JP7197925B2 - 耐火被覆方法及び鉄骨梁 - Google Patents

Description

本発明は耐火被覆方法及び鉄骨梁に係り、特に鉄骨梁の耐火性を向上させる技術に関する。

鉄骨梁には、空気用のダクトや配線（配線等）が通過するための開口が設けられることがある。このように開口が設けられた鉄骨梁は、開口の周辺の火災時における強度が他の箇所と比較して低くなる。そこで、開口縁を耐火被覆材で被覆することで、開口縁の温度上昇を抑制するようにして、火災時における鉄骨梁の強度を向上させる技術が開発されている。（特許文献１）。

また、鉄骨梁の表面に耐火性を有する耐火マットを配設することで、例えばロックウールを鉄骨梁の表面に吹き付ける耐火被覆方法と比較して空気中をロックウールの粉体が舞うことを抑制することが行われている。

特開２００４－３４６６５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される耐火被覆材は、高温下で熱収縮する場合がある。このように耐火被覆材が熱収縮すると、耐火被覆材と耐火マットとの間には、隙間が生じることがあり、さらなる改善の余地があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐火被覆材（耐火断熱部）と耐火マット（表面耐火被覆材）との間に隙間が生じることを抑制することができる耐火被覆方法及び鉄骨梁を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の耐火被覆方法は、開口部が形成された鉄骨材の耐火被覆方法であって、前記開口部が形成された前記鉄骨材と、前記鉄骨材の少なくとも前記開口部の近傍表面を高温から保護する表面耐火被覆材と、耐火性を有する被覆部材と、を準備する準備工程と、前記鉄骨材に前記表面耐火被覆材を配設する配設工程と、前記鉄骨材に形成された前記開口部の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火断熱部を形成する耐火工程と、前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍に位置する前記表面耐火被覆材を前記被覆部材で被覆する被覆工程と、を備え、前記被覆工程は、少なくとも前記配設工程及び前記耐火工程を実施し終えてから、前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍表面に位置する前記表面耐火被覆材を前記被覆部材で被覆することにより、前記耐火断熱部を前記開口部に向かって押圧しつつ支持することを特徴とする。

これにより、鉄骨材に形成された開口部の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火断熱部を形成する耐火工程と、鉄骨材に表面耐火被覆材を配設する配設工程とを実施し終えてから、耐火断熱部及び開口部の近傍に位置する表面耐火被覆材を被覆材で被覆することにより、耐火断熱部を開口部に向かって押圧しつつ支持する被覆工程を実施することで、耐火断熱部と表面耐火被覆材とが乖離することを被覆材によって抑制することが可能とされる。

その他の態様として、前記準備工程では、前記鉄骨材の前記開口部近傍を高温から保護する開口耐火被覆材を準備し、前記耐火工程では、前記鉄骨材に形成された前記開口部の内周縁に対向する位置に前記開口耐火被覆材を配設することで前記耐火断熱部を形成するのが好ましい。
これにより、鉄骨材に形成された開口部の内周縁に対向する位置に開口耐火被覆材を配設して耐火断熱部を形成することで、耐火断熱部の形成に係る作業を容易にすることが可能とされる。

また、本発明の鉄骨梁は、開口部が形成された鉄骨材と、前記鉄骨材の少なくとも前記開口部の近傍表面を高温から保護する表面耐火被覆材と、前記開口部の内周縁に対向して形成される耐火断熱部と、耐火性を有する被覆部材と、を備え、前記被覆部材は、前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍表面に位置する前記表面耐火被覆材を被覆することにより、前記耐火断熱部を前記開口部に向かって押圧しつつ支持してなることを特徴とする。

これにより、表面耐火被覆材によって鉄骨材の開口部の近傍表面を高温から保護し、鉄骨材に形成された開口部の内周縁に対向するよう耐火断熱部を形成し、該耐火断熱部を被覆部材で被覆することで、被覆鉄骨材の耐火性を耐火断熱部及び表面耐火被覆材によって向上させつつ、耐火断熱部と表面耐火被覆材との間に隙間が生じることを被覆部材によって抑制することが可能とされる。

