JP6776015B2 - 逆梁耐火構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の梁材に設けられる逆梁耐火構造に関する。

従来から、柱梁架構を有する構造物において、構造設計の自由度を高めることを目的として、例えば、特許文献１に開示される構造物が提案されている。

特許文献１に開示された構造物は、第１柱梁架構と、第２柱梁架構と、形鋼及び該形鋼のウェブを覆うコンクリートを有する梁とを備える。特許文献１に開示された構造物は、第１柱梁架構と第２柱梁架構とをコンクリート製の床版で連結して、形鋼のウェブを覆うコンクリートと一体となって床版が形成されている。

特許文献１に開示された構造物は、第１柱梁架構と第２柱梁架構とをコンクリート製の床版で連結することで、第２柱梁架構の面外方向の力を床版から直接的に第１柱梁架構へ伝達できるとされている。このとき、特許文献１に開示された構造物は、第１柱梁架構の面内方向に対する第１柱梁架構の柱位置と第２柱梁架構の柱位置とを全て合わせる必要がなくなることで、構造設計の自由度を高めるものとされている。

特開２０１２−１４４８６３号公報

ここで、特許文献１に開示された構造物は、床版と一体となるコンクリートが、形鋼の下フランジの下面側に設けられることなく、形鋼の上フランジと下フランジとに挟まれた全高に亘って、形鋼のウェブのみを覆うように均一に設けられる。そして、特許文献１に開示された構造物は、形鋼の下フランジ上面から上フランジ下面に亘って、形鋼のウェブがコンクリートで覆われることで、梁の耐火性能を向上できるものとされている。

しかし、特許文献１に開示された構造物は、形鋼の下フランジの下面側にコンクリートが設けられていないため、下階の火災室からの火炎に形鋼の下フランジが直接さらされることで、階層構造の建築物における梁として十分な耐火性能を確保できないおそれがある。また、特許文献１に開示された構造物は、形鋼のウェブの全高に亘ってコンクリートが均一に設けられて耐火被覆の施工範囲が大きくなることで、火炎による入熱を梁上部から十分に放熱できないばかりか、耐火被覆の施工コストが増大するという問題点があった。

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、下階の火災室から上階の鉄骨梁への入熱を低減させる同時に上階の鉄骨梁からの放熱を促進させることのできる逆梁耐火構造を提供することにある。

第１発明に係る逆梁耐火構造は、建築物の梁材に設けられる逆梁耐火構造であって、各階の床スラブから上方に連続して設けられるＨ形鋼からなる鉄骨梁と、前記鉄骨梁に所定の耐火被覆が施されて形成される耐火被覆部とを備え、前記鉄骨梁は、前記耐火被覆部が、前記鉄骨梁の下フランジの下面、外側端面及び内側端面のうち、少なくとも下面及び外側端面に配置されるとともに、前記耐火被覆部よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆部が前記鉄骨梁の上フランジ及びウェブに配置されることを特徴とする。

第２発明に係る逆梁耐火構造は、第１発明において、前記耐火被覆部は、シート張り工法、吹付け工法、成形板張り工法、巻付け工法、及び、塗装工法の何れかで設けられた耐火被覆が、前記鉄骨梁に施されて形成されることを特徴とする。

第３発明に係る逆梁耐火構造は、第１発明において、前記耐火被覆部は、前記鉄骨梁の前記下フランジの下面、外側端面及び内側端面がいずれもコンクリートに被覆されることで形成されていることを特徴とする。

第４発明に係る逆梁耐火構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記鉄骨梁は、耐火被覆が施されない状態の前記減耐火被覆部が前記上フランジ及び前記ウェブに配置されることを特徴とする。

第１発明〜第４発明によれば、下階から加熱されるＨ形鋼からなる鉄骨梁の下フランジの下面、外側端面及び内側端面のうち、少なくとも下面及び外側端面に耐火被覆部が配置されることで、噴出火災時の鉄骨梁への入熱を低減させるとともに、鉄骨梁の上フランジ及びウェブに減耐火被覆部が配置されることで、鉄骨梁の上フランジ及びウェブから大気への放熱を促進させて、鉄骨梁の温度上昇を遅延させて耐火性能を向上させることが可能となる。
また、第１発明〜第４発明によれば、鉄骨梁の下フランジの下面及び外側端面で重点的に耐火被覆が施されることで、噴出火災時に下階の火災室から鉄骨梁への入熱を効率的に低減させることが可能となる。

