JP6864996B2 - 構造部材 - Google Patents

Description

本発明は、耐火性を有する木質の構造部材に関する。

近年、耐火性を有する木質の構造部材が、建物を構成する柱や梁等の部材として用いられている。この構造部材は、荷重支持部と、この荷重支持部の周囲に設けられた耐火層と、を有して構成されている。

例えば、特許文献１には、未処理層と、未処理層の周囲に設けられた難燃薬剤注入層と、難燃薬剤注入層の周囲に設けられた木製の表面層と、を有して構成された耐火集成材が開示されている。

しかし、未処理層の角部は、火災時に２面から加熱されるので、高温になって炭化し易い。よって、表面層や難燃薬剤注入層の厚さを、未処理層の角部の炭化が抑制できるだけの厚さにしようとすると、耐火集成材全体としの構造断面が大きくなってしまい、また、多くの無駄な材料を使うことになる。

特開２００８−３１７４３号公報

本発明は係る事実を考慮し、荷重支持部の周囲に設けられる耐火層の厚さを小さくすることを課題とする。

第１態様の発明は、多角形の角部が面取られた断面、又は円形の断面を有する木製の荷重支持部と、前記荷重支持部の周囲に設けられた耐火層と、を有する構造部材である。

第１態様の発明では、木製の荷重支持部の断面を、多角形の角部が面取られた断面、又は円形の断面とすることにより、耐火層の厚さを大きくしなくても、荷重支持部が局所的に高温になって炭化するのを抑制することができる。すなわち、耐火層の厚さを小さくすることができる。

第２態様の発明は、第１態様の構造部材において、前記耐火層は、前記荷重支持部の周囲に設けられた燃え止まり層を有し、該燃え止まり層は、耐火性を有する充填材により形成されている。

第２態様の発明では、燃え止まり層の外側から荷重支持部への火炎や熱の進入が、燃え止まり層によって抑えられる。これらにより、火災時及び火災終了後における荷重支持部の温度上昇を抑えることができ、荷重支持部を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

また、耐火性を有する充填材の充填によって燃え止まり層を形成することにより、耐火層の施工性を向上させることができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の構造部材において、前記耐火層は、前記荷重支持部の周囲に設けられた燃え止まり層と、前記燃え止まり層の周囲に設けられた燃え代層と、を有する。

第３態様の発明では、火災が発生したときに火炎が燃え代層に着火し、燃え代層が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層は炭化する。よって、燃え代層の外側から荷重支持部への熱伝達が、炭化した燃え代層によって抑えられる。また、燃え代層の外側から荷重支持部への火炎や熱の進入が、燃え止まり層によって抑えられる。これらにより、火災時及び火災終了後における荷重支持部の温度上昇を抑えることができ、荷重支持部を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

本発明は上記構成としたので、荷重支持部の周囲に設けられる耐火層の厚さを小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る構造部材を示す平面断面図である。 構造部材の比較例を示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る構造部材のバリエーションを示す平面断面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る構造部材について説明する。

図１の平面断面図には、本実施形態の構造部材としての柱部材１０が示されている。柱部材１０は、荷重を支持する荷重支持部としての木製の柱心材１２と、柱心材１２の周囲に設けられた耐火層としての燃え止まり層１４を有して構成されている。

柱心材１２は、正四角形の角部が面取られた断面を有している。燃え止まり層１４は、モルタルにより形成されており、熱吸収性を有する。

次に、本発明の実施形態に係る構造部材の作用と効果について説明する。

本実施形態の柱部材１０では、図１に示すように、火災が発生したときに燃え止まり層１４の外側から柱心材１２への火炎や熱の進入が、燃え止まり層１４によって抑えられる。これにより、火災時及び火災終了後における柱心材１２の温度上昇を抑えることができ、柱心材１２を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

図２の平面断面図に示すように、正四角形の断面を有する荷重支持部としての木製の柱心材１６と、柱心材１６の周囲に設けられた耐火層としての燃え止まり層１８とを有して構成された柱部材２０の場合、柱心材１６の隅部２２は、火災時に、柱心材１６の直交する２つの側面（２つの方向２４Ａ、２４Ｂ）から加熱されるので、隅部２２に熱が集中し、隅部２２が高温になって炭化することが考えられる。

