JP5991229B2 - 建物壁部の耐火構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の鉄骨柱を含む建物壁部の耐火構造に関する。

建物の柱や壁等の部分は、構造耐力上支障のある変形等を生じないようにするため、所定の耐火性能を有する耐火構造又は準耐火構造とすることが要求される場合がある。例えば、鉄骨構造体を主要構造部とする建物に耐火性能を付与する場合、鉄骨構造体の鉄骨柱や鉄骨梁を耐火被覆材によって被覆することにより、所定の耐火構造又は準耐火構造を形成することとされている。

また、鉄骨材の耐火被覆に関しては、性能規定として耐火性能検証法の適用が広まる中で、耐火時間の緩和が認められる一方、確実な品質保証が必要とされている。鉄骨材の耐火被覆としては、乾式工法では、耐火ボードやケイ酸カルシウム板等を使用した耐火構造等とすることが知られている。

例えば、特許文献１には、鉄骨柱を耐火ボードで被覆する耐火構造が開示されている。この耐火構造では、厚み約２０ｍｍの強化石膏ボードからなる耐火ボードが鋼製ランナーにより位置決めされて、鉄骨柱との間に５ｍｍ前後の間隔を保って配置され、前記耐火ボードと鉄骨柱表面との隙間が接着剤で充填される構成とされている。これにより、鉄骨柱の二面又は三面が耐火ボードで被覆されている。しかしながら、この種の耐火構造では、耐火ボードの厚みと接着剤の厚みとで耐火被覆に要する厚みが相当に厚くなるという問題点があった。

また、特許文献２に開示されるように、鉄骨梁に対して吸熱パックを接着し、さらに、ロックウールブランケットやグラスウールブランケット等の無機繊維系の耐火断熱材が取り付けられて耐火被覆する構成も知られている。しかしながら、このような耐火被覆の場合にも、耐火断熱材を含めた鉄骨材の大きさが、元の鉄骨材の大きさよりも相当に大きな断面を有する構造となり、好ましくなかった。

特開平９−１００５８７号公報 特開平７−１３３６４０号公報

前記のように、従来の耐火構造にあっては、鉄骨柱に施す耐火被覆材によって、鉄骨柱の周囲に相当のスペースが必要となってしまい、鉄骨柱を納める壁体の厚みを増大せざるを得ないものであった。そのため、鉄骨柱の部分だけを室内側に張り出して内装材を配設したり、居室の面積を狭めて設計したりしなければならず、耐火被覆によって設計自由度が低下するという問題点があった。

一方で、鉄骨柱に耐火被覆材を施さずに耐火性能を確保しようとすれば、外装材や内装材において高い耐火性能を担保することが要求され、複数種類の壁面材を重ね張りしたり、壁面材の厚みを増したりすることが必要となり、やはり、居室の面積が狭められ、設計自由度も低下する問題点を有していた。

本発明は、このような事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、鉄骨柱を納める壁体の厚みを増大させることなく、必要な耐火性能を備えさせ、居室の面積を充分に確保し得て、設計自由度を向上させることのできる建物壁部の耐火構造を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、一対のフランジと、フランジ間を接続するウェブとを有する開断面形状の鉄骨柱が複数本備えられ、前記鉄骨柱を挟む両側に壁面材が配設されてなる建物壁部の耐火構造を前提とする。かかる耐火構造として、前記鉄骨柱は、フランジが壁面と直交する方向に配設されており、両フランジの外側面とウェブの一側面に共通の耐火被覆材が添設されて被覆層が形成され、前記耐火被覆材は、少なくとも二酸化ケイ素３５〜４５質量％、酸化カルシウム１５〜３２質量％、および酸化アルミニウム１０〜２２質量％を含有し、単繊維径が７μｍ以下とされ、かさ密度が６０〜１００ｋｇ／ｍ³となされた繊維体を基材とし、鉄骨柱の凹凸形状に追従しうる柔軟性を有するシート材とされている。また、前記ウェブの被覆層の外面側に、前記壁面材として耐火面材が配設されて、複数本の鉄骨柱の一方の側部が一体的に被覆され、前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、前記耐火面材との間に、前記耐火被覆材と共通の又は異なる耐火被覆材が、前記被覆層の厚みの２０〜３５％の厚みで充填された構成としている。

この特定事項により、少なくとも鉄骨柱の両フランジの外側面とウェブの一側面に添設された共通の耐火被覆材によって、一定の耐火性能を保持した被覆層を鉄骨柱に備えさせることができる。さらに、この被覆層の外面側に耐火面材を配設することによって、複数本の鉄骨柱が一括して被覆され、建物壁部の必要な耐火性能が確保される。耐火被覆材は、上記特定事項を具備するものであるので、柔軟性、形状追従性、容易変形性を有し、寸法安定性に優れ、鉄骨柱への施工性も良好とされ、鉄骨柱に対する充分な耐火性能を有する。また、鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、耐火面材との間の耐火被覆材が、前記被覆層の厚みに対して２０〜３５％となる厚みとなされており、必要な耐火性能を確保しつつ壁体の厚みが増大するのを回避でき、居室の面積を低減させず、また設計の自由度を高めることが可能となる。

