JP7174514B2 - Wooden fireproof member - Google Patents
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本発明は、木質荷重支持部の外側に、耐火被覆層と、仕上げ木材層とを備えた木質耐火部材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wooden fire-resistant member provided with a fire-resistant coating layer and a finishing wood layer on the outside of a wooden load-bearing part.
平成22年に「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が施行されたことに伴い、建築物への木材利用の機運が高まっている。一方、可燃物である木材を柱材や梁材等の構造部材に使用する場合には、火災時等の安全性を確保できる耐火性を備えているのが望ましい。
木質構造部材の耐火性を確保することを目的として、木質荷重支持部に対して耐火被覆する耐火構造が多数開発されている。なお、耐火構造には、火災終了時においても木質荷重支持部が炭化しないことが求められている。耐火被覆層は、例えばモルタル板、石膏ボード、難燃薬剤を含浸させた木質構造部材等の板材を荷重支持層に貼り付けることにより形成するのが一般的である。例えば、特許文献1には、難燃処理が施された木材からなる燃え止まり層が、木材からなる化粧材木材と木質荷重支持部との間に介設された木質構造部材が開示されている。
上記のように耐火被覆層は、火災時や火災終了時にあっては、周囲の熱が木質荷重支持部にまで伝達しない厚みを確保する必要がある。そのため、木質荷重支持部の外面に単に耐火被覆層を形成すると、木質構造部材の断面積が大きくなってしまう。よって、木質構造部材の断面積が大きくなると、供用スペース(居住空間等)の利用の自由度が制限されてしまう。そのため、耐火被覆層として、通常使用時には薄層状態を保持しながら、火災時には熱により発泡する発泡材で木質荷重支持部を被覆することで、通常使用時での部材断面積を最小限に抑えるとともに、火災発生後には発泡材が発泡することで燃え止まり層に必要な層厚さを確保することが可能な木質構造部材が開示されている。例えば、特許文献2には、木質荷重支持部と仕上げ木材層との間に、不燃材と発泡層とが積層されてなる遮熱部が介設された木質構造部材が開示されている。また、特許文献3には、木質荷重支持部と仕上げ木材層との間に、発泡層と膜状の不燃材とが積層されてなる遮熱部が介設された木質構造部材が開示されている。また、特許文献2および特許文献3では、木質荷重支持部と遮熱部とが接着剤により接着されているとともに、遮熱部と仕上げ木材層とが接着剤により接着されている。一方、発泡材の表面はフラット面ではないため、発泡材の表面に仕上げ木材層を直接接合させるのは困難であった。
With the enactment of the "Act on Promotion of Use of Wood in Public Buildings, etc." in 2010, there is a growing trend toward the use of wood in buildings. On the other hand, when wood, which is a combustible material, is used for structural members such as pillars and beams, it is desirable that the wood has fire resistance to ensure safety in the event of a fire.
For the purpose of ensuring the fire resistance of wooden structural members, a large number of fire-resistant structures have been developed in which wooden load-bearing parts are covered with a fire-resistant coating. It should be noted that the fire-resistant structure is required to prevent the wooden load-bearing part from being carbonized even when the fire ends. The fire-resistant coating layer is generally formed by attaching a board such as a mortar board, a gypsum board, or a wooden structural member impregnated with a flame retardant agent to the load-bearing layer. For example,
As described above, the refractory coating layer needs to have a thickness that does not allow ambient heat to be transmitted to the wooden load-bearing part during or after a fire. Therefore, simply forming a fire-resistant coating layer on the outer surface of the wooden load-bearing portion increases the cross-sectional area of the wooden structural member. Therefore, if the cross-sectional area of the wooden structural member becomes large, the degree of freedom of utilization of shared space (living space, etc.) is restricted. Therefore, as a fireproof coating layer, the wooden load-bearing part is covered with a foam material that maintains a thin layer during normal use, but foams when exposed to heat, thereby minimizing the cross-sectional area of the member during normal use. Also disclosed is a wooden structural member capable of securing a layer thickness necessary for a flame stop layer by foaming a foam material after a fire occurs. For example,
本発明は、鉛直荷重や地震荷重を負担する主要構造部分に配置される木質耐火部材として、木材が持つ質感を外被部に備えていて、かつ施工性が良く、なおかつ火災時の熱が主要構造部分に及ぶことを防止した木質耐火部材を提案することを課題とする。 The present invention, as a wooden fire-resistant member to be placed in the main structural part that bears the vertical load and seismic load, has the texture of wood in the outer covering, has good workability, and is mainly exposed to heat in the event of a fire. An object of the present invention is to propose a wooden fire-resistant member that prevents a structural part from being affected.
本発明者らは、木質耐火部材として、木質荷重支持部の外周面に、水分遮断層、耐火被覆層、仕上げ木材層を外側に向かって順に積層することで、耐火被覆層により所定の断熱性能を確保できることに着眼して、本発明の木質耐火部材に至った。
前記課題を解決するために、第1の発明の木質耐火部材は、木質荷重支持部の外周面や両側外側面(木質荷重支持部の上下面や左右の側面等の対向する外側面)に耐火被覆層と仕上げ木材層が設置された木質耐火部材であって、断面視形状が矩形状、または円形状の前記木質荷重支持部と、前記木質荷重支持部の外側面に設けられる水分遮断層と、前記水分遮断層を被覆する湿式耐火被覆材からなる耐火被覆層と、前記耐火被覆層の外側に設けられた仕上げ木材層と、を備え、前記水分遮断層は、水分遮断塗膜、水分遮断シート、及び防水紙のいずれかで形成されていることを特徴とする。
かかる木質耐火部材によれば、木質荷重支持部と耐火被覆層との間に水分遮断層が形成されていて、耐火被覆層に湿式耐火被覆材を使用しているため、湿式耐火被覆材の水分が木質荷重支持部に浸透するのを防止できるために、木質荷重支持部の強度特性に及ぼす影響を抑止することができる。また、外皮部に仕上げ木材層を設置し、当該仕上げ木材層の内部側に向って耐火被覆層、木質荷重支持部を設けて、木質耐火部材を形成することで、木材を外皮部に配置し、断面中央部に木質荷重支持部を備えた木質耐火部材を実現した。また、木質荷重支持部の外周面が水分遮断塗膜、水分遮断シート、及び防水紙のいずれかで形成される水分遮断層で覆われているために、耐火被覆層の水分が木質荷重支持部に浸透することが防止されている。そのため、木材で構成される木質荷重支持部が、耐火被覆層を形成する湿式耐火被覆材の水分により強度低下や変色等が生じることがなく、構造性能および耐火性能を確保することができる。
As a wooden fire-resistant member, the present inventors laminated a moisture blocking layer, a fire-resistant coating layer, and a finishing wood layer on the outer peripheral surface of the wooden load-bearing part in order toward the outside, so that the fire-resistant coating layer provided a predetermined heat insulation performance. Focusing on the fact that can be ensured, it led to the wooden fire-resistant member of the present invention.
