JP7145590B2

JP7145590B2 - 耐火被覆構造

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Publication number: JP7145590B2
Application number: JP2017131478A
Authority: JP
Inventors: 武森田; 正之広田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP2019015049A

Description

特許法第３０条第２項適用平成２７年度林野庁補助事業地域材利用拡大緊急対策事業「地域の特性に応じた木質部材・工法の開発・普及等支援事業」成果報告会開催日平成２９年３月１６日

本発明は、鉄骨梁の下部などに木質壁が接合された構造物の耐火被覆構造に関するものである。

従来、鉄骨梁の下部にＣＬＴ（直交集成板：ＣｒｏｓｓＬａｍｉｎａｔｅｄＴｉｍｂｅｒ）などからなる木質壁を設置する場合において、鉄骨梁と木質壁との一体性を確保するために、双方を鋼製部材で接合した構造が採用されている（例えば、特許文献１を参照）。鋼製部材は、ベースプレート、ガセットプレート、スプライスプレート、ボルト、ドリフトピンなどで構成される。

火災時に加熱された鉄骨梁の耐力低下によって部材あるいは構造体が崩壊することを防止するために、通常、鉄骨梁には耐火被覆が施される（例えば、特許文献２、３を参照）。一方、木質壁は火災加熱によって自己燃焼してその断面が徐々に失われ最終的には焼失してしまう可能性が高い（ただし消防隊による放水等が行われれば、焼失を免れる可能性はある）。

特願２０１６－２１８８２４号（現時点で未公開）特開２０１１－１６３０４２号公報特開２００２－１３２２５号公報

ところで、上記の鉄骨梁と木質壁の接合構造では、鉄骨梁には耐火被覆を施すが、木質壁には耐火被覆を施さない場合が多い。また、鉄骨梁と木質壁を接合する鋼製部材（以下、接合鋼製部材ということがある。）に耐火被覆が施されていないと火災時に高温になり、その熱エネルギーが鉄骨梁に流入し、鉄骨梁の耐力低下を助長するおそれがある。そのため、耐火上弱点となる接合鋼製部材の露出部についても鉄骨梁と同様に耐火被覆を施す必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐火上弱点となる接合部の温度上昇を抑制することのできる耐火被覆構造を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る耐火被覆構造は、鉄骨梁の下部または上部に鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁と鋼製部材とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、構造物は、鉄骨梁の下部または上部に鉄骨梁の長手方向に間隔をあけて配置された二つの鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物であり、二つの鋼製部材の間の範囲における鉄骨梁の耐火被覆材の被覆厚さが他の部位の耐火被覆材の被覆厚さよりも厚いことを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体の上面または下面までの間に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けないことを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体を被覆する位置に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、木質躯体に対する耐火被覆材の重ね代の長さは、木質躯体を構成する木材の炭化速度と所定の耐火時間との積で得られる長さよりも長いことを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鉄骨梁は上下フランジを有するＨ形鋼からなり、鋼製部材が接合した部分の鉄骨梁の上下フランジ間に、この部分の熱容量を大きくするための熱容量割増し用の鋼材が設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を箱張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１２２以下という条件を満足する使用量であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を直張り状（鉄骨断面形状に沿ってその周囲を被覆する形状）に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１６８以下という条件を満足する使用量であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、鋼製部材と木質躯体との間に、加熱を受けると発泡して断熱層を形成する材料が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の下部または上部に鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁と鋼製部材とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材を備えるので、耐火上弱点となる接合部の温度上昇を抑制でき、耐力部材である鉄骨梁の構造耐火性（非損傷性）を確保することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、構造物は、鉄骨梁の下部または上部に鉄骨梁の長手方向に間隔をあけて配置された二つの鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物であり、二つの鋼製部材の間の範囲における鉄骨梁の耐火被覆材の被覆厚さが他の部位の耐火被覆材の被覆厚さよりも厚いので、二つの鋼製部材の間の鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体の上面または下面までの間に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けないので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体を被覆する位置に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けたので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇をより効果的に抑制して、その耐火性能をさらに向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、木質躯体に対する耐火被覆材の重ね代の長さは、木質躯体を構成する木材の炭化速度と所定の耐火時間との積で得られる長さよりも長いので、所定の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁は上下フランジを有するＨ形鋼からなり、鋼製部材が接合した部分の鉄骨梁の上下フランジ間に、この部分の熱容量を大きくするための熱容量割増し用の鋼材が設けられているので、この部分の鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を箱張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１２２以下という条件を満足する使用量であるので、所定の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を直張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１６８以下という条件を満足する使用量であるので、所定の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材と木質躯体との間に、加熱を受けると発泡して断熱層を形成する材料が設けられているので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。図２は、本発明の作用効果を検証するために行った耐火実験の試験体（耐火被覆前）の概要図である。図３は、試験体の写真図であり、（１）および（２）は耐火被覆前、（３）は耐火被覆後である。図４は、接合部Ａを示す写真図である。図５は、接合部Ｂを示す写真図である。図６は、試験体の温度測定位置を示す図である。図７は、温度の経時変化を示す図であり、（１）は炉内温度、（２）～（１０）は各測定位置の鋼材温度である。図８は、耐火被覆の態様を示す模式断面図であり、（１）、（２）は箱張り状に耐火被覆する場合、（３）は直張り状に耐火被覆する場合である。