これに対して本実施形態の柱部材１０では、図１に示すように、柱心材１２の断面を正四角形の角部が面取られた断面とすることにより、柱心材１２の隅部２６の側面（外周面）から燃え止まり層１４の側面（外周面）までの距離を大きくして、隅部２６に熱が集中しないようにし、隅部２６が高温になるのを抑制することができる。

よって、耐火層（燃え止まり層１４）の厚さを大きくしなくても、柱心材１２が局所的に高温になって炭化するのを抑制することができる。すなわち、耐火層（燃え止まり層１４）の厚さを小さくすることができる。またこれにより、柱部材１０の断面を小さくできるので、意匠性の向上や木材資源の有効活用に貢献することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図１に示すように、柱心材１２の断面を、正四角形の角部が面取られた断面とした例を示したが、柱心材の断面形状は、火災時における耐火層の外側からの加熱によって荷重支持部が局所的に高温にならない形状であればよく、多角形の角部が面取られた断面形状、又は円形の断面形状であればよい。

例えば、図３〜７の平面断面図に示す柱部材２８、３０、５２、３２、３４のようにしてもよい。図３に示す柱部材２８では、柱心材１２の断面が、正四角形の角部に丸みを帯びさせた形状になっている。すなわち、柱心材１２の隅部２６が円弧状に形成されている。このように、正四角形の隅部が円弧状に形成された断面の形状も、「多角形の角部が面取られた断面形状」に含まれる。

図４に示す柱部材３０では、柱心材１２の断面が、正四角形の角部に丸みを帯びさせた形状になっている。すなわち、柱心材１２の隅部２６が円弧状に形成されている。また、燃え止まり層１４の隅部３６も丸みを帯びた円弧状に形成されている。

図５に示す柱部材５２では、柱心材１２の断面が、正四角形の角部に切欠き部５４を形成した形状になっている。このように、正四角形の隅部に切欠き部５４が形成された断面の形状も、「多角形の角部が面取られた断面形状」に含まれる。

図６に示す柱部材３２では、モルタルにより形成された板状部材３８と三角柱状部材４０とによって、燃え止まり層１４が形成されている。

図７に示す柱部材３４は、荷重を支持する荷重支持部としての木製の柱心材４２と、柱心材４２の周囲に設けられた耐火層としての燃え止まり層４４と、を有して構成されている。柱心材４２は、円形の断面を有している。

また、本実施形態では、図１に示すように、柱心材１２を木製とした例を示したが、柱心材１２は、木材によって形成されていればよい。例えば、柱心材１２は、米松、唐松、檜、杉、あすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材（以下、「一般木材」とする）によって形成してもよいし、これらの一般木材を板状や角柱状の単材に加工し、この単材を複数集成して一体化することによって形成してもよい。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、燃え止まり層１４を、モルタルにより形成した例を示したが、燃え止まり層は、一般木材によって形成された板部材と、モルタルによって形成された板部材とを交互に配置することにより形成してもよい。

また、燃え止まり層は、火災が発生したときに燃え止まり層の外側から柱心材１２への火炎や熱の進入を抑えて柱心材１２の温度上昇を抑えることができるものであればよい。例えば、燃え止まり層は、難燃性を有する層や熱の吸収が可能な層であればよい。

難燃性を有する層としては、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が挙げられる。難燃薬剤注入層に、熱吸収性を持たせることもできる。熱の吸収が可能な層は、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料、又は一般木材よりも熱慣性が高い材料によって形成してもよいし、これらの材料と一般木材とを組み合わせて形成してもよい。また、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを組み合わせて（例えば、難燃性を有する層と、熱の吸収が可能な層とを交互に配置して）燃え止まり層を形成してもよい。

一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、石膏等の無機質材料、各種の金属材料などが挙げられる。一般木材よりも断熱性が高い材料としては、珪酸カルシウム板、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が挙げられる。

