JP6497288B2 - 合成スラブ - Google Patents

Description

本発明は、建造物の床構造として設けられる合成スラブに関する。

従来から、合成スラブ用デッキプレートの形状、構造を利用して簡易な断熱空間を形成等することで、火災時に合成スラブ用デッキプレート等の温度上昇を抑制することを目的として、特許文献１、２に開示される合成床スラブの耐火構造等が提案されている。

ここで、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、合成スラブ用デッキプレートを梁上に架設して、その上にコンクリートを打設した合成床スラブ構造であり、合成スラブ用デッキプレートの下面に平坦な鋼製蓋板が張り付けられる。そして、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、合成スラブ用デッキプレートの凸型部の下部を鋼製蓋板で全面的に閉鎖した断熱空間が形成されることで、火災時における合成スラブ用デッキプレート及びコンクリートの温度上昇が抑制される。

また、特許文献２に開示される耐火性防音床は、デッキプレートとコンクリートとから構成されるデッキプレートコンクリート床のデッキプレート側に、熱膨張性耐火シートと不燃材又は準不燃材からなる面材との積層体として耐火防音材が積層されてなる。そして、特許文献２に開示される耐火性防音床の熱膨張性耐火シートは、熱膨張性無機物を含有する樹脂組成物、熱可塑性樹脂若しくはゴム物質を含有する樹脂組成物、又は、エポキシ系樹脂を含有する樹脂組成物から形成される。

特開２００４−３３２２４４号公報 特開２００２−１７３９９５号公報

しかし、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、接着、ビス止め、リベット止め、又はスポット溶接等の止着手段で、合成スラブ用デッキプレートの凹型部の下面に鋼製蓋板が固定点で止着される。そして、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、合成スラブ用デッキプレートの凸型部には断熱空間が形成されるものの、合成スラブ用デッキプレートの凹型部の下面を覆うようには鋼製蓋板が張り付けられていない。

このため、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、合成スラブ用デッキプレートの凹型部の下面に鋼製蓋板が止着されることで、火災時に鋼製蓋板が凹型部の下面から離間する方向にたわんだ状態とならないものとなる。また、特許文献１に開示される合成床スラブの耐火構造は、凹型部の下面を覆うように鋼製蓋板が張り付けられておらず、特に、凹型部と鋼製蓋板との間には断熱空間が形成されないものとなる。

また、特許文献２に開示される耐火性防音床は、耐火防音材自身の粘着性を利用してデッキプレートと接着する方法、接着剤や両面粘着テープを用いて耐火防音材とデッキプレートを接着する方法、耐火防音材を機械的にデッキプレートに固定する方法、デッキプレートの底面側に耐火防音材を構成する各層を順次積層していく方法、デッキプレートの底面側に耐火防音材を単に敷設する方法等で、デッキプレートに耐火防音材が貼着される。

このため、特許文献２に開示される耐火性防音床は、デッキプレートの下面に接着等の方法で耐火防音材が貼着されることで、火災時に耐火防音材がデッキプレートの下面から離間する方向にたわんだ状態とならないものとなる。また、特許文献２に開示される耐火性防音床は、高価な熱膨張性耐火シートを貼着させる面積が膨大となることから、材料費及び施工費等が嵩んでしまい、耐火性能に対する費用対効果が小さいものとなる。

このように、特許文献１、２に開示される合成床スラブの耐火構造等は、火災時に鋼製蓋板又は耐火防音材がデッキプレートの下面から離間する方向にたわんだ状態とならないことで、特に、デッキプレートの下面と鋼製蓋板又は耐火防音材との間に十分な空気層が形成されないものとなり、建造物の床構造としての耐火性能の向上が課題となっていた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、材料費及び施工費の増大を抑制しながら、火災時の入熱を低減して温度上昇を遅延させることで、耐火性能を向上させた合成スラブを提供することにある。

第１発明に係る合成スラブは、建造物の床構造として設けられる合成スラブであって、山部及び谷部が形成されたデッキプレートと、前記デッキプレートの下方に設けられた金属板と、前記デッキプレートの上方に設けられたコンクリートとを備え、前記金属板は、火災時に前記デッキプレートの下面から離間する方向にたわんで熱変形した状態となるとともに、前記デッキプレートとの間に空気層が形成されることを特徴とする。