In order to solve the above-mentioned problems, the wooden fire-resistant member of the first invention includes a fire-resistant member on the outer peripheral surface and both side outer surfaces of the wooden load-bearing portion (opposed outer surfaces such as the upper and lower surfaces and the left and right side surfaces of the wooden load-bearing portion). A wooden fire-resistant member provided with a coating layer and a finishing wood layer, the wooden load-bearing part having a rectangular or circular cross-sectional shape, and a moisture blocking layer provided on the outer surface of the wooden load-bearing part. , a fireproof coating layer made of a wet fireproof coating material covering the moisture barrier layer, and a finishing wood layer provided on the outside of the fireproof coating layer , wherein the moisture barrier layer comprises a moisture barrier coating film and a moisture barrier. It is characterized by being formed of either a sheet or waterproof paper .
According to such a wooden fire-resistant member, a moisture blocking layer is formed between the wooden load-bearing part and the fire-resistant coating layer, and the wet-type fire-resistant coating material is used for the fire-resistant coating layer. Since moisture can be prevented from penetrating into the wooden load-bearing part, it is possible to suppress the influence on the strength characteristics of the wooden load-bearing part. In addition, a finished wood layer is provided on the outer skin portion, and a fireproof coating layer and a wooden load supporting portion are provided toward the inside of the finished wood layer to form a wooden fire-resistant member, thereby arranging the wood on the outer skin portion. , a wooden fire-resistant member with a wooden load-bearing part in the center of the cross section was realized. In addition, since the outer peripheral surface of the wooden load-bearing part is covered with a moisture-blocking layer formed of one of a moisture-blocking coating film, a moisture-blocking sheet, and waterproof paper, moisture in the refractory coating layer is prevented from is prevented from penetrating into Therefore, the wooden load-bearing part made of wood does not suffer from deterioration in strength or discoloration due to moisture in the wet-type fire-resistant coating material forming the fire-resistant coating layer, and structural performance and fire-resistant performance can be ensured.
さらに、本発明者らは、木質荷重支持部の外周面にスペーサ-機能として連結部材を配置し、仕上げ木材層の位置を固定することで、表面が平坦ではない耐火被覆層であっても高品質に仕上げ木材層を形成できることに着眼して、第2の発明の木質耐火部材に至った。第2の発明の木質耐火部材は、木質荷重支持部の外周面または両側外側面に耐火被覆層と仕上げ木材層が設置された木質耐火部材であって、断面視形状が矩形状、または円形状の前記木質荷重支持部と、前記木質荷重支持部の外側面に設けられる水分遮断層と、前記水分遮断層を被覆する湿式耐火被覆材からなる前記耐火被覆層と、前記耐火被覆層の外側に設けられた前記仕上げ木材層と、前記耐火被覆層を貫通して配置された連結部材と、を備え、前記連結部材は、柱状あるいは板状のモルタル部材あるいは石膏ボードで形成されていることを特徴とする。
かかる木質耐火部材によれば、木質荷重支持部の外周面や外側面に配置する耐火被覆層は、仕上げ木材層の外側面からビス留めや仕上げ木材層の内側面に接着させて固定するのではなく、木質荷重支持部の外周面に所定間隔を空けて複数の連結部材を設置し、当該連結部材の両側小口面を木質荷重支持部、及び仕上げ木材層と接着させ、木質荷重支持部と仕上げ木材層との間に耐火被覆層の設置スペースを確保し、その設置スペースに耐火被覆層を配置させた。よって、表面をフラット面とすることが困難(不均一)な耐火被覆層の外周面であっても仕上げ材を高品質に設置することができる。
Furthermore, the present inventors arranged a connecting member as a spacer function on the outer peripheral surface of the wooden load-bearing part, and fixed the position of the finishing wood layer, so that even a fireproof coating layer with an uneven surface can achieve high performance. Focusing on the fact that a finished wood layer can be formed with good quality, the wooden fire-resistant member of the second invention was developed. A wooden fire-resistant member of the second invention is a wooden fire-resistant member in which a fire-resistant coating layer and a finishing wood layer are provided on the outer peripheral surface or both side outer surfaces of the wooden load-bearing part, and has a rectangular or circular cross-sectional shape. a moisture barrier layer provided on the outer surface of the wooden load support part; a fire resistant coating layer comprising a wet fire resistant coating material covering the moisture barrier layer; and a connecting member disposed through the fireproof coating layer, wherein the connecting member is formed of a columnar or plate-like mortar member or gypsum board. and
According to such a wooden fire-resistant member, the fire-resistant coating layer arranged on the outer peripheral surface and the outer surface of the wooden load-bearing part is fixed by screwing from the outer surface of the finishing wood layer or by bonding it to the inner surface of the finishing wood layer. Instead, a plurality of connecting members are installed on the outer peripheral surface of the wooden load-bearing part at predetermined intervals, and both edge surfaces of the connecting members are adhered to the wooden load-bearing part and the finishing wood layer, and the wooden load-bearing part and the finish are bonded. An installation space for the fire-resistant coating layer was secured between the wooden layer and the fire-resistant coating layer was arranged in the installation space. Therefore, even on the outer peripheral surface of the refractory coating layer where it is difficult (uneven) to flatten the surface, the finishing material can be installed with high quality.
