JP6908354B2 - 木質耐火構造の接合部 - Google Patents

Description

本発明は、木質耐火構造の木質構造部材である柱、梁等と木質構造部材に接合される面材である壁・床等の接合部に関するものである。

現在、日本の木造耐火建築物の９９％は被覆型である。この被覆型とは可燃物である木材を、不燃材料である強化石膏ボード等で被覆することで耐火性能を確保するものであり、この方法で柱や梁、壁、床、天井が開発され実適用されている。

被覆型は耐火性能を確保できる一方で、木材は強化石膏ボード等で完全に被覆されるため外部からは見えない。その結果、木材の短所である耐火性能は改善しているが、代わりに視覚的な魅力がある木材の長所を消している。

下記特許文献１は、木材の持つ質感を損なうことなく燃え止まり機能を付与できるようにするものとして提案されている。
特開２００５−３６４５６号公報

図６、図７に示すように、木質集成柱１は、長期荷重を支持するに足る木材からなって芯部を構成する荷重支持層２と、荷重支持層２の外周に配置される燃え止まり層３と、燃え止まり層３の外周に配置される燃えしろ層４との三層に観念的に区分して構成される。

荷重支持層２は、軸方向長期荷重に抗する断面積の設計値に応じて、正方形断面の角材に製材された木材単材５をその断面積となるよう接着剤を介して多数の単材を集成してなる。

燃え止まり層３は、木材単材５と、木材より熱容量（熱吸収量）が大きく不燃材からなる高熱容量材６とを交互となるように一つおきに配置し、接着剤を介して集積したものである。

燃えしろ層４は、木材単材５により構成し、燃え止まり層の全周を囲って接着剤を介して集成したものである。

図６は木質集成柱１に木質集成梁７及び木質集成間仕切り壁８を組付けた場合を示していて、木質集成梁７は荷重支持層９、これの外周を覆う燃え止まり層１０、及びその最外周に燃えしろ層１１に区分され、荷重支持層９にはこれの軸直交方向に対する長期荷重に抗すべく複数の木材単材５を縦長状に集成接着し、燃え止まり層１０には木材単材５と高熱容量材６とを交互に集成接着し、燃えしろ層１１には木材単材５を集成接着している。

また、木質集成間仕切り８は、中芯を燃え止まり層１２として、木材単材５と高熱容量材６とを一つおき交互に接ぎ合せ、その両側に燃えしろ層１４として木材単材５を接ぎ合せた合板を積層接着している。

下記特許文献２は前記特許文献１では火災時に燃代層の減少（燃焼）により、壁と木質構造材との間に隙間が生じ、防火区画が成立しなくなる怖れがある点を改善するものとして提案されている。
特開２０１５−４０４３１号公報

この特許文献２は、木材で構成された荷重支持部と、前記荷重支持部の外側に配置された燃止層と、前記燃止層の外側に配置され木材で構成された燃代層と、を有する木質構造材と、前記木質構造材に接合された防火区画用の壁と、前記木質構造材と前記壁との接合部位において、前記木質構造材の前記燃代層に板面が接触するように前記壁内に設けられた結晶水を含む板材と、前記接合部位に形成した隙間に設けられた耐火性能を有する目地材と、を備える。

図８において、図中１１０は心材部で、木質柱１００が負担する荷重を支持可能に構成されている。燃止層１２０は、心材部１１０の外側（外周）に、心材部１１０を囲むように配置されている。燃止層１２０は、火災時における燃代層１３０の燃焼を停止（自然鎮火）させ、心材部１１０の燃焼を抑制する層である。この燃止層１２０は、心材部１１０の外周面に沿って配置される木製部１２４と、燃止部材（高熱容量部）の一例としてのモルタル板１２２と、で構成されている。

木質柱１００の側面１００Ａ（燃代層１３０の外周面１３０Ａ）と壁２００の接合部位１４０においては、強化石膏ボードで構成された板材５０に含まれる結晶水（及び自由水）が蒸気として空気中に放出され、この結晶水（及び自由水）の蒸発により熱が吸収される。

よって、板材５０の板面５０Ａが接触している木質柱１００の燃代層１３０の温度上昇が抑制され、これにより燃代層１３０の燃焼が抑制される。また、接合部位１４０の隙間が施工誤差等を吸収する。

そして、この隙間に耐火性能を有するロックウール７０及びシーリング材７２が設けられているので、隙間からの火炎の侵入が防止される。

前記被覆型による従来技術は木造といいながら、木が見えない仕様であり、木材の長所を消している。

なお、「被覆型」の柱と「被覆型」の壁などの接合部はすでに実績があるが、「燃え止まり型」の柱と「被覆型」の壁の接合部の実績は少なく、仕様は確立されていない。

耐火大臣認定は柱や梁、壁、床といった部材単体を対象にしており、接合部の認定はない。各部材単体で耐火性能を有していても、接合部で十分な耐火性能を確保できなければ安全な建築物とは言えないので、接合部の耐火性能は重要である。