第２発明に係る合成スラブは、第１発明において、前記金属板は、常温時に前記デッキプレートの下面に当接されて、火災時に前記デッキプレートの下面から離間する方向にたわんで熱変形した状態となることを特徴とする。

第３発明に係る合成スラブは、第１発明又は第２発明において、前記金属板は、前記デッキプレートの面外方向で上側に形成された前記山部から下側に形成された前記谷部まで面内方向に連続させて、前記デッキプレートの前記谷部の下面を覆うように設けられることを特徴とする。

第４発明に係る合成スラブは、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記金属板は、略平板状に形成されて、又は、面内方向で前記山部と略同一位置に配置される凸部及び前記谷部と略同一位置に配置される凹部が形成されることを特徴とする。

第５発明に係る合成スラブは、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記金属板は、鋼材が用いられることを特徴とする。

第６発明に係る合成スラブは、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記金属板は、面内方向の側端部のみが鉄骨梁に下方から支持されることを特徴とする。

第１発明〜第６発明によれば、火災時にデッキプレートの下面から離間する方向に金属板がたわんで熱変形した状態となり、金属板とデッキプレートとの間に空気層が形成されることで、耐火認定試験における加熱裏面温度及びたわみ量が制限値を超えないものとして、合成スラブの耐火性能を向上させることが可能となる。

第１発明〜第６発明によれば、特に、火災時の入熱により金属板のたわみ量が増大することで、金属板とデッキプレートとの間に空気層が形成されて、金属板への入熱が増大するにしたがって、断熱層として機能する空気層の厚さが増大することで、デッキプレート及びコンクリートへの入熱を低減する効果が向上することが可能となる。

第１発明〜第６発明によれば、火災時の入熱により金属板のたわみ量は増大するものの、デッキプレート及びコンクリートのたわみ量は制限値を超えないものとなり、デッキプレート及びコンクリートのたわみ量が抑制されることで、デッキプレートとコンクリートとの一体性を維持することが可能となる。

第１発明〜第６発明によれば、デッキプレートに高価な熱膨張性耐火シート等を貼着させることなく、デッキプレート及びコンクリートへの火災時の入熱が、空気層の断熱効果により低減されるため、高価な熱膨張性耐火シート等を必要とすることなく、安価な材料で施工が容易な金属板が用いられて、材料費及び施工費の増大を抑制しながら耐火性能を向上させることが可能となる。

第１発明〜第６発明によれば、デッキプレート及びコンクリートへの火災時の入熱が、空気層の断熱効果により低減されて、湿式の耐火被覆を削減することができるため、湿式の耐火被覆を施工するための工期を短縮することが可能となるとともに、耐火被覆による天井懐高さの増大を抑制して、室内有効空間を拡大することが可能となる。

第２発明〜第６発明によれば、デッキプレートの下方から金属板が当接されて、デッキプレートの剛性が向上することで、常温時のデッキプレート及びコンクリートのたわみ量が抑制されるだけでなく、合成スラブの遮音性能を向上させることが可能となるとともに、コンクリートを打設するときに型枠材となるデッキプレートの支保工を省略又は削減して、コンクリートを打設するための工期を短縮することが可能となる。

本発明を適用した合成スラブが床構造として設けられる建造物を示す斜視図である。 本発明を適用した合成スラブと鉄骨梁を示す斜視図である。 本発明を適用した合成スラブのデッキプレートと類似する断面形状の金属板を示す正面図である。 本発明を適用した合成スラブのデッキプレート及び金属板を示す拡大正面図である。 本発明を適用した合成スラブの略平板状に形成された金属板を示す正面図である。 本発明を適用した合成スラブのデッキプレートと略同一の断面形状の金属板を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した合成スラブの面内方向の側端部のみが鉄骨梁に支持される金属板を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 本発明を適用した合成スラブの火災時に面内方向の中間部がデッキプレートの下面から離間する方向にたわんで熱変形した状態の金属板を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した合成スラブの火災時にデッキプレートと類似する断面形状の金属板がたわんで熱変形した状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その略平板状に形成された金属板がたわんで熱変形した状態を示す正面図である。 本発明を適用した合成スラブの耐火認定試験概要を示す正面図である。 本発明を適用した合成スラブで空気層の断熱効果を検証する熱伝導解析の各解析モデルで加熱開始１２０分後における温度分布を示す拡大正面図である。 熱伝導解析の各解析モデルで熱伝導解析より得られる加熱裏面温度の履歴を示すグラフである。 熱伝導解析の各解析モデルで空気層の厚さと加熱裏面温度との関係を示すグラフである。