また、第3の発明の木質耐火部材は、柱または壁柱を構成する木質耐火部材であって、前記仕上げ木材層の上端及び下端(材端)に前記耐火被覆層を配置したことを特徴とする。
このようにすれば、上述の作用効果に加えて、木質耐火部材が建物躯体と接する木質荷重支持部に沿って配置される仕上げ木材層の両側材端に耐火被覆層を配置することで、火災時において、建物躯体と木質耐火部材を構成する仕上げ木材層との間の延焼を抑制することができる。また、木質耐火部材を構成する仕上げ木材層の材端部に、仕上げ木材層に比べて圧縮剛性が低い耐火被覆層を設けることで、地震時に木質耐火部材に大変形が生じた際には耐火被覆層の露出部分が変位を吸収できるため、木質耐火部材と建物躯体との当接部における破損を防止することができる。
A wooden fire-resistant member according to a third aspect of the invention is a wooden fire-resistant member that constitutes a pillar or a wall pillar, and is characterized in that the fire-resistant coating layer is arranged on the upper end and the lower end (timber end) of the finished wood layer. do.
In this way, in addition to the above effects, by arranging the fireproof coating layer on both ends of the finishing timber layer arranged along the wooden load-bearing part where the wooden fireproof member contacts the building frame, fire In some cases, the spread of fire between the building frame and the finished wood layer that constitutes the wooden fire-resistant member can be suppressed. In addition, by providing a fire-resistant coating layer with lower compressive rigidity than the finished wood layer on the end of the finished wood layer that constitutes the wooden fire-resistant member, even if the wooden fire-resistant member is greatly deformed during an earthquake, Since the exposed portion of the covering layer can absorb the displacement, it is possible to prevent damage at the contact portion between the wooden fireproof member and the building frame.
本発明によれば、木材が持つ質感を外被部に備えていて、かつ施工性が良く、耐火性能に優れた木質耐火部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wooden fire-resistant member that has the texture of wood in the outer covering portion, has good workability, and has excellent fire-resistant performance.
本発明は、木質荷重支持部の外周面に、水分遮断層、耐火被覆層、仕上げ木材層が外側に向かって順に設けられた木質耐火部材である。木質耐火部材の特徴は、燃え代部分に相当する仕上げ木材層と、延焼中、または加熱終了後に燃焼、炭化を食い止めることができる燃え止まり部分に相当する耐火被覆層とを備えるとともに、木質荷重支持部と耐火被覆層との間に水分遮断層を設ける点である。木質荷重支持部と耐火被覆層との間に水分遮断層を設けることで、木質荷重支持部と発泡性耐火塗料、または湿式耐火被覆材からなる耐火被覆層との間での水分移動を阻止できる。よって、木質荷重支持部に水分が浸透することはなく、木質荷重支持部を形成する木材の腐食を防止できる。
本発明の第一の実施形態を図1に示すとともに、第二の実施形態を図7に示し、さらに、2時間耐火性能を確保するための木質耐火部材の断面設計例を図8に示す。
以下、添付図面を参照して、本発明による木質耐火部材の各構成と、耐火性能に関する加熱実験結果と熱伝導解析結果について説明する。
The present invention is a wooden fire-resistant member in which a moisture barrier layer, a fire-resistant coating layer, and a finishing wood layer are sequentially provided on the outer peripheral surface of a wooden load-bearing portion toward the outside. Wooden fire-resistant members are characterized by having a finishing wood layer corresponding to the margin for burning, and a fire-resistant coating layer corresponding to the stop-burning portion that can stop burning and carbonization during the spread of fire or after heating. The point is to provide a moisture blocking layer between the part and the refractory coating layer. By providing a moisture blocking layer between the wooden load-bearing part and the refractory coating layer, it is possible to prevent moisture from moving between the wooden load-bearing part and the refractory coating layer made of foaming fireproof paint or wet refractory coating material. . Therefore, moisture does not permeate the wooden load-bearing portion, and corrosion of the wood forming the wooden load-bearing portion can be prevented.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, FIG. 7 shows a second embodiment, and FIG. 8 shows a cross-sectional design example of a wooden fire-resistant member for ensuring two-hour fire resistance performance.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, each configuration of the wooden fire-resistant member according to the present invention, the results of heating experiments and the results of heat conduction analysis relating to fire-resistant performance will be described.