特に、第２発明〜第４発明によれば、鉄骨梁の下フランジの下面等にのみ膨張性シート等の耐火被覆が設けられることで、耐火被覆の材料コストを低減させるとともに、鉄骨梁の上フランジ及びウェブ等の複雑形状となる部位への耐火被覆が不要となることで、耐火被覆の施工手間を削減させて工期短縮を実現することが可能となる。

本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物を示す斜視図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物を示す平面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物の各階を示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物の各階を示す正面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物の専有部分及び共用部分を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物の梁間鉄骨梁を示す断面図であり、（ｂ）は、その桁行鉄骨梁を示す断面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物で下階及び上階の梁間鉄骨梁が鉄骨ブレースで互いに連結された状態を示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物で下階及び上階の梁間鉄骨梁が壁柱で互いに連結された状態を示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物で梁間鉄骨梁と桁行鉄骨梁とコンクリート柱との接合箇所を示す斜視図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物で階層構造の各階の床スラブから上方に連続して設けられる鉄骨梁を示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造のシート張り工法等で耐火被覆が設けられた耐火被覆部を示す側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した逆梁耐火構造の吹付け工法で耐火被覆が設けられた耐火被覆部を示す側面図であり、（ｂ）は、成形板張り工法で耐火被覆が設けられた耐火被覆部を示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造で下フランジの内側端面にも耐火被覆が施された鉄骨梁を示す側面図である。 （ａ）は、本発明を適用した逆梁耐火構造のコンクリートで被覆することで設けられた耐火被覆部を示す側面図であり、（ｂ）は、鉄骨梁の内側から外側まで連続して打設された床スラブを示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造が梁材に設けられる建築物で下階の火災室からの噴出火災加熱を受ける鉄骨梁を示す側面図である。 （ａ）は、鉄骨梁の全高に亘って耐火被覆部が設けられる従来技術の解析モデルを示す側面図であり、（ｂ）は、本発明の解析モデルを示す側面図であり、（ｃ）は、放熱無視の解析モデルを示す側面図である。 本発明を適用した逆梁耐火構造の解析モデルと従来技術及び放熱無視の解析モデルとで温度履歴を比較した結果を示すグラフである。

以下、本発明を適用した逆梁耐火構造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。

本発明を適用した逆梁耐火構造１は、図１に示すように、主に、階層構造の建築物８の梁材に設けられる。本発明を適用した逆梁耐火構造１は、例えば、桁行方向Ｘを長手方向とするとともに、梁間方向Ｚを短手方向とする板状集合住宅等の建築物８に設けられる。本発明を適用した逆梁耐火構造１は、病院やオフィス等の一般建築物に設けられてもよい。

建築物８は、例えば、高さ方向Ｙで４５ｍ程度の全体高さとなる階層構造として、桁行方向Ｘに延びる一対の桁行外周部８１と、梁間方向Ｚに延びる一対の梁間外周部８２とに取り囲まれて、平面形状が略矩形状となるように構築される。

建築物８は、階層構造の各階を区切る床スラブ４と、梁間方向Ｚに延びる梁間鉄骨梁５と、桁行方向Ｘに延びる桁行鉄骨梁６と、高さ方向Ｙに延びるとともに梁間鉄骨梁５及び桁行鉄骨梁６が接合されるコンクリート柱７とを備える。

建築物８は、図２に示すように、梁間方向Ｚの両側で、一対の桁行外周部８１が互いに略平行となるように桁行方向Ｘに延びて設けられるとともに、桁行方向Ｘの両側で、一対の梁間外周部８２が互いに略平行となるように梁間方向Ｚに延びて設けられる。

建築物８は、階層構造の各階で、住戸等の複数の専有部分Ｐが桁行方向Ｘに並べられて設けられる。また、建築物８は、各々の専有部分Ｐから利用することのできるバルコニーＢや、複数の専有部分Ｐに出入りするための通路Ｃ等が、共用部分Ｓとして設けられる。

専有部分Ｐは、各々の住戸等の所有者又は入居者等が専有する空間となる。専有部分Ｐは、梁間方向Ｚの一方の片側で、共用部分ＳのバルコニーＢに出入りするための開口部Ａが設けられるとともに、梁間方向Ｚの他方の片側で、共用部分Ｓの通路Ｃから出入りするための玄関Ｅ等が設けられる。