以下、本発明を適用した合成スラブ１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した合成スラブ１は、図１に示すように、主に、住宅、学校、事務所又は病院施設等の建造物８において、建造物８の床構造として設けられる。

本発明を適用した合成スラブ１は、建造物８の各階層で略矩形状等に形成されるとともに、略矩形状等に形成された各側端辺１ａが四方に配置されて、各階層の略水平方向に延びる複数のＨ形鋼等の鉄骨梁７に、四方に配置された各側端辺１ａが接合されて支持される。

本発明を適用した合成スラブ１は、図２に示すように、山部２１及び谷部２２が交互に形成されたデッキプレート２と、デッキプレート２の下方に設けられた金属製の金属板３と、デッキプレート２の上方に設けられたコンクリート４とを備える。

デッキプレート２は、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３３５２の規格に適合した１．２ｍｍ厚の薄鋼板等の鋼材が用いられる。デッキプレート２は、必要に応じて、溶融亜鉛メッキ等の防錆処理が施されて、又は、耐候性鋼、ステンレス鋼等の薄鋼板等が用いられてもよい。

デッキプレート２は、図３に示すように、複数の山部２１及び複数の谷部２２が、面内方向Ｘで交互に連続させて形成される。デッキプレート２は、面外方向Ｙに屈曲加工した薄鋼板等が用いられることで、面外方向Ｙの上側に複数の山部２１が形成されるとともに、面外方向Ｙの下側に複数の谷部２２が形成される。

デッキプレート２は、面外方向Ｙの上側に形成された山部２１と下側に形成された谷部２２とが、面外方向Ｙに傾斜等して延びる連結部２３で連結される。デッキプレート２は、山部２１と谷部２２との面外方向Ｙの離間距離Ｄが、例えば、５０ｍｍ程度となるものであるが、これに限らず、７５ｍｍ程度、１２０ｍｍ程度等のものが用いられてもよい。

デッキプレート２は、図４に示すように、必要に応じて、面内方向Ｘで各々の山部２１の略中央にＶ形溝２１ａが形成されるとともに、面外方向Ｙで各々の連結部２３の上側に屈曲溝２３ａ、面内方向Ｘで各々の谷部２２の略中央に台形溝２２ａが形成される。

デッキプレート２は、Ｖ形溝２１ａ、屈曲溝２３ａ及び台形溝２２ａが形成されることで、面外方向Ｙの曲げ剛性を向上させたものとなる。また、デッキプレート２は、Ｖ形溝２１ａ、屈曲溝２３ａ及び台形溝２２ａとコンクリート４とを係合させることで、コンクリート４との一体性を向上させたものとなる。

デッキプレート２は、面外方向Ｙの上方にコンクリート４が設けられるとともに、面外方向Ｙの下方に金属板３が設けられる。このとき、デッキプレート２は、山部２１、谷部２２及び連結部２３の各々で、コンクリート４が設けられるコンクリート４側の面が上面２ｂとなるとともに、コンクリート４が設けられない金属板３側の面が下面２ａとなる。

コンクリート４は、図３に示すように、セメント、細骨材、粗骨材、水及び混和材等を混合して用いられて、必要に応じて、モルタル等が用いられてもよい。コンクリート４は、デッキプレート２の上面２ｂ側に打設されて、デッキプレート２の上面２ｂ側で所定時間の経過後に硬化して、デッキプレート２の谷部２２まで充填させて設けられる。

コンクリート４は、デッキプレート２の山部２１から上方に向けて、例えば、厚さＴが７０ｍｍ程度となる。コンクリート４は、必要に応じて、デッキプレート２の山部２１の上方で、例えば、３０ｍｍ以上の被り厚を確保して、溶接金網４０が内部に設けられる。溶接金網４０は、引張力を負担してコンクリート４のひび割れ等を防止するものとなる。