<第一の実施形態>
第一の実施形態の木質耐火部材1は、建物の柱を構成する部材であって、図1(a)に示すように、断面視正方形を呈している。なお、木質耐火部材1の断面形状は限定されるものではなく、例えば、矩形状や円形状であってもよい。
木質耐火部材1は、木質荷重支持部2と、水分遮断層3と、耐火被覆層4と、仕上げ木材層5とを備えている。
<First embodiment>
A wooden fire-
The wooden fire-
木質荷重支持部2は、いわゆる構造部材であって、図1(b)に示すように、木質耐火部材1に上載あるいは接続される建物躯体7(例えば、屋根、梁、床等)を支持することが可能な断面寸法(本実施形態では、600×600mm)を有している。本実施形態の木質荷重支持部2は、断面正方形のカラマツの集成材により構成されている。なお、木質荷重支持部2を構成する材料は、カラマツに限定されるものではなく、例えば、スギ、ヒノキまたはツガ等であってもよい。また、木質荷重支持部2は、集成材に限定されるものではなく、複数の細径木材を組み合わせ、其々を接合して形成してもよい。さらに、木質荷重支持部2の断面寸法および断面形状は限定されるものではなく、木質耐火部材1に作用する応力に応じて適宜決定すればよい。
The wooden
水分遮断層3は、木質荷重支持部2の周囲を被覆している。すなわち、本実施形態の木質耐火部材1は、木質荷重支持部2と耐火被覆層4との間に形成された水分遮断層3を有している。水分遮断層3は0.3mm厚の金属板31を木質荷重支持部2の外面に巻き付けた後、端部をビス止めすることにより形成されている。水分遮断層3は、構造部材ではない。なお、金属板31の厚さは限定されるものではない。また、金属板31の固定方法も限定されるものではなく、例えば、接着してもよい。また、水分遮断層3の形成方法は限定されるものではなく、例えば、図2(a)に示すように、木質荷重支持部2の各面に対して個別に金属板31を固定してもよいし、図2(b)に示すように、一対の断面コ字状の金属板31を突き合わせることにより形成してもよい。また、図2(c)に示すように、2枚または4枚(図面では2枚)の断面L字状の金属板31を木質荷重支持部2の外面に固定してもよい。また、水分遮断層3を構成する材料は、水分の浸透を遮断することが可能なものであれば、金属板に限定されるものではなく、例えば、水分遮断塗膜(例えば、キシラデコールコンゾラン(商品名)等)、水分遮断シート(例えば、エア・ドライ(登録商標)等)、または、防水紙を配設することにより形成してもよい。なお、水分遮断塗膜を採用する場合には、木質荷重支持部2の外周面に吹付け方式、または刷毛を使用した塗布方式で所定の塗膜を設ける。また、水分遮断シートや防水紙を採用する場合には、固定ピンまたは接着剤を使用して木質荷重支持部2の外周面に固定する。
The
耐火被覆層4は、図1(a)に示すように、水分遮断層3の外側周囲を被覆している。本実施形態の耐火被覆層4は、水分遮断層3の外面に発泡性耐火塗料を塗布あるいは吹き付けることにより、所定の厚さ(本実施形態は2~10mm)を有して形成されている。耐火被覆層4は、工場において発泡性耐火塗料を付着させた板状材(発泡性耐火板)を水分遮断層3の外側周囲に設置することにより形成しても良い。耐火被覆層4の厚さは、所望の耐火時間に応じて決定する。耐火被覆層4は、構造部材ではない。耐火被覆層4は、図1(a)に示すように、角ができないように塗布する(面取りする)。すなわち、木質耐火部材1の角部に対応する部分では、発泡性耐火塗料を弧状に塗布する。こうすることで、角部において耐火被覆層4に割れが生じるなどの発泡障害を防止する。なお、耐火被覆層4の角部は隅切りしてもよい。発泡性耐火塗料には、火災時等において木材が炭化し始める温度(炭化開始温度260℃)に達する前に発泡するものを使用する。本実施形態では、約150℃以下の比較的低い温度で発泡し始める発泡性耐火被覆材を使用する。なお、耐火被覆層4に使用する発泡性耐火被覆材はこれに限定されるものではなく、例えば、一般的に使用されている約200℃~300℃で発泡し始めるものを使用してもよい。発泡性耐火塗料とは、数mm~数十mm厚の塗膜で1時間~3時間程の耐火性能を発揮する耐火被覆材であり、火災時に20~100倍に発泡して炭化層を形成することで、火災から木質荷重支持部2を守るものである。発泡性耐火塗料には、例えば、発泡性アクリル系樹脂塗料やエスケー化研株式会社製の水性発泡性耐火塗料のSKタイカコート(登録商標)等がある。なお、耐火被覆層4を構成する材料は発泡性耐火塗料に限定されるものではなく、例えば、板状の耐火被覆材またはシート状の耐火被覆材であってもよい。板状やシート状の耐火被覆材は、木質荷重支持部2の外周面に、貼付け、または巻き立てることで、所定の層厚さを確保する。板状またはシート状の耐火被覆材とは、表面に着色不織布を備えた耐熱ロックウール材、またはゾノトライト系けい酸カルシウム耐火被覆材である。例えば、耐熱ロックウール材は、ニチアス株式会社製の耐火被覆材マキベエ(登録商標)である。
The
また、耐火被覆層4は、吹き付け方式による湿式耐火被覆材で形成しても良い。具体的には、湿式耐火被覆材とは、ロックウールとセメント、水を主成分とする吹付けロックウール、または白セメント、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムを主成分とする吹付けセラミック系耐火被覆材である。吹付けロックウールは、重量比において、ロックウール:セメント:水が6:4:8の割合で練り混ぜられた耐火被覆材であり、水分割合は44%である。吹付けセラミック系耐火被覆材は、吸熱効果の高い水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、セメントを主成分としており、ロックウールなどの断熱タイプより薄層にて優れた耐火性能を実現している。
Also, the
本実施形態の耐火被覆層4は、図1(b)に示すように、外側に開口する凹部を有していることで断面視コ字状を呈している。すなわち、耐火被覆層4は、木質耐火部材1の端部(柱端部)の厚さが、それ以外の部分に比べて大きい。
As shown in FIG. 1(b), the
仕上げ木材層5は、木質耐火部材1の外面を覆うように、耐火被覆層4の外側に周設されている。仕上げ木材層5は構造部材ではない。本実施形態では、耐火被覆層4の外面に形成された凹部に仕上げ木材層5が配設されている。したがって、耐火被覆層4は、木質耐火部材1の端部(柱端部)において外面に露出している。なお、木質耐火部材1の材端部における耐火被覆層4の露出部分は、必要に応じて形成すればよく、必ずしも形成する必要はない。
本実施形態の仕上げ木材層5は、図1(a)に示すように、断面視枠状に配置された4枚の仕上げ板材51からなる。仕上げ板材51の端部同士は当接している仕上げ板材51同士は、必要に応じて接着材やビス等により接合してもよい。本実施形態の仕上げ板材51には、厚さ10mmのスギ板を使用する。なお、仕上げ板材51を構成する材料はスギ板に限定さえるものではない。また、仕上げ木材層5の層厚および仕上げ板材51の板厚は限定されるものではなく、適宜決定すればよいが、耐火被覆層4の発泡を妨害させない厚さρおよび密度d(例えば、ρd≦0.004)に設定するのが望ましい。仕上げ板材51は、連結部材6を介して木質荷重支持部2に支持されている。
The finishing
As shown in FIG. 1(a), the finishing
