JP7062380B2

JP7062380B2 - 耐火主要構造部

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Publication number: JP7062380B2
Application number: JP2017115308A
Authority: JP
Inventors: 隆司久保; 誠治金森; 直人松岡
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2037-06-12
Also published as: JP2019002146A

Description

本発明は、建築物の柱や梁等の主要構造部となる木製芯材と、木製芯材の表面に設けられた耐火材料部とを備えた耐火主要構造部に関する。

建築物の柱や梁等の主要構造部となる木製芯材と、木製芯材の表面に設けられた「燃え止まり層」と呼ばれる耐火材料部とを備えた構成の耐火主要構造部が知られている。
そして、木製芯材の表面を被覆するように石膏ボードを複数枚積層してなる燃え止まり層を形成した構成の「オメガウッド（登録商標）」、「クールウッド（登録商標）」と呼ばれる耐火主要構造部（非特許文献１；２参照）や、木製芯材の表面を被覆するようにモルタルと集成材とによる燃え止まり層を形成した構成の「燃エンウッド（登録商標）」と呼ばれる耐火主要構造部（非特許文献３参照）等が知られている。

初の汎用材による大スパン２時間耐火木造技術「オメガウッド（耐火）」を開発、[平成２９年５月１２日検索］、インターネット〈http://www.obayashi.co.jp/press/20160229_1〉 COOL WOOD（クールウッド）、[平成２９年５月１２日検索］、インターネット〈http://www.kes.ne.jp/coolwood/〉耐火木造建築を実現する燃エンウッド、[平成２９年５月１２日検索］、インターネット〈http://www.takenaka.co.jp/solution_manage/needs/wood/service01/index.html〉

しかしながら、上述した従来の耐火主要構造部のように、燃え止まり層を形成する材料として、石膏ボードを複数枚積層した構成や、モルタルを使用した構成の場合、重量が増加するために、運搬、搬入、施工等の際の取扱時の負担が大きいという課題があった。
また、燃え止まり層を形成する材料としてモルタルを使用した場合、木製芯材に対する釘打ちやねじ止め等が困難となるために、耐火主要構造部に釘打ちやねじ止め等によって物を取付けることが困難であるという課題があった。
また、燃え止まり層を形成する材料として石膏ボードを使用した場合、釘等を打った部分の材料が欠け易く耐火性能が低下するという課題があった。
本発明は、軽量で、かつ、木製芯材に対する釘打ちやねじ止め等が可能であるとともに釘等を打った部分の材料が欠け難く耐火性能の低下を抑制できる耐火主要構造部を提供するものである。

本発明に係る耐火主要構造部は、集成材又はＣＬＴにより形成されて建築物の主要構造部を構成する木製芯材と、木製芯材の表面を被覆するように設けられた炭化促進層と、炭化促進層の表面を被覆するように設けられた火山性ガラス質複合層とを備え、火山性ガラス質複合層は、鉱物繊維と火山性ガラス質材料とで形成された火山性ガラス質複合板により形成され、火山性ガラス質複合層の厚さを１２．５ｍｍ以上、炭化促進層の厚さを１２．５ｍｍ以上としたことを特徴とするので、火災時において、火山性ガラス質複合層が耐火耐熱効果を発揮するとともに、炭化促進層が早く燃焼して炭化層が形成され、当該炭化層により温度上昇の進行速度を遅くする断熱効果を得ることができるので、火災発生後の所定時間の間、木製芯材に主要構造部としての機能を維持させることができる耐火構造を備え、軽量で、かつ、木製芯材に対する釘打ちやねじ止め等が可能であるとともに釘等を打った部分の材料が欠け難くなり耐火性能の低下を抑制できる１時間の準耐火性能を有した耐火主要構造部を提供できる。
また、炭化促進層が桐材により形成されたので、火災時において桐材が早く燃焼して炭化層が形成されるため、温度上昇の進行速度を遅くする断熱効果を迅速に得ることができるようになり、耐火性能の高い耐火主要構造部を提供できる。
また、火山性ガラス質複合板は、シラスを圧縮して形成されたシラス圧縮板の両方の板面に、ロックウールを圧縮して形成されたロックウール圧縮板の板面を接合して構成された複合板であることを特徴とする。