金属板３は、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３３５２の規格に適合した１．２ｍｍ厚の薄鋼板等の鋼材が用いられる。金属板３は、火災時にたわんで熱変形するものであれば、如何なる金属が材質となってもよい。金属板３は、必要に応じて、溶融亜鉛メッキ等の防錆処理が施されて、又は、耐候性鋼、ステンレス鋼等の薄鋼板等が用いられてもよい。

金属板３は、デッキプレート２と類似する断面形状となる薄鋼板等が用いられて、複数の凸部３１及び複数の凹部３２が、面内方向Ｘで交互に連続させて形成される。金属板３は、面外方向Ｙに屈曲加工した薄鋼板等が用いられることで、面外方向Ｙの上側に複数の凸部３１が形成されるとともに、面外方向Ｙの下側に複数の凹部３２が形成される。

金属板３は、特に、デッキプレート２と類似する断面形状となる薄鋼板等が用いられる場合に、図４に示すように、面外方向Ｙの上側に形成された凸部３１と下側に形成された凹部３２とが、面外方向Ｙに傾斜等して延びる傾斜部３３で連結される。このとき、金属板３は、デッキプレート２のようなＶ形溝２１ａ、屈曲溝２３ａ及び台形溝２２ａが形成されることなく、凸部３１、凹部３２及び傾斜部３３の各々が略平坦状に形成される。

金属板３は、デッキプレート２と類似する断面形状となる薄鋼板等が用いられるものであるが、これに限らず、図５に示すように、略平板状に形成された薄鋼板等が用いられてもよい。また、金属板３は、図６に示すように、デッキプレート２と同様のＶ形溝２１ａ、屈曲溝２３ａ及び台形溝２２ａが、金属板３の凸部３１、凹部３２及び傾斜部３３にも形成されて、デッキプレート２と略同一の断面形状となる薄鋼板等が用いられてもよい。

金属板３は、図３に示すように、デッキプレート２と類似する断面形状となる場合、又は、図６に示すように、デッキプレート２と略同一の断面形状となる場合の何れでも、デッキプレート２の山部２１に下方から金属板３の凸部３１が嵌め込まれる。このとき、金属板３は、面内方向Ｘでデッキプレート２の山部２１と略同一位置に凸部３１が配置されて、面内方向Ｘでデッキプレート２の谷部２２と略同一位置に凹部３２が配置される。

金属板３は、図３、図５、図６に示すように、特に、デッキプレート２の山部２１から谷部２２まで面内方向Ｘに連続させて、デッキプレート２の下面２ａを全面に亘って下方から覆うように設けられる。このとき、金属板３は、デッキプレート２の山部２１の下面２ａのみならず、デッキプレート２の谷部２２の下面２ａをも覆うように設けられることで、面内方向Ｘの全面に亘って連続的に設けられるものとなる。

金属板３は、図３、図５に示すように、デッキプレート２と類似する断面形状となる場合、又は、略平板状に形成される場合の何れでも、デッキプレート２の谷部２２における全部の下面２ａに当接されて当接面３０が形成される。また、金属板３は、図６に示すように、デッキプレート２と略同一の断面形状となる場合に、デッキプレート２の谷部２２及び連結部２３における一部の下面２ａに当接されて部分的に当接面３０が形成される。

金属板３は、図７に示すように、合成スラブ１が鉄骨梁７に接合される箇所で、焼抜き栓溶接よる接合、打込み鋲による接合、又は、頭付きスタッドによる接合等の接合方法で、面内方向Ｘの側端部３ａが鉄骨梁７に接合されて支持される。金属板３は、面内方向Ｘで中央側の中間部３ｂが鉄骨梁７に支持されることなく、面内方向Ｘの側端部３ａのみがデッキプレート２との間に挟まれた状態で鉄骨梁７に下方から支持される。

金属板３は、図３に示すように、特に、面内方向Ｘの中間部３ｂでは、デッキプレート２の山部２１、谷部２２及び連結部２３の何れの下面２ａにも止着又は貼着等により接合されることなく、デッキプレート２の下面２ａに当接される。金属板３は、これに限らず、デッキプレート２の下面２ａに当接されることなく、デッキプレート２の下面２ａから離間させた状態で、デッキプレート２に接合されないものとして設けられてもよい。

