JP7302126B2

JP7302126B2 - 耐火構造

Info

Publication number: JP7302126B2
Application number: JP2019045666A
Authority: JP
Inventors: 厚周花井; 直木麻生; 崇興金田; 満竹内
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: JP2020147975A

Description

本発明は、耐火構造に関する。

下記特許文献１には、石膏ボードと木質材とを組合わせて形成した床材が示されている。

特開２０１２－１７２３４２号公報

上記特許文献１に示された床材は、複数枚並べて設置することで複層フローリングを形成できる。しかし、この複層フローリングにおいては、床材同士の接合部と、石膏ボードによって形成された耐火層の継ぎ目とが一致する。このため、接合部の耐火性能が他の部分より低下する可能性がある。

本発明は上記事実を考慮して、木質構造体の接合部の耐火性能が低下し難い耐火構造を提供することを目的とする。

請求項１の耐火構造は、板状の木質構造体の耐火構造であって、板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、を備えている。

請求項１の耐火構造においては、複数の木質構造体の端面に形成された凹凸部が互いに係合している。これにより、木質構造体の間で応力を伝達できる。また、木質構造体は第１耐火材と第２耐火材によって被覆されている。このため、木質構造体に耐火性能を確保できる。さらに、第１耐火材は凹凸部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆している。これにより、木質構造体の接合部の耐火性能が低下し難い。

請求項２の耐火構造は、板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、前記木質構造体の表面に間隔を空けて固定された複数のつなぎ材と、を備え、前記第２耐火材は、前記つなぎ材の間に配置されると共に、前記つなぎ材の外側にも配置され前記第１耐火材と接している。

請求項２の耐火構造においては、つなぎ材の外側に配置された第２耐火材と第１耐火材とが接している。このため、第２耐火材と第１耐火材との間につなぎ材が配置される構成と比較して、耐火材の設置幅が大きくなる。これにより、木質構造体の接合部における耐火性能を高めることができる。

請求項３の耐火構造は、板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、前記木質構造体の表面に間隔を空けて固定された複数のつなぎ材と、複数の前記つなぎ材に跨って配置され、前記つなぎ材に固定された表面材と、を備え、前記表面材は前記凹凸部の前方を被覆している。

請求項３の耐火構造においては、木質構造体に、つなぎ材を介して表面材が固定されている。この表面材は、凹凸部の前方を被覆している。このため、木質構造体の接合部に、木質構造体、表面材及びつなぎ材によって閉塞空間を形成し、この閉塞空間に湿式の耐火材を打設できる。これにより、木質構造体の接合部に密実な耐火層を形成できる。

本発明に係る耐火構造によると、木質構造体の接合部の耐火性能が低下し難い。

本発明の実施形態に係る耐火構造の概略を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態に係る耐火構造を示す詳細断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ－Ｂ線矢視図である。本発明の実施形態に係る耐火構造の施工手順を示した断面図であり、（Ａ）は木質構造体につなぎ材を固定している状態を示しており（Ｂ）はつなぎ材に表面材を固定している状態を示しており（Ｃ）は木質構造体に端部材を仮固定している状態を示しており（Ｄ）は木質構造体に端部材を仮固定した状態を示している。本発明の実施形態に係る耐火構造の施工手順を示した断面図であり、（Ａ）は木質構造体同士を連結して表面材と木質構造体との間に耐火材を打設した状態を示しており（Ｂ）端部材を取り外した状態を示しており（Ｃ）は木質構造体の端部に形成された凹凸部を耐火材で被覆した状態を示している。（Ａ）は本発明の実施形態に係る耐火構造において木質構造体の端部に形成された凹凸部を表面材で被覆した状態を示しており（Ｂ）は凹凸部と表面材との間に耐火材を打設した状態を示しており（Ｃ）は凹凸部を表面材で被覆せず凹凸部を被覆する耐火材とその他の部分を被覆する耐火材との間につなぎ材を配置した状態を示している。（Ａ）は本発明の実施形態に係る耐火構造において保持材としてビスを用いた変形例を示す断面図であり（Ｂ）は保持材を木質構造体とつなぎ材との間で挟んで保持した変形例を示す断面図であり（Ｃ）は耐火材をプレキャストの湿式石膏材で形成した変形例を示す断面図であり（Ｄ）は耐火材をプレキャストの湿式石膏材で形成し保持材をビスとした変形例を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態に係る耐火構造において木質構造体の両側に耐火層及び表面層を形成した変形例を示す断面図であり（Ｂ）は図１に示す耐火構造が適用された木質構造体を背中合わせに配置して木質構造体の厚さを変更した変形例を示す断面図であり（Ｃ）は背中合わせに配置した木質構造体の間に空気層を形成した変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る耐火構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜耐火構造＞
本発明の実施形態に係る耐火構造は、図１に示す木質構造体１０を耐火被覆するための構造であり、燃え止まり層としての耐火層２０と、燃え代層としての表面材３０と、を備えて形成されている。