専有部分Ｐは、桁行方向Ｘで隣り合った専有部分Ｐと、梁間方向Ｚに延びる戸境壁Ｄで隔てられる。戸境壁Ｄは、桁行方向Ｘで互いに隣り合った複数の専有部分Ｐを隔てる境界の全面に亘って、例えば、２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度の壁厚として、最小で１８０ｍｍ程度、標準で２００ｍｍ程度の壁厚で設けられるものとなる。

共用部分Ｓは、非常時等に隣り合った専有部分Ｐから互いに通過することのできるように、桁行方向Ｘに連続してバルコニーＢが設けられるとともに、常時から各々の専有部分Ｐに出入りできるように、桁行方向Ｘに連続して通路Ｃが設けられる。

バルコニーＢ及び通路Ｃは、図３、図４に示すように、転落防止又は目隠し等を目的として、高さ方向Ｙで床面から１ｍ程度の高さ寸法となる手摺壁８０が、桁行外周部８１に沿って設けられる。また、バルコニーＢ及び通路Ｃは、必要に応じて、手摺壁８０の上方に図示しない手摺り又は目隠しガラス等が取り付けられる。

専有部分Ｐ及び共用部分Ｓは、図５に示すように、高さ方向Ｙに隣り合った下階Ｆｄと上階Ｆｕとが床スラブ４で区切られるとともに、各々の専有部分Ｐと、各々の専有部分Ｐに隣接する共用部分Ｓとによって、各住戸の単位要素が構成される。

コンクリート柱７は、断面略矩形状等の鉄筋コンクリートが用いられて、必要に応じて、その内部に単一Ｈ形鋼又はクロスＨ形鋼等の鉄骨柱を内蔵した鉄骨鉄筋コンクリートが用いられてもよい。コンクリート柱７は、各住戸の単位要素の四隅に配置されることで、建築物８の梁間方向Ｚの両側で、一対の桁行外周部８１の各々に配置されて、専有部分Ｐに設けられることなく、バルコニーＢ及び通路Ｃの共用部分Ｓに設けられる。

梁間鉄骨梁５は、図６（ａ）に示すように、断面略Ｈ形状のＨ形鋼が用いられる。梁間鉄骨梁５は、例えば、梁成ｈが５００ｍｍ〜６００ｍｍ程度、フランジ幅ｗが２００ｍｍ程度、ウェブ板厚ｔｗが９ｍｍ程度、フランジ板厚ｔｆが２５ｍｍ程度となる。

桁行鉄骨梁６は、図６（ｂ）に示すように、断面略Ｈ形状のＨ形鋼が用いられる。桁行鉄骨梁６は、例えば、梁成ｈが１０００ｍｍ程度、フランジ幅ｗが２５０ｍｍ程度、ウェブ板厚ｔｗが１９ｍｍ程度、フランジ板厚ｔｆが２８ｍｍ程度となる。

梁間鉄骨梁５及び桁行鉄骨梁６は、図７、図８に示すように、建築物８の高さ方向Ｙに隣り合った下階Ｆｄ及び上階Ｆｕで、上階Ｆｕの下部に配置される桁行鉄骨梁６が、下階Ｆｄの上部に配置される梁間鉄骨梁５の上方に、互いに段違いの状態で設けられる。

梁間鉄骨梁５は、階層構造の各階の上部に配置されるとともに、梁間方向Ｚに対向する一対のコンクリート柱７に架設される。梁間鉄骨梁５は、必要に応じて、図７に示すように、略同一の断面形状及び断面寸法の鉄骨ブレース５１が傾斜して設けられて、鉄骨ブレース５１の下端及び上端が、下階Ｆｄ及び上階Ｆｕの梁間鉄骨梁５に取り付けられる。

梁間鉄骨梁５は、フランジ幅全体が戸境壁Ｄの内部に収まるように設けられて、例えば、桁行方向Ｘの両面に仕上げ材等が設置される。梁間鉄骨梁５は、一対のコンクリート柱７に架設されることで、所定の構造耐力が確保されるとともに、専有部分Ｐの室内空間に突出させないことで、梁型を形成させずに設けられる。