金属板３は、図７に示すように、面内方向Ｘの側端部３ａのみが、デッキプレート２との間で鉄骨梁７に下方から支持される。また、金属板３は、図８に示すように、面内方向Ｘの中間部３ｂでは、デッキプレート２の下面２ａに接合されないものとなる。このとき、金属板３は、常温時にデッキプレート２の下面２ａに当接等された状態となるが、特に、火災時にたわんでデッキプレート２の下面２ａから離間した状態となる。

金属板３は、図９に示すように、常温時にデッキプレート２の下面２ａに当接等された状態から、火災時にデッキプレート２の下面２ａから離間する方向にたわんで熱変形した状態となる。金属板３は、火災時にたわんで熱変形した状態となるとともに、デッキプレート２の下面２ａから離間して、デッキプレート２との間に空気層Ｓが形成される。

金属板３は、火災時に熱変形した状態となることで、図９（ａ）に示すように、特に、デッキプレート２の山部２１及び谷部２２の下方に、新たな空気層Ｓが形成される。また、金属板３は、火災時に熱変形した状態となることで、図９（ｂ）に示すように、デッキプレート２の山部２１の下方にあらかじめ形成された空気層Ｓの厚さを増大させて、デッキプレート２の谷部２２の下方にのみ新たな空気層Ｓが形成されるものでもよい。

本発明を適用した合成スラブ１は、コンクリート４を打設するときに、デッキプレート２が型枠材として機能して、コンクリート４が硬化した後に、デッキプレート２が引張力を負担するとともにコンクリート４が圧縮力を負担する。そして、本発明を適用した合成スラブ１は、火災時においても、コンクリート４自体の熱容量が大きいだけでなく、コンクリート４の内部の水分が蒸発することで、合成スラブ１全体の温度上昇が遅延する。

ここで、合成スラブ１の耐火認定試験では、加熱裏面温度及びたわみ量の２項目が主な評価項目とされており、これらの２項目の値が、所定時間加熱終了まで制限値を超えないことが要求されている。そして、この耐火認定試験は、図１０に示すように、合成スラブ１のスパン長、載荷点及び載荷重Ｐ等を設定して、３０分、１時間、２時間等の所定時間、合成スラブ１を下方から加熱した後、加熱裏面温度及びたわみ量の２項目を測定する。

加熱裏面温度は、合成スラブ１が加熱される加熱面とは反対側の裏面の温度を測定するものであり、耐火認定試験において、合成スラブ１の積載荷重の大小又はスパン長の長短の影響をほとんど受けないものとなる。これに対して、たわみ量は、合成スラブ１の積載荷重の大小又はスパン長の長短の影響を受けるものであり、特に、積載荷重が大きい場合又はスパン長が長い場合であっても、たわみ量が制限値を超えないことが要求される。

本発明を適用した合成スラブ１は、図９に示すように、特に、火災時にデッキプレート２の下面２ａから離間する方向に金属板３がたわんで熱変形した状態となり、金属板３とデッキプレート２との間に面外方向Ｙで所定の厚さｄの空気層Ｓが形成される。このとき、本発明を適用した合成スラブ１は、金属板３とデッキプレート２との間の空気層Ｓが、火災時の入熱を低減する断熱層として機能するものとなる。

本発明を適用した合成スラブ１は、火災時の入熱により金属板３のたわみ量は増大するものの、金属板３とデッキプレート２との間の空気層Ｓが断熱層として機能して、デッキプレート２及びコンクリート４への入熱は低減される。本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２及びコンクリート４への火災時の入熱が、空気層Ｓの断熱効果により低減されることで、デッキプレート２及びコンクリート４の温度上昇が遅延する。

このとき、本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２及びコンクリート４の温度上昇が遅延することで、耐火認定試験における加熱裏面温度の増大が抑制されるものとなる。そして、本発明を適用した合成スラブ１は、耐火認定試験における加熱裏面温度の増大が抑制されることで、積載荷重が大きい場合又はスパン長が長い場合等であっても、デッキプレート２及びコンクリート４のたわみ量は制限値を超えないものとなる。