連結部材6は、木質荷重支持部2の各面(四面)の中央部に配設された柱状あるいは板状の部材であって、図1(b)に示すように、木質耐火部材1の軸方向(上下方向)に対して、所定の間隔で複数配設されている。連結部材6の形状は限定されるものではなく、例えば、角柱状や円柱状であってもよいし、矩形状の平板であってもよい。また、連結部材6の寸法は限定されるものではないが、耐火被覆層4の厚さ以上の高さ(厚さ)を有している。連結部材6は、熱伝導率が低く、かつ、燃え難い材料(例えば、モルタル、石膏ボード等)により構成されている。連結部材6は、コンクリート・金属・木材用接着剤(例えば、セメダイン株式会社製のPM165R P50ml RE-220、コニシ株式会社製のコンクリボンドK10A)を使用して、一方端を木質荷重支持部2に固定し、当該連結部材6の他方端を仕上げ板材51(仕上げ木材層5)に固定している。すなわち、連結部材6は、図1に示すように、矩形状断面の木質荷重支持部2の場合は、当該木質荷重支持部2の外周各面、及び鉛直方向に沿って所定間隔おきに設置するスペーサーである。
The connecting
次に、本実施形態の木質耐火部材1の形成方法について説明する。
まず、図3(a)に示すように、集成材からなる木質荷重支持部2に、連結部材6の一方端面をコンクリート・金属・木材用接着剤を使用して接着する。なお、連結部材6は、金属板31を木質荷重支持部2の外面に固定した後に、木質荷重支持部2に固定してもよい。
次に、図3(b)に示すように、木質荷重支持部2の外面に、金属板31を固定することにより水分遮断層3を形成する。金属板31は、木質荷重支持部2の外面にビス止めする。なお、金属板31には、連結部材6の位置に応じて開口(図示せず)が形成されている。金属板31は、開口に連結部材6を挿通させた状態で、木質荷重支持部2の外面に設置する。
続いて、図3(c)に示すように、水分遮断層3の外面に、発泡性耐火塗料を塗布することにより、耐火被覆層4を形成する。耐火被覆層4は、連結部材6の高さを目安に厚さを管理する。また、耐火被覆層4の層厚は、図1(b)に示すように木質荷重支持部2の柱端部で大きくなるように塗布する(断面コ字状に塗布する)。
最後に、耐火被覆層4の外面に仕上げ板材51を設置して、仕上げ木材層5を形成する(図1参照)。このとき、仕上げ板材51は、連結部材6の小口端面と間に、コンクリート・金属・木材用接着剤を塗布した後、連結部材6の小口端面に当接させて固定する。また、仕上げ木材層は、木質荷重支持部2を形成する各側面の耐火被覆層4の外側に配置し、連結部材6と接着させてもよく、凹形状に形成させた仕上げ木材層5を耐火被覆層4の外側に配置し、連結部材6と接着させてもよい。なお、仕上げ板材51の裏面(耐火被覆層4側の面)には、必要に応じて水分遮断材(水分遮断塗料や水分遮断シート等)を設置しておいてもよい。
具体的には、木質耐火部材1の実施例では、工場において木質荷重支持部2の外面に、水分遮断層3、耐火被覆層4、及び仕上げ木材層5を設けた木質部材を製作したものを建設現場に搬入し、床スラブ上または柱頭部上に建て込み、柱梁架構を構築する。または、木質荷重支持部2の外面側の耐火被覆層4まで工場で製作した木質耐火部材1の半工場品(ハーフプレキャスト製品)を建設現場に搬入し、所定位置に建て込んだ後、耐火被覆層4の外側に仕上げ木材層5を隙間なく形成しても良い。
Next, a method for forming the wooden fire-
First, as shown in FIG. 3(a), one end surface of the connecting
Next, as shown in FIG. 3(b), the
Subsequently, as shown in FIG. 3(c), a fire-
Finally, a
Specifically, in the embodiment of the wooden fire-
以下に、本実施形態の木質耐火部材1の作用効果について、述べる。
本実施形態の木質耐火部材1によれば、木質構造部材の耐火構造を実現することで、低炭素社会に貢献することができる。また、火災時には仕上げ木材層5が外側表面から燃焼し、炭化が進むが、仕上げ木材層5と木質荷重支持部2との間に耐火被覆層4が設けられているため、木質構造部材を構成する外皮部の仕上げ木材層が燃焼して脱落しても、木質荷重支持部2を外側に水分遮断層3と耐火被覆層4による2層構造によって耐火性能を確保することで、木質荷重支持部2の燃焼および炭化を防止することができる。よって、耐火性能を備えた木質耐火部材1を構築することができ、ひいては、建築基準法を満足する耐火構造を実現することが可能となる。また、仕上げ木材層5は、連結部材6の外側小口端面に接着剤で固定されているために、仕上げ木材層の燃焼時、または炭化した段階で脱落した際には、燃焼が木質荷重支持部2に燃え移ることが防止されている。そのため、火災が発生した場合であっても、構造部材としての機能を維持することができる。
仕上げ木材層5が連結部材6を介して木質荷重支持部2に支持されているため、表面が不均一な(フラット面ではない)耐火被覆層4の外周囲においても仕上げ板材51を精度よく設置することができる。
また、木質耐火部材1は、木質荷重支持部2を含む全ての層、または耐火被覆層4までが工場で形成された工場製品であるために、耐火被覆層4や仕上げ木材層5を容易に形成することができ、かつ、本発明の木質耐火部材1を用いた建物躯体7ごとに要求される多様な耐火性能(1時間耐火や2時間耐火等)を容易に確保することができる。また、木質耐火部材1は、施工性良く、板材同士の目地部分であっても隙間なく耐火被覆材(発泡性耐火塗料、発泡性耐火板、湿式耐火被覆材)で覆うことができ、かつ木質荷重支持部2の外面側に、耐火被覆層4と仕上げ木材層5を高い品質管理の元で一体化できる。また、木質耐火部材1を短時間で大量生産できる。
Below, the effects of the wooden fire-
According to the wooden fire-
Since the finishing
In addition, since the wooden fire-
また、木質耐火部材1の材端部には耐火被覆層4が形成されていることで、木質耐火部材1と接する建物躯体7を介して、仕上げ木材層5に延焼することを防止できる。また、仕上げ木材層5に比べて圧縮剛性が低い耐火被覆層4が材端部に設けられていることで、地震時に木質耐火部材1に大変形が生じた際に、耐火被覆層4の露出部分が変位を吸収できるために、木質耐火部材1と建物躯体7との当接部における破損を防止することができる。
また、耐火被覆層4に発泡性耐火塗料を使用することで、通常使用時には発泡性耐火塗料は未発泡状態であり、発泡性耐火塗料の層厚さは薄く、木質耐火部材1の断面寸法を小さくすることができる。また、木質荷重支持部2と耐火被覆層4との間に水分遮断層3を設けることで、耐火被覆層4を構成する湿式の耐火被覆材から放出された水分の木質荷重支持部2への浸透を防止できる。よって、木質荷重支持部2が水分に浸ることはなく、腐食や水の影響によって強度低下が生じることがなく、構造性能および耐火性能を維持することができる。なお、火災時の熱などにより木質荷重支持部2から水蒸気が発生した際には、発泡性耐火塗料に発泡障害が発生することを防止することができる。すなわち、水分遮断層3によって水蒸気が耐火被覆層4に接することが防止されているため、耐火被覆層4が水蒸気によって冷却されることを防ぐことができる。
また、木質耐火部材1は、発泡性耐火塗料のほかに、吹き付け方式による湿式耐火被覆材(例えば、吹付けロックウール)により耐火被覆層4が形成することができる。湿式耐火被覆材は水分量が40%程であり、一般的な木質部材よりも大きい。例えば、桧の柱の含水率は18%前後、桧フローリング材で15%前後、杉の柱で20~30%、杉フローリング材で15~22%程度である。そのため、湿式耐火被覆材を使用する場合には、木質荷重支持部2と耐火被覆層4との間に、水分遮断塗膜または水分遮断シートからなる水分遮断層3を設置して、木質荷重支持部2への水分の浸透を阻止し、構造性能と耐火性能を確保する。
Further, since the
In addition, by using the foamable fire-resistant coating for the fire-
Moreover, the
(木質耐火被覆柱体の加熱性能実験)
以下、本実施形態の木質耐火部材1を模擬した木質耐火被覆柱体の加熱実験の試験体概要と、その実験結果を示す。