梁間鉄骨梁５は、必要に応じて、図８に示すように、高さ方向Ｙに延びるＨ形鋼の壁柱５２が設けられてもよい。壁柱５２は、複数のＨ形鋼が接合された鉄骨柱が用いられて、下階Ｆｄの梁間鉄骨梁５と上階Ｆｕの梁間鉄骨梁５とが、壁柱５２で互いに連結される。

壁柱５２は、戸境壁Ｄの内部に収まるように設けられて、例えば、桁行方向Ｘの両面に仕上げ材等が設置される。壁柱５２は、例えば、専有部分ＰとバルコニーＢの共用部分Ｓとの境界、及び、専有部分Ｐと通路Ｃの共用部分Ｓとの境界の各々に沿って配置される。壁柱５２は、複数のＨ形鋼が接合されて用いられるほか、単一のＨ形鋼のみが用いられてもよく、断面略長方形状又は断面略正方形状に形成されてもよい。

壁柱５２は、例えば、２〜３階程度の階層ごとに、下階ＦｄのＨ形鋼の鉄骨柱と、上階ＦｕのＨ形鋼の鉄骨柱とが、高力ボルト摩擦接合又は溶接接合で接合される。壁柱５２は、建築物８の水平耐力を向上させるものとなるため、バルコニーＢ及び通路Ｃの何れか一方又は両方で梁間鉄骨梁５の寸法を小さくして、又は、梁間鉄骨梁５の設置を省略することができる。

桁行鉄骨梁６は、階層構造の各階の下部に配置されるとともに、桁行方向Ｘに対向する一対のコンクリート柱７に架設される。桁行鉄骨梁６は、各々の専有部分Ｐに設けられることなく、バルコニーＢ及び通路Ｃの共用部分Ｓに設けられて、建築物８の梁間方向Ｚの両側で、一対の桁行外周部８１の各々に沿って配置される。

桁行鉄骨梁６は、仕上げ材等が設置されることなく、桁行鉄骨梁６となるＨ形鋼が露出した状態で設けられる。桁行鉄骨梁６は、必要に応じて、梁間方向Ｚの両面にパンチングメタル又は仕上げ材等が設置されて、バルコニーＢ側の手摺壁８０の内部、及び、通路Ｃ側の手摺壁８０の内部に、フランジ幅全体が収まるように設けられてもよい。

梁間鉄骨梁５及び桁行鉄骨梁６は、図９に示すように、各々がコンクリート柱７に接合される。梁間鉄骨梁５及び桁行鉄骨梁６は、コンクリート柱７に接合される箇所で、下階Ｆｄの上部に配置される梁間鉄骨梁５と、上階Ｆｕの下部に配置される桁行鉄骨梁６とが、ボルト接合、高力ボルト摩擦接合又は溶接接合等により段違いで接合される。

本発明を適用した逆梁耐火構造１は、図１０に示すように、階層構造の各階の床スラブ４から上方に連続して設けられる鉄骨梁２と、鉄骨梁２に所定の耐火被覆が施されて形成される耐火被覆部３とを備えて、板状集合住宅等の建築物８の梁材に設けられる。

鉄骨梁２は、主に、断面略Ｈ形状のＨ形鋼が用いられて、上階Ｆｕの下部に配置される桁行鉄骨梁６として設けられる。鉄骨梁２は、コンクリート製等の床スラブ４の下面４ａから高さ方向Ｙに連続して、床スラブ４の上面４ｂより上方に突出して設けられる。

鉄骨梁２は、建築物８の中央側を内側とするとともに、建築物８の桁行外周部８１側を外側として、主に、建築物８の桁行外周部８１に沿って設けられる。鉄骨梁２は、建築物８の桁行外周部８１に沿って設けられる場合に、建築物８の屋外に鉄骨梁２の外側が配置されるとともに、建築物８の屋内に鉄骨梁２の内側が配置される。

鉄骨梁２は、これに限らず、建築物８の桁行外周部８１より中央側に寄せて、建築物８の屋内等に設けられてもよい。鉄骨梁２は、建築物８の中央側に寄せて設けられる場合に、建築物８の中央よりも桁行外周部８１側に向けて鉄骨梁２の外側が配置されるとともに、建築物８の中央側に向けて鉄骨梁２の内側が配置される。