前記建物壁部の耐火構造として、より具体的には、次のような構成が挙げられる。

すなわち、前記建物壁部の耐火構造において、前記被覆層は、鉄骨柱の両フランジおよびウェブの一側面に沿って前記耐火被覆材が一体に巻き付けられて形成され、該耐火被覆材は、前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、前記耐火面材との間で、該耐火面材により押圧されて、元の厚さより薄い圧縮状態に保持された構成であることが好ましい。

これにより、鉄骨柱の被覆層を作業性よく形成することができ、耐火被覆材の施工と同時に鉄骨柱のフランジ端部の被覆処理も行うことができる。また、前記耐火被覆材の特性を利用して、鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、耐火面材との間の耐火被覆材の厚みを、前記被覆層の厚みの２０〜３５％の厚みとなるように形成することができ、優れた施工性のもと、必要な耐火性能を備えさせることができる。

また、前記建物壁部の耐火構造において、前記耐火被覆材には、鉄骨柱の両フランジに対応する複数の切溝が高さ方向に沿って設けられ、該切溝の深さは前記耐火被覆材の厚みの４０〜７０％に対応する深さとなされて、前記鉄骨柱のフランジがそれぞれ嵌入された構成とすることが好ましい。

これにより、鉄骨柱のフランジ端部の被覆処理を、より一層容易に行うことができ、該フランジ端部の耐火被覆材を所定の厚みに確保し得て、必要な耐火性能を発揮させることができる。

また、前記建物壁部の耐火構造において、前記鉄骨柱の他方の側部には壁面材として外壁材が配設され、前記外壁材の屋内側には、無機繊維系断熱材が添設されるとともに、該無機繊維系断熱材に前記フランジの被覆層が接続されて、前記鉄骨柱の外周部が前記被覆層および無機繊維系断熱材により覆われた構成とすることが好ましい。

これにより、鉄骨柱の一方の側部は、前記耐火被覆材による被覆層で覆われ、耐火面材によって一括して被覆される。したがって、屋内側からの輻射熱を遮蔽し、屋内側への厚みを抑えた耐火構造を形成することができる。また、鉄骨柱の他方の側部は、外壁材と、外壁材に添設された無機繊維系断熱材で被覆されるので、外部からの火炎の影響を抑えて、充分な耐火性能を簡単な施工で備えさせることができる。

また、前記建物壁部の耐火構造において、より好ましくは、前記鉄骨柱のウェブの他側面と両フランジとの間には、無機繊維系断熱材が充填されることである。これにより、さらに高い耐火性能を確保することができる。

また、前記建物壁部の耐火構造において、前記鉄骨柱を挟む両側に壁面材として内装用耐火面材が配設され、前記鉄骨柱の両フランジの外側面およびウェブの両側面を含めた外周部全体に前記耐火被覆材が一体に巻き付けられて被覆層が形成された構成としてもよい。

このような建物壁部の耐火構造により、壁体の厚みを増大させることなく必要な耐火性能を確保することができ、施工性に優れ、居室の設計自由度を高めることが可能となる。

また、前記建物壁部の耐火構造において、前記鉄骨柱の両フランジの外側面とウェブの一側面とで、前記耐火被覆材がそれぞれ分割されて配設されて被覆層が形成され、前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部には、セラミック繊維系耐火被覆材が添設されて被覆された構成であってもよい。

これにより、鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部を、前記耐火被覆材とは異なる、セラミック繊維系耐火被覆材により被覆するので、鉄骨柱の被覆層の厚みを充分に確保しつつフランジ端部の被覆厚さを抑えることができ、かつ必要な耐火性能を備えさせることができる。