図4(a)に加熱実験で使用した木質耐火被覆柱体の試験体外観を示す。試験体は、断面視中央部に複数の板材を接着剤で再構成して作られる矩形断面120mm×120mmで、高さ1200mmのスギ集成材(木質荷重支持部)を配置し、そのスギ集成材の外周面に、厚さ0.3mmの金属薄板(水分遮断層)と、発泡性耐火塗料パネル(耐火被覆層)を被覆させた木質耐火被覆柱体である。発泡性耐火塗料パネルは、エポキシ系耐火塗料を型枠内に流し込み、パネル化した。なお、本性能確認実験では、火災時の熱や延焼によって発泡性耐火塗料を一様に発泡させるとともに、発泡後の発泡性耐火塗料の層厚さを明確に計測するために、発泡性耐火塗料パネルを厚さ50mmとした。金属薄板は、スギ集成材の外周面にコンクリート・金属・木材用接着剤(例えば、セメダイン株式会社製のPM165R P50ml RE-220)で接着させた。
加熱実験は、加熱炉内に試験体を設置した後、国際規格である標準加熱曲線(ISO834)に従って加熱開始2時間後に1049℃まで炉内温度を上昇させた後、加熱を停止し、木質荷重支持部の表面温度の変化を計測するとともに、24時間放置した後、耐火塗料パネルの発泡状態と、試験体の炭化状態を観察した。
(Heating performance test of wooden fireproof coated column)
Below, an outline of a test body of a heating experiment of a covered wooden fireproof column simulating the wooden
Fig. 4(a) shows the external appearance of the wooden fireproof coated column used in the heating experiment. The test specimen was a laminated cedar (wood load bearing part) with a rectangular cross section of 120 mm x 120 mm and a height of 1200 mm, which was made by reconstructing a plurality of plate materials with an adhesive in the central part of the cross-sectional view. The outer peripheral surface of the column is coated with a 0.3 mm thick metal sheet (moisture blocking layer) and a foaming fireproof paint panel (fireproof coating layer). Foaming fire-resistant paint panels were made by pouring epoxy-based fire-resistant paint into a formwork. In addition, in this performance confirmation experiment, in addition to uniformly foaming the foaming fire-resistant paint due to the heat of the fire and the spread of fire, in order to clearly measure the layer thickness of the foaming fire-resistant paint after foaming, the foaming fire-resistant paint The panel was 50 mm thick. The thin metal plate was adhered to the outer peripheral surface of the laminated cedar lumber with an adhesive for concrete/metal/wood (for example, PM165R P50ml RE-220 manufactured by Cemedine Co., Ltd.).
In the heating experiment, after placing the test specimen in the heating furnace, the temperature inside the furnace was raised to 1049 ° C. after 2 hours from the start of heating according to the standard heating curve (ISO834), which is an international standard. The change in the surface temperature of the supporting portion was measured, and after leaving the panel for 24 hours, the foaming state of the fireproof paint panel and the carbonization state of the test specimen were observed.
図4(b)に、加熱試験後、試験体を加熱炉内に24時間放置した後の耐火塗料パネルと金属薄板を取り除いた木質荷重支持部の切断断面(高さ位置600mm)を示す。加熱試験後の木質荷重支持部の切断断面は、表面温度が炭化開始温度260℃以下であることを裏付けるように、木質荷重支持部に炭化や亀裂などは確認されなかった。
また、図5に、加熱試験後の木質耐火被覆柱体について、木質荷重支持部を覆う耐火塗料パネルの発泡状況を示す。耐火塗料パネルは、発泡前の層厚さ50mmが加熱実験後にはパネル厚さが220mm程度まで一様に発泡し、発泡倍率は約4.4倍に至った。
よって、本実施形態の木質耐火部材を模擬した木質耐火被覆柱体を対象とした2時間の耐火性能実験結果によると、木質荷重支持部の外周面に水分遮断層と耐火被覆層を形成させることで、木質荷重支持部の外皮温度は木材の炭化開始温度である260℃には到達せず、木質荷重支持部が2時間の耐火性能を有することが確認された。
Fig. 4(b) shows a cross section (600 mm in height) of the wooden load bearing part from which the refractory paint panel and the thin metal plate were removed after the specimen was left in the heating furnace for 24 hours after the heating test. After the heating test, no charring or cracks were observed in the wooden load-bearing part, as evidenced by the fact that the surface temperature was 260° C. or less at the start of carbonization.
In addition, FIG. 5 shows the state of foaming of the fireproof paint panel covering the wooden load-bearing part of the wooden fireproof coated column body after the heating test. The fire-resistant paint panel had a layer thickness of 50 mm before foaming, but after the heating experiment, the panel was uniformly foamed to a panel thickness of about 220 mm, and the foaming ratio reached about 4.4 times.
