JP7228460B2

JP7228460B2 - Fiber-reinforced plastic members and fiber-reinforced plastic composite structures

Info

Publication number: JP7228460B2
Application number: JP2019087951A
Authority: JP
Inventors: 雅樹加藤; 重彰馬場; 由尚阪井; 健史土井; 知晃傳寳
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2039-05-08
Also published as: JP2020183068A

Description

本発明は、繊維強化プラスチック部材及び繊維強化プラスチック複合構造に関する。 The present invention relates to fiber-reinforced plastic members and fiber-reinforced plastic composite structures.

建物の構造材として、あるいは建物の構造を強化、補強する部材として、繊維強化樹脂が注目されている。例えば、建物の柱や梁等を構成する部材の強度を高めるために部材の断面積を大きくすると、部材の大型化や重量増加に繋がってしまう。そこで、強度を確保しつつ、部材の大型化や重量増加を抑えるため、繊維強化樹脂と木材等の他の部材とを組み合わせた複合構造が提案されている。
例えば特許文献１には、複数層の木材素材の層間に、炭素繊維束を配置して接合して形成された、繊維強化集成材が開示されている。炭素繊維束は、繊維強化集成材の外表面から所定の値以上の深さの内部に配置されている。
また、特許文献２には、接着一体とされた五層以上の角材状をなす構造用集成材が開示されている。本構造用集成材は、最も外側に位置する外側層と、当該外側層に隣り合う強化層と、前記外側層との間に当該強化層を挟む内側隣接層とを備えており、前記強化層は並設された複数本の角状材と強化繊維シートを備えてなり、この強化繊維シートが、前記角状材と外側層又は内側隣接層との間と、互いに隣り合う角状材間とに屈曲されて挟み込まれて前記強化層の幅方向の一方端から他方端にわたるように備えられている。
また、特許文献３には、上下に設けた一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層と、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の間を接続する別個の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層とを、Ｈ字型となるように構成し、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の間において、別個の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の両側に、集成材を設けた炭素繊維強化集成材が開示されている。 BACKGROUND ART Fiber-reinforced resins are attracting attention as structural materials for buildings or as members for strengthening and reinforcing the structure of buildings. For example, if the cross-sectional area of a member that constitutes a pillar, beam, or the like of a building is increased in order to increase the strength of the member, the size and weight of the member will increase. Therefore, in order to suppress the increase in size and weight of members while ensuring strength, a composite structure has been proposed in which fiber reinforced resin is combined with other members such as wood.
For example, Patent Literature 1 discloses a fiber-reinforced laminated lumber formed by arranging and bonding carbon fiber bundles between layers of a plurality of wooden materials. The carbon fiber bundles are arranged inside the fiber-reinforced laminated lumber at a depth equal to or greater than a predetermined value from the outer surface of the fiber-reinforced laminated lumber.
Further, Patent Document 2 discloses a laminated structural material having five or more layers which are integrally bonded to each other and which is shaped like a rectangular timber. The structural laminated lumber includes an outermost outer layer, a reinforcing layer adjacent to the outer layer, and an inner adjacent layer sandwiching the reinforcing layer between the outer layer and the reinforcing layer. comprises a plurality of parallel-arranged angular members and reinforcing fiber sheets, and the reinforcing fiber sheets are arranged between the angular members and the outer layer or inner adjacent layer, and between adjacent rectangular members. It is provided so as to extend from one end to the other end in the width direction of the reinforcing layer.
Further, in Patent Document 3, a pair of flat carbon fiber reinforced resin composite material layers provided on the top and bottom, and a separate flat carbon fiber reinforced resin composite that connects between the pair of flat carbon fiber reinforced resin composite material layers The material layer is configured to be H-shaped, and between a pair of flat carbon fiber reinforced resin composite material layers, laminated lumber is provided on both sides of the separate flat carbon fiber reinforced resin composite material layer. A carbon fiber reinforced laminate is disclosed.

特許文献１や特許文献２に開示されたような集成材においては、火災が生じ外部温度が上昇した際に、炭素繊維束や強化繊維シートの温度も上昇して溶融、燃焼する可能性がある。このため、耐火性能が求められる建物には採用することができない。また、特許文献３に開示されたような炭素繊維強化集成材では、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層が外部に露出しているため、耐火性能が低く、特許文献１や特許文献２と同様に、耐火性能が求められる建物には採用することができない。
また、特許文献１～３のいずれも、木材や繊維強化樹脂との間は接着剤で接着されているが、接着剤の耐火性が十分ではなく、これらを構造体として使用した場合の、火災時の温度上昇に抗し得ない可能性がある。また、集成材の強度が発現するためには、接着剤の硬化を待つ必要がある。
耐火性能をより向上可能で、かつ木材等の仕上材と繊維強化樹脂とを容易かつ確実に接合可能な、繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造が望まれている。 In laminated materials such as those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, when a fire occurs and the external temperature rises, the temperature of the carbon fiber bundle and the reinforcing fiber sheet also rises, and there is a possibility of melting and burning. . Therefore, it cannot be used in buildings that require fire resistance. In addition, in the carbon fiber reinforced laminated wood as disclosed in Patent Document 3, since the pair of flat carbon fiber reinforced resin composite material layers are exposed to the outside, the fire resistance is low, Patent Document 1 and Patent Document 2 Similarly, it cannot be used in buildings that require fire resistance.
In addition, in each of Patent Documents 1 to 3, wood and fiber reinforced resin are bonded with an adhesive, but the adhesive does not have sufficient fire resistance, and when these are used as a structure, fire It may not be able to withstand the temperature rise of time. In addition, it is necessary to wait for the adhesive to harden in order for the strength of the laminated lumber to develop.
There is a demand for a fiber-reinforced plastic member and a fiber-reinforced plastic composite structure using the fiber-reinforced plastic member, which can further improve fire resistance and can easily and reliably join finishing materials such as wood and fiber-reinforced resin.

特開２００７－２４５４３１号公報JP 2007-245431 A 特開２０１０－２２１５１４号公報JP 2010-221514 A 特開平４－２７９３３４号公報JP-A-4-279334

本発明が解決しようとする課題は、仕上部と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部が、容易かつ確実に接合可能で、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能な繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a fiber-reinforced plastic member in which a finished portion and a fiber-reinforced plastic portion having high rigidity can be easily and reliably joined, and the fire-resistant performance of the fiber-reinforced plastic portion can be improved, and It is to provide a fiber-reinforced plastic composite structure using this.