鉄骨梁２は、図１１〜図１４に示すように、断面略Ｈ形状に形成されて、高さ方向Ｙで上部に設けられる上フランジ２１と、高さ方向Ｙで下部に設けられる下フランジ２２と、下フランジ２２から上フランジ２１まで高さ方向Ｙに延びるウェブ２３とを有する。

鉄骨梁２は、図１１に示すように、鉄骨梁２の内側に下フランジ２２の内側端面２２ｃが形成されるとともに、鉄骨梁２の外側に下フランジ２２の外側端面２２ｄが形成される。鉄骨梁２は、建築物８の屋外に鉄骨梁２の外側が配置される場合に、下フランジ２２の上面２２ｂと、下フランジ２２の内側端面２２ｃと、ウェブ２３の下部とが、鉄骨梁２の内側で床スラブ４のコンクリート４０に埋め込まれる。

鉄骨梁２は、下フランジ２２の下面２２ａが、床スラブ４の下面４ａと略同一平面上に配置される。鉄骨梁２は、これに限らず、下フランジ２２の下面２２ａが、床スラブ４の下面４ａより上方又は下方で、床スラブ４の下面４ａの近傍に配置されてもよい。鉄骨梁２は、下フランジ２２の下面２２ａが、床スラブ４の下面４ａの近傍に配置されることで、下階Ｆｄに近接した位置に下フランジ２２が設けられる。

鉄骨梁２は、上フランジ２１及びウェブ２３の上部が、床スラブ４のコンクリート４０に埋め込まれることなく、床スラブ４の上面４ｂより上方に突出して配置される。鉄骨梁２は、上フランジ２１及びウェブ２３の上部が、高さ方向Ｙで鉄骨梁２の上部側αとなるとともに、下フランジ２２及びウェブ２３の下部が、鉄骨梁２の下部側βとなる。

鉄骨梁２は、パンチングメタル又は仕上げ材等が設置されることなく、鉄骨梁２の内側及び外側が露出した状態で設けられる。鉄骨梁２は、これに限らず、鉄骨梁２の外側のみが露出した状態で設けられて、又は、鉄骨梁２の内側及び外側の何れか一方又は両方に、通気性の良好なパンチングメタル等が設置されてもよい。

鉄骨梁２は、所定の耐火被覆が施されて形成される耐火被覆部３が、鉄骨梁２の下部側βに配置されるとともに、耐火被覆部３よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆部２０が、鉄骨梁２の上部側αとなる上フランジ２１及びウェブ２３の上部に配置される。鉄骨梁２は、主に、耐火被覆が何ら施されない状態の減耐火被覆部２０が、鉄骨梁２の上部側αとなる上フランジ２１及びウェブ２３の上部に配置される。

減耐火被覆部２０は、鉄骨梁２にロックウール又はグラスウール等が巻き付けられたり吹き付けられたりすることなく、鉄骨梁２に耐火被覆が施されない状態（ロックウール等の被覆厚０ｍｍ）で用いられる。減耐火被覆部２０は、これに限らず、耐火被覆部３よりもロックウール等の耐火被覆が削減されているものの、ロックウール等の耐火被覆が幾分か施された状態で用いられてもよい。

減耐火被覆部２０は、ロックウール等の耐火被覆が幾分か施される場合には、「吹付けロックウール被覆耐火構造 施工品質管理指針（ロックウール工業会 吹付け部会）」に準拠すると、耐火被覆部３のロックウールの被覆厚を、１時間耐火性能が要求される場合に２５ｍｍ、２時間耐火性能が要求される場合に４５ｍｍ、３時間耐火性能が要求される場合に６５ｍｍとするのに対して、減耐火被覆部２０のロックウールの被覆厚を、例えば、各々の耐火性能に応じた耐火被覆部３の被覆厚の１／１０〜１／２程度とする。

耐火被覆部３は、主に、シート張り工法で設けられた耐火被覆が、鉄骨梁２に施されて形成される。また、耐火被覆部３は、吹付け工法、成形板張り工法、巻付け工法、及び、塗装工法の何れかで設けられた耐火被覆が、鉄骨梁２に施されて形成されてもよい。