Therefore, according to the results of a two-hour fire resistance performance test on a wooden fire-resistant coated column body simulating the wooden fire-resistant member of this embodiment, it is possible to form a moisture blocking layer and a fire resistant coating layer on the outer peripheral surface of the wooden load-bearing part. , the outer skin temperature of the wooden load-bearing part did not reach 260° C., which is the carbonization starting temperature of wood, and it was confirmed that the wooden load-bearing part had a fire resistance performance of 2 hours.
(定常伝熱モデルによる加熱性能実験結果の検証)
図6に、本実施形態の木質耐火部材1を模擬した木質耐火被覆柱体の加熱実験試験体について、定常伝熱モデルに基づく計算例を示す。
本計算例では、図6に示す定常伝熱モデルにおいて、火災温度(耐火被覆層4の外気側の温度)が1000℃の場合について、耐火被覆層4の外側面(表面)温度T1を外気温度と読み替えて1000℃とし、木質荷重支持部2の断面中央部の温度を加熱実験結果では木質荷重支持部2が炭化していなかった点を踏まえて、常温20℃とする条件のもと、木質荷重支持部の外側表面温度T2について、耐火被覆層4と木質荷重支持部2の其々の層厚さdと熱伝導率λ、及び熱伝達率αを用いて推定する。詳細には、加熱実験試験体は、水分遮断層3のモデル化は行わず、耐火被覆層4、及び木質荷重支持部2で構成される定常伝熱モデルとする。耐火被覆層4は、加熱実験結果で計測された発泡後の層厚さdを220mmとし、α=0.06W/(m2・k)とする。木質荷重支持部2は、断面中央までの層厚さとして60mmとし、λ=0.107W/(m・k)とする。
柱体各部の温度分布は、各部の温度差と、熱抵抗(熱伝達抵抗、熱伝導抵抗)の大きさが次式(式1)の関係にある。よって、以下式により木質荷重支持部2の外側表面温度T2を推定する。
1000―T2:T2―20=1/α:d/λ (式1)
1000―T2:T2―20=1/0.06:0.06/0.107
18.45T2=894
T2=48.5
上記に示すように、加熱性能実験結果を定常伝熱モデルを用いて推定される木質荷重支持部2の外側表面温度T2は、48.5℃となり、木質荷重支持部2の外周面では実験結果で確認されたように木材の炭化開始温度260℃を下回る結果となった。
上記に示す加熱性能実験とその検証結果によると、本実施形態の木質耐火部材1によれば、火災時等において、木質耐火部材1の外気の温度が1000℃にまで上昇した場合であっても、木質荷重支持部2の外周囲に水分遮断層3、耐火被覆層4を設け、耐火被覆層4を発泡させることで、火災時の熱伝導が低減され、2時間の耐火性能を有する木質耐火部材1が実現可能であることが確認できる。
(Verification of heating performance test results by steady heat transfer model)
FIG. 6 shows a calculation example based on a steady-state heat transfer model for a heating test specimen of a covered wooden fireproof column simulating the wooden
In this calculation example, in the steady heat transfer model shown in FIG. Considering that the temperature at the central portion of the cross section of the wooden load-
As for the temperature distribution at each part of the column, the temperature difference at each part and the magnitude of the thermal resistance (heat transfer resistance, heat conduction resistance) are in the relationship of the following formula (formula 1). Therefore, the outer surface temperature T2 of the wooden load supporting portion 2 is estimated by the following equation.
1000 - T2: T2-20 =1/α:d/λ (Formula 1)
1000 - T2: T2-20 =1/0.06:0.06/0.107
18.45T2 = 894
T2 = 48.5
As described above, the outer surface temperature T2 of the wooden load-bearing part 2 estimated using the steady-state heat transfer model of the heating performance test results is 48.5°C. As confirmed by the results, the result was lower than the carbonization start temperature of wood of 260°C.
According to the heating performance experiment and the verification results shown above, according to the wooden fire-
<第二の実施形態>
第二の実施形態の木質耐火部材1は、第一の実施形態と同様に、建物の柱を構成する部材であって、図7に示すように、断面視正方形を呈している。なお、木質耐火部材1の断面形状は限定されるものではなく、例えば、正方形状や円形状であってもよい。
木質耐火部材1は、木質荷重支持部2と、水分遮断層3と、耐火被覆層4と、仕上げ木材層5とを備えている。なお、木質荷重支持部2、水分遮断層3および仕上げ木材層5の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
<Second embodiment>
A wooden fire-
The wooden fire-
耐火被覆層4は、水分遮断層3の周囲を被覆している。本実施形態の耐火被覆層4は、水分遮断層3の各面(四面)に対して、板状の耐火被覆材(以下、「耐火パネル41」という。)を個別に貼り付けることにより形成する。耐火パネル41の板厚は限定されるものではなく、所望の耐火時間に応じて適宜決定すればよい。耐火被覆層4は、構造部材ではない。なお、耐火パネル41には、連結部材6の位置に応じて開口が形成されている。耐火パネル41は、開口に連結部材6を挿通させた状態で、水分遮断層3の外面に貼り付ける。耐火被覆層4の四隅には、耐火被覆塗料42(例えば発泡性耐火塗料)を扇状に塗布する。すなわち、隣り合う耐火パネル41同士は、耐火被覆塗料42を介して連結されていて、水分遮断層3は、4枚の耐火パネル41および耐火被覆塗料42により被覆されている。なお、耐火被覆塗料42は、断面視三角形状に塗布してもよい。
本実施形態の耐火被覆層4は、外側に開口する凹部を有していることで断面視コ字状を呈している(図1(b)参照)。すなわち、耐火被覆層4は、木質耐火部材1の端部(柱端部)の厚さが、それ以外の部分に比べて大きい。なお、耐火被覆層4の断面形状は限定されるものではなく、例えば平板状であってもよい。
The
The
〔実施例〕
図8に、2時間耐火が必要な建物を対象とした木質耐火部材1の断面設計例(実施例1、実施例2)を示す。
図8(a)は実施例1であり、木質耐火部材1が断面正方形状の柱で、木質荷重支持部2が600mm×600mmである。実施例1では、木質荷重支持部2はカラマツ材で形成し、当該木質荷重支持部2から外側に向って、水分遮断層3、耐火被覆層4および仕上げ木材層5を順に積層した。水分遮断層3は防水紙等の防水シートを木質荷重支持部2の外面に貼着することにより形成した。耐火被覆層4は、発泡温度が200℃以下の発泡性耐火塗料を約2~10mm厚で塗布することにより形成した。仕上げ木材層5は、連結部材6を介して木質荷重支持部2に支持された厚さ10mmの平板を枠状に組み合わせることにより形成した。