本発明者らは、繊維強化プラスチックと木材等の仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材として、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部の外側に、耐火被覆部、仕上部を設けるとともに、繊維強化プラスチック部に貫通孔を備えた突出体を設けて、当該突出体と仕上部とを前記貫通孔を挿通させてボルト接合することで、耐火性能を向上しつつ、接合具等を打ち込むことが困難な繊維強化プラスチックであっても、繊維強化プラスチックと他部材を一体化できる点に着眼して、本発明に至った。また、繊維強化プラスチック複合構造として、繊維強化プラスチック部材を形成する繊維強化プラスチックを当該部材の上方まで貫通孔付きの突出体として設け、前記突出体と屋根部等の他部材とをボルト接合することで、繊維強化プラスチック部材と他部材を一体化した。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材であって、断面形状が、矩形状、Ｉ形状、逆Ｔ形状、Ｈ形状のいずれかに形成された繊維強化プラスチック部と、前記繊維強化プラスチック部の外周囲に設けられる仕上部と、繊維強化プラスチック部と仕上部との間に設けられる、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部と、を備え、前記繊維強化プラスチック部には貫通孔が形成されており、前記仕上部は、前記貫通孔を挿通するボルトを介在させて、前記繊維強化プラスチック部に固定されていることを特徴とする繊維強化プラスチック部材を提供する。
上記のような構成によれば、繊維強化プラスチック部の外周囲には仕上材が設けられ、繊維強化プラスチック部と仕上部との間には、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部が設けられている。火災時に外部温度が上昇しても、外部から仕上部等を介して繊維強化プラスチック部に伝達しようとする熱エネルギーを吸熱材が吸収する。したがって、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能である。
また、繊維強化プラスチック部は一般に、釘等を打ち込むのが容易ではないところ、木質部は、繊維強化プラスチック部に形成した貫通孔を介して、これを挿通するボルトを介在させて、繊維強化プラスチック部に固定される。したがって、これらを容易かつ確実に接合可能である。
このように、仕上材と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部との接合性能と、繊維強化プラスチック部の耐火性能の双方を両立して向上可能な、繊維強化プラスチック部材を提供することができる。 The present inventors have provided a fiber-reinforced plastic member that is a combination of fiber-reinforced plastic and a finishing material such as wood. A projecting body having a through hole is provided in the reinforced plastic part, and the projecting body and the finishing part are inserted through the through hole and joined by bolts, thereby improving the fire resistance performance and driving a connector or the like. The inventors have focused on the point that the fiber reinforced plastic and other members can be integrated even with the difficult fiber reinforced plastic, and have arrived at the present invention. Further, as a fiber-reinforced plastic composite structure, a fiber-reinforced plastic forming a fiber-reinforced plastic member is provided as a projecting body with a through hole up to the upper part of the member, and the projecting body and another member such as a roof are bolted. , the fiber-reinforced plastic member and other members are integrated.
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, the present invention provides a fiber-reinforced plastic member in which a fiber-reinforced plastic and a finishing material are combined, the fiber-reinforced plastic part having a rectangular, I-shaped, inverted T-shaped, or H-shaped cross section. a finishing portion provided around the outer circumference of the fiber-reinforced plastic portion; and a fireproof covering portion provided between the fiber-reinforced plastic portion and the finishing portion and having a heat-absorbing material sealed therein, wherein the fiber-reinforced plastic A through hole is formed in the part, and the finishing part is fixed to the fiber reinforced plastic part with a bolt inserted through the through hole interposed therebetween. .
According to the configuration as described above, the finishing material is provided around the fiber-reinforced plastic part, and the fireproof covering part formed by sealing the heat-absorbing material is provided between the fiber-reinforced plastic part and the finishing part. ing. Even if the outside temperature rises in the event of a fire, the heat absorbing material absorbs the heat energy that is to be transferred from the outside to the fiber reinforced plastic part via the finishing part or the like. Therefore, it is possible to improve the fire resistance of the fiber-reinforced plastic portion.
In general, it is not easy to drive a nail or the like into the fiber-reinforced plastic portion. fixed to Therefore, these can be joined easily and reliably.
Thus, it is possible to provide a fiber-reinforced plastic member capable of improving both the bonding performance between the finishing material and the fiber-reinforced plastic portion having high rigidity and the fire resistance performance of the fiber-reinforced plastic portion. .

本発明の一態様においては、前記繊維強化プラスチック部の外周囲に、外方へと突出する突出体が設けられ、前記突出体に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、貫通孔が、繊維強化プラスチック部の外周囲に、外方へと突出する突出体に形成されているため、構造抵抗要素となる繊維強化プラスチック部に断面欠損等を与えることなく、仕上部と繊維強化プラスチック部を接合可能である。 In one aspect of the present invention, a protrusion that protrudes outward is provided on the outer circumference of the fiber-reinforced plastic portion, and the through hole is formed in the protrusion.
According to the configuration as described above, since the through-hole is formed in the projecting body projecting outward around the outer periphery of the fiber-reinforced plastic portion, the fiber-reinforced plastic portion serving as a structural resistance element has a cross-sectional defect or the like. It is possible to join the finishing part and the fiber-reinforced plastic part without giving any

本発明の別の態様においては、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック複合構造であって、上記の繊維強化プラスチック部材と、前記繊維強化プラスチック部材の上方に設けられる他部材と、を備え、前記繊維強化プラスチック部材は、前記突出体が上方へと突出するように設けられ、前記他部材は、前記突出体にボルト接合されていることを特徴とする繊維強化プラスチック複合構造を提供する。
上記のような構成によれば、突出体を繊維強化プラスチック部材の上方へと突出するように設け、これに他部材がボルト接合されるため、釘等を打ち込むことが容易ではない繊維強化プラスチック部を備えた繊維強化プラスチック部材と、他部材を、容易かつ確実に接合することができる。 In another aspect of the present invention, there is provided a fiber-reinforced plastic composite structure combining fiber-reinforced plastic and a finishing material, comprising the fiber-reinforced plastic member described above and another member provided above the fiber-reinforced plastic member. The fiber-reinforced plastic composite structure is characterized in that the fiber-reinforced plastic member is provided so that the projecting body projects upward, and the other member is bolted to the projecting body. .
According to the above configuration, the projecting body is provided so as to protrude upward from the fiber reinforced plastic member, and the other member is bolted to the projecting body. The fiber-reinforced plastic member provided with and another member can be easily and reliably joined.

本発明によれば、仕上部と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部が、容易かつ確実に接合可能で、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能な繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造を提供することができる。 According to the present invention, a fiber-reinforced plastic member that can easily and reliably join a finishing portion and a fiber-reinforced plastic portion with high rigidity and can improve the fire resistance performance of the fiber-reinforced plastic portion, and a fiber-reinforced plastic member using the same. A fiber reinforced plastic composite structure can be provided.

本発明の実施形態における繊維強化プラスチック部材を用いた繊維強化プラスチック複合構造の模式的な側面図である。1 is a schematic side view of a fiber-reinforced plastic composite structure using fiber-reinforced plastic members according to an embodiment of the present invention; FIG. 図１の繊維強化プラスチック複合構造の縦断面図である。2 is a longitudinal cross-sectional view of the fiber-reinforced plastic composite structure of FIG. 1; FIG. 上記繊維強化プラスチック部材に用いられている耐火被覆部材の、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、及び（ｃ）は当該耐火被覆部材内に設けられた吸熱シート部の斜視図である。(a) is a perspective view, (b) is a cross-sectional view, and (c) is a perspective view of a heat-absorbing sheet portion provided in the fire-resistant coating member used in the fiber-reinforced plastic member. be. 耐火被覆部の有効性を検証するための加熱実験における、実験環境の正面図、上面図、及び側面図である。FIG. 10 is a front view, a top view, and a side view of the experimental environment in a heating experiment for verifying the effectiveness of the refractory coating; 上記加熱実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the said heating experiment. 繊維強化プラスチック部材を対象とした加熱実験における、実験環境の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an experimental environment in a heating experiment on a fiber-reinforced plastic member; （ａ）は図６の加熱実験において使用した繊維強化プラスチック部材の断面図であり、（ｂ）は炉内温度の推移を示すグラフである。(a) is a cross-sectional view of a fiber-reinforced plastic member used in the heating experiment of FIG. 6, and (b) is a graph showing changes in furnace temperature. 図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位の推移を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing changes in vertical displacement at the center of the beam in the heating experiment of FIG. 6. FIG. 図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位分布を示すグラフである。7 is a graph showing the vertical displacement distribution at the center of the beam in the heating experiment of FIG. 6; 図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位速度の推移を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing changes in vertical displacement velocity at the center of the beam in the heating experiment of FIG. 6. FIG. 図６の加熱実験における、梁内部の温度の測定位置を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing measurement positions of the temperature inside the beam in the heating experiment of FIG. 6 ; 図６の加熱実験における、梁内部の温度の推移を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing changes in temperature inside the beam in the heating experiment of FIG. 6. FIG. 上記実施形態の変形例に関する、繊維強化プラスチック部材の縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a fiber-reinforced plastic member according to a modified example of the embodiment; 上記実施形態の変形例に関する、繊維強化プラスチック部材の縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a fiber-reinforced plastic member according to a modified example of the embodiment;