その他の態様として、前記耐火断熱部は、前記鉄骨材の前記開口部近傍を高温から保護する開口耐火被覆材であるのが好ましい。
これにより、耐火断熱部として開口耐火被覆材を用いることで、鉄骨材の耐火性を向上させることが可能とされる。

その他の態様として、前記被覆部材は、シート状の耐火部材であるのが好ましい。
これにより、被覆部材としてシート状の耐火部材を用いることで、耐火断熱部と表面耐火被覆材との接続部分の耐火性をまんべんなく高めることが可能とされる。

その他の態様として、前記被覆部材は、少なくとも一部に短手方向に延びるスリットが形成されてなるのが好ましい。
これにより、被覆部材の少なくとも一部に短手方向に延びるスリットを形成することで、耐火断熱部を被覆部材で被覆する際に該被覆部材にしわが生じることを抑制することが可能とされる。

本発明の耐火被覆方法によれば、鉄骨材に形成された開口部の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火断熱部を形成する耐火工程と、鉄骨材に表面耐火被覆材を配設する配設工程とを実施し終えてから、耐火断熱部及び開口部の近傍に位置する表面耐火被覆材を被覆材で被覆する被覆工程を実施するようにしたので、耐火断熱部と表面耐火被覆材とが乖離することを被覆材によって抑制することができる。

また、本発明の鉄骨梁によれば、表面耐火被覆材によって鉄骨材の開口部の近傍表面を高温から保護し、鉄骨材に形成された開口部の内周縁に対向するよう耐火断熱部を形成し、該耐火断熱部を被覆材で被覆したので、被覆鉄骨材の耐火性を耐火断熱部及び表面耐火被覆材によって向上させつつ、耐火断熱部と表面耐火被覆材との間に隙間が生じることを被覆材によって抑制することができる。
これらにより、鉄骨梁の耐火性を向上させることができる。

構造物の鉄骨梁の斜視図である。 構造物の鉄骨梁を短手方向から視た正面図である。 図２中I-I断面の断面図である。 耐火被覆材の斜視図である。 被覆シートの正面図である。 鉄骨梁の耐火被覆方法の施工手順を示すフローチャートである。 開口部１３の斜視図である。 別実施例に係る、図２中I-I断面の断面図である。 さらなる別実施例に係る、図２中I-I断面の断面図である。

以下、図面に基づき本発明の第１実施形態について説明する。
図１を参照すると、構造物の鉄骨梁１の斜視図が示されている。また、図２を参照すると、構造物の鉄骨梁１を短手方向から視た正面図が示され、図３を参照すると、図２中I-I断面の断面図が示さている。

鉄骨梁（鉄骨材）１は、Ｈ形鋼からなる鉄骨材であり、上下方向及び長手方向に延びるウェブ１１が形成されてなる。この鉄骨梁１は、長手方向端部が柱（所定の構造物）２に固定され、上方には鉄筋コンクリート造のスラブ３が配設されている。また、鉄骨梁１の表面には、耐火マット（表面耐火被覆材）５が被覆されてなる。耐火マット５は、例えばアルカリアースシリケートウールやガラス繊維を含むシート状の耐火材であり、要求耐火性に適合した厚さで形成されている。この耐火マット５は、先端が鉄骨梁１に溶着可能な固定ピン（固定部材）５ａによって固定されてなる。なお、耐火マット５によって鉄骨梁１の表面を被覆する方法については後述する。

ウェブ１１には、円形の開口部１３が長手方向に複数並んで形成されている。開口部１３は、ウェブ１１を貫通させるようにして構造物の配管や電線等を設置するために設けられる穴である。この開口部１３近傍には、補強部材２１、耐火被覆材（耐火断熱部、開口耐火被覆材）２３及び被覆シート（被覆部材）２５が配設されている。

補強部材２１は、短手方向から視て円形の平板部材であり、中央に開口部１３に対応する形状の開口２１ａが形成されてなる。また、補強部材２１は、ウェブ１１の平面１１ａに、開口２１ａと開口部１３とが合わさるように溶接されている。これにより、鉄骨梁１は、ウェブ１１に開口部１３が形成されることによる強度の低下を補強部材２１によって補強しつつ、構造物の配管や電線等を設置するために設けられた開口部１３を有効に活用することができる。

