JP5987515B2 - 耐火被覆構造及び構造部材の耐火被覆方法 - Google Patents
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前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する耐火被覆材と、
前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材と、
を有することを特徴とする耐火被覆構造である。
このような耐火被覆構造によれば、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔の周囲には、一方側の表面と他方側の表面との少なくともいずれか一方に高熱容量材が設けられているので、貫通孔の小口面から伝達される熱が高熱容量材に吸収されるため、構造部材において貫通孔が設けられている部位の昇温が抑制される。このため、貫通孔の小口面における耐火被覆材の被覆厚さを、構造部材の他の部位における被覆厚さ未満としても、他の部位と同様に耐火被覆材にて被覆した場合と同等の耐火性能を小口面に備えることが可能である。すなわち、小口面における被覆厚さを薄くできるので貫通孔の有効径をより大きく確保しつつ耐火性能を確保することが可能である。
かかる耐火被覆構造であって、前記高熱容量材は、金属材料、コンクリート、モルタル、又は、石膏ボードであることが望ましい。
このような耐火被覆構造によれば、一方側の表面と他方側の表面とにそれぞれ高熱容量材が設けられているので、小口面から伝達される熱は、両表面に設けられた高熱容量材に吸収され、構造部材において貫通孔が設けられている部位が昇温することをさらに抑制することが可能である。
このような耐火被覆構造によれば、貫通孔が有する小口面の全周において伝達される熱を高熱容量材にて吸収することが可能なので、貫通孔が設けられている部位が加熱されることをより効果的に抑制することが可能である。
このような耐火被覆構造によれば、高熱容量材が、小口面に沿って設けられているので、貫通孔の小口面から伝達される熱が、構造部材の、貫通孔から離れた位置に伝達される前に、貫通孔の縁に沿って小口面とほぼ面一に設けられた高熱容量材にて吸収され、構造部材が昇温する領域をより小さく抑えることが可能である。
前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する耐火被覆材と、
前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材と、
を有し、
前記高熱容量材は、前記貫通孔の縁と間隔を隔てて当該貫通孔の外側に配置されており、前記高熱容量材の前記貫通孔側には当該高熱容量材より熱拡散率が低い低熱拡散率材が設けられていることを特徴とする耐火被覆構造である。
このような耐火被覆構造によれば、高熱容量材の貫通孔側には低熱拡散率材が設けられているので、高熱容量材は外部に露出しない。このため、小口面以外から高熱容量材に熱が伝達されることが抑制される。そして、高熱容量材は、外気や火炎等により直接加熱されず、また、小口面以外から伝達される熱により加熱されることが抑制されるので、小口面から伝達される熱を効率良く吸収することが可能である。このため、高熱容量材による熱の吸収効率が向上するので、高熱容量材のサイズを小さくすることが可能である。
このような耐火被覆構造によれば、貫通孔の縁と間隔を隔てて当該貫通孔の外側に高熱容量材を配置した構造部材に耐火被覆を施すだけで、高熱容量材の貫通孔側に低熱拡散率材を設けることが可能なので、施工が容易である。
このような耐火被覆構造によれば、高熱容量材は構造部材から突設された突部が熱伝導可能に接触されているので、突部にて、より広い面積で熱が伝達される。このため、高熱容量材はより効率良く熱を吸収することが可能である。
このような耐火被覆構造によれば、小口面が被覆されていないので、貫通孔の有効径を最も大きく確保することが可能である。
施工現場外の工場にて、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記高熱容量材が設けられた前記構造部材を前記施工現場に搬入する工程と、
前記構造部材の建て方を行った後に、前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法である。
このような構造部材の耐火被覆方法の工程によれば、高熱容量材は施工現場外の工場にて構造部材に設けられるので、構造部材への加工や高熱容量材の取り付けが容易であり、高熱容量材の取り付けを、天候に左右されることなく、かつ精度良く行うことが可能である。また、高熱容量材は構造部材に取り付けられて施工現場に搬入されるので、施工現場において高熱容量材を構造部材に取り付ける必要がなく、施工現場における作業を削減することが可能である。
施工現場に搬入され、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記構造部材の建て方を行った後に、前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法である。