本発明は、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部と、仕上材として外装部分に設ける仕上部との間に、耐火被覆部を設置した繊維強化プラスチック部材、及び前記繊維強化プラスチック部材に屋根部等の他部材を接合させた繊維強化プラスチック複合構造である。本発明の特徴は、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部と、仕上部、または他部材を繊維強化プラスチック部に設けた貫通孔を介して、リベット接合またはボルト接合して、繊維強化プラスチック製の梁部材、または梁屋根構造を形成する点である。また、他の特徴としては、繊維強化プラスチック部を、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部で覆うことで、比較的熱に弱い繊維強化プラスチックの高温度化を防止する点である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態における木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）を用いた繊維強化プラスチック複合構造の模式的な側面図である。繊維強化プラスチック複合構造２は、建物１の屋外に設置されている。建物１は、上部構造１ａと、下部構造１ｂとを有している。上部構造１ａは、下部構造１ｂの上方に設けられている。上部構造１ａは、下部構造１ｂよりも水平面内における設置面積が小さく、これによって、下部構造１ｂ上には、上部構造１ａが設けられた以外の部分にルーフ部４が設けられている。
繊維強化プラスチック複合構造２は、建物１のルーフ部４上に設置されている。繊維強化プラスチック複合構造２は、後に詳細に説明する木質梁部材１０を備えて形成された梁３と、その上方に設けられる屋根部（他部材）８を備えている。梁３は、複数本の支柱５Ａ～５Ｆに支持されている。本実施形態において、支柱５Ａ～５Ｆは、ルーフ部４及びルーフ部４上に敷設された鉄製の下地材４ｓ上に設けられている。支柱５Ａ～５Ｆのうち、上部構造１ａに最も近い支柱５Ａは、鉛直上下方向に延びている。支柱５Ａに対し、上部構造１ａから離れる側の２本の支柱５Ｂ、５Ｃは、上方に向かって上部構造１ａ側に傾斜して延びている。ルーフ部４上において、上部構造１ａから最も離れた側の２本の支柱５Ｄ、５Ｅは、上方に向かって上部構造１ａから離間する方向に傾斜して延びている。支柱５Ｆは、支柱５Ｄの中間部分から、上方に向かって上部構造１ａに向かう方向に傾斜して延びている。
梁３は、これらの支柱５Ａ～５Ｆ上に設けられている。梁３は、上部構造１ａ側から離間するにしたがって、漸次上方に延びるよう、湾曲して設けられている。
このような支柱５Ａ～５Ｆ及び梁３は、図１の紙面に直交する方向に間隔をあけて複数組が設けられている。屋根部８は、これら複数本の梁３上に設けられている。 The present invention provides a fiber-reinforced plastic member having a fireproof coating installed between a fiber-reinforced plastic portion formed of fiber-reinforced plastic and a finishing portion provided as a finishing material on an exterior portion, and a roof on the fiber-reinforced plastic member. It is a fiber-reinforced plastic composite structure in which other members such as parts are joined. A feature of the present invention is that a fiber-reinforced plastic portion formed of fiber-reinforced plastic and a finishing portion or other member are joined by rivets or bolts through through-holes provided in the fiber-reinforced plastic portion to form a fiber-reinforced plastic. It is the point of forming a beam member made of steel, or a beam roof structure. Another feature is that the fiber-reinforced plastic portion is covered with a heat-absorbing material-sealed refractory coating, thereby preventing the relatively heat-sensitive fiber-reinforced plastic from increasing in temperature.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of a fiber-reinforced plastic composite structure using wooden beam members (fiber-reinforced plastic members) according to this embodiment. A fiber-reinforced plastic composite structure 2 is installed outside the building 1 . The building 1 has an upper structure 1a and a lower structure 1b. The upper structure 1a is provided above the lower structure 1b. The upper structure 1a has a smaller installation area in the horizontal plane than the lower structure 1b, so that the roof part 4 is provided on the lower structure 1b except where the upper structure 1a is provided.
A fiber-reinforced plastic composite structure 2 is installed on the roof part 4 of the building 1 . The fiber-reinforced plastic composite structure 2 includes a beam 3 formed with a wooden beam member 10, which will be described later in detail, and a roof portion (another member) 8 provided thereabove. The beam 3 is supported by a plurality of struts 5A-5F. In this embodiment, the pillars 5A to 5F are provided on the roof portion 4 and an iron base material 4s laid on the roof portion 4. As shown in FIG. Of the columns 5A to 5F, the column 5A closest to the upper structure 1a extends in the vertical direction. The two pillars 5B and 5C on the side away from the upper structure 1a with respect to the pillar 5A extend obliquely upward toward the upper structure 1a. On the roof portion 4, the two pillars 5D and 5E on the farthest side from the upper structure 1a extend upward in an inclined direction away from the upper structure 1a. The strut 5F extends obliquely upward from the intermediate portion of the strut 5D toward the upper structure 1a.
The beams 3 are provided on these struts 5A-5F. The beams 3 are curved so as to gradually extend upward as they are separated from the upper structure 1a side.
A plurality of sets of such struts 5A to 5F and beams 3 are provided at intervals in a direction orthogonal to the plane of FIG. The roof portion 8 is provided on these multiple beams 3 .

上記の梁３は、以下に示すような木質梁部材１０を備えるように形成されている。
図２は、繊維強化プラスチック複合構造２及び木質梁部材１０の縦断面図である。木質梁部材１０は、断面形状が中空の矩形状に形成された繊維強化プラスチック部１１と、木質部（仕上部）２０と、を備えており、繊維強化プラスチックと木材が組み合わされて構成されている。
繊維強化プラスチック部１１は、例えば炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の強化繊維に樹脂を含浸させて上記形状に成形された繊維強化プラスチックにより形成されている。
繊維強化プラスチック部１１は、中心軸に交差する断面形状が、矩形状をなしている。すなわち、繊維強化プラスチック部１１は、上下方向に間隔をあけて設けられた上板部１１ａ、下板部１１ｂと、これらを連結する一対の側板部１１ｃを備えている。側板部１１ｃは、図２に示されるように繊維強化プラスチック部１１を断面視したときに、上板部１１ａと下板部１１ｂの各々の側端部に接合されて上下間でこれらを連結するように設けられている。これら上板部１１ａ、下板部１１ｂ、及び一対の側板部１１ｃによって、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄが形成され、この胴体部１１ｄの中央には、上板部１１ａ、下板部１１ｂ、及び一対の側板部１１ｃによって囲われた中空部Ｓが形成されている。
繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄは、梁３の長手方向に延びる中心軸に交差する断面において、木質梁部材１０の中央部に内蔵（埋設）されている。すなわち、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄは、木質梁部材１０の外部に露出していない。 The beam 3 described above is formed to include a wooden beam member 10 as described below.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the fiber-reinforced plastic composite structure 2 and the wooden beam member 10. FIG. The wooden beam member 10 includes a fiber-reinforced plastic portion 11 having a hollow rectangular cross-sectional shape and a wooden portion (finishing portion) 20, and is configured by combining fiber-reinforced plastic and wood. .
The fiber-reinforced plastic portion 11 is made of fiber-reinforced plastic formed by impregnating reinforcing fibers such as carbon fibers, aramid fibers, and vinylon fibers with a resin and molding them into the above-described shape.
The fiber-reinforced plastic part 11 has a rectangular cross-sectional shape that intersects the central axis. That is, the fiber-reinforced plastic portion 11 includes an upper plate portion 11a and a lower plate portion 11b spaced apart from each other in the vertical direction, and a pair of side plate portions 11c connecting the plate portions 11a and 11b. When the fiber-reinforced plastic portion 11 is viewed in cross section as shown in FIG. 2, the side plate portion 11c is joined to the side end portions of the upper plate portion 11a and the lower plate portion 11b to connect them vertically. is provided as follows. A body portion 11d of the fiber-reinforced plastic portion 11 is formed by the upper plate portion 11a, the lower plate portion 11b, and the pair of side plate portions 11c. , and a pair of side plate portions 11c.
The body portion 11 d of the fiber-reinforced plastic portion 11 is embedded (embedded) in the central portion of the wooden beam member 10 in a cross section that intersects the central axis extending in the longitudinal direction of the beam 3 . That is, the body portion 11d of the fiber-reinforced plastic portion 11 is not exposed to the outside of the wooden beam member 10. As shown in FIG.

繊維強化プラスチック部１１の外周囲には、胴体部１１ｄから外方へと突出する突出体１１ｐが設けられている。特に本実施形態においては、突出体１１ｐは、上板部１１ａの上面から上方に突出するように設けられている。突出体１１ｐは平板状に形成されており、梁３の長手方向に延在するように設けられている。
突出体１１ｐには、第１及び第２の貫通孔１１ｓ、１１ｔが設けられている。これらの貫通孔１１ｓ、１１ｔは、第１貫通孔１１ｓが第２貫通孔１１ｔの下方に位置するように、互いに間隔をあけて設けられている。第１及び第２の貫通孔１１ｓ、１１ｔは、それぞれ、梁３の長手方向に所定の間隔をあけて、複数個が開設されている。 A protruding body 11p protruding outward from the body portion 11d is provided on the outer circumference of the fiber-reinforced plastic portion 11. As shown in FIG. Particularly in the present embodiment, the protrusion 11p is provided so as to protrude upward from the upper surface of the upper plate portion 11a. The projecting body 11p is formed in a flat plate shape and provided so as to extend in the longitudinal direction of the beam 3. As shown in FIG.
The protrusion 11p is provided with first and second through holes 11s and 11t. These through holes 11s and 11t are spaced apart from each other such that the first through hole 11s is positioned below the second through hole 11t. A plurality of first and second through-holes 11s and 11t are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam 3, respectively.