以下に、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る耐火被覆構造１００は、鉄骨梁１０の下部に接合鋼製部材１２（鋼製部材）を介して木質壁１４（木質躯体）を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁１０と接合鋼製部材１２とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材１６を備えるものである。なお、図１の例では、耐火被覆材１６の外縁を破線で表示している。

木質壁１４は、ラミナが直交するＣＬＴからなる矩形の壁体である。木質壁１４の左右上端は、鉄骨梁１０に接合鋼製部材１２を介して接合され、左右下端は、別の接合鋼製部材１２を介して床スラブ１８に接合されている。したがって、この構造物は、鉄骨梁１０の下部に鉄骨梁１０の長手方向に間隔をあけて配置された二つの接合鋼製部材１２を介して木質壁１２を接合してなる構造物である。なお、本実施の形態では、木質壁１４の高さ３００ｃｍ程度、幅２００ｃｍ程度、壁厚２０ｃｍ程度（７層７プライ）、ＣＬＴの繊維方向が鉛直面内である場合を想定しているが、本発明はこれに限るものではない。

鉄骨梁１０は、上下フランジ２２、２４とウェブ２３を有するＨ形鋼で構成されている。鉄骨梁１０の上面には上階の床スラブ２０が設けられる。また、この鉄骨梁１０の接合鋼製部材１２が取り付く部分の上下フランジ２２、２４間には、鋼製プレート２６（熱容量割増し用の鋼材）が溶接されている。なお、本発明の鉄骨梁はＨ形鋼に限るものではなく、別の形態の鉄骨で構成されていてもよい。

接合鋼製部材１２は、木質壁１４の上下左右の四隅に配置されている。上下左右の接合鋼製部材１２は同様の構造であるため、以下においては、鉄骨梁１０に接合する接合鋼製部材１２を例にとり説明する。

接合鋼製部材１２は、鉄骨梁１０の下面に固定され、木質壁１４に向けて突出するプレート２８と、木質壁１４の上端から鉄骨梁１０に向けて突出するとともに木質壁１４の内部に挿入配置されるプレート３０とを備える。壁内部側のプレート３０は壁厚方向の中央に配置される。プレート２８、３０は上下に突き合わされており、その前後面にはプレート２８、３０を跨ぐ形でプレート３２が配置される。各プレート２８、３０、３２は貫通孔に通された複数の高力ボルト３４によって接合されている。木質壁１４の外側においてプレート３０の左右縁にプレート３６が溶接しており、鉄骨梁１０側のプレート２８の左右縁にもプレート３８が溶接している。これらプレート３６、３８同士もプレート４０と複数の高力ボルト４２によって接合されている。一方、木質壁１４の上端面にはプレート４４が当接配置されており、このプレート４４と壁内部側のプレート３０は溶接されている。

木質壁１４と壁内部側のプレート３０には、それぞれ対応する位置に水平方向の貫通孔が格子点状に複数設けられており、各貫通孔には連結用のドリフトピン４６が通されている。このドリフトピン４６によって木質壁１４と壁内部側のプレート３０は一体的に固定されている。また、割裂に対する補強のためにビス４８等が設けられている。

また、端面側のプレート４４には貫通孔が複数設けられており、各貫通孔から木質壁１４の内部に向けてＬＳＢ（ラグスクリューボルト）５０が挿入配置されている。ＬＳＢ５０とドリフトピン４６は交互に隣接して配置される。なお、ＬＳＢ５０は外周に雄ねじが加工された鋼棒からなる。ＬＳＢ５０の上端部には図示しない開口が形成されており、この開口に連通する中空孔の内周面に雌ねじが加工されている。ＬＳＢ５０の開口が木質壁１４の端面側に露出するように、木質壁１４にねじ込んで固定しておき、端面側のプレート４４の貫通孔からＬＳＢ５０の雌ねじにボルト５２を螺合することによって、木質壁１４と端面側のプレート４４は一体的に固定される。

