JP6469925B1

JP6469925B1 - 耐火性構造部材及びその製造方法

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Publication number: JP6469925B1
Application number: JP2018167148A
Authority: JP
Inventors: 勇治小坂
Original assignee: 株式会社中東
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: JP2020033858A

Abstract

【課題】製造、廃棄及びリサイクルが容易ながらも、火災終了まで建築物の倒壊や延焼を防止するために必要とされる耐火性能を発揮することができる耐火性構造部材の提供。【解決手段】本発明に係る耐火性構造部材１は、荷重を受ける柱状の芯材２と、該芯材２の外周部２ａを長手方向に沿って覆う鞘材３を備え、該鞘材３が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に、該鞘材３の内周部３ｂに上記芯材２の外周部２ａが嵌合している構成を有し、上記鞘材３によって上記芯材２に火炎が到達することを適切に抑止することができ、有効な耐火性能を発揮することができる。また、簡易構造であるので、廃棄やリサイクルも簡便に行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、耐火性構造部材、すなわち建築物を支える柱や梁に用いる構造部材であって、火災時において火災終了まで建築物の倒壊や延焼を防止するために必要とされる耐火性能を発揮する部材に関する。

従来の構造部材として、荷重等を支持する角柱状の芯材と該芯材の外周部を覆う鞘材から成る構造部材が既知であり、芯材及び／又は鞘材に木材を用いる場合には、本来耐火性能に劣る木材をいかに難燃化させるかが重要となる。

下記特許文献１の図１に示す耐火性構造部材は、芯材及び鞘材として木材を用いると共に、該芯材と鞘材間に不燃材たる石膏ボードを介在させる構成を有し、鞘材が燃え尽きたとしても石膏ボードによって芯材を直接火炎に晒さないことにより、耐火性能の向上を図っている。

また、下記特許文献２の図１７に示す耐火性構造部材は、芯材及び鞘材として木材を用いると共に、芯材と鞘材間に空気層を介在させる構成を有し、鞘材が燃え尽きるまでの間、鞘材による遮熱と空気層による断熱により芯材の温度を着火温度以下に抑えて、耐火性能を向上せんとしている。

特許第４３５９２７５号公報特開２０１３−２０４２６１号公報

上記特許文献１の耐火性構造部材にあっては、芯材と鞘材間に石膏ボードを介在させる構成を必須としているため、該石膏ボードを芯材の外周面に接着する工程が必要となり、更に該石膏ボードの外表面に鞘材を接着する工程が必要となり、製造工程が非常に煩雑となる問題点を有している。加えて石膏ボードを加工する際に大量のカスが出てしまう問題点も有している。

また、芯材、石膏ボード及び鞘材が積層して接着された上記特許文献１の耐火性構造部材は、廃棄やリサイクルが困難となるのは自明の理である。

他方、上記特許文献２の耐火性構造部材にあっては、芯材から一定間隔を置いて鞘材を配し、該鞘材は四枚の難燃化した板材をビス止め、ボルト止め等の方法で着脱可能に接合する構成となっている。よって、鞘材を容易に作製することができ、ひいては容易に構造部材を製造することができる。また、鞘材を容易に解体することができるので、廃棄やリサイクルを行い易い。

しかしながら、上記特許文献２の耐火性構造部材においては、鞘材を構成する各板材をいくら難燃化したとしても、着脱可能に接合されている各板材間に隙間が生じ、当該隙間から火炎が入り込んでしまい、当該火炎による影響を芯材に与えてしまう問題点を有している。

本発明は、上述した従来の耐火性構造部材が抱える問題点を有効に解決し、製造、廃棄及びリサイクルが容易ながらも、有効な耐火性能を発揮する耐火性構造材及びその製造方法を提供する。

要述すると、本発明に係る耐火性構造部材は、荷重を受ける柱状の芯材と、該芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材を備え、該鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に、該角筒状の鞘材の内周部に上記芯材の外周部が嵌合している構成を有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部を接着しない構成を有し、上記鞘材によって上記芯材に火炎が到達することを適切に抑止することができ、有効な耐火性能を発揮することができる。また、簡易構造であるので、廃棄やリサイクルも簡便に行うことができる。

好ましくは、上記鞘材を構成する木材として、集成材又は無垢材を用いる。また、上記芯材を鋼材又は木材で構成する。

さらに好ましくは、上記鞘材の内周部に凹部を形成することにより、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。また、上記凹部により上記鞘材と上記芯材間に断熱空隙を画成することができる。