「燃え代層」とは、火災時に炎に晒されることにより着火して、燃焼後炭化する層である。燃え代層は、炭化することにより木質構造体１０への熱伝達を抑制する。また、「燃え止まり層」とは、この層を構成する耐火材が吸熱することで木質構造体１０への熱伝達を抑制する層である。これにより、木質構造体１０の温度上昇を抑制する。

なお、図１及び後述する図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施形態に係る耐火構造の構成の概略を示すものであり、耐火層２０を形成する部材の詳細構成や木質構造体１０の端部構成は図示が省略されている。

（木質構造体）
木質構造体１０（以下、構造体１０と称す）はＣＬＴ（Cross-Laminated-Timber）を用いて形成された建築用構造材料で、壁材、床材、柱、梁等として用いる事ができる。

以下の説明においては、特に断らない限り構造体１０を板状の壁材として説明するが、本発明の耐火構造は、壁材、床材、柱、梁等としての木質構造体全般（間仕切り壁、揚げ床、小梁、附け柱等の主要構造部以外の構造体も含む）に適用できる。また、木質構造体を形成する材料は、ＣＬＴのほか、ＬＶＬ、集成材、木質成形材（パーティクルボード、ＭＤＦ等）等とすることができる。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、構造体１０の端面には凹凸部１２が形成されている。凹凸部１２は、構造体１０の面内方向外側へ突出する凸部１２Ａと、構造体１０の面内方向内側へ陥入する凹部１２Ｂと、が端面に沿って交互に配置されて形成されている。

互いに隣接する構造体１０同士は、それぞれにおける凹凸部１２同士が係合することで連結される。すなわち、一方の構造体１０における凸部１２Ａに、他方の構造体１０における凹部１２Ｂが係合することで、構造体１０同士の間で応力（せん断応力及び圧縮応力）が伝達可能となる。なお、凹凸部１２同士は接着剤やビス等を用いて互いに接合してもよいし、しなくてもよい。

（耐火層）
耐火層２０は、つなぎ材２２と、耐火材２４、２６と、保持材２８と、を備えている。

つなぎ材２２は、構造体１０の表面に所定の間隔を空けて固定された長尺の木質部材である。つなぎ材２２は、例えばビス等を用いて構造体の１０に固定されている。

耐火材２４、２６は、つなぎ材２２の間に充填されて構造体１０を被覆する耐火材料である。耐火材２４、２６を形成する材料としては、少なくとも木材より熱容量が大きな素材を選定することが好ましい。

一例として、耐火材２４は石膏ボードを用いて形成され、耐火材２６は、石膏ボードより含水率が大きい湿式石膏材を用いて形成されている。湿式石膏材は、石膏を主原料とする粉体を水と混錬することで未硬化のフレッシュモルタル状となり、時間が経過すると硬化する。湿式石膏材としては、例えば床の不陸を調整するセルフレベリング材を用いる事ができる。