耐火主要構造部の斜視図。耐火主要構造部の断面図。耐火主要構造部の斜視図。耐火主要構造部の断面図。

実施形態１
図１；図２に示すように、実施形態１の耐火主要構造部１は、集成材又はＣＬＴ（Cross Laminated Timber）により形成されて建築物の主要構造部を構成する木製芯材２と、木製芯材２の表面２１を被覆するように設けられた火山性ガラス質複合層３と、火山性ガラス質複合層３の表面３１を被覆するように設けられた化粧材としての木製表材４とを備えた構成とした。
つまり、木製芯材２の表面２１を被覆する火山性ガラス質複合層３により燃え止まり層を形成し、当該燃え止まり層を形成する火山性ガラス質複合層３によって耐火性能を確保した構成の耐火主要構造部１とした。

主要構造部とは、建築基準法第二条の五に「構造耐力上主要な部分」として定められた、「壁、柱、床、梁、屋根又は階段」のことである。
尚、図１乃至図４では、建築物の主要構造部を構成する木製芯材２の例として「柱」を図示している。

集成材は、張り合わせる板の繊維方向が並行方向となるように複数の板を張り合わせて構成された木材である。
ＣＬＴは、張り合わせる板の繊維方向が直交するように複数の板を張り合わせて構成された木材であり、直交集成板と呼ばれている。

火山性ガラス質複合層３は、例えばロックウール等の鉱物繊維とシラス等の火山性ガラス質材料とで形成された耐火材料である火山性ガラス質複合板により形成される。
火山性ガラス質複合板としては、例えば、大建工業株式会社製の「ダイライト（登録商標）ＭＵ」、「ＳＤ耐火パネル（登録商標）」等を用いればよい。
火山性ガラス質複合板は、例えば、シラスを圧縮して形成されたシラス圧縮板の両方の板面に、ロックウールを圧縮して形成されたロックウール圧縮板の板面を接合して構成された複合板である。
当該火山性ガラス質複合板は、例えば９ｍｍ～１２．５ｍｍ程度の厚さなので、釘やねじ等を容易に貫通させることができ、木製芯材２に対する釘打ちやねじ止め等が容易となる。

実施形態１の耐火主要構造部１によれば、主要構造部となる集成材又はＣＬＴにより形成された木製芯材２の表面２１を被覆するように設けられた火山性ガラス質複合層３が、火災時において、耐火耐熱効果を発揮することにより、火災発生後の所定時間の間、木製芯材２に主要構造部としての機能を維持させることができる耐火構造を備えた、耐火性能に優れた耐火主要構造部１となる。

実施形態１の耐火主要構造部１によれば、主要構造部となる集成材又はＣＬＴにより形成された木製芯材２の表面２１に数ｍｍ（例えば１２．５ｍｍ～２５．０ｍｍ）程度の厚さの火山性ガラス質複合層３が燃え止まり層として設けられているだけであるので、石膏ボードを複数枚積層した構成や、モルタルを使用した構成によって、燃え止まり層が形成された従来の耐火主要構造部と比べて、軽量化が可能となるため、運搬、搬入、施工等の際の取扱時の負担を軽減できる。
尚、火山性ガラス質複合板としての例えばＳＤ耐火パネル１２．５ｍｍの重量が７．２ｋｇであるのに対して、石膏ボード１２．５ｍｍの重量は７．５～１１．３ｋｇ/ｍ^２である。
また、実施形態１の耐火主要構造部１によれば、釘やねじ等を火山性ガラス質複合層３（例えば１２．５ｍｍ～２５．０ｍｍ程度）に容易に貫通させることができるため、木製芯材２に対する釘打ちやねじ止め等が容易となり、耐火主要構造部１に釘打ちやねじ止め等によって物を取付けることが容易となる。
また、燃え止まり層を形成する材料として石膏ボードを使用した場合、釘等を打った部分の材料が欠け易く耐火性能が低下するが、実施形態１のように、燃え止まり層を形成する材料として例えばＳＤ耐火パネル用いた場合、釘等を打った部分の材料が欠け難くなり耐火性能の低下を抑制できる耐火主要構造部１となる。
即ち、軽量で、かつ、木製芯材２に対する釘打ちやねじ止め等が可能であるとともに釘等を打った部分の材料が欠け難くなり耐火性能の低下を抑制できる耐火主要構造部１を提供できる。