また、本発明に係る耐火性構造部材の製造方法は、木材を加工して鞘構成材を作製する鞘構成材作製工程と、該作製した鞘構成材を組み合わせて接着し角筒状の鞘材を作製する鞘構成材接着工程と、該鞘構成材接着工程により作製された角筒状の鞘材に難燃化処理を施す難燃化処理工程と、該難燃化処理工程により難燃化された角筒状の鞘材の内周部に芯材を挿入し該角筒状の鞘材の内周部に該芯材の外周部を嵌合する嵌合工程とを有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部間を接着する工程を有しないことにより、上記鞘材を確実に一体化しつつ難燃化することができる。また、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。

好ましくは、上記鞘構成材は集成材又は無垢材で構成する。また、上記芯材は鋼材又は木材で構成する。

また、上記難燃化処理工程の前に上記鞘材の内周部に凹部を形成することにより、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。また、上記凹部により上記鞘材と上記芯材間に断熱空隙を画成することができる。

本発明に係る耐火性構造部材によれば、鞘材に芯材を嵌合した簡易構造ながらも、火災終了まで建築物の倒壊や延焼を防止するために必要とされる耐火性能を発揮することができる。

また、本発明に係る耐火性構造部材の製造方法によれば、鞘材を有効に一体化し且つ難燃化することができる。よって、該鞘材によって芯材に対する火炎の影響を抑止することができ、必要な耐火性能を発揮する耐火性構造部材を製造することができる。また、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。

本発明に係る耐火性構造部材の斜視図である。横断面コの字状の鞘構成材の組み合わせを示す分解斜視図である。図２の鞘構成材により構成した鞘材の斜視図である。鞘材の内周部に芯材の外周部を嵌合する状態を示す斜視図である。板状の鞘構成材の組み合わせを示す分解斜視図である。図５の鞘構成材により構成した鞘材の斜視図である。図５の鞘構成材により構成した鞘材を有する本発明に係る耐火構造部材を示す斜視図である。横断面コの字状の鞘構成材と板状の鞘構成材の組み合わせを示す分解斜視図である。図８の鞘構成材により構成した鞘材の斜視図である。図８の鞘構成材により構成した鞘材を有する本発明に係る耐火構造部材を示す斜視図である。芯材としてＨ鋼材を用いた本発明に係る耐火性構造部材を示す斜視図である。

以下、図１乃至図１１に基づき、本発明に係る耐火性構造部材及びその製造方法の最良の実施形態について説明する。

本発明に係る耐火性構造部材１は、建築物、特に木造の建築物の柱や梁として利用されるものであり、図１，図７，図１０及び図１１に示すように、建築物内で荷重を受ける柱状の芯材２と、該芯材２の外周部２ａを長手方向に沿って覆う鞘材３を備え、芯材２の外周部２ａが鞘材の内周部３ｂに嵌合している構成を有している。

すなわち、本発明に係る耐火性構造部材１は、後記するように、鞘材３内に芯材２を挿入して芯材２と鞘材３とを嵌合するのみで、両者間を接着剤等により接着しない構成を有している。なお、図１，図７，図１０及び図１１中の５は楔であり、必須ではないが、必要に応じて打ち込むことにより、さらに確実に鞘材３を一体化することができる。

本発明における芯材２は、柱状に加工され荷重を適切に受けることができる材であれば、特に材質を問わないが、好ましくは木材又は鋼材を用いることができる。木材としては、カラマツ、ベイマツ、スギ、ヒノキ、ヒバ等の構造部材として既に利用されている木材をラミナとした集成材又は上記例示した木材の無垢材を用いることができる。

また、芯材２の横断面形状は、図１，図７及び図１０に示すように矩形状にすることができる。又は、例えば図１１に示すＨ字形状のように、矩形状以外の形状とすることができる。いずれにしても、芯材２の素材や長さ、必要強度等により横断面形状を適宜選択することができる。

鞘材３は、上述した芯材２の長手方向に延びる外周部２ａを覆うものであって、当然に芯材２の全長と同等の長さを有するものであり、角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成る。木材としては、芯材２と同様に、カラマツ、ベイマツ、スギ、ヒノキ、ヒバ等の構造部材として既に利用されている木材をラミナとした集成材又は上記例示した木材の無垢材を用いることができる。なお、鞘材３は化粧材としても機能する。

好ましくは、鞘材３の内周部３ｂには凹部４を形成し、該凹部４により鞘材３と芯材２間に断熱空隙を画成することができる。当該凹部４は内周部３ｂに多数の孔を穿設する他、内周部３ｂの表面を削り荒らすことにより形成することができる。