耐火材２４は、構造体１０の凹凸部１２に跨って複数枚積層して配置され、互いに隣接する構造体１０の双方の端部を被覆している。耐火材２４は、互いに隣接する構造体１０に固定された最も外側の耐火材２６の間に配置され、表面材３０の表面と略面一に形成されている。また、耐火材２４は耐火材２６と接して配置される。

耐火材２６は、構造体１０の端部以外の部分を被覆する耐火材である。耐火材２６は、同一の構造体１０に固定されたつなぎ材２２の間に配置され、つなぎ材２２の表面と略面一に形成されている。また、耐火材２６は、つなぎ材２２の外側にも配置されている。すなわち、耐火材２６は、構造体１０の最も端部側に固定されたつなぎ材２２の外側にも配置され、当該耐火材２６は耐火材２４と接して配置されている。

保持材２８は、互いに隣接するつなぎ材２２の双方に固定されたスチールメッシュである。また、保持材２８は耐火材２６に内包されており、耐火材２６をつなぎ材２２の間に保持している。換言すると、耐火材２６は、つなぎ材２２に固定された保持材２８に付着することで、つなぎ材２２の間に保持されている。

（表面層）
表面材３０は、木質材料の面材で形成され、耐火層２０の表面を被覆している。より詳しくは、耐火層２０におけるつなぎ材２２及び耐火材２６の表面を被覆している。上述したように、表面材３０は耐火材２４と隣接して配置され、表面材３０の表面は、耐火材２４の表面と略面一とされている。

＜施工方法＞
本発明の実施形態に係る耐火構造は、以下の手順で施工される。

まず、図３（Ａ）に示すように、ビス等を用いてつなぎ材２２を構造体１０へ固定する。この際、隣接するつなぎ材２２のそれぞれに保持材２８を架け渡し、保持材２８の端部をタッカー等を用いてつなぎ材２２に固定しておく。保持材２８は、つなぎ材２２の裏面（構造体１０側の面）から離間した位置に配置されるように固定することが好ましい。これにより、つなぎ材２２を構造体１０へ固定した際に、保持材２８と構造体１０との間に隙間が形成される。

なお、つなぎ材２２を構造体１０へ固定した後で、保持材２８をつなぎ材２２に固定してもよい。このようにすれば、つなぎ材２２の施工性が向上する。また、本明細書において固定方法として「ビス等」と記載する場合、釘や接着剤による固定方法を含むものとする。

次に、図３（Ｂ）に示すように、ビス等を用いて表面材３０をつなぎ材２２へ固定し、図３（Ｃ）に示すように、端部材２２Ａを構造体１０へ仮固定する。端部材２２Ａは、保持材２８を挟み込んだ状態で構造体１０へ仮固定する。さらに図３（Ｄ）に示すように保持材２８の端部を折り返して端部材２２Ａへ仮固定する。なお、表面材３０は端部材２２Ａの後から施工してもよい。

次に、図４（Ａ）に示すように、２つの構造体１０におけるそれぞれの凹凸部１２を係合させて構造体１０同士を連結し、表面材３０と構造体１０の間の空間へ未硬化の耐火材２６を打設する。未硬化の耐火材２６を打設する際、耐火材２６と保持材２８とが絡み易いように、耐火材２６は、保持材２８と表面材３０との間、保持材２８と構造体１０の間へ、略均等に打設することが好ましい。

なお、保持材２８はスチールメッシュで形成されているため、耐火材２６を何れか一方の空間（保持材２８と表面材３０との間又は保持材２８と構造体１０の間）へ打設しても他方へ流動させることができる。但し、スチールメッシュの線径や強度によっては、流動圧によって保持材２８が偏って配置される可能性がある。このため、双方の空間に打設することが好ましい。