なお、本実施の形態では、木質壁１４に対する壁内部側のプレート３０の埋込長３５０ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ１２ｍｍ程度を想定し、端面側のプレート４４の壁厚方向の長さ２１０ｍｍ、幅５５０ｍｍ、厚さ３２ｍｍ程度を想定している。また、ドリフトピン４６の長さ２１０ｍｍ、径φ３２ｍｍ程度を想定し、木質壁１４に対するＬＳＢ５０の埋込長Ｌ＝７８０ｍｍ程度、ＬＳＢ４０の径φ２４ｍｍ程度を想定している。さらに、ＬＳＢ５０の埋込長Ｌを壁内部側のプレート３０の埋込長の２倍程度として想定し、隣り合うＬＳＢ５０とドリフトピン４６の間隔として５０ｍｍ程度を想定しているが、本発明はこれらの寸法に限るものではない。

耐火被覆材１６は、上述したように、鉄骨梁１０と接合鋼製部材１２とを同じ被覆厚さで耐火被覆するものである。この耐火被覆材１６としては、例えば耐熱ロックウール、けい酸カルシウム板などの成形板、熱膨張性の耐火塗装や耐火シートなどの耐火性を有する被覆材で構成することができる。本実施の形態では、被覆厚さ２０ｍｍ程度の耐熱ロックウールで構成する場合を想定しているが、本発明はこれに限るものではない。

上記のように構成した耐火被覆構造１００によれば、耐火上弱点となる接合部（接合鋼製部材１２）の温度上昇を抑制でき、耐力部材である鉄骨梁１０の構造耐火性（非損傷性）を確保することができる。

また、接合鋼製部材１２が接合した部分の鉄骨梁１０の上下フランジ２２、２４間に、この部分の熱容量を大きくするための鋼製プレート２６が設けられているので、この部分の鉄骨梁１０の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

上記の実施の形態において、左右二つの接合鋼製部材１２の間の範囲の鉄骨梁１０の耐火被覆材１６の被覆厚さを、他の部位の耐火被覆材１６の被覆厚さよりも厚くしてもよい。後述の耐火実験の結果からわかるように、左右二つの接合鋼製部材１２の間の範囲の鉄骨梁１０は加熱時に他の部位よりも高温となりやすい。したがって、この範囲の被覆厚さを他の部位よりも厚くすることで、この範囲の鉄骨梁１０の温度上昇を抑制すれば、耐火性能を向上することができる。

また、上記の実施の形態において、接合鋼製部材１２を被覆する耐火被覆材１６の下端を、接合鋼製部材１２が接合する直下の木質壁１４の上面までの間とし、木質壁１４に対して重ね代を設けないようにしてもよい。このようにすれば、接合鋼製部材１２および鉄骨梁１０の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

また、上記の実施の形態において、接合鋼製部材１２の耐火被覆材１６の下端を、接合鋼製部材１２が接合する直下の木質壁１４まで延長して、木質壁１４に対して重ね代を設けてもよい。このようにすれば、接合鋼製部材１２および鉄骨梁１０の温度上昇をより効果的に抑制して、その耐火性能をさらに向上することができる。

ここで、木質壁１４に対する耐火被覆材１６の重ね代の長さを、木質壁１４を構成する木材の炭化速度と所定の耐火時間との積で得られる長さよりも長くすることが好ましい。このようにすれば、所定の耐火性能を確保することができる。木質壁１４に対する重ね代は、下記の式（１）で決定することができる。

Ｌｏ≧Ｖｗ×ｔｆ・・・式（１）
ここに、Ｌｏ：重ね代長さ（ｍｍ）
Ｖｗ：木材の炭化速度：０．６～１．０（ｍｍ／ｍｉｎ）
ｔｆ：耐火時間（ｍｉｎ）

例えば、炭化速度を０．７ｍｍ／ｍｉｎと仮定し、耐火時間を６０分とした場合に必要な重ね代長さは０．７×６０＝４２ｍｍ以上となる。

また、上記の実施の形態において、耐火被覆材１６が鉄骨梁１０を箱張り状に耐火被覆する構成としてもよい。この模式断面図を図８（１）、（２）に示す。この場合、鋼製プレート２６（熱容量割増し用の鋼材）の使用量としては、単位長さ当たりの鉄骨梁１０の鋼材体積と単位長さ当たりの鋼製プレート２６の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁１０の加熱面積を除算した値が１２２以下という条件を満足する使用量に設定することが好ましい。このようにすれば、所定の耐火性能を確保することができる。鋼製プレート２６の鋼材量は下記の式（２）で決定することができる。