このような構造部材の耐火被覆方法の工程によれば、高熱容量材の取り付け作業を鉄骨建て方の前に地上で行うため、作業性が良い。また、高熱容量材は、施工現場にて構造部材に設けられるため、形状が不安定な部材、たとえば流動性を有する部材を固化させて用いるような部材であっても構造部材に設けることが可能である。
施工現場に搬入され、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の建て方を行う工程と、
前記建て方が行われた後の前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法である。
このような構造部材の耐火被覆方法の工程によれば、高熱容量材は建て方が行われた後の構造部材に設けられるので、施工現場外の工場から施工現場への鉄骨搬入過程および鉄骨建て方時における高熱容量材の破損や脱落等のおそれがなく、施工現場において高熱容量材の取り付け箇所の確認作業および管理作業を削減できる。また、設備工事等の作業足場を共用でき、設備配管等の仕様の状況に応じた変更への対応等が可能となる。
前記高熱容量材は、前記貫通孔内に設置されるスリーブ管に取り付けられて、前記構造部材に設けられることが望ましい。
このような構造部材の耐火被覆方法によれば、高熱容量材が貫通孔内に設置されるスリーブ管に取り付けられて構造部材に設けられるので、施工現場において高熱容量材を構造部材に設ける作業とスリーブ管を構造部材に設ける作業とを1工程にて行うことが可能である。このため、施工現場での工程を削減することが可能である。また、高熱容量材をあらかじめ所定の位置に合わせてスリーブ管に取り付けた状態としたものが構造部材に設けられるので、構造部材への高熱容量材取り付け時の位置合わせが容易である。
以下の実施形態では、本発明の耐火被覆構造を、鉄骨構造建物の構造部材としての鉄骨梁に適用した例について説明する。
図1、図2に示すように、本実施形態の鉄骨梁10は、スラブ20の下に設けられており、上下に間隔を隔てるとともに互いに対向する板状の上フランジ12及び下フランジ14と、上フランジ12と下フランジ14とを、幅方向の中央にて上下に繋ぐ板状のウエブ16とが一体をなすH型鋼である。ウエブ16には、空調用または換気用のダクトや配管用のスリーブ管等を挿通するために、幅方向、すなわちウエブ16の一方側の表面16aから他方側の表面16aまで貫通する貫通孔18が設けられている。本実施形態の貫通孔18の直径は、鉄骨梁10の高さ、所謂梁せいHの半分H/2とした場合の例を示している。
図5は、第1実施形態の耐火被覆構造を示す縦断面図である。図6は、第1実施形態の耐火被覆構造の変形例を示す縦断面図である。
本実施形態においては高熱容量材50をモルタルとしたが、これに限らず表1に示すように、ロックウールより容積比熱が大きい、例えばケイ酸カルシウム板や、ステンレスなどの金属材料であっても構わず、さらに石膏など材料組成に結晶水を多く含み、高温時に気化熱を奪うことで比熱の増大効果が見込める材料を適用することが可能である。
図11は、第2実施形態の耐火被覆構造を示す縦断面図である。図12は、低熱拡散率材としてロックウールを用いた例を示す縦断面図である。
図13は、第3実施形態の耐火被覆構造を示す縦断面図である。
第3実施形態の耐火被覆構造は、図13に示すように、鉄骨梁10のウエブ16の貫通孔18の周りに環状の鋼材54aを溶接して、幅方向に突出する突部としての環状突部54を設け、環状突部54は高熱容量材50であるモルタル内に埋設されている。
図14は、第4実施形態の耐火被覆構造を示す縦断面図である。
第4実施形態の耐火被覆構造は、図14に示すように、高熱容量材50を貫通孔18の縁に沿わせて形成し、貫通孔18の小口面18a及び高熱容量材50の貫通孔18に臨む面50aに当該小口面18aより反射率が高い高反射率材56(例えば、アルミ箔やステンレス箔等)が設けられている。すなわち貫通孔18が被覆されていない鉄骨梁10が火炎等に晒されたときに、直接加熱される小口面18a及び高熱容量材50の貫通孔18の中央側の面50aに高反射率材56が設けられている。この場合には、高反射率材56により小口面18a及び高熱容量材50に入射される熱線が反射されるので小口面18aから伝達される熱が低減され、また高熱容量材50も直接加熱されにくく小口面18aから伝達される熱を効率良く吸収するのでウエブ16の昇温を抑制することが可能である。ここで、第4実施形態の場合には、小口面18aの反射率が、単に貫通孔18を形成した状態の小口面18aの反射率より高ければよいので、小口面18aに高反射率材56を貼り付ける方法に限らず、例えば、小口面18aを研磨した上に反射率を低下させない防錆処理を施したり、小口面18aに反射率が高い塗料を塗布したり、あるいは反射率が高い金属を溶着する処理を施すなどの加工または処理を施して反射率を向上させてもよい。
図15は、高熱容量材がウエブの片面側のみに設けられている耐火被覆構造を示す縦断面図である。