図４を参照すると、耐火被覆材２３の斜視図が示されている。耐火被覆材２３は、要求耐火性を有する耐火材である。詳しくは、耐火被覆材２３は、耐火断熱部３１、不燃金属箔３３及び粘着部３５を有し、例えばロール状にして保管されてなる（不図示）。

耐火断熱部３１は、薄い帯状のアルカリアースシリケートウールを複数層に重ねて形成されており、折り曲げ自在に構成されている。この耐火断熱部３１は、１０００℃以下の温度であれば焼失せずに耐火性を維持することが可能である。不燃金属箔３３は、薄膜状のアルミシートであり、断面形状がロの字形のカバー状に形成され、耐火断熱部３１を囲うように形成されてなる。すなわち耐火断熱部３１は、不燃金属箔３３により上面２３ａ、下面２３ｂ及び両側面２３ｃが被覆されてなる。粘着部３５は、耐火断熱部３１、すなわち不燃金属箔３３の上面２３ａ中央に貼り付けられ、帯状に形成された両面粘着テープである。この粘着部３５は、不燃金属箔３３側とは反対側の面が離型紙３５ａによって覆われてなる。

図３によると、耐火被覆材２３は、開口部１３の内周面（開口部の内周縁）に粘着部３５を貼り付けることで、ウェブ１１に形成された開口部１３の内周縁に対向するよう、開口部１３の内周面に配設されてなる。これにより、ウェブ１１に形成された開口部１３近傍は、補強部材２１によって補強することができ、耐火被覆材２３によって耐火性を向上させることができる。なお、耐火被覆材２３を開口部１３の内周面に配設する方法については後述する。

このように、耐火断熱部３１は、不燃金属箔３３によって被覆される構成からなるため、耐火被覆材２３の表面は不燃金属箔３３によって保護される。これにより、耐火断熱部３１は、筒状の耐火被覆材２３の中に構造物の配管や電線等を設置させる際などに耐火被覆材２３が欠損し難くなり、開口部１３近傍の耐火性を維持させることができる。また、耐火断熱部３１、不燃金属箔３３及び粘着部３５は、比較的軽量な材料であるため、耐火被覆材２３全体としても比較的軽量となる。これにより、耐火被覆材２３は、取り付けるときや運ぶときの作業者の負担を軽減することができる。また、耐火被覆材２３は、簡易的な構成からなるため、安価に製作される。これにより、施工コストの低減を図る事ができる。

図５を参照すると、被覆シート２５の正面図が示されている。被覆シート２５は、例えば無機材料であってアルカリアースシリケートウールやガラス繊維を含んでなり、１０００℃以上の温度に耐えることが可能な耐火性を有するシート状の部材である。この被覆シート２５は、ロール状にして保管されている。また、被覆シート２５は、短手方向両側に例えば８つずつのスリットが設けられたスリット部（スリット）２５ａを有する。以下、説明の便宜上、スリット部２５ａが形成されていない部分を被覆部２５ｂという。

図３によると、被覆シート２５は、耐火被覆材２３を覆うように被覆してなる。また、被覆シート２５は開口部１３に向かって押圧するように耐火被覆材２３を支持しつつ、スリット部２５ａが固定ピン５ａによって固定されている。ここで、被覆シート２５は、耐火性を有しているため、例えば火災によって鉄骨梁１が高温下に晒されるような場合であっても、耐火マット５と耐火被覆材２３との接続部分が高温下に晒されることを抑制することができる。また、被覆シート２５は、耐火被覆材２３を開口部１３に向かって押圧するように支持してなるため、耐火被覆材２３が高温下で熱収縮する場合であっても、耐火マット５と耐火被覆材２３との間に隙間が生じることを抑制することができる。なお、被覆シート２５によって耐火被覆材２３を被覆する方法については後述する。