Ａｐ／（Ｖｓ＋Ｖｓｐ）≦１２２・・・式（２）
ここに、Ａｐ：単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積（ｍ^２／ｍ）
３面加熱を受ける箱張り状に耐火被覆した鉄骨梁の場合、
Ａｐ＝（梁成×２＋フランジ幅）×単位長さ、という計算式で求める。
Ｖｓ：単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積（ｍ^３／ｍ）
Ｖｓｐ：単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積（ｍ^３／ｍ）

また、上記の実施の形態において、耐火被覆材１６が鉄骨梁１０を直張り状に耐火被覆する構成としてもよい。この模式断面図を図８（３）に示す。この場合、鋼製プレート２６（熱容量割増し用の鋼材）の使用量としては、単位長さ当たりの鉄骨梁１０の鋼材体積と単位長さ当たりの鋼製プレート２６の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁１０の加熱面積を除算した値が１６８以下という条件を満足する使用量に設定することが好ましい。このようにすれば、所定の耐火性能を確保することができる。鋼製プレート２６の鋼材量は下記の式（３）で決定することができる。

Ａｐ／（Ｖｓ＋Ｖｓｐ）≦１６８・・・式（３）
ここに、Ａｐ：単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積（ｍ^２／ｍ）
３面加熱を受ける直張り状に耐火被覆した鉄骨梁の場合、
Ａｐ＝
｛（梁成×２＋フランジ幅＋（フランジ幅－ウェブ厚）×２）×単位長さ
＋（鉄骨梁を軸方向に見た場合の熱容量割増し用の鋼製プレート１枚あたりの見付け面積）×２面×単位長さあたりの熱容量割増し用の鋼製プレートの枚数｝、という計算式で求める。
Ｖｓ：単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積（ｍ^３／ｍ）
Ｖｓｐ：単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積（ｍ^３／ｍ）

また、上記の実施の形態において、接合鋼製部材１２と木質壁１４との間に、加熱を受けると発泡して断熱層を形成する耐火塗料や耐火シートなどの材料を設けてもよい。この場合、例えば、木質壁１４に接するプレート４４（ベースプレート）の下面をこうした耐火塗料や耐火シートで被覆してもよい。このようにすれば、接合鋼製部材１２および鉄骨梁１０の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

また、上記の実施の形態において、鉄骨梁１０の下部に木質壁１４が接合される場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、鉄骨梁の上部に木質壁が接合される場合であってもよい。すなわち、上記の実施の形態において、木質壁１４の下部が接合鋼製部材１２と鉄骨梁を介して床スラブ１８に接合する構成とし、この接合鋼製部材１２と鉄骨梁とに同じ被覆厚さの耐火被覆材を設けてもよい。このようにしても上記と同様の作用効果を奏することができる。

（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果を検証するために行った耐火実験と、この耐火実験による検証結果について説明する。

本実験は、実寸大の鉄骨梁と木質壁を接合してなる耐火被覆構造に対する耐火実験によってその性能確認を行ったものである。図２に、本実験に用いた試験体（耐火被覆前）の概略形状を示す。この試験体は上記の実施の形態と同様、鉄骨梁１０、接合鋼製部材１２、木質壁１４で構成されている。鉄骨梁１０と接合鋼製部材１２を耐熱ロックウール（厚さ２０ｍｍ）で被覆した。

鉄骨梁１０には、Ｈ－４００×２００×８×１３、Ｌ＝５８００ｍｍのＨ形鋼を用いた。鉄骨梁１０の左右両端の上面に吊フック６０を設けた。木質壁１４には、高さ１４７０×幅１８２０×厚さ２１０ｍｍのＣＬＴ壁を用いた。接合鋼製部材１２には、長さ５００×幅２１０×２８ｍｍのベースプレート（プレート４４に相当）と、Ｈ－５００×２００×１２×１９、Ｌ＝２２５ｍｍのＨ形鋼（二つ割り）と、厚さ９ｍｍのスプライスプレート（プレート３２、３６、３８、４０等に相当）を用いた。熱容量割増し用の鋼材である鋼製プレート２６には、厚さ９ｍｍのスチフナーを用いた。