木質荷重支持部2を形成するカラマツ材は、日本では北海道から本州北部にかけて分布する針葉樹であり、乾燥時の比重は0.53程度で、其々の強度特性として、圧縮強度Fcは45N/mm2、引張強度は85N/mm2、せん断強度8N/mm2程度である。また、カラマツ材と圧縮強度が同等のコンクリートと比較した場合、木材であるカラマツ材は、芯材の有無や乾燥状態で強度のバラツキがあるものの、コンクリートに比べて、引張強度、せん断強度ともに約10倍を上回る強度特性を示す構造材である。よって、実施例1によるカラマツ材を木質荷重支持部2に用いた木質耐火部材1は、Fc=45N/mm2程度のコンクリート柱に相当する鉛直荷重程度まで負担できる。
〔Example〕
FIG. 8 shows cross-sectional design examples (Examples 1 and 2) of the wooden fire-
FIG. 8(a) shows Example 1, in which the wooden fire-
The larch material that forms the wooden load-
また、図8(b)は実施例2であり、木質耐火部材1が壁柱で、木質荷重支持部2が厚さ220mmの直交集成材(CLT:Cross Laminated Timber)、または単板積層材(LVL:Laminated Veneer Lumber)からなる。木質荷重支持部2を挟んだ上側面、又は下側面などの対向する両側外側面に向かって、水分遮断層3、耐火被覆層4および仕上げ木材層5を順に積層した。水分遮断層3、耐火被覆層4及び仕上げ木材層5を構成する材料および寸法等は実施例1と同様とした。
FIG. 8(b) shows Example 2, in which the wooden fire-
〔その他の変形例〕
以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、水分遮断層3に波板を使用し、木質荷重支持部2と水分遮断層3との間に隙間を形成することで、水蒸気の逃げ道を形成してもよい。
前記各実施形態では、柱(木質耐火柱)について説明したが、木質耐火部材1の用途は限定されるものではなく、例えば、梁(木質耐火梁)であってもよい。木質耐火梁の場合、木質荷重支持部2が梁本体となり、木質荷重支持部2の上面に床スラブが設けられることが多く、床スラブ付きの木質耐火梁では、木質耐火梁を形成する矩形形状の下方側のコ型状の3面に、水分遮断層3、耐火被覆層4、仕上げ木材層5を形成する。
前記各実施形態では、仕上げ板材51として平板を使用したが、仕上げ板材51は平板に限定されるものではない。例えば、断面視コ字状の成形木材や断面視L字状の成形木材を組み合わせることにより仕上げ木材層5を形成してもよい。
[Other Modifications]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements described above can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
For example, a corrugated sheet may be used for the
In each of the above embodiments, a pillar (woody fireproof pillar) has been described, but the use of the woody
Although a flat plate is used as the finishing
1 木質耐火部材(木質耐火柱、木質耐火梁)
2 木質荷重支持部
3 水分遮断層
4 耐火被覆層
5 仕上げ木材層
6 連結部材
7 建物躯体
1 Wooden fireproof members (wooden fireproof columns, wooden fireproof beams)
2 wooden
Claims (3)
断面視形状が矩形状、または円形状の前記木質荷重支持部と、
前記木質荷重支持部の外側面に設けられる水分遮断層と、
前記水分遮断層を被覆する湿式耐火被覆材からなる前記耐火被覆層と、
前記耐火被覆層の外側に設けられた前記仕上げ木材層と、を備え、
前記水分遮断層は、水分遮断塗膜、水分遮断シート、及び防水紙のいずれかで形成されていることを特徴とする木質耐火部材。 A wooden fire-resistant member having a fire-resistant coating layer and a finishing wood layer on the outer peripheral surface or both side outer surfaces of the wooden load-bearing part,
the wooden load support portion having a rectangular or circular cross-sectional shape;
a moisture blocking layer provided on the outer surface of the wooden load support;
The refractory coating layer made of a wet refractory coating material covering the moisture barrier layer;
said finish wood layer provided outside said fire resistant coating layer;
A wooden fire-resistant member, wherein the water-blocking layer is formed of any one of a water-blocking coating film, a water-blocking sheet, and waterproof paper.
断面視形状が矩形状、または円形状の前記木質荷重支持部と、
前記木質荷重支持部の外側面に設けられる水分遮断層と、
前記水分遮断層を被覆する湿式耐火被覆材からなる前記耐火被覆層と、
前記耐火被覆層の外側に設けられた前記仕上げ木材層と、
前記耐火被覆層を貫通して配置された連結部材と、を備え、
前記連結部材は、柱状あるいは板状のモルタル部材あるいは石膏ボードで形成されていることを特徴とする木質耐火部材。 A wooden fire-resistant member having a fire-resistant coating layer and a finishing wood layer on the outer peripheral surface or both side outer surfaces of the wooden load-bearing part,
the wooden load support portion having a rectangular or circular cross-sectional shape;
a moisture blocking layer provided on the outer surface of the wooden load support;
The refractory coating layer made of a wet refractory coating material covering the moisture barrier layer;
said finish wood layer outside said fire resistant coating layer;
and a connecting member disposed through the fireproof coating layer,
A wooden fire-resistant member, wherein the connecting member is formed of a column-shaped or plate-shaped mortar member or a gypsum board.
前記仕上げ木材層の上端及び下端に前記耐火被覆層を配置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の木質耐火部材。 A wooden fireproof member constituting a pillar or wall pillar,
3. The wooden fire-resistant member according to claim 1, wherein the fire-resistant coating layer is arranged on the upper end and the lower end of the finishing wood layer.
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