12 上フランジ
14 下フランジ
16 ウエブ
16a 表面
18 貫通孔
18a 小口面
20 スラブ
30 耐火被覆材(ロックウール)
50 高熱容量材
50a 貫通孔に臨む面
52 低熱拡散部材
54 環状突部
54a 鋼材
56 高反射率材
70 スリーブ管
Claims (13)
- 所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する構造部材と、
前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する耐火被覆材と、
前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材と、
を有することを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1に記載の耐火被覆構造であって、
前記高熱容量材は、金属材料、コンクリート、モルタル、又は、石膏ボードであることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1又は請求項2に記載の耐火被覆構造であって、
前記高熱容量材は、前記一方側の表面と前記他方側の表面とにそれぞれ設けられていることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の耐火被覆構造であって、
前記高熱容量材は、前記貫通孔を囲むように設けられていることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の耐火被覆構造であって、
前記高熱容量材は、前記小口面に沿って設けられていることを特徴とする耐火被覆構造。 - 所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する構造部材と、
前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する耐火被覆材と、
前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材と、
を有し、
前記高熱容量材は、前記貫通孔の縁と間隔を隔てて当該貫通孔の外側に配置されており、前記高熱容量材の前記貫通孔側には当該高熱容量材より熱拡散率が低い低熱拡散率材が設けられていることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項6に記載の耐火被覆構造であって、
前記低熱拡散率材は、前記耐火被覆材であることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の耐火被覆構造であって、
前記高熱容量材は、前記構造部材から突設された突部が熱伝導可能に接触していることを特徴とする耐火被覆構造。 - 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の耐火被覆構造であって、
前記小口面は、被覆されていないことを特徴とする耐火被覆構造。 - 構造部材を耐火被覆材にて被覆する構造部材の耐火被覆方法であって、
施工現場外の工場にて、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記高熱容量材が設けられた前記構造部材を前記施工現場に搬入する工程と、
前記構造部材の建て方を行った後に、前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法。 - 構造部材を耐火被覆材にて被覆する構造部材の耐火被覆方法であって、
施工現場に搬入され、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記構造部材の建て方を行った後に、前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法。 - 構造部材を耐火被覆材にて被覆する構造部材の耐火被覆方法であって、
施工現場に搬入され、所定方向の一方側の表面から他方側の表面まで貫通する貫通孔を有する前記構造部材の建て方を行う工程と、
前記建て方が行われた後の前記構造部材の、前記一方側の表面と前記他方側の表面との少なくともいずれか一方にて、前記貫通孔の周囲であって前記小口面を除いた位置に前記構造部材と熱伝導可能に設けられ前記耐火被覆材より熱容量が大きな高熱容量材を設ける工程と、
前記貫通孔の小口面における被覆厚さが、前記構造部材の他の部位における被覆厚さ未満となるように前記構造部材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする構造部材の耐火被覆方法。 - 請求項12に記載の構造部材の耐火被覆方法であって、
前記高熱容量材は、前記貫通孔内に設置されるスリーブ管に取り付けられて、前記構造部材に設けられることを特徴とする構造部材の耐火被覆方法。
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