実施形態２
図３；図４に示すように、実施形態２の耐火主要構造部１Ａは、集成材又はＣＬＴにより形成されて建築物の主要構造部を構成する木製芯材２と、木製芯材２の表面２１を被覆するように設けられた炭化促進層５を形成する板状の桐材と、桐材の表面５１を被覆するように設けられた火山性ガラス質複合層３と、火山性ガラス質複合層３の表面３１を被覆するように設けられた化粧材としての木製表材４とを備えた構成とした。
つまり、木製芯材２の表面２１を被覆する炭化促進層５と火山性ガラス質複合層３とによって燃え止まり層を形成し、当該燃え止まり層を形成する炭化促進層５と火山性ガラス質複合層３とによって耐火性能を確保でき、かつ、軽量化を実現できる構成の耐火主要構造部１Ａとした。
尚、桐材は木材の中で最も軽く、板状の桐材１２．５ｍｍの重量は３．６ｋｇであり、ＳＤ耐火パネル＋桐材により構成された耐火主要構造部１Ａによれば、２５ｍｍ厚で１０．８ｋｇとなり、１２．５ｍｍの石膏ボード２枚の重量１５～２２．６ｋｇと比較して、軽量化が可能となる。

実施形態２の耐火主要構造部１Ａによれば、火災時において、火山性ガラス質複合層３が耐火耐熱効果を発揮するとともに、炭化促進層５が早く燃焼して炭化層が形成され、当該炭化層により温度上昇の進行速度を遅くする断熱効果を得ることができるので、火災発生後の所定時間の間、木製芯材２に主要構造部としての機能を維持させることができる耐火構造を備え、軽量で、かつ、木製芯材２に対する釘打ちやねじ止め等が可能であるとともに釘等を打った部分の材料が欠け難くなり耐火性能の低下を抑制できる耐火性能の高い耐火主要構造部１Ａを提供できる。

また、実施形態２の耐火主要構造部１Ａによれば、炭化促進層５が桐材により形成されている。桐材は、杉材などの他の木材と比較して軽量でかつ乾燥しているので、早く燃焼して炭化しやすい。従って、火災時において桐材が早く燃焼して炭化層が形成されるため、温度上昇の進行速度を遅くする断熱効果を迅速に得ることができるようになり、耐火性能の高い耐火主要構造部１Ａを提供できるようになる。

また、実施形態１の耐火主要構造部１、及び、実施形態２の耐火主要構造部１Ａによれば、火山性ガラス質複合層３の表面３１に化粧材としての木製表材４を備えるので、表面が木製表材４で化粧されて美観に優れた耐火主要構造部１を得ることができる。

尚、実施形態１の耐火主要構造部１、又は、実施形態２の耐火主要構造部１Ａにおいて、１時間の準耐火性能を確保するために必要な火山性ガラス質複合層３の最小厚さを実験により求めた結果、２５ｍｍであった。
また、実験により、実施形態２の耐火主要構造部１Ａにおいて、厚さ１２．５ｍｍ以上の火山性ガラス質複合層３と、厚さ１２．５ｍｍ以上の炭化促進層５とを備えた構成とすることにより、１時間の準耐火性能を有した耐火主要構造部１Ａを得ることができることがわかった。

尚、上記では、火山性ガラス質複合層３の表面３１に木製表材４を設けた例を示したが、火山性ガラス質複合層３の表面３１にクロス等のシート状の化粧材を設けるようにしてもよい。
また、炭化促進層５を桐材以外の木材で形成してもよい。

１；１Ａ耐火主要構造部、２木製芯材、３火山性ガラス質複合層、
４木製表材、５炭化促進層。

Claims

集成材又はＣＬＴにより形成されて建築物の主要構造部を構成する木製芯材と、木製芯材の表面を被覆するように設けられた炭化促進層と、炭化促進層の表面を被覆するように設けられた火山性ガラス質複合層とを備え、
火山性ガラス質複合層は、鉱物繊維と火山性ガラス質材料とで形成された火山性ガラス質複合板により形成され、
火山性ガラス質複合層の厚さを１２．５ｍｍ以上、炭化促進層の厚さを１２．５ｍｍ以上としたことを特徴とする耐火主要構造部。
炭化促進層が桐材により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐火主要構造部。
火山性ガラス質複合板は、シラスを圧縮して形成されたシラス圧縮板の両方の板面に、ロックウールを圧縮して形成されたロックウール圧縮板の板面を接合して構成された複合板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐火主要構造部。