被覆前および被覆後の試験体の状況写真を図３（１）～（３）に示す。なお、本実験では、左右の接合鋼製部材１２の耐火被覆仕様を異なる仕様とした。以下においては、左側の接合鋼製部材１２の耐火被覆仕様を接合部Ａ、右側の接合鋼製部材１２の耐火被覆仕様を接合部Ｂと呼ぶことにする。接合部Ａの状況写真を図４に、接合部Ｂの状況写真を図５に示す。これらの図に示すように、接合部Ａは耐火被覆材１６の木質壁１４に対する重ね代を設けない仕様（木質壁１４の上面位置まで耐火被覆を施した仕様）、接合部Ｂは耐火被覆材１６の木質壁１４に対する重ね代を設けた仕様（木質壁１４の上面位置から５０ｍｍ下まで重ね代をとって耐火被覆を施した仕様）となっている。

接合部Ｂの重ね代長さは、炭化速度を０．７ｍｍ／ｍｉｎ、耐火時間を６０分として上記の式（１）より算定された長さ４２ｍｍ以上となる５０ｍｍを採用した。

一方、図２に示すように、鉄骨梁１０の上下フランジ２２、２４間に熱容量割増し用の鋼材として、厚さ９ｍｍの鋼製プレート（スチフナー）を片面５枚、ウェブ両面で１０枚設置している。この鋼材量は、上記の式（２）にあてはめて算定すると次のとおり１２２以下となる条件を満たしている。

Ｖｓ＝０．００８１９２（ｍ^３／ｍ）
Ｖｓｐ＝０．００６１４０（ｍ^３／ｍ）
Ａｐ＝１．０（ｍ／ｍ）
Ａｐ／（Ｖｓ＋Ｖｓｐ）＝６９．８≦１２２

試験体の温度測定位置を図６に示し、耐火実験において測定された温度の経時変化を図７に示す。図７（１）は試験体を入れた炉内温度、（２）はスパン中央の鉄骨梁断面鋼材温度、（３）は接合部Ａ外側の鉄骨梁断面鋼材温度、（４）は接合部Ｂ外側の鉄骨梁断面鋼材温度、（５）は接合部Ａ直上の鉄骨梁断面鋼材温度、（６）は接合部Ｂ直上の鉄骨梁断面鋼材温度、（７）は接合部Ａ内側の鉄骨梁断面鋼材温度、（８）は接合部Ｂ内側の鉄骨梁断面鋼材温度、（９）は接合部Ａ・Ｂのスプライスプレートの鋼材温度、（１０）は接合部Ａ・Ｂのベースプレートの鋼材温度である。

図７に示すように、鉄骨梁が耐力を保持する目安となる鋼材温度は５５０℃以下である。図７（２）～（８）に示した接合部Ａと接合部Ｂの位置における鉄骨梁の鋼材温度はいずれも５５０℃以下であり、鉄骨梁が耐力を保持する目安となる温度以下となった。図７（２）～（８）において接合部Ａと接合部Ｂを比較した場合、若干ではあるものの、耐火被覆材の重ね代を木質壁に設けた被覆仕様（接合部Ｂ）の方が、鋼材温度が低くなった。要求耐火時間が長くなった場合には重ね代の有効性が増すものと考えられる。

これに対して、図７（２）に示すように、鉄骨梁の一般部（接合部Ａ、Ｂの影響を受けにくい位置）の鋼材温度は６００℃近くまで上昇したことから、左右の接合部Ａ、Ｂの間の範囲の鉄骨梁の耐火被覆材の被覆厚さを厚くする必要があったと考えられる。