上記のとおり、本発明に係る耐火性構造部材１は、鞘材３に芯材２が嵌合した、非接着の芯鞘構造を備えている。そして、鞘材３が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理を施された木材から成ることにより、当該鞘材３が火災発生時には燃え代層として有効に機能すると共に、芯材２側へ火炎が入り込むのを確実に防止することができる。

したがって、簡易構造ながらも、火災終了まで芯材２の構造耐力を保持するために必要な耐火性能を発揮することができる。

次いで、本発明に係る耐火性構造部材１の製造方法について、順を追って説明する。

〈鞘構成材作製工程〉
本工程においては、図２に示すように、既述した鞘材３として用いることができる木材を横断面コの字状の柱状に加工して横断面コの字状鞘構成材３Ａを作製する。加工は横断面コの字状となるように木材を切削する。後記する難燃化処理工程の前に切削加工を行うことにより、処分に困る難燃性の削りカスが発生することを防止する。

なお、木材が集成材の場合には、横断面がコの字状になるようにラミナを接着して横断面コの字状鞘構成材３Ａを作成することも、実施に応じ任意である。

また、上述した横断面コの字状鞘構成材３Ａではなく、図５に示すように、既述した鞘材３として用いることができる木材を長板状に加工して板状鞘構成材３Ｂを作製する。又は、図８に示すように、上述した横断面コの字状鞘構成材３Ａに加えて板状鞘構成３Ｂを作製する。

また、本工程において、横断面コの字状鞘構成材３Ａの入隅を画成する入隅面部３Ａｂ及び板状鞘構成材３Ｂの内面部３Ｂｂ、つまり後に鞘材３の内周部３ｂを構成する面に多数の孔部を穿設するか又は当該面を削り荒らして凹部４を形成する。該凹部４は製造後には、既述のように、鞘材３と芯材２間に断熱空隙を画成すると共に、後記する難燃化処理工程においては、難燃化用の薬剤を浸透し易くすることができる。

〈鞘構成材接着工程〉
本工程においては、図３に示すように、上記鞘構成材作製工程で作製した一対の横断面コの字状鞘構成材３Ａを直接組み合わせて接着剤を介して接着する。

用いる接着剤は、レゾルシノール接着剤に代表される集成材用の接着剤であり、横断面コの字状鞘構成材３Ａ同士を強固に接着し、角筒状に一体化する。したがって、火炎が入り込む隙間が生ずることなく一体化することができる。

このように一体化した一対の横断面コの字状鞘構成材３Ａにより、図３に示すような鞘材３が作製される。よって、鞘構成材３Ａの入隅面部３Ａｂが鞘材３の内周部３ｂを構成し、鞘構成材３Ａの出隅を構成する出隅面部３Ａａが鞘材３の外周部３ａを構成する。

また、本工程において、図６に示すように、上記鞘構成材作成工程で作成した四つの板状鞘構成材３Ｂを直接組み合わせて既述の集成材用接着剤を介して強固に接着し角筒状の鞘材３を作製することもできる。したがって、火炎が入り込む隙間がなく一体化した角筒状の鞘材３を作製することができる。

このように一体化した四つの板状鞘構成材３Ｂにより、図６に示すような鞘材３が作製される。よって、各板状鞘構成材３Ｂの内面部３Ｂｂが鞘材３の内周部３ｂを構成し、各板状鞘構成材３Ｂの外面部３Ｂａが鞘材３の外周部３ａを構成する。

さらに、本工程において、図９に示すように、一対の横断面コの字状鞘構成材３Ａ間に板状鞘構成材３Ｂを介して組み合わせて接着し角筒状の鞘材３を作製することもできる。

このように横断面コの字状鞘構成材３Ａと板状鞘構成材３Ｂを組み合わせて用いることにより、横断面コの字状鞘構成材３Ａをコンパクトにすることができ、上記鞘構成材作製工程において切削加工して横断面コの字状鞘構成材３Ａを作製する際の削りカスの量を抑制すると共に切削加工自体を簡便にすることができる。また、芯材２の横断面積が大きい場合も適切に対応することができる。

また、横断面コの字状鞘構成材３Ａと板状鞘構成材３Ｂを組み合わせる場合も接着剤としては集成材用接着剤により横断面コの字状鞘構成材３Ａと板状鞘構成材３Ｂを強固に接着する。これにより、火炎が入り込む隙間がなく一体化した角筒状の鞘材３を作製することができる。

このように一体化した一対の鞘構成材３Ａ及び一対の板状鞘構成材３Ｂにより、図９に示すような鞘材３が作製される。よって、横断面コの字状鞘構成材３Ａの入隅面部３Ａｂ及び板状鞘構成材３Ｂの内面部３Ｂｂが鞘材３の内周部３ｂを構成し、横断面コの字状鞘構成材３Ａの出隅面部３Ａａ及び板状鞘構成材３Ｂの外面部３Ｂａが鞘材３の外周部３ａを構成する。

