された部分の厚さ寸法が、前記所定範囲に配された部分の厚さ寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造。
2. 前記第１耐火被覆材は、セラミックファイバーまたはロックウールを材料として形成され、
   前記第２耐火被覆材は、ロックウールを材料として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造。
3. 前記鉄骨梁には鉄骨梁用耐火被覆材が巻きつけられていて、
   前記第１耐火被覆材の軸方向の両端部および前記第２耐火被覆材の軸方向の両端部は、前記鉄骨梁用耐火被覆材と当接していることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄骨梁のダクト貫通部の耐火被覆構造。

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