前記特許文献２は接合部位においては、強化石膏ボードで構成された板材に含まれる結晶水（及び自由水）が蒸気として空気中に放出され、この結晶水（及び自由水）の蒸発により熱が吸収されることをもって、木質柱の燃代層の温度上昇を抑制し、これにより燃代層の燃焼が抑制するものであるが、接合部での十分な耐火性能を確保するものとは言えない。

また、接合部位の隙間に耐火性能を有するロックウール及びシーリング材を設けることで隙間からの火炎の侵入を防止するが、火災時に燃代層の減少（燃焼）により隙間が大きくなると効果は期待できない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、木材で構成した荷重支持部の外側に燃え止まり層を配置し、さらにその外側に木質の仕上材を配置する木質構造部材(柱、梁等)と、この木質構造部材に接合する面材(壁・床等)との木質耐火構造の接合部において、確実に耐火性能を上げることができる木質耐火構造の接合部を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、木材で構成した荷重支持部の外側に燃え止まり層を配置し、さらにその外側に木質の仕上材を配置する木質構造部材と、この木質構造部材に接合する面材との木質耐火構造の接合部において、木質構造部材は柱または梁、面材は壁または床で、前記面材は表面を不燃材で被覆した耐火被覆型のものであり、その端部を前記木質構造部材の少なくとも仕上材より奥の燃え止まり層まで到達させ、到達させる壁または床を構成する面材の構成部材の端部には面材のうち燃え止まり層まで到達した部材として不燃性や耐火性のある充填材を配設したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、表面を不燃材で被覆した耐火被覆の面材の端部が仕上材を貫いて奥の燃え止まり層まで到達するものであり、木質の仕上材を不燃材で覆ってしまうことがなく、木が見えるという木材の長所を発揮できる。

また、表面を不燃材を被覆した面材は端部が燃え止まり層と接合され連続するので、接合部において耐火性能を損なうことはない。

さらに、面材が木質構造部材を貫通し、そのための木質構造部材の切除部に接する部分には不燃材や耐火材が配置されるので、木質構造部材と面材との接合部分において、火災時における所謂「燃え抜き(防火区画の崩壊)」を防止することが可能となる。

請求項２記載の本発明は、面材の端部は芯材である荷重支持部に接するように接合部を構成することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、表層の仕上材だけでなく難燃処理層である燃え止まり層を削り、内部の難燃処理層を省略することができ、難燃処理層が減り、コストダウンが可能となる。

以上述べたように本発明の木質耐火構造の接合部は、木材で構成した荷重支持部の外側に燃え止まり層を配置し、さらにその外側に木質の仕上材を配置する木質構造部材(柱、梁等)と、この木質構造部材に接合する面材(壁・床等)との木質耐火構造の接合部において、燃え止まり型の木質構造部材と被覆型の面材との結合に工夫を凝らし、確実に接合部の確実に耐火性能を上げ、十分な耐火性能を確保できるものである。更に木質の仕上を部材の表層に配することにより、木質の美観を持つ木造耐火構造物を実現するものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の木質耐火構造の接合部の前提となる横断平面図で、木質構造部材である柱２０と面材である壁２１との接合を示す。

柱２０は、木材で構成して長期荷重を支持するに足りる荷重支持部２２の外側に木材より難燃性を有する燃え止まり層２３を配置し、さらにその外側に木質の仕上材２４を配置する。

荷重支持部２２は木材からなり、多数の単材を集成してなる。

燃え止まり層２３は、難燃性を有する層や熱の吸収が可能な層であればよく、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）形成してもよい。

一例として、高熱容量材と木材とを混在させ、高熱容量材は、コンクリート、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメントなどの無機質材料を、木材単体の断面形状に応じて成形する。

火炎及び熱の進入を抑えて燃え止まり効果を発揮できる層であればどのような構成であってもよい。例えば、モルタル板や石膏ボード等の燃え止まり部材のみで構成されていてもよいし、難燃薬剤を注入して不燃化処理した木製部（木材）のみで構成されていてもよい。

仕上材２４は、木質の化粧（表層の１０mm）をなし、また難燃薬剤の析出の防止も兼ねている。更にある程度の厚みがあれば、火災時に燃焼して炭化層（断熱層）を形成することにより、荷重支持部２２への火災熱の浸入を抑制する層としての機能も期待できる。この仕上材２４の厚み（層厚）は、薬剤の析出防止性能や柱２０に求められる要求耐火性能（耐火時間）や仕上材２４の燃焼速度及び遮熱性能に応じて適宜設定されている。