図６を参照すると、鉄骨梁１の耐火被覆方法の施工手順がフローチャートで示されており、図６に沿い、上記した構成からなる耐火被覆材２３及び被覆シート２５を使用する鉄骨梁１の耐火被覆施工（耐火被覆方法）について説明する。

まず、補強部材２１によって開口部１３が補強された鉄骨梁１、ロール状にして保管されている耐火被覆材２３、ロール状にして保管されている被覆シート２５、耐火マット５及び固定ピン５ａを準備する（準備工程Ｓ１）。

次に、構造物の建築現場にて、鉄骨梁１を柱２に設置する（設置工程Ｓ２）。この設置工程Ｓ１のあと、図示はしないが、耐火被覆施工以外の工程での構造物の建築が進められ、スラブ３が形成される。

次に、耐火マット５を鉄骨梁１の表面に配設する（配設工程Ｓ３）。具体的には、ロール状にして保管されている状態の耐火マット５をシート状に延ばし、開口部１３に対応するよう開口を形成したあと、ウェブ１１等の鉄骨梁１全体に配設する。

次に、耐火被覆材２３によって開口部１３の内周面を被覆する（耐火工程Ｓ４）。具体的には、ロール状にして保管されている状態の耐火被覆材２３を鉄骨梁１に配設された開口部１３の内周面の内周長さとなるように切り分けて帯状にしたあと、開口部１３の内周面の形状に適合した形状に耐火被覆材２３を折り曲げて、上面２３ａが外周になるよう筒状に変形させる。そして、筒状に形成された耐火被覆材２３を開口部１３の内周面に挿通し、粘着部３５を開口部１３の内周面に貼着して接合することで、開口部１３の内周面を耐火被覆材２３で被覆する。

このように耐火被覆材２３は、粘着部３５が開口部１３の内周面に貼りつくように配置されるため、開口部１３の内周面に耐火被覆材２３を容易に施すことができる。また、開口部１３の内周面に耐火被覆材２３を被覆させることで、耐火被覆材２３は、開口部１３に対向して配置することができる。

図７を参照すると、開口部１３の斜視図が示されている。耐火工程Ｓ２のあと、被覆シート２５で耐火被覆材２３を被覆する（被覆工程Ｓ５）。具体的には、被覆部２５ｂによって耐火被覆材２３の下面２３ｂ及び両側面２３ｃを覆う。その後、スリット部２５ａを補強部材２１の側面（鉄骨材の表面）２１ｂに位置させる。なお、スリット部２５ａを補強部材２１の側面２１ｂに例えば両面テープを用いて仮止めしてもよい。

これにより、被覆シート２５は、耐火被覆材２３を覆うことで、耐火被覆材２３を開口部１３に向かって押圧するようにしつつ支持することができる。また、被覆シート２５は、スリット部２５ａが形成されることにより、被覆シート２５にしわ等が生じることを抑制しつつ好適に、開口部１３に被覆シート２５を設けることができる。

さらに、配設工程Ｓ４のあと、固定ピン５ａによって耐火マット５をウェブ１１に固定する（固定工程Ｓ５）。具体的には、被覆シート２５におけるスリット部２５ａの一片Ｐに対応する位置に固定ピン５ａを差し込み、該固定ピン５ａの先端をウェブ１１に溶着させる。これにより、耐火マット５をウェブ１１に固定するのと同時に被覆シート２５をウェブ１１に固定することができる。

このようにして耐火被覆施工をしたあと、開口部１３内に配置された筒状の耐火被覆材２３の中に構造物の配管や電線等を設置する。したがって、耐火被覆材２３を用いて開口部１３の耐火被覆施工を施したことで、開口部１３の有効に活用可能な範囲を広く保つことや、開口部１３の耐火性を向上させることができた。

次に、本実施形態に係る別実施例について説明する。
図８を参照すると、別実施例に係る、図２中I-I断面の断面図が示されている。第１実施形態の前記実施例と比較すると、耐火被覆材２３が耐火マット５によって短手方向で挟まれるようにして配設されている点で相違する。このように、耐火マット５によって短手方向で挟まれるように耐火被覆材２３を配設した場合であっても、耐火マット５と耐火被覆材２３との間に隙間が生じることを被覆シート２５によって抑制することができる。