突出体１１ｐの２つの側面の各々には、内側接合具１２が接合されている。内側接合具１２は、２つの板部１２ａ、１２ｂを備えており、これらが互いの側辺において垂直に接合されることで、断面がＬ字状になるように形成されている。内側接合具１２は、一方の板部１２ａが突出体１１ｐに沿い、他方の板部１２ｂが板部１２ａの上側に位置して繊維強化プラスチック部１１の上板部１１ａと略平行になるように設けられている。内側接合具１２は、突出体１１ｐの両側面に沿って設けられた２つの板部１２ａにそれぞれ設けられた貫通孔１２ｄと、突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃにより、突出体１１ｐに接合されている。
内側接合具１２の各々には、外側接合具１３が接合されている。外側接合具１３も内側接合具１２と同様に、２つの板部１３ａ、１３ｂにより断面がＬ字状になるように形成されている。外側接合具１３は、一方の板部１３ｂが内側接合具１２の板部１２ｂの上に接触して沿い、他方の板部１３ａが板部１３ｂよりも外側に位置して繊維強化プラスチック部１１の側板部１１ｃと略平行になるように設けられ、内側接合具１２に接合されている。 An inner connector 12 is joined to each of the two side surfaces of the protrusion 11p. The inner connector 12 includes two plate portions 12a and 12b, which are vertically joined together at their sides to form an L-shaped cross section. The inner connector 12 is arranged such that one plate portion 12a is along the protruding body 11p and the other plate portion 12b is positioned above the plate portion 12a and substantially parallel to the upper plate portion 11a of the fiber-reinforced plastic portion 11. is provided. The inner connector 12 protrudes by means of through holes 12d provided in two plate portions 12a provided along both side surfaces of the projecting body 11p and bolts 12c passing through the first through holes 11s of the projecting body 11p. It is joined to the body 11p.
An outer connector 13 is joined to each of the inner connectors 12 . As with the inner connector 12, the outer connector 13 is also formed to have an L-shaped cross section by two plate portions 13a and 13b. One plate portion 13b of the outer connector 13 contacts and follows the plate portion 12b of the inner connector 12, and the other plate portion 13a of the outer connector 13 is located outside the plate portion 13b so that the fiber-reinforced plastic portion 11 is attached. It is provided so as to be substantially parallel to the side plate portion 11 c and is joined to the inner connector 12 .

外側接合具１３の板部１３ａの外側表面には、それぞれ、これに沿って下方に延在するように、平板状の鉛直連結部材１４が接合されている。
鉛直連結部材１４の各々の下端には、下側接合具１５が接合されている。下側接合具１５も内側接合具１２と同様に、２つの板部１５ａ、１５ｂにより断面がＬ字状になるように形成されている。下側接合具１５は、一方の板部１５ａが鉛直連結部材１４の内側表面に沿うように接合され、他方の板部１５ｂが板部１５ａよりも内側に位置して繊維強化プラスチック部１１の下板部１１ｂと略平行になるように設けられ、鉛直連結部材１４に接合されている。
このように、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５により、梁３の長手方向に延びる中心軸に交差する断面において、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄを外側から囲う、矩形状の外郭部１６が形成されている。
内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５のうち、少なくとも内側接合具１２と外側接合具１３は、梁３の長手方向において短尺に形成されており、梁３の長手方向に間隔を置いて設けられている。 A flat plate-shaped vertical connecting member 14 is joined to the outer surface of the plate portion 13a of the outer connector 13 so as to extend downward along the outer surface.
A lower joint 15 is joined to the lower end of each of the vertical connecting members 14 . Similarly to the inner connector 12, the lower connector 15 is also formed with two plate portions 15a and 15b so that its cross section is L-shaped. The lower connector 15 is joined such that one plate portion 15a is along the inner surface of the vertical connecting member 14, and the other plate portion 15b is located inside the plate portion 15a and below the fiber reinforced plastic portion 11. It is provided so as to be substantially parallel to the plate portion 11b and is joined to the vertical connecting member 14 .
In this manner, the inner connector 12, the outer connector 13, the vertical connecting member 14, and the lower connector 15 allow the body portion of the fiber-reinforced plastic portion 11 to be measured in a cross section that intersects the central axis extending in the longitudinal direction of the beam 3. A rectangular outer shell 16 is formed to surround 11d from the outside.
At least the inner connector 12 and the outer connector 13 among the inner connector 12, the outer connector 13, the vertical connection member 14, and the lower connector 15 are formed to be short in the longitudinal direction of the beam 3. 3 are spaced longitudinally.

木質部２０は、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に設けられている。木質部２０は、２つの側板部２０ａと、下板部２０ｂを備えている。
側板部２０ａは、それぞれ、鉛直連結部材１４の外側に、鉛直連結部材１４に沿うように設けられて、ねじビス２１を外郭部１６の内側から外側に位置する側板部２０ａに向けて締めることにより、鉛直連結部材１４に固定されている。
下板部２０ｂは、下側接合具１５の板部１５ｂの下方に、板部１５ｂに沿うように設けられて、ボルト・ナット２２により板部１５ｂに固定されている。
このように側板部２０ａ、下板部２０ｂが設けられることにより、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄの側方及び下方は、木質部２０により覆われる構造となっている。
また、木質部２０は、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５と、及び突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されている。
また、図２に示すように、断熱材４１が繊維強化プラスチック部１１と木質部２０を連結する内側接合具１２の先端部側（木質部２０の内側）に設けられている。断熱材４１を内側接合具１２の先端部側に設けることで、木質部２０が燃焼して、板部１２ｂが露出した場合でも、断熱材４１が板部１２ｂの温度上昇を抑えて、突出体１１ｐへの伝熱を防止できる。 The wooden portion 20 is provided around the fiber-reinforced plastic portion 11 . The wooden portion 20 includes two side plate portions 20a and a lower plate portion 20b.
The side plate portions 20a are provided on the outside of the vertical connection member 14 along the vertical connection member 14, respectively. , are fixed to the vertical connecting member 14 .
The lower plate portion 20 b is provided below the plate portion 15 b of the lower connector 15 along the plate portion 15 b and is fixed to the plate portion 15 b by bolts and nuts 22 .
By providing the side plate portion 20a and the lower plate portion 20b in this manner, the side and lower sides of the body portion 11d of the fiber-reinforced plastic portion 11 are covered with the wooden portion 20. As shown in FIG.
In addition, the wooden part 20 includes the inner connector 12, the outer connector 13, the vertical connecting member 14, the lower connector 15, and the bolt 12c that is inserted through the first through hole 11s of the projecting body 11p. It is fixed to the reinforced plastic part 11 .
Further, as shown in FIG. 2, a heat insulating material 41 is provided on the distal end side (inside of the wooden portion 20) of the inner connector 12 that connects the fiber-reinforced plastic portion 11 and the wooden portion 20. As shown in FIG. By providing the heat insulating material 41 on the tip side of the inner connector 12, even if the wooden part 20 is burned and the plate part 12b is exposed, the heat insulating material 41 suppresses the temperature rise of the plate part 12b and the projecting body 11p. can prevent heat transfer to

繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄと、外郭部１６及び木質部２０の間には、耐火被覆部３０が設けられている。本実施形態においては、耐火被覆部３０には、例えばアクアカバー（登録商標）等の耐火被覆部材３０Ａが設けられている。図３（ａ）は耐火被覆部材の斜視図、図３（ｂ）は耐火被覆部材の断面図、及び図３（ｃ）は耐火被覆部材内に設けられた吸熱シート部の斜視図である。耐火被覆部材３０Ａは、マット部３１、吸熱シート部３２、及びこれらを外側から梱包、被覆する外側被覆材３５を備えている。
マット部３１は、例えばリフラクトリーセラミックファイバーにより形成されている。
吸熱シート部３２は、吸熱材３３と被覆材３４を備えている。被覆材３４は、例えばポリエチレン、アルミ箔、及びナイロンが積層されることによりフィルム状に形成されている。この被覆材３４を２枚対向させ、この間に吸熱材３３を密閉、封止することにより、吸熱シート部３２は形成されている。吸熱材３３は、例えば水や、水を保持させた高分子吸収ポリマー等である。
耐火被覆部材３０Ａは、火災が生じ外部温度が上昇した際に、吸熱材３３内の水が蒸発することで熱を奪い、この吸熱により周囲の部材の温度上昇を抑制する。
耐火被覆部材３０Ａは、複数枚が重ねられて、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄと木質部２０の間の空間Ｓ１に収まるように曲げられ、特に吸熱シート部３２が空間Ｓ１を形成する各部材に密着するように、設けられている。 A fireproof coating 30 is provided between the body portion 11 d of the fiber-reinforced plastic portion 11 and the outer shell portion 16 and the wooden portion 20 . In the present embodiment, the fireproof covering portion 30 is provided with a fireproof covering member 30A such as Aqua Cover (registered trademark). 3(a) is a perspective view of a fireproof covering member, FIG. 3(b) is a cross-sectional view of the fireproof covering member, and FIG. 3(c) is a perspective view of a heat absorbing sheet provided in the fireproof covering member. 30 A of fireproof covering members are provided with the mat part 31, the heat absorption sheet part 32, and the outer covering material 35 which packs and covers these from the outside.
The mat portion 31 is made of, for example, refractory ceramic fibers.
The heat absorbing sheet portion 32 includes a heat absorbing material 33 and a covering material 34 . The covering material 34 is formed in a film shape by laminating polyethylene, aluminum foil, and nylon, for example. The heat-absorbing sheet portion 32 is formed by placing two sheets of the covering material 34 facing each other and sealing the heat-absorbing material 33 therebetween. The heat-absorbing material 33 is, for example, water or a high-molecular absorption polymer that retains water.
When a fire occurs and the external temperature rises, the fireproof coating member 30A absorbs heat by evaporating the water in the heat absorbing material 33, and this heat absorption suppresses the temperature rise of the surrounding members.
A plurality of fireproof coating members 30A are stacked and bent so as to fit in the space S1 between the body portion 11d of the fiber-reinforced plastic portion 11 and the wooden portion 20. Particularly, the heat-absorbing sheet portion 32 forms the space S1. It is provided so as to be in close contact with the

図２に示されるように、屋根部８が、上記のように形成された木質梁部材１０に支持されることにより、繊維強化プラスチック複合構造２が形成されている。屋根部８は、骨材８１、屋根接続部材８２、屋根材８４、及びカバー部材８６を備えている。
骨材８１は、木質梁部材１０の上方に設けられて、屋根部８を支持している。骨材８１は、上側に位置するように設けられた上板部８１ａと、一対の側板部８１ｃを備えている。側板部８１ｃは、上板部８１ａの側端部に接続されて下方に延在するように設けられている。このように、上板部８１ａ及び一対の側板部８１ｃは、中心軸に交差する断面形状がＣ字形状をなすように形成され、これによって形成される空間Ｓ２内に、繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐが収容されて、側板部８１ｃの各下端が外側接合具１３の板部１３ｂ上に位置するように、骨材８１は位置づけられている。
骨材８１の内側には、梁３の長手方向に所定の間隔をあけて、屋根接続部材８２が接合されて設けられている。屋根接続部材８２は、突出体１１ｐに、部分的に接触して沿うように形成されている。この屋根接続部材８２に設けられた貫通孔８２ｄの各々と、突出体１１ｐの第２貫通孔１１ｔを挿通するボルト・ナット８３により、骨材８１は突出体１１ｐに接合されている。
骨材８１の上方には、パネル状に形成された屋根材８４が位置づけられて、ボルト・ナット８５等を介してこれらが互いに固定されている。 As shown in FIG. 2, the fiber-reinforced plastic composite structure 2 is formed by supporting the roof portion 8 on the wooden beam members 10 formed as described above. The roof portion 8 includes aggregates 81 , roof connection members 82 , roof members 84 and cover members 86 .
The aggregate 81 is provided above the wooden beam member 10 and supports the roof portion 8 . The aggregate 81 includes an upper plate portion 81a positioned on the upper side and a pair of side plate portions 81c. The side plate portion 81c is provided so as to be connected to a side end portion of the upper plate portion 81a and extend downward. In this manner, the upper plate portion 81a and the pair of side plate portions 81c are formed to have a C-shaped cross section crossing the central axis, and the fiber-reinforced plastic portion 11 is contained in the space S2 formed thereby. The aggregate 81 is positioned such that the projections 11p are accommodated and the lower ends of the side plate portions 81c are positioned on the plate portion 13b of the outer connector 13. As shown in FIG.
Roof connecting members 82 are joined to the inner side of the aggregate 81 at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam 3 . The roof connection member 82 is formed so as to partially contact and follow the projecting body 11p. The aggregate 81 is joined to the projecting body 11p by bolts and nuts 83 that are inserted through the through holes 82d provided in the roof connecting member 82 and the second through holes 11t of the projecting body 11p.
A panel-shaped roof member 84 is positioned above the aggregate 81 and fixed to each other via bolts and nuts 85 and the like.

骨材８１の各板部８１ａ、８１ｃと、突出体１１ｐにより形成された空間Ｓ２内にも、上記耐火被覆部３０と同様な構成の、耐火被覆部４０が設けられている。耐火被覆部４０は、既に説明したような耐火被覆部材３０Ａが複数枚重ねられて、空間Ｓ２に収まるように曲げられ、特に吸熱シート部３２が空間Ｓ２を形成する各部材に密着するように、設けられている。
上記のように、内側接合具１２と外側接合具１３は、梁３の長手方向において短尺に形成されているため、内側接合具１２の下側の空間Ｓ１と上側の空間Ｓ２は、内側接合具１２と外側接合具１３が設けられていない梁３の長手方向の断面位置においては、連通した空間Ｓ１、Ｓ２となっている。例えばこのような部分においては、耐火被覆部３０、４０は、耐火被覆部材３０Ａが空間Ｓ１と空間Ｓ２を跨って繊維強化プラスチック部１１の周囲に巻き付くように、一体となって構成されている。
骨材８１の２つの側板部８１ｃの外側の表面の各々と、木質部２０の側板部２０ａの上端をかけ渡すように、カバー部材８６が設けられている。これにより、側板部８１ｃの外側の表面と、外側接合具１３の板部１３ｂの上面、及びカバー部材８６で囲われた空間Ｓ３が形成されている。この空間Ｓ３内には、断熱材４１が設けられている。 Also in the space S2 formed by the plate portions 81a and 81c of the aggregate 81 and the projecting body 11p, a fireproof coating 40 having the same structure as the fireproof coating 30 is provided. The refractory covering part 40 is formed by stacking a plurality of refractory covering members 30A as already described and bent so as to fit in the space S2. is provided.
As described above, the inner joint 12 and the outer joint 13 are formed to be short in the longitudinal direction of the beam 3, so that the space S1 below the inner joint 12 and the space S2 above the inner joint 12 are spaced apart from each other by the inner joint. At cross-sectional positions in the longitudinal direction of the beam 3 where the outer connector 13 is not provided, spaces S1 and S2 are communicated with each other. For example, in such a portion, the fireproof coatings 30 and 40 are integrally configured so that the fireproof coating member 30A straddles the space S1 and the space S2 and wraps around the fiber reinforced plastic portion 11. .
A cover member 86 is provided so as to bridge each of the outer surfaces of the two side plate portions 81c of the aggregate 81 and the upper end of the side plate portion 20a of the wooden portion 20. As shown in FIG. As a result, a space S3 surrounded by the outer surface of the side plate portion 81c, the upper surface of the plate portion 13b of the outer connector 13, and the cover member 86 is formed. A heat insulating material 41 is provided in the space S3.