本発明を適用した合成スラブ１は、火災時にデッキプレート２の下面２ａから離間する方向に金属板３がたわんで熱変形した状態となり、金属板３とデッキプレート２との間に空気層Ｓが形成されることで、耐火認定試験における加熱裏面温度及びたわみ量が制限値を超えないものとして、合成スラブ１の耐火性能を向上させることが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、特に、火災時の入熱により金属板３のみのたわみ量が増大することで、金属板３とデッキプレート２との間の空気層Ｓが増大する。このとき、本発明を適用した合成スラブ１は、金属板３への入熱が増大するにしたがって、断熱層として機能する空気層Ｓの厚さｄが増大することで、デッキプレート２及びコンクリート４への入熱を低減する効果が向上することが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、火災時の入熱により金属板３のたわみ量は増大するものの、デッキプレート２及びコンクリート４のたわみ量は制限値を超えないものとなる。このとき、本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２及びコンクリート４のたわみ量が抑制されて、デッキプレート２とコンクリート４とが互いに離間し難いものとなり、デッキプレート２とコンクリート４との一体性を維持することが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２に高価な熱膨張性耐火シート等を貼着させることなく、デッキプレート２及びコンクリート４への火災時の入熱が、空気層Ｓの断熱効果により低減される。本発明を適用した合成スラブ１は、高価な熱膨張性耐火シート等を必要とすることなく、安価な材料で施工が容易な金属板３が用いられることで、材料費及び施工費の増大を抑制しながら耐火性能を向上させることが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２及びコンクリート４への火災時の入熱が、空気層Ｓの断熱効果により低減されて、湿式の耐火被覆を削減することができるため、湿式の耐火被覆を施工するための工期を短縮することが可能となる。また、本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２への耐火被覆を削減することで、耐火被覆による天井懐高さの増大を抑制して、室内有効空間を拡大することが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、デッキプレート２の下方から金属板３が当接されることで、デッキプレート２の剛性が向上するため、常温時のデッキプレート２及びコンクリート４のたわみ量が抑制されるとともに、合成スラブ１の遮音性能を向上させることが可能となる。また、本発明を適用した合成スラブ１は、コンクリート４を打設するときに型枠材となるデッキプレート２の剛性が向上するため、デッキプレート２の支保工を省略又は削減して、コンクリート４を打設するための工期を短縮することが可能となる。

本発明を適用した合成スラブ１は、火災時のデッキプレート２及びコンクリート４への入熱を低減して温度上昇を遅延させて、耐火性能を向上させることを目的とする。ここでは、火災時に金属板３がたわんで熱変形した状態となり、金属板３とデッキプレート２との間に形成された空気層Ｓの断熱効果を検討するために、熱伝導解析を実施した。

この熱伝導解析では、耐火認定試験を対象として、金属板３とデッキプレート２との間に形成される空気層Ｓが合成スラブ１の断面内温度に及ぼす影響を検証した。解析断面は、図６に示すデッキプレート２及び金属板３を２枚重ねて配置して、また、コンクリート４として普通コンクリートを厚さ７０ｍｍで打設することで、総厚１２０．０ｍｍとなる合成スラブ１を対象とした。そして、この熱伝導解析では、空気層Ｓの厚さｄを解析変数として、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線に準拠した２時間加熱の加熱条件とした。

この熱伝導解析では、図１１に示すように、空気層Ｓの厚さｄを変化させて、複数の解析モデルを設定した。各解析モデルにおいては、空気層Ｓの厚さｄが時間の経過により変化しないものとして、空気の熱伝導率、比熱及び密度等を設定した要素を設けて空気層Ｓを模擬した。なお、解析に使用した各材料の熱物性値は、鋼構造耐火設計指針に掲載の値を使用した。

デッキプレート２の下方に金属板３が設けられない解析モデル（図１１（ａ））、及び、デッキプレート２に金属板３が接合された解析モデル（図１１（ｂ））は、空気層Ｓが形成されない（厚さｄ＝０）解析モデルとなる。また、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）に示す解析モデルは、本発明を適用した合成スラブ１を対象とするものであり、空気層Ｓの厚さｄ＝１０ｍｍ（図１１（ｃ））、及び、空気層Ｓの厚さｄ＝１００ｍｍ（図１１（ｄ））となる。なお、温度表示は、図１１の凡例に示す通りである。