本発明では、建物壁部の耐火構造として、鉄骨柱の両フランジの外側面とウェブの一側面に共通の耐火被覆材が添設されて被覆層が形成され、前記耐火被覆材は、少なくとも二酸化ケイ素３５〜４５質量％、酸化カルシウム１５〜３２質量％、および酸化アルミニウム１０〜２２質量％を含有し、単繊維径が７μｍ以下とされ、かさ密度が６０〜１００ｋｇ／ｍ³となされた繊維体を基材とし、鉄骨柱の凹凸形状に追従しうる柔軟性を有するシート材とされている。また、前記ウェブの被覆層の外面側に耐火面材が配設されて、複数本の鉄骨柱の一方の側部が一体的に被覆されるとともに、鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、前記耐火面材との間に、前記耐火被覆材と共通の又は異なる耐火被覆材が、前記被覆層の厚みに対して２０〜３５％の厚みとなるように充填された構成としている。このため、鉄骨柱を納める壁体の厚みを増大させることなく優れた耐火性能を有する耐火構造とすることができ、居室の面積を充分に確保し得て、設計自由度を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る建物壁部の耐火構造を示す断面図である。 図２は、図１の耐火構造の施工方法を示す説明図である。 図３は、図２の次工程を示す説明図である。 図４は、図３の次工程を示す説明図である。 図５は、図４の次工程を示す説明図である。 図６は、図５の次工程を示す説明図である。 図７は、本発明の他の実施形態に係る建物壁部の耐火構造を示す断面図である。 図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る建物壁部の耐火構造を示す断面図である。 図９は、図８の耐火構造の施工方法を示す説明図である。 図１０は、図９の次工程を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建物壁部の耐火構造について説明する。

本耐火構造において、建物壁部には、複数本の鉄骨柱が備えられ、鉄骨柱を挟む両側に壁面材が配設されている。鉄骨柱は、一対のフランジと、フランジ間を接続するウェブとを有する開断面形状とされ、例えばＨ型鋼、Ｉ型鋼、溝型鋼などから構成される。溝型鋼は、単独で用いられるほか、二丁合わせにしてＨ型もしくはＩ型の開断面形状として用いられてもよい。建物壁部における鉄骨柱は、フランジが壁面と直交する方向に配設される。

本発明に係る建物壁部の耐火構造としては、多様な実施形態により実施することが可能である。そのため、以下では、そのうちの３つの実施形態を例に挙げて説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る建物壁部の耐火構造を示す部分断面図である。なお、添付の図面においては、各構成部材を見やすくするため、鉄骨柱１、下地材３、５および固定ピン９等の部材には、断面を示すハッチングを省略して示している。

図示するように、鉄骨柱１は一対のフランジ１２と、フランジ１２間のウェブ１４を備え、Ｉ型の断面形状を有している。鉄骨柱１は、フランジ１２が壁面に対して直交する方向に配設されている。

鉄骨柱１の一方の側部には、内装材としての耐火面材２が配設されて、内壁を構成している。また、鉄骨柱１の他方の側部には、外装材としての外壁材４が配設されて、外壁を構成している。

外壁材４の屋内側には、外壁下地材５が外壁材４に一体に設けられている。また、外壁材４の屋内側の面（裏面）には、外壁下地材５の内側を充填するように、無機繊維系断熱材６１が添設されている。無機繊維系断熱材６１には、グラスウール材又はロックウール材等の軟質耐火材を用いることができる。

鉄骨柱１には、両フランジ１２の外側面、およびウェブ１４の一側面に沿うように、耐火被覆材７が添設されている。例示の形態では、一枚の耐火被覆材７が、鉄骨柱１の一方のフランジ１２の外側面と、ウェブ１４の屋内側の側面と、他方のフランジ１２の外側面とに沿って、これらの側面を取り囲むようにして巻き付けられている。耐火被覆材７は鉄骨柱１の各側面において、固定ピン９を溶接することで固定されている。

また、この耐火被覆材７の両端辺縁部は、外壁材４の屋内側の無機繊維系断熱材６１に接続させて配設されている。これにより、鉄骨柱１の被覆層１６が形成されている。

すなわち、鉄骨柱１の被覆層１６は、ウェブ１４の屋内側の側面から両フランジ１２の外側面に連続し、外壁下地材５の内側まで延設されている。したがって、鉄骨柱１の外周部は、かかる被覆層１６および無機繊維系断熱材６１により一体的に覆われて、耐火性能が確保されている。

耐火被覆材７としては、酸化ケイ素・酸化カルシウム系鉱物繊維板と、この酸化ケイ素・酸化カルシウム系鉱物繊維板の表面に重ね張りされた樹脂フィルム材又は不織布とからなるシート状の耐火被覆材を用いることができる。

より具体的には、酸化ケイ素・酸化カルシウム系鉱物繊維板は、少なくとも二酸化ケイ素３５〜４５質量％、酸化カルシウム１５〜３２質量％、酸化アルミニウム１０〜２２質量％を含有し、その他、酸化マグネシウム、二酸化鉄等の無機酸化物を含んで形成された繊維体を基材とされている。また、この基材は、単繊維径が７μｍ以下とされ、かさ密度が６０〜１００ｋｇ／ｍ³となされている。耐火被覆材７は、基材の表面にポリエチレン系樹脂フィルム材が接着されて形成されている。これにより、耐火被覆材７は、鉄骨柱１のフランジ１２およびウェブ１４といった凹凸形状に追従しうる柔軟性、形状追従性、および容易変形性等の特性を有するシート材とされている。