耐火被覆部３は、シート張り工法で耐火被覆が設けられる場合に、バインダーが有機系である０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の膨張性シート３０が、鉄骨梁２の下フランジ２２等に巻き付けられて設けられる。また、耐火被覆部３は、塗装工法で耐火被覆が設けられる場合に、熱を受けると発泡して炭化層を形成する薄膜形又は厚膜形の耐火塗料が、鉄骨梁２の下フランジ２２等に塗装されて設けられる。

耐火被覆部３は、巻付け工法で耐火被覆が設けられる場合に、裁断された高耐熱ロックウール等の無機繊維フェルト又はセラミックファイバーフェルトと吸熱パックとの複合材が、鉄骨梁２の下フランジ２２等に後打ち溶接ピン等で取り付けられて設けられる。また、耐火被覆部３は、図１２（ａ）に示すように、吹付け工法で耐火被覆が設けられる場合に、ロックウール、グラスウール又はモルタル等の不定形材料３１が、乾式、半乾式又は湿式の吹付け工法で、鉄骨梁２の下フランジ２２等に吹き付けられて設けられる。さらに、耐火被覆部３は、図１２（ｂ）に示すように、成形板張り工法で耐火被覆が設けられる場合に、けい酸カルシウム板、強化石膏ボード、ＡＬＣ板又はＧＲＣ板等の成形板３２が、鉄骨梁２の下フランジ２２等に耐火接着剤等で貼り付けられて設けられる。

耐火被覆部３は、図１１に示すように、鉄骨梁２の下部側βとなる下フランジ２２及びウェブ２３の下部のうち、例えば、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄの何れか一方又は両方に、所定の耐火被覆が施されて配置される。耐火被覆部３は、特に、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａに耐火被覆が施されて、下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄの両方に耐火被覆が施されることが望ましい。

耐火被覆部３は、図１３に示すように、床スラブ４が下フランジ２２の上面２２ｂに載せかけられた場合には、下フランジ２２の内側端面２２ｃにも耐火被覆が施されてもよい。耐火被覆部３は、これに限らず、鉄骨梁２の下部側βとなる下フランジ２２及びウェブ２３の下部のうち、鉄骨梁２の下フランジ２２の上面２２ｂにも耐火被覆が施されて配置されてもよい。さらに、耐火被覆部３は、必要に応じて、鉄骨梁２の外側におけるウェブ２３の下部にも耐火被覆が施されて配置されてもよい。そして、耐火被覆部３は、鉄骨梁２の下部側βに配置された耐火被覆部３以外の部位が減耐火被覆部２０となる。

耐火被覆部３は、シート張り工法等で設けられた耐火被覆が、鉄骨梁２に施されて形成されるだけでなく、図１４（ａ）に示すように、鉄骨梁２の下部側βがコンクリート４０に被覆されることで設けられた耐火被覆が、鉄骨梁２に施されて形成されてもよい。このとき、耐火被覆部３は、主に、鉄骨梁２の下部側βを被覆するためのコンクリート４０が、床スラブ４のコンクリート４０から連続して打設されるものとなる。

耐火被覆部３は、建築物８の中央側に鉄骨梁２が設けられる場合には、図１４（ｂ）に示すように、鉄骨梁２の内側から外側まで床スラブ４のコンクリート４０が連続して打設されて、鉄骨梁２のウェブ２３の下部にコンクリート４０が設けられる。このとき、耐火被覆部３は、鉄骨梁２のウェブ２３の下部が床スラブ４のコンクリート４０に被覆されて、鉄骨梁２の下フランジ２２にシート張り工法等で耐火被覆が設けられる。

本発明を適用した逆梁耐火構造１は、図１５に示すように、下階Ｆｄの火災室ＦＲから上階Ｆｕの鉄骨梁２への入熱を低減させる同時に、上階Ｆｕの鉄骨梁２からの放熱を促進させることで、逆梁となる鉄骨梁２の温度上昇を抑制するものである。ここでは、火災室ＦＲからの噴出火災加熱を受ける上階Ｆｕの鉄骨梁２を対象とした熱伝導解析を実施して、鉄骨梁２の下部側βの耐火被覆部３が鉄骨梁２の梁温度に及ぼす影響を検討した。