次に、本実施形態に係るさらなる別実施例について説明する。
図９を参照すると、さらなる別実施例に係る、図２中I-I断面の断面図が示されている。第１実施形態の前記実施例と比較すると、耐火被覆材２３に代えて耐火マット５を開口部１３の内周縁に位置させて耐火断熱部を形成している点で相違する。このように、耐火マット５によって耐火断熱部を形成した場合であっても、耐火マット５間の接合部分、すなわち耐火マット５と耐火断熱部との間に隙間が生じることを被覆シート２５によって抑制することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る耐火被覆方法では、開口部１３が形成された鉄骨梁１の耐火被覆方法であって、開口部１３が形成された鉄骨梁１と、開口部１３の近傍である側面２１ｂを高温から保護する耐火マット５と、耐火性を有する被覆シート２５と、を準備する準備工程Ｓ１と、鉄骨梁１に耐火マット５を配設する配設工程Ｓ３と、鉄骨梁１に形成された開口部１３の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火被覆材２３を形成する耐火工程Ｓ４と、耐火被覆材２３及び開口部１３の近傍に位置する耐火マット５を被覆シート２５で被覆する被覆工程Ｓ５と、を備え、被覆工程Ｓ５は、少なくとも配設工程Ｓ３及び耐火工程Ｓ４を実施し終えてから実施する。

従って、鉄骨梁１に形成された開口部１３の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火被覆材２３を形成する耐火工程Ｓ４と、鉄骨梁１に耐火マット５を配設する配設工程Ｓ３とを実施し終えてから、耐火被覆材２３及び開口部１３の近傍に位置する耐火マット５を被覆シート２５で被覆する被覆工程Ｓ５を実施したので、耐火被覆材２３と耐火マット５とが乖離することを被覆シート２５によって抑制することができる。

そして、準備工程Ｓ１では、鉄骨梁１の開口部１３近傍を高温から保護する耐火被覆材２３を準備し、耐火工程Ｓ４では、鉄骨梁１に形成された開口部１３の内周縁に対向する位置に耐火被覆材２３を配設したので、耐火断熱部の形成に係る作業を容易にすることができる。

また、第１実施形態に係る鉄骨梁では、開口部１３が形成された鉄骨梁１と、鉄骨梁１の少なくとも開口部１３の近傍側面２１ｂを高温から保護する耐火マット５と、開口部１３の内周縁に対向して形成される耐火被覆材２３と、耐火性を有する被覆シート２５と、を備え、被覆シート２５は、耐火被覆材２３及び開口部１３の近傍側面２１ｂに位置する耐火マット５を被覆してなる。

従って、耐火マット５によって鉄骨梁１の開口部１３の近傍表面を高温から保護し、鉄骨梁１に形成された開口部１３の内周縁に対向するよう耐火被覆材２３を形成し、耐火被覆材２３を被覆シート２５で被覆したので、鉄骨梁１の耐火性を耐火被覆材２３及び耐火マット５によって向上させつつ、耐火被覆材２３と耐火マット５との間に隙間が生じることを被覆シート２５によって抑制することができる。

そして、耐火断熱部として、鉄骨梁１の開口部１３近傍を高温から保護する耐火被覆材２３を用いたので、鉄骨梁１の耐火性を向上させることができる。
そして、被覆材として、シート状の耐火部材である被覆シート２５を用いたので、耐火被覆材２３と耐火マット５との接続部分の耐火性を高めることができる。

さらに、被覆シート２５には、短手方向に延びるスリットを有するスリット部２５ａが形成されたので、耐火被覆材２３を被覆シート２５で被覆する際に被覆シート２５にしわが生じることを抑制することができる。

以上で本発明に係る耐火被覆方法及び鉄骨梁の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、図６のフローを用いて耐火被覆施工（耐火被覆方法）を説明したが、同フローの順番は一例であり、本発明を実施可能な程度に順番を入れ替えるようにしてもよく、特に、配設工程Ｓ３と耐火工程Ｓ４を実施する順番は適宜入れ替えるようにしてもよい。