図示するように、鉄骨柱１の屋内側に延出するフランジ端部１２１も、この耐火被覆材７により一体的に覆われている。鉄骨柱１のフランジ端部１２１と、耐火面材２との間には、耐火被覆材７が密実に充填されており、その厚みは、鉄骨柱１のフランジ１２における被覆層１６の厚みの２０〜３５％に相当する厚みとされている。

耐火被覆材７は、前記構成により形成されて柔軟性、形状追従性、および容易変形性を有するので、鉄骨柱１のフランジ端部１２１と耐火面材２との隙間寸法よりも厚い厚み寸法であっても、当該隙間に圧縮した状態で配置することができる。したがって、フランジ端部１２１における耐火被覆材７の厚みは、被覆層１６の厚みの２０〜３５％に相当する厚みであって、元の厚さより薄い圧縮状態に保持されている。

この耐火被覆材７の表面には、鉄骨柱１の両フランジ１２に対応する２本の切溝７１が、あらかじめ設けられている（後述する図４参照）。切溝７１は、耐火被覆材７の高さ方向に沿ってそれぞれ設けられている。各切溝７１の深さは、耐火被覆材７の厚みの４０〜７０％に対応する深さとなされている。

耐火被覆材７の切溝７１に鉄骨柱１のフランジ端部１２１を嵌入させて配置することで、耐火被覆材７は、フランジ端部１２１と耐火面材２との間で押圧されて圧縮して配置されている。そして、当該部分の耐火被覆材７の厚みは、被覆層１６の厚みの２０〜３５％の厚みとなされている。これにより、フランジ端部１２１を被覆する部分の耐火被覆材７の厚みは、被覆層１６の厚みより薄いものの、フランジ端部１２１における必要な耐火性能を確保したものとされている。

鉄骨柱１のウェブ１４の屋外側の側面と、両フランジ１２との間には、グラスウール材又はロックウール材等の無機繊維系断熱材６２が充填されている。これによって、鉄骨柱１に対する断熱補強がなされている。

この無機繊維系断熱材６２は、一定の強度を有し、鉄骨柱１への火炎による影響を抑えるので、鉄骨柱１のウェブ１４に沿って、外壁側の側面を充填するように配設されることで、必要な耐火性能を具備させることができる。無機繊維系断熱材６２としては、グラスウール成形板、ロックウール成形板、グラスウールブランケット、又はロックウールブランケット等を好適に用いることができる。なお、外壁材４による遮熱性や遮炎性が高い場合には、無機繊維系断熱材６２を省略することができる。

耐火面材２の屋外側の面には、内装下地材３が耐火面材２に一体に固定されている。この内装下地材３の屋外側であって、鉄骨柱１の被覆層１６の外側には、耐火面材２と略平行に、無機繊維系断熱材６３が配設されている。これにより、壁体内部において、この無機繊維系断熱材６３と、鉄骨柱１のウェブ１４の無機繊維系断熱材６２とで、断熱ラインが連続されて一定の断熱性を確保し、耐火性能を向上させている。

以上のような耐火構造であることにより、建物の構造上重要な柱および壁における必要な耐火性能が確保されている。すなわち、鉄骨柱１の被覆層１６と、屋外側の無機繊維系断熱材６１とが接続されており、鉄骨柱１の外周部を完全に被覆することができる。鉄骨柱１の屋外側では、外壁材４に備えられた無機繊維系断熱材６１と、ウェブ１４に充填された無機繊維系断熱材６２とにより、遮熱および遮炎されて温度上昇が防がれ、損傷を回避することができる。また、鉄骨柱１の屋内側では、耐火面材２および耐火被覆材７により遮熱および遮炎されて温度上昇が防がれ、損傷を回避することができる。さらに、鉄骨柱１の屋内側は耐火面材２が配設されているので、耐火被覆材７と耐火面材２との相乗効果により耐火性能が高められる。このような耐火構造によって、建築基準法に定められた耐火性能試験を行ったところ、非損傷性、遮熱性、および遮炎性の全てにおいて良好な結果が得られた。

さらに、本耐火構造によれば、鉄骨柱１の屋内側において、壁体の厚みを薄く抑えて形成することができる。このため、鉄骨柱１を納める壁体の厚みを増大させることがなく、屋内側に配置される居室の面積を充分に確保し得て、設計自由度を向上させることができる。