前記荷重支持部２２、燃え止まり層２３および仕上材２４の三層間において木材が連続している。

壁２１は防火区画用のものとして、表面は不燃材として強化石膏ボードなどの不燃材２１ａで被覆した耐火被覆の耐火ボードであり、耐火ボードが面外方向に間隔をあけて設けられ、これら耐火ボードの間に木枠２５が鉛直方向を長手方向として配置された構造となっている。

本発明はこのような木質構造部材である柱２０と面材である壁２１を接合するのに、表面を不燃材２１ａで被覆した耐火被覆である壁２１の端部を柱２０の少なくとも仕上材２４より奥の燃え止まり層２３まで到達させた。

面材である壁２１の端部は仕上材２４の欠如部に入り込むものである。

なお、他の実施形態として図３に示すように面材である壁２１の端部は芯材である荷重支持部２２に接するように接合部を形成しても良い。

図２は本発明の実施形態を示すもので、到達させる面材の構成部材２１ｂの端部には面材のうち燃え止まり層まで到達した部材として不燃材や耐火材２６を配設するようにした。これら不燃材や耐火材は耐火シーリング材やフェルト状ロックウール等であり、施工誤差を考慮して強化石膏ボード等不燃材２１ａと難燃処理層である燃え止まり層２３の設置個所の間に配設する。

このように耐火シーリング材やフェルト状ロックウール等を配置すると隙間が無くなり、更なる耐火性能向上が見込める。

柱２２と壁２１は、壁２１の木枠２７（木枠２５に相当）を介したビス２８等(くぎ、ステープル)で留め一体化させ固定する。ビス２８等での固定に使用する木枠２７は難燃薬剤処理した物であれば、さらに耐火性能が高まる。

図４は木質構造部材である梁２９の場合、図５は床で床３１と基礎梁３０の接合の場合である。

同様に木質構造部材である梁２９や基礎梁３０と面材である壁２１や床３１を接合するのに、少なくとも仕上材２４より奥の燃え止まり層２３まで到達させた。

本発明の木質耐火構造の接合部の柱・壁の接合の前提となる横断平面図である。 本発明の木質耐火構造の接合部の柱・壁の接合の実施形態を示す要部の横断平面図である。 本発明の木質耐火構造の接合部の柱・壁の接合の実施形態を示す斜視図である。 本発明の木質耐火構造の接合部の柱・壁の接合の実施形態を示す斜視図である。 本発明の木質耐火構造の接合部の床壁・基礎梁の接合の実施形態を示す斜視図である。 従来例を示す斜視図である。 従来例の柱部分の斜視図である。 他の従来例を示す横断平面図である。

１ 木質集成柱 ２ 荷重支持層
３ 燃え止り層 ４ 燃えしろ層
５ 木材単材 ６ 高熱容量材
７ 木質集成梁 ８ 木質集成間仕切り
９ 荷重支持層 １０ 燃え止まり層
１１ 燃えしろ層 １２ 燃え止まり層
１４ 燃えしろ層
２０ 柱 ２１ 壁
２１ａ 不燃材 ２１ｂ 面材を構成する部材
２２ 荷重支持部 ２３ 燃え止まり層
２４ 仕上材 ２５ 木枠
２６ 不燃材や耐火材 ２７ 木枠
２８ ビス ２９ 梁
３０ 基礎梁 ３１ 床
５０ 板材 ５０Ａ 板面
７０ ロックウール ７２ シーリング材
１００ 木質柱 １００Ａ 側面
１１０ 心材部 １２０ 燃え止まり層
１２２ モルタル板 １２４ 木製部
１３０ 燃代層 １３０Ａ 外周面
１４０ 接合部位 ２００ 壁

Claims (2)

1. 木材で構成した荷重支持部の外側に燃え止まり層を配置し、さらにその外側に木質の仕上材を配置する木質構造部材と、この木質構造部材に接合する面材との木質耐火構造の接合部において、木質構造部材は柱または梁、面材は壁または床で、前記面材は表面を不燃材で被覆した耐火被覆型のものであり、その端部を前記木質構造部材の少なくとも仕上材より奥の燃え止まり層まで到達させ、到達させる壁または床を構成する面材の構成部材の端部には面材のうち燃え止まり層まで到達した部材として不燃性や耐火性のある充填材を配設したことを特徴とする木質耐火構造の接合部。
2. 面材の端部は芯材である荷重支持部に接するように接合部を構成する請求項１記載の木質耐火構造の接合部。
   

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