この熱伝導解析では、図６（ｂ）に示す鉄骨梁２の梁成ｈを７００ｍｍ、フランジ幅ｗを２００ｍｍ、ウェブ板厚ｔｗを９ｍｍ、フランジ板厚ｔｆを１２ｍｍとして、図１２（ａ）に示す吹付け工法で、不定形材料３１の耐火被覆が設けられる場合を解析対象とした。また、この熱伝導解析では、図１６に示すように、不定形材料３１となるロックウールの厚さｔを４５ｍｍ（２時間耐火仕様に相当）とした。

この熱伝導解析では、図１６（ａ）に示すように、鉄骨梁２の全高に亘って耐火被覆部３が設けられる場合と、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄに耐火被覆部３が設けられる場合とを比較する。また、この熱伝導解析では、鉄骨梁２又は耐火被覆の表面での温度境界条件を異ならせることで、上フランジ２１、ウェブ２３及び下フランジ２２の上面２２ｂから放熱がなされる場合と、これらから放熱がなされない場合とを比較する。

鉄骨梁２の全高に亘って耐火被覆部３が設けられる場合は、図１６（ａ）に示すように、下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄに施された耐火被覆の表面と床スラブ４の下面４ａ（一点鎖線部分）の温度境界条件を、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線に準拠した３時間加熱として、それ以外の表面（破線部分）の温度境界条件を２０℃とした。

本発明を適用した逆梁耐火構造１で、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄにのみ耐火被覆部３が設けられる場合は、図１６（ｂ）に示すように、上フランジ２１、ウェブ２３及び下フランジ２２の上面２２ｂから放熱がなされるものとなる。このとき、耐火被覆部３の表面と床スラブ４の下面４ａ（一点鎖線部分）の温度境界条件は、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線に準拠した３時間加熱として、減耐火被覆部２０の表面と床スラブ４の上面４ｂ（破線部分）の温度境界条件を２０℃とした。

さらに、鉄骨梁２の上フランジ２１、ウェブ２３及び下フランジ２２の上面２２ｂから放熱がなされない場合は、図１６（ｃ）に示すように、これらの表面（点線部分）の温度境界条件を、２０℃から完全断熱へと変更することで、これらの表面から大気への放熱がなされないものとした。なお、この熱伝導解析に使用した各材料の熱物性値は、Ｅｕｒｏｃｏｄｅ及びＡＩＪ耐火設計指針に掲載の値を採用した。

この熱伝導解析では、耐火被覆部３が鉄骨梁２の梁温度に及ぼす影響を検討するために、下フランジ２２の外側端面２２ｄにおける温度履歴を解析した結果が図１７に示される。ここでは、図１６（ａ）に示す鉄骨梁２の全高に亘って耐火被覆部３が設けられる場合を従来技術として、図１６（ｂ）に示す鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄにのみ耐火被覆部３が設けられて減耐火被覆部２０の表面から放熱がなされる場合を本発明とする。また、図１６（ｃ）に示す鉄骨梁２の上フランジ２１、ウェブ２３及び下フランジ２２の上面２２ｂから放熱がなされない場合を放熱無視とした。

本発明を適用した逆梁耐火構造１は、図１７に示すように、従来技術と比較して、加熱開始３時間後の鉄骨梁２の梁温度を４０℃程度低減できることがわかる。また、放熱無視の場合の梁温度は、従来技術及び本発明の何れよりも高いため、鉄骨梁２の上部側αから大気への放熱がなされることで、梁温度を低減させる効果が発揮されることがわかる。

ここで、下階Ｆｄの火災室ＦＲで発生した噴出火災は、図１１、図１５に示すように、上階Ｆｕでの床スラブ４の下面４ａ及び鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａに沿って伸展して、鉄骨梁２の下フランジ２２の外側端面２２ｄから屋外に向けて噴出する。

このため、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ及び外側端面２２ｄで重点的に耐火被覆部３が配置されることで、噴出火災時の鉄骨梁２への入熱を効率的に低減させることが可能となる。そして、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、鉄骨梁２の下部側βに配置された耐火被覆部３以外の部位が減耐火被覆部２０となることで、鉄骨梁２の全体に耐火被覆部３が配置される場合と比較して、鉄骨梁２の上部側αから大気への放熱が促進される。

このため、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、下階Ｆｄからの加熱面となる鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａに耐火被覆部３が配置されることで、噴出火災時の鉄骨梁２への入熱を低減させると同時に、上フランジ２１及びウェブ２３の上部に減耐火被覆部２０が配置されることで、鉄骨梁２の上部側αから大気への放熱を促進させて、鉄骨梁２の温度上昇を遅延させて耐火性能を向上させることが可能となる。