次に、実施形態１に係る建物壁部の耐火構造の施工方法について説明する。図２〜図６は、図１に示した建物壁部の耐火構造の施工方法を順に示した説明図である。

本耐火構造の施工は、建物の柱梁等の主要構造部を立ち上げ、外壁および屋根を形成した後、屋内側からの作業によって実施することができる。

先ず、図２に示すように、立設された鉄骨柱１に対して、ウェブ１４の屋外側の側面と、両フランジ１２との間の空間部に、無機繊維系断熱材６２を充填する。無機繊維系断熱材６２として、例えばグラスウール成形板を配設する場合には、グラスウール成形板自体に自立強度を有するので、ウェブ１４と両フランジ１２とに区画された空間部に対応する大きさの無機繊維系断熱材６１を嵌め込むだけで、当該空間部を被覆することができる。

次いで、図３に示すように、鉄骨柱１の屋外側に外壁材４を配設する。外壁材４には、厚さ１６ｍｍ以上である窯業系サイディング、又は厚さ３５ｍｍ以上である、軽量コンクリート板、軽量気泡コンクリート板、もしくは繊維混入セメント押出成形板等の壁面材を外装材として用いることができる。

外壁材４には、その屋内側の面に無機繊維系断熱材６１が張り付けられている。外壁材４には、無機繊維系断熱材６１および外壁下地材５が、あらかじめ外壁材４に一体化されたパネル体を用いることができる。これにより、鉄骨柱１の屋外側に外壁材４、外壁下地材５、および無機繊維系断熱材６１を配設する作業の施工性が格段に高められ、精度よく施工することができる。外壁材４として、厚さ３５ｍｍ以上である、軽量コンクリート板、軽量気泡コンクリート板、又は繊維混入セメント押出成形板を用いる場合には、外壁下地材５と無機繊維系断熱材６１とを配設しなくともよい。

外壁材４を配設したことにより、建物の外壁部が形成される。このため、以下の各工程は鉄骨柱１の屋内側からの作業とされる。

次に、図４に示すように、鉄骨柱１の屋内側から、鉄骨柱１の外周部に耐火被覆材７を取り付ける。耐火被覆材７は、３５〜４５ｍｍの厚さで形成されている。鉄骨柱１の被覆層１６としての耐火被覆材７は、フランジ１２の外側面およびウェブ１４の屋内側の側面において、厚さが３５ｍｍに満たないと鉄骨柱１における充分な耐火性能を確保することが困難となり、４５ｍｍを超えると壁体の厚さを増大させる要因となりうる。

かかる耐火被覆材７の厚さは、建築基準法第２条弟号の規定に基づく柱の１時間耐火構造を満たすよう、必要な耐火被覆材の厚さが算定される。よって、耐火被覆材７は、前記厚さ範囲とされることにより、鉄骨柱１の断面形状を選ばず、多様な耐火構造において実施することが可能となる。例示の形態において、より好ましくは、４０ｍｍの厚さとすることである。

耐火被覆材７には、あらかじめ２本の切溝７１を高さ方向に沿って設けている。切溝７１は、耐火被覆材７の厚みの４０〜７０％に対応する深さで形成することが好ましい。例えば、例示する、厚さ４０ｍｍの耐火被覆材７に対しては、切溝７１を厚み方向に２０ｍｍの深さで形成している。すなわち、この場合、切溝７１を、耐火被覆材７の厚みの約５０％に対応する深さで形成している。切溝７１を設けた耐火被覆材７は、溝部を除く耐火被覆材７自体の厚みによって、必要な耐火性能が確保されている。

２本の切溝７１は、耐火被覆材７における樹脂フィルム材が接着された面の反対側の面に、鉄骨柱１のフランジ１２の間隔に対応する間隔で設けられている。鉄骨柱１のフランジ１２の間隔が２５０ｍｍであれば、切溝７１を２５０ｍｍ〜２７０ｍｍの間隔で設ける。この場合、より好ましくは、２６５ｍｍの間隔で２本の切溝７１を設ける。切溝７１の加工は、適宜のカッターを用いて行うことができる。

図５に示すように、鉄骨柱１へは、耐火被覆材７の切溝７１に、鉄骨柱１の両フランジ端部１２１をそれぞれ嵌入させて、耐火被覆材７を配設する。また、耐火被覆材７の両端辺縁部を、外壁材４の屋内側の無機繊維系断熱材６１に接続させる。

耐火被覆材７と鉄骨柱１とは、各フランジ１２の外側面、およびウェブ１４の屋内側の側面に、それぞれ耐火被覆材７の外側から固定ピン９を溶接して結合する。固定ピン９は、ワッシャー付きの断面略Ｔ字状の後打ちピンである。この固定ピン９を、耐火被覆材７に突き刺して貫通させ、鉄骨柱１に溶接する。これにより、固定ピン９は鉄骨柱１に一体に取り付けられ、耐火被覆材７を固定するものとなる。

この状態で、耐火被覆材７は、鉄骨柱１の屋内側に延出するフランジ端部１２１において、耐火被覆材７の厚みの約５０％（厚みの約１／２）程度の厚み分が、屋内側に突出して配置されている。