また、図７（９）と（１０）に示した接合部Ａ・Ｂのスプライスプレートの鋼材温度とベースプレートの鋼材温度は概ね５５０℃以下になったが、６０分よりも長い耐火時間が要求された場合、木質壁がない状態で鋼材が直接加熱される時間が長くなり５５０℃を超える可能性が極めて高い。このため、耐火時間が６０分を超える場合は、木質壁に接するベースプレートの下面を、加熱を受けると発泡して断熱層を形成する耐火塗料や耐火シートなどの材料で被覆することが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の下部または上部に鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁と鋼製部材とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材を備えるので、耐火上弱点となる接合部の温度上昇を抑制でき、耐力部材である鉄骨梁の構造耐火性（非損傷性）を確保することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、構造物は、鉄骨梁の下部または上部に鉄骨梁の長手方向に間隔をあけて配置された二つの鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物であり、二つの鋼製部材の間の範囲における鉄骨梁の耐火被覆材の被覆厚さが他の部位の耐火被覆材の被覆厚さよりも厚いので、二つの鋼製部材の間の鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体の上面または下面までの間に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けないので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材の耐火被覆材の下端または上端は、鋼製部材が接合する直下または直上の木質躯体を被覆する位置に設けられ、木質躯体に対して重ね代を設けたので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇をより効果的に抑制して、その耐火性能をさらに向上することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、木質躯体に対する耐火被覆材の重ね代の長さは、木質躯体を構成する木材の炭化速度と所定の耐火時間との積で得られる長さよりも長いので、所定の耐火性能を確保することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁は上下フランジを有するＨ形鋼からなり、鋼製部材が接合した部分の鉄骨梁の上下フランジ間に、この部分の熱容量を大きくするための熱容量割増し用の鋼材が設けられているので、この部分の鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を箱張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１２２以下という条件を満足する使用量であるので、所定の耐火性能を確保することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を直張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１６８以下という条件を満足する使用量であるので、所定の耐火性能を確保することができる。

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、鋼製部材と木質躯体との間に、加熱を受けると発泡して断熱層を形成する材料が設けられているので、鋼製部材および鉄骨梁の温度上昇を抑制して、その耐火性能を向上することができる。

以上のように、本発明に係る耐火被覆構造は、鉄骨梁の下部などに木質壁が接合された構造物に有用であり、特に、耐火上弱点となる接合部の温度上昇を抑制するのに適している。

１０鉄骨梁
１２接合鋼製部材（鋼製部材）
１４木質壁（木質躯体）
１６耐火被覆材
１８，２０床スラブ
２３ウェブ
２２上フランジ
２４下フランジ
２６鋼製プレート（熱容量割増し用の鋼材）
２８，３０，３２，３６，３８，４０，４４プレート
３４，４２高力ボルト
４６ドリフトピン
４８ビス
５０ＬＳＢ（ラグスクリューボルト）
５２ボルト
６０吊フック
１００耐火被覆構造

Claims

鉄骨梁の下部または上部に鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁と鋼製部材とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材を備え、
鋼製部材は、鉄骨梁の下面または上面に固定されるとともに木質躯体に向けて突出する第一のプレートと、木質躯体の上端または下端から鉄骨梁に向けて突出するとともに木質躯体の内部に挿入配置される第二のプレートとを有し、第一のプレートと第二のプレートは上下に突き合わされており、第一のプレートと第二のプレートの前面と後面には第一のプレートと第二のプレートを跨ぐ形で第三のプレートが配置され、第一のプレート、第二のプレート、第三のプレートは貫通孔に通されたボルトによって接合されており、
鉄骨梁は、上下フランジを有するＨ形鋼からなり、鋼製部材が接合した部分の鉄骨梁の上下フランジ間に、この部分の熱容量を大きくするための熱容量割増し用の鋼材が設けられており、
鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を箱張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１２２以下という条件を満足する使用量であることを特徴とする耐火被覆構造。
鉄骨梁の下部または上部に鋼製部材を介して木質躯体を接合してなる構造物の耐火被覆構造であって、鉄骨梁と鋼製部材とを同じ被覆厚さで耐火被覆する耐火被覆材を備え、
鋼製部材は、鉄骨梁の下面または上面に固定されるとともに木質躯体に向けて突出する第一のプレートと、木質躯体の上端または下端から鉄骨梁に向けて突出するとともに木質躯体の内部に挿入配置される第二のプレートとを有し、第一のプレートと第二のプレートは上下に突き合わされており、第一のプレートと第二のプレートの前面と後面には第一のプレートと第二のプレートを跨ぐ形で第三のプレートが配置され、第一のプレート、第二のプレート、第三のプレートは貫通孔に通されたボルトによって接合されており、
鉄骨梁は、上下フランジを有するＨ形鋼からなり、鋼製部材が接合した部分の鉄骨梁の上下フランジ間に、この部分の熱容量を大きくするための熱容量割増し用の鋼材が設けられており、
鉄骨梁の耐火被覆材は、鉄骨梁を直張り状に耐火被覆するものであり、熱容量割増し用の鋼材の使用量は、単位長さ当たりの鉄骨梁の鋼材体積と単位長さ当たりの熱容量割増し用の鋼材体積の和で、単位長さ当たりの鉄骨梁の加熱面積を除算した値が１６８以下という条件を満足する使用量であることを特徴とする耐火被覆構造。