上記のような繊維強化プラスチック複合構造２において火災が生じ、外部温度が上昇した場合には、木質部２０の燃焼等により熱が繊維強化プラスチック複合構造２の内部に伝達しようとしても、空間Ｓ１に設けられた耐火被覆部３０内の水が蒸発しこの熱を吸熱するため、胴体部１１ｄの一定以上の温度上昇が抑制される。
また、外部の熱は、木質部２０と繊維強化プラスチック部１１を接合する外側接合具１３の板部１３ｂと内側接合具１２の板部１２ｂを介しても、繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐへと伝達し得る。この場合においては、まず、外側接合具１３の板部１３ｂ上に設けられた断熱材４１と、空間Ｓ１に、外側接合具１３に密着するように設けられた耐火被覆部３０により、外側接合具１３の板部１３ｂを介した熱の伝達が抑えられる。更に、外側接合具１３の板部１３ｂから内側接合具１２の板部１２ｂへと熱が伝達した場合であっても、空間Ｓ１と空間Ｓ２の各々に、内側接合具１２に密着するように設けられた耐火被覆部３０、４０により、熱の突出体１１ｐへの更なる伝達が抑えられる。 When a fire occurs in the fiber-reinforced plastic composite structure 2 as described above and the external temperature rises, even if heat is transmitted to the inside of the fiber-reinforced plastic composite structure 2 due to combustion of the wooden part 20, the Since the water in the refractory coating portion 30 evaporates and absorbs this heat, the body portion 11d is prevented from increasing in temperature above a certain level.
Also, external heat is transferred to the projecting body 11p of the fiber-reinforced plastic portion 11 through the plate portion 13b of the outer joint 13 and the plate portion 12b of the inner joint 12 that join the wooden portion 20 and the fiber-reinforced plastic portion 11. and can be transmitted. In this case, first, the heat insulating material 41 provided on the plate portion 13b of the outer connector 13 and the fireproof coating 30 provided in the space S1 so as to be in close contact with the outer connector 13 are used to Heat transfer via the plate portion 13b of 13 is suppressed. Furthermore, even when heat is transferred from the plate portion 13b of the outer connector 13 to the plate portion 12b of the inner connector 12, the space S1 and the space S2 are provided so as to be in close contact with the inner connector 12. The refractory coatings 30, 40 thus formed prevent further heat transfer to the projections 11p.

（繊維強化プラスチック梁の耐火性能確認実験）
繊維強化プラスチック製の梁部材を対象に、梁部材を構成する耐火被覆部の耐火性能と梁部材の耐火性能について、要素実験を行い、性能確認を行った。
初めに、本実施形態として用いた耐火被覆部３０、４０の有効性に関する加熱実験及びその結果を説明する。図４は、加熱実験における、実験環境の正面図、上面図、及び側面図である。
本実験においては、幅６０ｍｍ、長さ９００ｍｍの繊維強化プラスチック部１００を用いた。この繊維強化プラスチック部１００を炉１０３に面して配し、繊維強化プラスチック部１００と炉１０３の間に耐火被覆部材１０１を設けた。耐火被覆部材１０１としては、厚さ１３ｍｍのアクアカバーを２枚重ね、２６ｍｍの構成とした。この状況下で、繊維強化プラスチック部１００を、耐火被覆部材１０１の反対側から、ＩＳＯ８３４に記載された標準加熱温度曲線に従って、３０分間、加熱１０２した。消火後、繊維強化プラスチック部１００の最高温度を確認するまで、温度の計測を続けた。温度は、繊維強化プラスチック部１００上の、南位置Ｐ１１、中央位置Ｐ１２、北位置Ｐ１３の３か所において計測した。
図５は、上記加熱実験の実験結果を示すグラフである。線１０５として示されるように、炉１０３内の温度が８００℃を超えるように加熱した場合であっても、線１０４として示されるように、繊維強化プラスチック部１００の最高温度は、１０５℃程度であった。繊維強化プラスチック部は、概ね２００℃以下程度に維持できれば、構造体として使用した場合の強度を発揮できるが、最高温度はこの許容温度を大きく下回る結果となった。
よって、繊維強化プラスチック梁部材として、梁断面の中央部に設ける繊維強化プラスチック部と、その外周面に設ける耐火被覆部と、木質部と、で設置する構成について、必要な耐火性能を満足できる点が確認できた。 (Experiment to confirm fire resistance performance of fiber reinforced plastic beams)
For beam members made of fiber-reinforced plastic, elemental experiments were carried out to confirm the performance of the fireproof performance of the fireproof covering part and the fireproof performance of the beam members.
First, a heating experiment and its results regarding the effectiveness of the fireproof coatings 30 and 40 used as the present embodiment will be described. FIG. 4 shows front, top, and side views of the experimental environment during the heating experiment.
In this experiment, a fiber-reinforced plastic part 100 having a width of 60 mm and a length of 900 mm was used. The fiber-reinforced plastic part 100 was arranged facing the furnace 103 , and the fireproof coating member 101 was provided between the fiber-reinforced plastic part 100 and the furnace 103 . As the fireproof coating member 101, two sheets of aqua cover with a thickness of 13 mm were stacked to form a 26 mm structure. Under these circumstances, the fiber-reinforced plastic part 100 was heated 102 for 30 minutes from the opposite side of the fireproof coating member 101 according to the standard heating temperature curve described in ISO834. After the fire was extinguished, temperature measurement was continued until the maximum temperature of the fiber-reinforced plastic part 100 was confirmed. The temperature was measured at three locations on the fiber-reinforced plastic part 100: the south position P11, the central position P12, and the north position P13.
FIG. 5 is a graph showing experimental results of the above heating experiment. Even when the temperature inside the furnace 103 exceeds 800° C., as indicated by the line 105, the maximum temperature of the fiber-reinforced plastic portion 100 is about 105° C., as indicated by the line 104. there were. If the fiber-reinforced plastic part can be maintained at about 200° C. or less, it can exhibit strength when used as a structural body, but the maximum temperature was much lower than this allowable temperature.
Therefore, as a fiber-reinforced plastic beam member, the fiber-reinforced plastic part provided in the center of the cross section of the beam, the fireproof coating provided on the outer peripheral surface, and the wooden part can satisfy the necessary fireproof performance. It could be confirmed.

次に、繊維強化プラスチック製の梁部材に対して、加熱実験を行い、繊維強化プラスチック梁部材の耐火性能、及び耐火構造性能を確認した。図６は、加熱実験における、実験環境の断面図である。炉１１０の上方に試験体としての木質梁部材１１１を設け、この中央部を２点において上方から油圧ジャッキ１１２により下方に加力しつつ、加熱１１３した。木質梁部材１１１は、６８００ｍｍ離れた２つの支点Ｐ１４において下方から支持するように設けた。油圧ジャッキ１１２としては、２００ｋＮの油圧ジャッキを用い、２００ｍｍのストロークで加力した。
図７（ａ）は、この加熱時における、炉内温度の測定地点を示す説明図である。木質梁部材１１１の上方１００ｍｍの上位置Ｐ１、側方１００ｍｍの西位置Ｐ２、西位置Ｐ２とは反対側の東位置Ｐ３、及び下方２００ｍｍの下位置Ｐ４の４つの位置において、炉内温度を測定した。炉内温度の推移を、図７（ｂ）に示す。いずれの位置においても、炉内温度は、９００℃近くまで上昇している。 Next, a heating experiment was conducted on the fiber-reinforced plastic beam member to confirm the fire resistance performance and fire-resistant structural performance of the fiber reinforced plastic beam member. FIG. 6 is a cross-sectional view of the experimental environment during the heating experiment. A wooden beam member 111 as a test piece was provided above the furnace 110, and the central portion was heated 113 while applying pressure downward from above with a hydraulic jack 112 at two points. The wooden beam member 111 was provided so as to be supported from below at two fulcrums P14 separated by 6800 mm. As the hydraulic jack 112, a 200 kN hydraulic jack was used, and force was applied with a stroke of 200 mm.
FIG. 7(a) is an explanatory diagram showing the measurement points of the temperature inside the furnace during this heating. Furnace temperature was measured at four positions: upper position P1 100 mm above wooden beam member 111, west position P2 100 mm to the side, east position P3 opposite to west position P2, and lower position P4 200 mm below. bottom. FIG. 7(b) shows the transition of the furnace temperature. At any position, the furnace temperature rises to nearly 900°C.