熱伝導解析の結果によると、図１１（ａ）、図１１（ｂ）の解析モデルでは、空気層Ｓの厚さｄ＝０であるため、デッキプレート２及びその近傍のコンクリート４が、８００℃〜１１００℃程度と非常に高温となることがわかる。これに対して、図１１（ｃ）の解析モデルでは、断熱層となる空気層Ｓの厚さｄ＝１０ｍｍであり、デッキプレート２及びその近傍のコンクリート４が、２００℃〜３００℃程度に保たれて、図１１（ｄ）の解析モデルでは、空気層Ｓの厚さｄ＝１００ｍｍであり、デッキプレート２及びその近傍のコンクリート４が、１００℃〜２００℃程度に保たれる。

また、図１２には、デッキプレート２の山部２１の上方の加熱裏面温度を縦軸、時間を横軸として、熱伝導解析より得られる加熱裏面温度の履歴が示される。ここで、加熱裏面温度は、図１２に示すように、加熱開始から１２０分後の時点において、空気層Ｓの厚さｄ＝０のときに２８０℃程度となるのに対して、空気層Ｓの厚さｄ＝１０ｍｍのときに７０℃程度、空気層Ｓの厚さｄ＝１００ｍｍのときに２５℃程度となる。なお、この熱伝導解析の結果は、図１３に示すように、空気層Ｓの厚さｄと加熱裏面温度との関係として示されて、空気層Ｓの厚さｄが大きいほど加熱裏面温度が低下する。

耐火認定試験においては、加熱裏面温度の制限値が、特に、初期温度＋１４０℃として規定されており、本発明を適用した合成スラブ１は、図１２、図１３に示すように、所定の厚さｄの空気層Ｓが形成されることで、空気層Ｓの厚さｄ＝１０ｍｍのときには加熱裏面温度が２１０℃程度低下して、空気層Ｓの厚さｄ＝１００ｍｍのときには加熱裏面温度が２５５℃程度低下するため、耐火認定試験における加熱裏面温度の制限値を超えないことがわかる。

このように、本発明を適用した合成スラブ１は、この熱伝導解析の結果からも、火災時に金属板３がたわんで熱変形した状態となり、金属板３とデッキプレート２との間に形成された空気層Ｓが断熱効果を発揮して、優れた耐火性能を実現できることが検証された。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１ ：合成スラブ
１ａ ：側端辺
２ ：デッキプレート
２ａ ：下面
２ｂ ：上面
２１ ：山部
２１ａ ：Ｖ形溝
２２ ：谷部
２２ａ ：台形溝
２３ ：連結部
２３ａ ：屈曲溝
３ ：金属板
３ａ ：側端部
３ｂ ：中間部
３０ ：当接面
３１ ：凸部
３２ ：凹部
３３ ：傾斜部
４ ：コンクリート
４０ ：溶接金網
７ ：鉄骨梁
８ ：建造物
Ｓ ：空気層
Ｘ ：面内方向
Ｙ ：面外方向

Claims (6)

1. 建造物の床構造として設けられる合成スラブであって、
   山部及び谷部が形成されたデッキプレートと、前記デッキプレートの下方に設けられた金属板と、前記デッキプレートの上方に設けられたコンクリートとを備え、
   前記金属板は、火災時に前記デッキプレートの下面から離間する方向にたわんで熱変形した状態となるとともに、前記デッキプレートとの間に空気層が形成されること
   を特徴とする合成スラブ。
2. 前記金属板は、常温時に前記デッキプレートの下面に当接されて、火災時に前記デッキプレートの下面から離間する方向にたわんで熱変形した状態となること
   を特徴とする請求項１記載の合成スラブ。
3. 前記金属板は、前記デッキプレートの面外方向で上側に形成された前記山部から下側に形成された前記谷部まで面内方向に連続させて、前記デッキプレートの前記谷部の下面を覆うように設けられること
   を特徴とする請求項１又は２記載の合成スラブ。
4. 前記金属板は、略平板状に形成されて、又は、面内方向で前記山部と略同一位置に配置される凸部及び前記谷部と略同一位置に配置される凹部が形成されること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の合成スラブ。
5. 前記金属板は、鋼材が用いられること
   を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の合成スラブ。
6. 前記金属板は、面内方向の側端部のみが鉄骨梁に下方から支持されること
   を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の合成スラブ。