次いで、図６に示すように、内装下地材３および無機繊維系断熱材６３を配設する。内装下地材３と無機繊維系断熱材６３とは、個別に施工してもよいが、あらかじめ矩形に枠組みされた内装下地材３の屋内側に無機繊維系断熱材６３が一体に設けられたパネル体によって施工することが好ましい。無機繊維系断熱材６３は、鉄骨柱１のウェブ１４に充填された無機繊維系断熱材６２と、ほぼ同等のライン上に配設され、壁体内の断熱ラインを形成している。

次いで、鉄骨柱１の屋内側に内装材としての耐火面材２を配設する。すなわち、図１に示されるように、耐火面材２を内装下地材３に取り付けて固定する。

耐火面材２には、例えば石膏ボード、強化石膏ボード、セメント板、繊維強化セメント板、窯業系サイディング、もしくは火山性ガラス質複層板等の、不燃性又は耐火性を備えたボード材を用いることができる。より好ましくは、厚さ１５ｍｍの繊維強化石膏ボードを用いることである。かかる耐火面材２は、必要な耐火性能を備えて取扱いが容易であり、作業効率の向上に寄与するうえ、安価であり好ましい。

耐火被覆材７は、鉄骨柱１の屋内側に延出するフランジ端部１２１と、耐火面材２との間で、内装下地材３に取り付けた耐火面材２により押圧される。これにより、耐火被覆材７は、鉄骨柱１のフランジ端部１２１において、元の厚さより薄い圧縮状態に保持される。例示の形態では、耐火被覆材７は、切溝７１の部位において約２０ｍｍの厚みを有していたが、耐火面材２に押圧されて約１０ｍｍの厚みに圧縮されている。

これにより、耐火被覆材７は、フランジ端部１２１と耐火面材２との間を隙間なく充填するものとなる。また、耐火被覆材７は、フランジ端部１２１において、他の部分の被覆層１６の厚みに対して２０〜３５％となる厚みで被覆される。このようにフランジ端部１２１における耐火被覆材７の厚みは、被覆層１６に比して薄いものであるが、所定の厚みの耐火被覆材７を圧縮状態で充填した構成であるので、フランジ端部１２１の耐火被覆として遜色なく、一定の耐火性能を確保したものとすることができる。

以上のような建物壁部の耐火構造によれば、鉄骨柱１が内部に配設された壁部に対して必要な耐火性能を、簡単な作業で容易に備えさせることができる。すなわち、上述のように、鉄骨柱１の屋外側にあっては、鉄骨柱１のウェブ１４に無機繊維系断熱材６２を充填し、外壁材４を取り付けるだけで耐火被覆工事を完了させることができる。鉄骨柱１の屋内側にあっては、鉄骨柱１に耐火被覆材７を取り付け、内装下地材３を配設し、耐火面材２を押し当てて固定するだけで、耐火被覆工事を完了させることができる。このとき、鉄骨柱１に耐火被覆材７を取り付ける作業だけで、鉄骨柱１の屋内側のフランジ端部１２１の被覆処理を終えることができる。したがって、極めて簡単な作業で効率よく短時間に耐火被覆工事を完了させることができ、必要な耐火性能を備えた建物壁部を形成することができる。

そのうえ、本耐火構造によれば、鉄骨柱１を納めた壁体の厚みを増大させることがなく、特に、鉄骨柱１の屋内側の厚みを抑えることができる。したがって、充分な耐火性能を備えつつも、屋内側に設けられる居室の面積を狭めたり、柱型を突出させたりする必要がなく、設計の自由度を高めることが可能となる。

また、本耐火構造によれば、内装材および外装材ともに、板厚を厚くしたり耐火性に優れた他のボード材を重ね張りしたりせずとも、必要な耐火性能を備えさせることができる。そのため、内装材および外装材に用いる壁面材の種類を限定せず、多様な形態のファサードとインテリアとを形成することが可能となる。

（実施形態２）
本発明に係る建物壁部の耐火構造は、前記のように鉄骨柱１を挟んで内装材と外装材とが配設される外壁部に限らず、建物の耐火性能が要求される部分であれば、間仕切壁等の壁部においても好適に実施することができる。

図７は、実施形態２に係る建物壁部の耐火構造を示す部分断面図である。この場合、鉄骨柱１を挟む両側に耐火面材２が配設されて、間仕切壁が形成されている。

なお、以下で説明する実施形態２および３に係る建物壁部の耐火構造は、前記実施形態１に係る耐火構造と基本構成においては共通するものである。そのため、各形態における耐火構造の特徴部について詳述し、前記実施形態１と共通する他の構成については共通符号を用いて説明を簡略化する。