図８は、上記加熱実験における、木質梁部材１１１の中央部分の、鉛直変位の推移を示すグラフである。図９は、木質梁部材１１１の中央部分の、梁中央の鉛直変位分布を示すグラフである。上記のような加熱にもかかわらず、木質梁部材１０は倒壊せず、中央部分のたわみがわずか２０ｍｍに収まった。
図１０は、木質梁部材１１１の中央部分の、鉛直変位速度の推移を示すグラフである。中央部分の鉛直変位速度は、制限値として想定した３１．７ｍｍ／分を大きく下回る結果となった。
上記加熱試験においては、木質梁部材１１１内の複数の部分においても、温度を測定し、その推移を観測した。測定は、図６において、計測点Ｐ５、Ｐ６として示される２つの
熱電対の設定位置において、それぞれ、図１１に１～７として示される、木質梁部材１１１内の複数の部分で行った。
図１２（ａ）、（ｂ）は、計測点Ｐ５と計測点Ｐ６の各々における、各部分の温度の推移を示すグラフである。いずれの計測点Ｐ５、Ｐ６の、いずれの部分においても、最高温度を概ね１３０℃近くに抑えることができた。 FIG. 8 is a graph showing transition of vertical displacement of the central portion of the wooden beam member 111 in the above heating experiment. FIG. 9 is a graph showing vertical displacement distribution at the center of the wooden beam member 111 . Despite the heating as described above, the wooden beam member 10 did not collapse, and the deflection of the central portion was reduced to only 20 mm.
FIG. 10 is a graph showing changes in vertical displacement speed of the central portion of the wooden beam member 111. As shown in FIG. The result was that the vertical displacement speed of the center portion was much lower than the assumed limit value of 31.7 mm/min.
In the heating test described above, temperatures were also measured at a plurality of portions within the wooden beam member 111, and transitions thereof were observed. Measurements were taken at two thermocouple setting positions indicated as measurement points P5 and P6 in FIG.
FIGS. 12(a) and 12(b) are graphs showing changes in temperature of each portion at each of the measurement points P5 and P6. At both measurement points P5 and P6, the maximum temperature could be suppressed to approximately 130°C.

次に、上記の木質梁部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造の効果について説明する。 Next, the effects of the wooden beam member and the fiber-reinforced plastic composite structure using the same will be described.

上記の実施形態の木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）１０は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた木質梁部材１０であって、断面形状が矩形状に形成された繊維強化プラスチック部１１と、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に設けられる木質部（仕上部）２０と、繊維強化プラスチック部１１と木質部２０との間に設けられる、吸熱材３３が密閉されてなる耐火被覆部３０と、を備え、繊維強化プラスチック部１１には貫通孔１１ｓが形成されており、木質部２０は、貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、繊維強化プラスチック部１１の外周囲には木質部２０が設けられ、繊維強化プラスチック部１１と木質部２０との間には、吸熱材３３が密閉されてなる耐火被覆部３０が設けられている。火災時に外部温度が上昇しても、外部から木質部２０等を介して繊維強化プラスチック部１１に伝達しようとする熱エネルギーを吸熱材３３が吸収する。したがって、繊維強化プラスチック部１１の耐火性能を向上可能である。
また、繊維強化プラスチック部１１は一般に、釘等を打ち込むのが容易ではないところ、木質部２０は、繊維強化プラスチック部１１に形成した貫通孔１１ｓを介して、これを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定される。したがって、これらを容易かつ確実に接合可能である。
このように、木質部２０と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部１１との接合性能と、繊維強化プラスチック部１１の耐火性能の双方を両立して向上可能な、木質梁部材１０を提供することができる。 The wooden beam member (fiber-reinforced plastic member) 10 of the above-described embodiment is a wooden beam member 10 in which fiber-reinforced plastic and a finishing material are combined, and is a fiber-reinforced plastic portion 11 having a rectangular cross-sectional shape, A wooden part (finishing part) 20 provided around the outer periphery of the fiber-reinforced plastic part 11, and a fireproof coating part 30 provided between the fiber-reinforced plastic part 11 and the wooden part 20, and formed by sealing a heat absorbing material 33. A through-hole 11s is formed in the fiber-reinforced plastic portion 11, and the wooden portion 20 is fixed to the fiber-reinforced plastic portion 11 with a bolt 12c inserted through the through-hole 11s.
According to the above configuration, the wood portion 20 is provided around the fiber reinforced plastic portion 11, and the heat absorbing material 33 is sealed between the fiber reinforced plastic portion 11 and the wood portion 20. 30 are provided. Even if the outside temperature rises in the event of a fire, the heat absorbing material 33 absorbs the heat energy that is to be transmitted from the outside to the fiber reinforced plastic portion 11 via the wooden portion 20 and the like. Therefore, the fire resistance of the fiber-reinforced plastic portion 11 can be improved.
In general, it is not easy to drive a nail or the like into the fiber-reinforced plastic portion 11, so the wooden portion 20 is inserted through a through-hole 11s formed in the fiber-reinforced plastic portion 11 with a bolt 12c inserted therethrough. , is fixed to the fiber-reinforced plastic part 11 . Therefore, these can be joined easily and reliably.
In this way, it is possible to provide a wooden beam member 10 capable of improving both the bonding performance between the wooden portion 20 and the fiber-reinforced plastic portion 11 having high rigidity and the fire resistance performance of the fiber-reinforced plastic portion 11. can be done.

また、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に、外方へと突出する突出体１１ｐが設けられ、突出体１１ｐに貫通孔１１ｓが形成されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、貫通孔１１ｓが、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に、外方へと突出する突出体１１ｐに形成されているため、構造抵抗要素となる繊維強化プラスチック部１１に断面欠損等を与えることなく、木質部２０と繊維強化プラスチック部１１を接合可能である。 Further, the fiber-reinforced plastic portion 11 is provided with a protruding body 11p protruding outward from the outer periphery thereof, and the protruding body 11p is formed with a through hole 11s.
According to the above configuration, since the through holes 11s are formed in the projecting body 11p projecting outward around the outer periphery of the fiber reinforced plastic portion 11, the fiber reinforced plastic portion 11 that serves as a structural resistance element. The wooden part 20 and the fiber-reinforced plastic part 11 can be joined without causing a cross-sectional loss or the like.

また、木質部２０は、接合具１２、１３を介して繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐに接合されており、耐火被覆部３０の吸熱材３３は、接合具１２、１３に密着して設けられている。
上記のような構成によれば、接合具１２、１３を介した熱の伝達を効果的に抑制可能である。 The wooden part 20 is joined to the projecting body 11p of the fiber-reinforced plastic part 11 via the joints 12 and 13, and the heat absorbing material 33 of the fireproof coating part 30 is provided in close contact with the joints 12 and 13. ing.
According to the configuration as described above, it is possible to effectively suppress heat transfer via the connectors 12 and 13 .

また、上記の実施形態の繊維強化プラスチック複合構造２は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック複合構造２であって、木質梁部材１０と、木質梁部材１０の上方に設けられる屋根部（他部材）８と、を備え、木質梁部材１０は、突出体１１ｐが上方へと突出するように設けられ、屋根部８は、突出体１１ｐにボルト８３接合されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、突出体１１ｐを木質梁部材１０の上方へと突出するように設け、これに屋根部８がボルト８３接合されるため、釘等を打ち込むことが容易ではない繊維強化プラスチック部１１を備えた木質梁部材１０と、屋根部８を、容易かつ確実に接合することができる。 Further, the fiber-reinforced plastic composite structure 2 of the above-described embodiment is a fiber-reinforced plastic composite structure 2 in which fiber-reinforced plastic and finishing material are combined. The wooden beam member 10 is provided so that the projecting body 11p projects upward, and the roof part 8 is joined to the projecting body 11p by bolts 83. do.
According to the above configuration, the projecting body 11p is provided so as to project upward from the wooden beam member 10, and the roof portion 8 is joined to the projecting body 11p by the bolt 83. The wooden beam member 10 having the reinforced plastic portion 11 and the roof portion 8 can be easily and reliably joined.

また、耐火被覆部４０は、突出体１１ｐに密着して設けられている。
上記のような構成によれば、屋根部８が接合されて屋根部８を支持する突出体１１ｐの温度上昇を抑制することができる。このため、火災時に突出体１１ｐの溶解や燃焼による屋根部８の倒壊を抑制可能である。 Moreover, the fireproof coating part 40 is provided in close contact with the projecting body 11p.
According to the configuration as described above, it is possible to suppress the temperature rise of the projecting body 11p that supports the roof portion 8 by joining the roof portion 8 . Therefore, it is possible to suppress collapse of the roof portion 8 due to melting or burning of the protrusions 11p in case of fire.