耐火材２６の硬化後、図４（Ｂ）に示すように、端部材２２Ａを取り外す。その後、図４（Ｃ）に示すように、構造体１０へ耐火材２４を固定する。耐火材２４は、保持材２８を挟み込んだ状態で構造体１０へ固定する。また、耐火材２４は、耐火材２６に接して配置する。以上の工程により、本発明の実施形態に係る耐火構造が施工される。

＜作用・効果＞
本発明の実施形態に係る耐火構造では、図２（Ａ）に示すように、構造体１０の表面に長尺のつなぎ材２２が固定され、このつなぎ材２２の間に耐火材２４、２６が保持されている。このため、耐火材２４、２６によって構造体１０の耐火性能を確保し、つなぎ材２２によって構造強度を確保できる。

また、構造体１０は耐火材２４と耐火材２６とによって被覆されている。このため、木質構造体１０に耐火性能を確保できる。

さらに、耐火材２４は凹凸部１２の表面に跨って配置され木質構造体１０の端部を被覆している。これにより、構造体１０の接合部の耐火性能が低下し難い。

なお、本実施形態においてつなぎ材２２は木質部材とされているが、強度確保の観点から、Ｃ型チャンネル等の鋼材で形成してもよい。または、軽鉄で形成されたスタッド材で形成してもよい。

また、耐火材２６は、保持材２８によってつなぎ材２２の間に保持されている。このため、表面材３０が燃え落ちてもつなぎ材２２の間に留まって耐火性能を維持できる。

さらに、耐火材２６は湿式石膏材とされ、スチールメッシュで形成された保持材２８を内包した状態で硬化している。この保持材２８は、つなぎ材２２に固定されている。このため湿式石膏材とスチールメッシュとの付着効果により、耐火材２６とつなぎ材２２とが固定される。

これにより、例えば耐火材２６を接着剤などを用いて構造体１０へ固定する場合と比較して耐火材２６が剥落し難く、耐火性能を維持し易い。

また、本発明の実施形態に係る耐火構造においては、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、互いに隣接する構造体１０のそれぞれの端面に形成された凹凸部１２が互いに係合している。これにより、構造体１０の間で応力を伝達できる。

また、本実施形態に係る耐火構造においては、つなぎ材２２の外側に配置された耐火材２４と耐火材２６とが接している。このため、耐火材２４と耐火材２６との間につなぎ材２２が配置される構成と比較して、耐火材の設置幅が大きくなる。さらに、耐火材２４が炎に晒された際には、耐火材２４より含水率が大きな耐火材２６が吸熱することで、接合部の温度上昇を抑制できる。これにより、構造体１０の接合部における耐火性能を高めることができる。

なお、上記の実施形態においては表面材３０と耐火材２４とが隣接して配置され、表面材３０は凹凸部１２の前方に配置されていないが本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ａ）に示すように、表面材３０を凹凸部１２の前方に配置してもよい。この際、表面材３０の端部にも凹凸部３２を形成して、表面材３０同士を連結すると好適である。

表面材３０をこのように形成することで、凹凸部１２と表面材３０との間に閉塞空間を形成できる。これにより図５（Ｂ）に示すように、構造体１０の端部に、乾式材料と比較して含水率の高い湿式材料の耐火材２６を施工することができる。

なお、構造体１０の端部を被覆する耐火材料を湿式材料の耐火材２６とすれば、図５（Ｃ）に示すように、この耐火材２６と隣接する耐火材２４とは接して配置しなくてもよい。すなわち、耐火材２６と耐火材２４との間に、つなぎ材２２を配置してもよい。この際、構造体１０の端部を被覆する耐火材２６に際しては、適宜型枠２６Ｓ等を配置すればよい。

また、本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、保持材２８をスチールメッシュで形成しつなぎ材２２に固定しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６（Ａ）に示す保持材４０のように、保持材をビスやアンカーボルトで形成し、ビス頭やボルト頭を耐火材２６へ埋設させてもよい。