また、本実施形態では、図１に示すように、構造部材としての柱部材１０を、荷重支持部としての木製の柱心材１２と、耐火層としての燃え止まり層１４と、を有して構成された２層構造の部材とした例を示したが、構造部材は、荷重支持部と、この荷重支持部の周囲に設けられた耐火層とを有していればよく、２層以上の構造部材であればよい。

例えば、木質構造部材は、荷重支持部としての木製の柱心材１２と、この柱心材１２の周囲に設けられた木製の燃え代層とのみを有して構成される２層構造の構造部材であってもよい。燃え代層は、柱心材１２と同様の木材によって形成されている。

この場合、火災が発生したときに燃え代層の外側から柱心材１２への火炎や熱の進入を抑えて柱心材１２の温度上昇を抑えることができる燃え代層の厚さ（例えば、４０ｍｍ程度）を確保できれば、柱心材１２と燃え代層とは、異なる材料によって形成してもよいし、同じ材料によって形成してもよい。

また、例えば、柱部材は、荷重支持部としての木製の柱心材１２と、この柱心材１２の周囲に設けられた石膏ボードとを有して構成される構造部材であってもよいし、荷重支持部としての木製の柱心材１２と、この柱心材１２の周囲に設けられた石膏ボードと、この石膏ボードの周囲に設けられた熱発泡性材を有して構成される構造部材であってもよい。熱発泡性材は、熱が加えられることにより体積が大きくなって燃え止まり効果を発揮する材料である。さらに、例えば、これらの柱部材の周囲に、化粧合板や化粧ボード等の仕上げ材を設けるようにしてもよい。

また、図８の平面図に示すように、荷重を支持する荷重支持部としての木製の柱心材１２と、柱心材１２の周囲に設けられた耐火層４８を有して構成された柱部材４６としてもよい。

耐火層４８は、柱心材１２の周囲に設けられた燃え止まり層１４と、燃え止まり層１４の周囲に設けられた木製の燃え代層５０とを有して構成されている。燃え代層５０は、柱心材１２と同様の木材によって形成されている。

また、燃え止まり層１４は、柱心材１２の外周面と、燃え代層５０の内周面との間に、耐火性を有する充填材としてのモルタルを流し込んで充填することにより形成されている。すなわち、燃え止まり層１４は、耐火性を有する充填材により形成されている。

柱部材４６では、火災が発生したときに火炎が燃え代層５０に着火し、燃え代層５０が燃焼する。そして、燃焼した燃え代層５０は炭化する。よって、燃え代層５０の外側から柱心材１２への熱伝達が、炭化した燃え代層５０によって抑えられる。また、燃え代層５０の外側から柱心材１２への火炎や熱の進入が、燃え止まり層１４によって抑えられる。これらにより、火災時及び火災終了後における柱心材１２の温度上昇を抑えることができ、柱心材１２を燃焼させずに燃え止まらせることができる。

また、耐火性を有する充填材としてのモルタルの充填によって燃え止まり層１４を形成することにより、耐火層４８（燃え止まり層１４）の施工性を向上させることができる。また、燃え止まり層１４と燃え代層５０との密着性を高くすることができ、燃え代層５０の燃焼熱を燃え止まり層１４によって効果的に吸収することができる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、構造部材を柱部材１０とした例を示したが、梁、壁、床等の他の構造部材であってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、２８、３０、３２、３４、４６、５２ 柱部材（構造部材）
１２、４２ 柱心材（荷重支持部）
１４、４４ 燃え止まり層（耐火層）
４８ 耐火層
５０ 燃え代層

Claims (4)

1. 多角形の角部が面取られた断面、又は円形の断面を有する木製の荷重支持部と、
   前記荷重支持部の全周面に接触して設けられた発泡しない耐火層と、
   を有する構造部材。
2. 前記多角形の角部は、円弧状に面取られている請求項１に記載の構造部材。
3. 前記耐火層は、前記荷重支持部の周囲に設けられた燃え止まり層を有し、該燃え止まり層は、耐火性を有する充填材により形成されている請求項１又は２に記載の構造部材。
4. 前記耐火層は、前記荷重支持部の周囲に設けられた燃え止まり層と、前記燃え止まり層の周囲に設けられた燃え代層と、を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の構造部材。

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