本発明に係る耐火性構造部材１の製造方法にあっては、本工程、すなわち集成材用接着剤による接着工程を、後記する難燃化処理工程前に行うことにより難燃化用の薬剤に起因する接着不良が発生することもない。

また、本工程において、接着箇所に楔５を打ち込んで、さらに確実に一体化させることができる。

〈難燃化処理工程〉
本工程は、上記鞘構成材接着工程により作製された鞘材３、すなわち既に一体化した鞘材３に難燃化処理を施す工程である。

難燃化処理は、既知の減圧・加圧法、温冷浴法又は浸漬法等により、リン酸系、ハロゲン系又はホウ酸系の薬剤又はこれらを混合した薬剤を鞘材３に浸透させることにより行う。この際に、凹部４によって鞘材３の内部に難燃化用の薬剤が浸透しやすくなり、確実に鞘材３を難燃化させることができる。

〈嵌合工程〉
最後に、図４に示すように、本工程により、難燃化処理を施された鞘材３の内周部３ｂに芯材２の全長又は部分長を挿入し、該鞘材３の内周部３ｂに該芯材２の外周部２ａを嵌合する。これにより、図１に示す本発明に係る耐火性構造部材１が完成する。また、具体的には図示しないが、図６に示す、板状鞘構成材３Ｂを用いた鞘材３を備えた本発明に係る耐火性構造部材１や、図９に示す、横断面コの字状鞘構成材３Ａ及び板状鞘構成材３Ｂを用いた鞘材３を備えた本発明に係る耐火性構造部材１、図１１に示す、芯材２としてＨ鋼材を用いた本発明に係る耐火性構造部材１の場合も、同様な嵌合工程を経て完成する。

上記のとおり、本発明に係る耐火性構造部材１の製造方法によれば、鞘材３を有効に一体化し且つ難燃化することができる。そのため、当該製造方法によって製造された耐火性構造部材１は、有効に一体化され且つ難燃化された鞘材３によって芯材２が覆われるので、火災終了までに必要な耐火性能を十分に発揮することができる。

また、本発明に係る耐火性構造部材１の製造方法は、煩雑な工程を要さずに、容易に耐火性構造部材を製造することができる。

１…耐火性構造部材、２…芯材、２ａ…芯材の外周部、３…鞘材、３ａ…鞘材の外周部、３ｂ…鞘材の内周部、３Ａ…横断面コの字状鞘構成材、３Ａａ…横断面コの字状鞘構成材の出隅面部、３Ａｂ…横断面コの字状鞘構成材の入隅面部、３Ｂ…板状鞘構成材、３Ｂａ…板状鞘構成材の外面部、３Ｂｂ…板状鞘構成材の内面部、４…凹部、５…楔。

Claims

荷重を受ける柱状の芯材と、該芯材の外周部を長手方向に沿って覆う鞘材を備え、該鞘材が角筒状に一体成形され且つ難燃化処理が施された木材から成ると共に、該角筒状の鞘材の内周部に上記芯材の外周部が嵌合している構成を有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部を接着しない構成を有することを特徴とする耐火性構造部材。
上記鞘材を構成する木材は集成材又は無垢材であることを特徴とする請求項１記載の耐火性構造部材。
上記芯材は鋼材又は木材から成ることを特徴とする請求項１記載の耐火性構造部材。
上記鞘材の内周部に凹部を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の耐火性構造部材。
木材を加工して鞘構成材を作製する鞘構成材作製工程と、該作製した鞘構成材を組み合わせて接着し角筒状の鞘材を作製する鞘構成材接着工程と、該鞘構成材接着工程により作製された角筒状の鞘材に難燃化処理を施す難燃化処理工程と、該難燃化処理工程により難燃化された角筒状の鞘材の内周部に柱状の芯材を挿入し該角筒状の鞘材の内周部に該芯材の外周部を嵌合する嵌合工程とを有する一方、上記角筒状の鞘材の内周部と上記芯材の外周部間を接着する工程を有しないことを特徴とする耐火性構造部材の製造方法。
上記鞘構成材は集成材又は無垢材から成ることを特徴とする請求項５記載の耐火性構造部材の製造方法。
上記芯材は鋼材又は木材から成ることを特徴とする請求項５記載の耐火性構造部材の製造方法。
上記難燃化処理工程の前に上記鞘材の内周部に凹部を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れかに記載の耐火性構造部材の製造方法。