または、図６（Ｂ）に示す保持材４２のように、保持材はつなぎ材２２に直接固定せず、つなぎ材２２と構造体１０との間で挟んで保持する形式としてもよい。

また、本実施形態においては耐火材２６を現場打ちの湿式石膏材としているが、本発明の実施形態はこれに限らない。たとえば図６（Ｃ）に示す耐火材５０のように、プレキャストの湿式石膏材としてもよい。

プレキャストの湿式石膏材を成形する際は、型枠の中にスチールメッシュの保持材２８を配置しておく。また、保持材２８は、両端部が湿式石膏材から突出するように配置しておく。耐火材５０は、硬化後脱型し、現場へ搬入する。そして、現場において保持材２８の両端部を、つなぎ材２２と構造体１０との間で挟み込むようにして、つなぎ材２２を構造体１０へ固定する。

さらに、プレキャストの湿式石膏材には予め保持材を配置しておかなくてもよい。例えば図６（Ｄ）に示す耐火材５２のように、表面から保持材としてのビス４６を打ち込んで構造体１０へ固定しても、耐火材はつなぎ材２２の間に配置して保持することができる。

このように、耐火材をプレキャスト材料とすれば、現場において乾式施工できる。このため、耐火材を現場において湿式施工する場合と比較して、工期を短縮できる。

なお、湿式耐火材としては、必ずしも湿式石膏材を用いる必要はない。例えば石膏材に代えて、石灰系材料や、セメント、モルタル等を用いてもよい。

また、本実施形態においては、図１に示すように、耐火層２０及び表面材３０が構造体１０の片側に配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図７（Ａ）に示すように、耐火層２０及び表面材３０を構造体１０の両側に配置してもよい。

なお、構造体１０は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、厚さを適宜変更することができる。すなわち、使用される用途（壁、床、梁、柱）や求められる構造強度によって必要な厚さを確保すればよい。

さらに、図７（Ｃ）に示すように、片側に耐火層２０及び表面材３０を配置した構造体１０同士を対面させ離間して配置し、構造体１０の間に空間を確保してもよい。この空間は、遮音層、断熱層、設備配管スペース等として利用できる。遮音層や断熱層として用いる場合は、ロックウール、グラスウール、発泡ウレタン等の材料を充填してもよい。

また、本実施形態においては、構造体１０につなぎ材２２が固定されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばつなぎ材２２を設けなくても、耐火材２４及び耐火材２６を構造体１０に固定して、かつ、構造体１０における凹凸部１２を耐火材２４又は耐火材２６で被覆すればよい。これにより構造体１０の接合部の耐火性能を低下し難くすることができる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

１０木質構造体
１２凹凸部
２２つなぎ材
２４耐火材（第１耐火材）
２６耐火材（第２耐火材）
２８保持材（メッシュ）
３０表面材

Claims

板状の木質構造体の耐火構造であって、
板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、
係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、
前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、
を備えた耐火構造。
板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、
係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、
前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、
前記木質構造体の表面に間隔を空けて固定された複数のつなぎ材と、を備え、
前記第２耐火材は、前記つなぎ材の間に配置されると共に、前記つなぎ材の外側にも配置され前記第１耐火材と接している、耐火構造。
板状に形成され、端面に沿って交互に配置された凸部及び凹部が互いに係合する複数の木質構造体と、
係合された状態の前記凸部及び凹部の表面に跨って配置され前記木質構造体の端部を被覆する第１耐火材と、
前記木質構造体における前記端部以外の部分を被覆する第２耐火材と、
前記木質構造体の表面に間隔を空けて固定された複数のつなぎ材と、
複数の前記つなぎ材に跨って配置され、前記つなぎ材に固定された表面材と、を備え、
前記表面材は前記凸部及び凹部の前方を被覆している、耐火構造。