図示するように、間仕切壁の内部では、鉄骨柱１の外周部全体に耐火被覆材７が一体に配設されて被覆層１６が形成されている。耐火被覆材７には、あらかじめ鉄骨柱１のフランジ１２に対応する切溝７１が４本設けられている。各切溝７１の深さは、耐火被覆材７の厚みの４０〜７０％に対応する深さとなされている。耐火被覆材７は、鉄骨柱１の一方のフランジ１２の外側面から、鉄骨柱１の外周部全体に巻き回され、切溝７１に各フランジ端部１２１がそれぞれ嵌入されている。

耐火被覆材７と鉄骨柱１とは、各フランジ１２の外側面、およびウェブ１４の屋内側の側面に、固定ピン９を溶接して結合されている。耐火被覆材７の両端辺縁部は、一方のフランジ１２の外側面に配置されるので、両端辺縁部にはそれぞれ固定ピン９が溶接されている。

鉄骨柱１のフランジ端部１２１と、耐火面材２との間には、耐火被覆材７が配設されて、被覆層１６の厚みの２０〜３５％となる厚みで充填されている。耐火被覆材７は、耐火面材２に押圧されて、元の厚さより薄い圧縮状態に保持されている。

このように、鉄骨柱１の両フランジ１２の外側面、およびウェブ１４の両側面を含めた外周部全体に、耐火被覆材７が一体的に配設されて被覆層が形成されていることにより、間仕切壁にあっても、壁厚を厚くすることなく、必要な耐火性能を具備させることができる。

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る建物壁部の耐火構造を示す部分断面図である。図９および図１０は、図８の耐火構造の施工方法を順に示す説明図である。

この形態では、鉄骨柱１の屋内側に、内装材としての耐火面材２が配設され、屋外側に、外装材としての外壁材４が配設されている。鉄骨柱１の屋外側に設けられる無機繊維系断熱材６１の形態は、前記実施形態１と同様である。

鉄骨柱１の被覆層１６は、耐火被覆材７が、両フランジ１２の外側面とウェブ１４の屋内側の側面とで、それぞれ分割配置されて形成されている。また、フランジ端部１２１は、耐火被覆材７とは異なる耐火被覆材８によって被覆されている。

図９に示すように、鉄骨柱１の屋内側のフランジ端部１２１は、セラミック繊維系耐火被覆材８により被覆されている。セラミック繊維系耐火被覆材８は、セラミック繊維を含有するブランケット、マット、あるいはフェルトを基材とするシート状耐火被覆材である。このようなセラミック繊維系耐火被覆材８は、耐火性および柔軟性を有し、寸法安定性に優れ、鉄骨柱１に沿わせて簡単に施工することができる。

セラミック繊維系耐火被覆材８は、被覆層１６（耐火被覆材７）の厚みの２０〜３５％の厚みを有して形成されている。また、セラミック繊維系耐火被覆材８は、フランジ端部１２１の表面に対応させた幅の帯状に切断して形成されている。図９に示すように、セラミック繊維系耐火被覆材８は、フランジ端部１２１の外側面、端面、および内側面に巻き付けられ、フランジ端部１２１の外周面に密着させて固定されている。

また、耐火被覆材７は、前記実施形態１と同様に、酸化ケイ素・酸化カルシウム系鉱物繊維板と、この表面に重ね張りされた樹脂フィルム材又は不織布とからなるシート状の耐火被覆材である。この形態では、鉄骨柱１の外周部の耐火被覆材７は、鉄骨柱１の三方の側面ごとに分割されて配設されている。

すなわち、フランジ１２の外側面を覆う耐火被覆材７は、外壁材４の屋内側の無機繊維系断熱材６１の表面からフランジ端部１２１までの長さに相当する幅で形成されている。また、ウェブ１４の屋内側の側面を覆う耐火被覆材７は、当該ウェブ１４の側面の大きさに対応する幅で形成されている。

図１０に示すように、それぞれの耐火被覆材７は、鉄骨柱１の三方の各側面に当接されて、固定ピン９が溶接されて鉄骨柱１に固定されている。これにより、鉄骨柱１の被覆層１６が形成されている。さらに鉄骨柱１の屋内側には、図８に示すように、内装下地材３および耐火面材２が配設されている。

このような耐火構造により、鉄骨柱１の屋内側に延出するフランジ端部１２１と、耐火面材２との間には、耐火被覆材７とは異なるセラミック繊維系耐火被覆材８が、被覆層１６の厚みに対して２０〜３５％の厚みで充填された構成とされる。この形態においても、鉄骨柱１の被覆層１６と、屋外側の無機繊維系断熱材６１とが接続されており、鉄骨柱１のフランジ端部１２１がセラミック繊維系耐火被覆材８が添設されているので、鉄骨柱１の外周部を完全に被覆することができる。