また、本実施形態では、設置工程Ｓ２のあとで配設工程Ｓ３以降の工程を実施したが、設置工程Ｓ２によって鉄骨梁１を柱２に設置する前に配設工程Ｓ３～固定工程Ｓ６の工程を鉄骨梁１の生産工場で実施してから構造物の建築現場にて設置工程Ｓ２を実施するようにしてもよい。

また、本実施形態では、補強部材２１を開口部１３近傍に設けるようにしたが、補強部材２１を設けなくてもよく、ウェブ１１の開口部１３及び補強部材２１の開口２１ａの内周縁に嵌合及び溶接される筒状の部材を設けて、開口部１３をさらに補強するようにしてもよい。
また、本実施形態では、アルカリアースシリケートウールやガラス繊維を含む被覆シート２５を用いているが、セラミックファイバーや耐火マット５と同じ材質の部材を使用してもよい。

また、本実施形態では、耐火被覆材２３は、アルカリアースシリケートウールを複数積層してなる耐火断熱部３１を用いているが、本発明は積層されていない耐火断熱部でもよく、例えば熱膨張性耐火ゴムシート等の耐火被覆材を使用してもよい。
また、本実施形態では、粘着部３５は帯状に形成されているが、本発明は、複数の粘着部を点在させてもよく、細いライン状の粘着部を平行に複数形成させてもよい。これによって、粘着部３５の面積は少なくなり、コストを軽減することができる。

１ 鉄骨梁（鉄骨材）
２ 柱（所定の構造物）
５ 耐火マット（表面耐火被覆材）
５ａ 固定ピン（固定部材）
１３ 開口部
２１ｂ 側面（鉄骨材の表面）
２３ 耐火被覆材（耐火断熱部、開口耐火被覆材）
２５ 被覆シート（被覆部材）
２５ａ スリット部（スリット）

Claims (6)

1. 開口部が形成された鉄骨材の耐火被覆方法であって、
   前記開口部が形成された前記鉄骨材と、前記鉄骨材の少なくとも前記開口部の近傍表面を高温から保護する表面耐火被覆材と、耐火性を有する被覆部材と、を準備する準備工程と、
   前記鉄骨材に前記表面耐火被覆材を配設する配設工程と、
   前記鉄骨材に形成された前記開口部の内周縁に対向する位置を高温から保護する耐火断熱部を形成する耐火工程と、
   前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍表面に位置する前記表面耐火被覆材を前記被覆部材で被覆する被覆工程と、を備え、
   前記被覆工程は、少なくとも前記配設工程及び前記耐火工程を実施し終えてから、前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍表面に位置する前記表面耐火被覆材を前記被覆部材で被覆することにより、前記耐火断熱部を前記開口部に向かって押圧しつつ支持する、耐火被覆方法。
2. 前記準備工程では、前記鉄骨材の前記開口部の近傍を高温から保護する開口耐火被覆材を準備し、
   前記耐火工程では、前記鉄骨材に形成された前記開口部の内周縁に対向する位置に前記開口耐火被覆材を配設することで前記耐火断熱部を形成する、請求項１に記載の耐火被覆方法。
3. 開口部が形成された鉄骨材と、
   前記鉄骨材の少なくとも前記開口部の近傍表面を高温から保護する表面耐火被覆材と、
   前記開口部の内周縁に対向して形成される耐火断熱部と、
   耐火性を有する被覆部材と、を備え、
   前記被覆部材は、前記耐火断熱部及び前記開口部の近傍表面に位置する前記表面耐火被覆材を被覆することにより、前記耐火断熱部を前記開口部に向かって押圧しつつ支持してなる、鉄骨梁。
4. 前記耐火断熱部は、前記鉄骨材の前記開口部の近傍を高温から保護する開口耐火被覆材である、請求項３に記載の鉄骨梁。
5. 前記被覆部材は、シート状の耐火部材である、請求項３または４に記載の鉄骨梁。
6. 前記被覆部材は、少なくとも一部に短手方向に延びるスリットが形成されてなる、請求項５に記載の鉄骨梁。

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