さらに、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、特に、鉄骨梁２の上部側αに配置される減耐火被覆部２０が、耐火被覆が何ら施されない状態のものであることが望ましい。このとき、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、鉄骨梁２の下フランジ２２の下面２２ａ等にのみ膨張性シート３０等の耐火被覆が設けられて、鉄骨梁２の上フランジ２１及びウェブ２３等の複雑形状となる部位への耐火被覆が不要となる。

これにより、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、耐火被覆の材料コストを低減させるとともに、鉄骨梁２の複雑形状となる部位への耐火被覆を不要とすることで、耐火被覆の施工手間を削減させて工期短縮を実現することが可能となる。さらに、本発明を適用した逆梁耐火構造１は、鉄骨梁２の内側及び外側が露出した状態で設けられて、又は、鉄骨梁２にパンチングメタル等が設置されることで、鉄骨梁２のウェブ２３に採光用の開口穴を形成することも可能となる。

なお、実際に噴出火災が発生した場合には、鉄骨梁２及び床スラブ４の表面の加熱条件が、ＩＳＯ８３４標準加熱曲線より穏やかになると推測される。また、鉄骨梁２の下フランジ２２の外側端面２２ｄから火炎が噴出すると仮定した場合に、下フランジ２２の外側端面２２ｄでは床スラブ４の下面４ａよりも加熱条件が穏やかになると推測される。このため、この熱伝導解析で設定した加熱条件は、鉄骨梁２の温度履歴が実際より高めに評価されており、実際の建築物８では、鉄骨梁２の温度上昇を遅延させる効果が一段と大きいものと推測される。

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 ：逆梁耐火構造
２ ：鉄骨梁
２０ ：減耐火被覆部
２１ ：上フランジ
２２ ：下フランジ
２２ａ ：下フランジの下面
２２ｂ ：下フランジの上面
２２ｃ ：内側端面
２２ｄ ：外側端面
２３ ：ウェブ
３ ：耐火被覆部
３０ ：膨張性シート
３１ ：不定形材料
３２ ：成形板
４ ：床スラブ
４ａ ：床スラブの下面
４ｂ ：床スラブの上面
４０ ：コンクリート
５ ：梁間鉄骨梁
５１ ：鉄骨ブレース
５２ ：壁柱
６ ：桁行鉄骨梁
７ ：コンクリート柱
８ ：建築物
８０ ：手摺壁
８１ ：桁行外周部
８２ ：梁間外周部
Ａ ：開口部
Ｂ ：バルコニー
Ｃ ：通路
Ｄ ：戸境壁
Ｅ ：玄関
ＦＲ ：火災室
Ｆｄ ：下階
Ｆｕ ：上階
Ｐ ：専有部分
Ｓ ：共用部分
Ｘ ：桁行方向
Ｙ ：高さ方向
Ｚ ：梁間方向
α ：鉄骨梁の上部側
β ：鉄骨梁の下部側

Claims (4)

1. 建築物の梁材に設けられる逆梁耐火構造であって、
   各階の床スラブから上方に連続して設けられるＨ形鋼からなる鉄骨梁と、前記鉄骨梁に所定の耐火被覆が施されて形成される耐火被覆部とを備え、
   前記鉄骨梁は、前記耐火被覆部が、前記鉄骨梁の下フランジの下面、外側端面及び内側端面のうち、少なくとも下面及び外側端面に配置されるとともに、前記耐火被覆部よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆部が前記鉄骨梁の上フランジ及びウェブに配置されること
   を特徴とする逆梁耐火構造。
2. 前記耐火被覆部は、シート張り工法、吹付け工法、成形板張り工法、巻付け工法、及び、塗装工法の何れかで設けられた耐火被覆が、前記鉄骨梁に施されて形成されること
   を特徴とする請求項１記載の逆梁耐火構造。
3. 前記耐火被覆部は、前記鉄骨梁の前記下フランジの下面、外側端面及び内側端面がいずれもコンクリートに被覆されることで形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の逆梁耐火構造。
4. 前記鉄骨梁は、耐火被覆が施されない状態の前記減耐火被覆部が前記上フランジ及び前記ウェブに配置されること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の逆梁耐火構造。

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