なお、本発明の繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、繊維強化プラスチック部１１の断面形状は、矩形状に限られない。繊維強化プラスチック部１１の断面形状の様々な変形例を、図１３に示す。
図１３（ａ）の木質梁部材１０Ａにおける繊維強化プラスチック部１１Ａは、上下方向に間隔をあけて設けられた、幅の短い一対のフランジ部１１ｅ、１１ｆと、これらフランジ部１１ｅ、１１ｆとを連結するウェブ部１１ｇと、を備えており、断面形状がＩ形状となるように形成されている。
図１３（ｂ）の木質梁部材１０Ｂにおける繊維強化プラスチック部１１Ｂは、１つのフランジ部１１ｈと、このフランジ部１１ｈの上方へと延在するように設けられたウェブ部１１ｉと、を備えており、断面形状が逆Ｔ形状となるように形成されている。
図１３（ｃ）の木質梁部材１０Ｃにおける繊維強化プラスチック部１１Ｃは、上下方向に間隔をあけて設けられた、繊維強化プラスチック部１１Ａのフランジ部１１ｅ、１１ｆよりも幅の長い一対のフランジ部１１ｊ、１１ｋと、これらフランジ部１１ｊ、１１ｋとを連結するウェブ部１１ｌと、を備えており、断面形状がＨ形状となるように形成されている。
上記以外にも、繊維強化プラスチック部１１が十分な強度を有するようであれば、その形状は上記に限られない。例えば、断面形状は円形や楕円形であってもよい。この場合において、繊維強化プラスチック部１１の内部は、上記実施形態のように中空であってもよいし、中実に、すなわち空間の無いように形成されていてもよい。同様に、繊維強化プラスチック部１１は、上記実施形態のような矩形断面を有しつつも、中実に形成されていてもよい。 The fiber-reinforced plastic member and the fiber-reinforced plastic composite structure using the fiber-reinforced plastic member of the present invention are not limited to the above-described embodiments described with reference to the drawings. Modifications are possible.
For example, the cross-sectional shape of the fiber-reinforced plastic part 11 is not limited to a rectangular shape. Various modifications of the cross-sectional shape of the fiber-reinforced plastic part 11 are shown in FIG.
The fiber-reinforced plastic portion 11A in the wooden beam member 10A of FIG. 13(a) connects a pair of short-width flange portions 11e and 11f, which are spaced apart in the vertical direction, and these flange portions 11e and 11f. The web portion 11g is formed so as to have an I-shaped cross section.
The fiber-reinforced plastic portion 11B in the wooden beam member 10B shown in FIG. 13(b) includes one flange portion 11h and a web portion 11i extending upward from the flange portion 11h. , is formed to have an inverted T-shaped cross section.
The fiber-reinforced plastic portion 11C in the wooden beam member 10C of FIG. 13(c) is a pair of flange portions 11j having a width longer than the flange portions 11e and 11f of the fiber-reinforced plastic portion 11A, which are spaced apart in the vertical direction. , 11k, and a web portion 11l that connects the flange portions 11j and 11k, and is formed to have an H-shaped cross section.
In addition to the above, the shape is not limited to the above as long as the fiber-reinforced plastic portion 11 has sufficient strength. For example, the cross-sectional shape may be circular or elliptical. In this case, the inside of the fiber-reinforced plastic part 11 may be hollow as in the above embodiment, or may be formed solid, that is, without a space. Similarly, the fiber-reinforced plastic part 11 may have a rectangular cross-section as in the above embodiment, but may be formed solid.

また、上記実施形態では、繊維強化プラスチック部材として、木質梁部材を示したが、繊維強化プラスチックと仕上材が組み合わされた柱部材であってもよい。また、木質梁部材では、仕上材が設けられた仕上部として、木材を用いた木質部を例に示したが、繊維強化プラスチック部材を構成する仕上部には、石膏ボード、ケイカル板、金属板、或いはプラスチック板で形成してもよい。
また、繊維強化プラスチック複合構造を構成する他部材は、屋根部に限定することなく、床スラブ、梁材、柱材、壁材等でもよい。
また、上記実施形態においては、木質部２０は、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５と、及び突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されていたが、これに限られない。
例えば、図１４の木質梁部材１０Ｄにおいては、木質部２０Ｄは、側板部２０ａと下板部２０ｂに加え、上板部２０ｃと接合板部２０ｄを備えている。上板部２０ｃは、側板部２０ａの上側の端部において、この上側の端部から繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐに向けて延在するように設けられている。接合板部２０ｄは、上板部２０ｃの下方に、突出体１１ｐに沿って設けられている。側板部２０ａ、下板部２０ｂ、上板部２０ｃ、及び接合板部２０ｄは、互いに接合されて一体とされている。接合板部２０ｄには、突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓと連通するように貫通孔２０ｓが設けられており、これら第１貫通孔１１ｓと貫通孔２０ｓを挿通するボルト９０により、木質部２０Ｄが繊維強化プラスチック部１１に固定されている。
このように、木質部２０Ｄが繊維強化プラスチック部１１に、ボルト９０のみを介在させて、固定される構造であってもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, a wooden beam member is shown as a fiber-reinforced plastic member, but it may be a column member in which fiber-reinforced plastic and a finishing material are combined. In addition, in the wooden beam member, the wooden part using wood was shown as an example of the finishing part provided with the finishing material, but the finishing part constituting the fiber-reinforced plastic member includes gypsum board, silica gel board, metal plate, Alternatively, it may be formed from a plastic plate.
Further, other members constituting the fiber-reinforced plastic composite structure are not limited to the roof, but may be floor slabs, beams, pillars, wall materials, and the like.
In the above embodiment, the wooden part 20 includes the inner connector 12, the outer connector 13, the vertical connecting member 14, the lower connector 15, and the bolt 12c that is inserted through the first through hole 11s of the projecting body 11p. was fixed to the fiber reinforced plastic portion 11 with the interposition of the .
For example, in the wooden beam member 10D of FIG. 14, the wooden portion 20D includes an upper plate portion 20c and a joint plate portion 20d in addition to the side plate portion 20a and the lower plate portion 20b. The upper plate portion 20c is provided at the upper end portion of the side plate portion 20a so as to extend from the upper end portion toward the projecting body 11p of the fiber-reinforced plastic portion 11. As shown in FIG. The joint plate portion 20d is provided below the upper plate portion 20c along the projecting body 11p. The side plate portion 20a, the lower plate portion 20b, the upper plate portion 20c, and the joint plate portion 20d are joined together to be integrated. A through hole 20s is provided in the joining plate portion 20d so as to communicate with the first through hole 11s of the projecting body 11p. It is fixed to the fiber reinforced plastic part 11 .
In this way, the wooden portion 20</b>D may be fixed to the fiber-reinforced plastic portion 11 with only the bolts 90 interposed therebetween.

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to this, it is possible to select the configurations mentioned in the above embodiments or to change them to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.

２繊維強化プラスチック複合構造１２ｃ、９０ボルト
３梁１３外側接合具
５Ａ～５Ｆ支柱１６外郭部
８屋根部（他部材）２０、２０Ｄ木質部（仕上部）
１０、１０Ａ～１０Ｄ木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）
１１、１１Ａ～１１Ｄ繊維強化プラスチック部３０、４０耐火被覆部
１１ｐ突出体３３吸熱材
１１ｓ第１貫通孔（貫通孔）４１断熱材
１１ｔ第２貫通孔８１骨材
１２内側接合具８３ボルト・ナット（ボルト）

2 Fiber-reinforced plastic composite structure 12c, 90 Bolt 3 Beam 13 Outer joints 5A to 5F Support 16 Outer shell 8 Roof (other member) 20, 20D Wooden part (finishing part)
10, 10A-10D wooden beam member (fiber reinforced plastic member)
11, 11A to 11D fiber reinforced plastic part 30, 40 fireproof coating part 11p projecting body 33 endothermic material 11s first through hole (through hole) 41 heat insulating material 11t second through hole 81 aggregate 12 inner connector 83 bolt/nut ( bolt)

Claims

A fiber-reinforced plastic member that combines fiber-reinforced plastic and a finishing material,
a fiber-reinforced plastic portion having a rectangular cross-sectional shape, an I-shape, an inverted T-shape, or an H-shape;
a finishing portion provided around the outer circumference of the fiber-reinforced plastic portion;
a refractory covering portion in which the endothermic material is sealed, provided between the fiber-reinforced plastic portion and the finishing portion;
A through-hole is formed in the fiber-reinforced plastic portion,
The finishing portion is fixed to the fiber-reinforced plastic portion with a bolt inserted through the through hole interposed therebetween ,
A fiber-reinforced plastic member, wherein a projecting body projecting outward is provided on the outer periphery of the fiber-reinforced plastic portion, and the through-hole is formed in the projecting body.

A fiber-reinforced plastic composite structure combining fiber-reinforced plastic and a finishing material,
A fiber-reinforced plastic member according to claim 1 ;
and another member provided above the fiber-reinforced plastic member,
The fiber-reinforced plastic member is provided so that the projecting body projects upward,
A fiber-reinforced plastic composite structure, wherein the other member is bolted to the projecting body.