すなわち、鉄骨柱１の屋外側では、外壁材４に備えられた無機繊維系断熱材６１と、ウェブ１４に充填された無機繊維系断熱材６２により遮熱および遮炎されて温度上昇が防がれ、損傷を回避することができる。また、鉄骨柱１の屋内側では、耐火面材２、セラミック繊維系耐火被覆材８、および被覆層１６の耐火被覆材７によって、遮熱および遮炎がなされて温度上昇を防ぎ、損傷が回避される。鉄骨柱１の屋内側には耐火面材２が配設されているので、セラミック繊維系耐火被覆材８、被覆層１６の耐火被覆材７、および耐火面材２との相乗効果により耐火性能が高められている。したがって、壁厚を厚くすることなく、必要な耐火性能を具備させることが可能となっている。

なお、本発明に係る建物壁部の耐火構造は、前記の実施形態以外にも他の様々な形で実施することができる。例えば、耐火被覆材７と鉄骨柱１との固定は、耐火被覆材７を鉄骨柱１に当て付け、あらかじめ鉄骨柱１に溶接した金属ピンにより固定する構成であってもよい。また、建物壁部の内部に配設される各種の無機繊維系断熱材６１、６２、６３は、断熱材の材質、厚み、固定方法等において前記形態に限定されるものではなく、その介在箇所についても特に限定されない。そのため、前記の実施形態はあくまでも例示であり、限定的なものではない。

本発明は、耐火構造とすることが要求される建物壁部に対し好適に利用可能である。

１ 鉄骨柱
１２ フランジ
１２１ フランジ端部
１４ ウェブ
１６ 被覆層
２ 耐火面材
３ 内壁下地材
４ 外壁材
５ 外壁下地材
６１、６２、６３ 無機繊維系断熱材
７ 耐火被覆材
７１ 切溝
８ セラミック繊維系耐火被覆材
９ 固定ピン

Claims (7)

1. 一対のフランジと、フランジ間を接続するウェブとを有する開断面形状の鉄骨柱が複数本備えられ、前記鉄骨柱を挟む両側に壁面材が配設されてなる建物壁部の耐火構造であって、
   前記鉄骨柱は、フランジが壁面と直交する方向に配設されており、両フランジの外側面とウェブの一側面に共通の耐火被覆材が添設されて被覆層が形成され、
   前記耐火被覆材は、少なくとも二酸化ケイ素３５〜４５質量％、酸化カルシウム１５〜３２質量％、および酸化アルミニウム１０〜２２質量％を含有し、単繊維径が７μｍ以下とされ、かさ密度が６０〜１００ｋｇ／ｍ³となされた繊維体を基材とし、鉄骨柱の凹凸形状に追従しうる柔軟性を有するシート材であり、
   前記ウェブの被覆層の外面側に、前記壁面材として耐火面材が配設されて、複数本の鉄骨柱の一方の側部が一体的に被覆され、
   前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、前記耐火面材との間に、前記耐火被覆材と共通の又は異なる耐火被覆材が、前記被覆層の厚みの２０〜３５％の厚みで充填されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
2. 請求項１に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記被覆層は、鉄骨柱の両フランジおよびウェブの一側面に沿って前記耐火被覆材が一体に巻き付けられて形成され、
   該耐火被覆材は、前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部と、前記耐火面材との間で、該耐火面材により押圧されて、元の厚さより薄い圧縮状態に保持されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
3. 請求項２に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記耐火被覆材には、鉄骨柱の両フランジに対応する複数の切溝が高さ方向に沿って設けられ、該切溝の深さは前記耐火被覆材の厚みの４０〜７０％に対応する深さとなされて、前記鉄骨柱のフランジがそれぞれ嵌入されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記鉄骨柱の他方の側部には壁面材として外壁材が配設され、
   前記外壁材の屋内側には、無機繊維系断熱材が添設されるとともに、該無機繊維系断熱材に前記フランジの被覆層が接続されて、前記鉄骨柱の外周部が前記被覆層および無機繊維系断熱材により覆われたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
5. 請求項４に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記鉄骨柱のウェブの他側面と両フランジとの間には、無機繊維系断熱材が充填されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
6. 請求項３に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記鉄骨柱を挟む両側に壁面材としての内装用耐火面材が配設され、
   前記鉄骨柱の両フランジの外側面およびウェブの両側面を含めた外周部全体に前記耐火被覆材が一体に巻き付けられて被覆層が形成されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。
7. 請求項１に記載の建物壁部の耐火構造において、
   前記鉄骨柱の両フランジの外側面とウェブの一側面とで、前記耐火被覆材がそれぞれ分割されて配設されて被覆層が形成され、
   前記鉄骨柱の一方の側部に延出するフランジ端部には、セラミック繊維系耐火被覆材が添設されて被覆されたことを特徴とする建物壁部の耐火構造。

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