JP7358706B2 - 鉄骨梁構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨梁構造に関する。

特許文献１には、鉄骨梁の耐火構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、Ｈ形鋼の鉄骨梁の下フランジの上面に水冷層を設け、火災時に最も高温に加熱される下フランジを放出した水で冷却することで、耐火被覆材の厚さを増すことなく、鉄骨梁の耐火性能を向上させている。

特開２０１５－２０９７１２号公報

しかし、火災時には、鉄骨梁の側面側も高温に曝される。よって、鉄骨梁における下フランジ以外の部位、例えばウェブが高温に加熱される虞がある。

そして、鉄骨梁の材軸方向の端部が可燃性の構造材に接合されている場合、鉄骨梁が高温に加熱されると、鉄骨梁の端部から可燃性の構造材に火災熱が伝達される。

本発明は、上記事実に鑑み、鉄骨梁の材軸方向の端部から可燃性の構造材への火災熱の伝達を抑制することができる鉄骨梁構造を提供することが目的である。

第一態様は、可燃性の構造材と、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合される鉄骨梁と、前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、前記鉄骨梁の少なくとも前記端部の前記内部空間に、板面が上下方向且つ前記材軸方向に沿って配置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む一又は複数の冷却部材と、を備えた鉄骨梁構造である。

第一態様の鉄骨梁構造では、火災時に、耐火被覆材で覆われた鉄骨梁の少なくとも端部の内部空間に、板面が上下方向且つ材軸方向に沿って配置された一又は複数の冷却部材から結晶水及び自由水の少なくとも一方が放出されることで、内部空間の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁の端部の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁の端部から可燃性の構造材に伝達される火災熱が抑制される。

第二態様は、可燃性の構造材と、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合された鉄骨梁と、前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、前記鉄骨梁の少なくとも前記端部の前記内部空間に、板面が上下方向且つ前記材軸方向と交差する方向に沿って配置されると共に前記材軸方向に間隔をあけて設置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む一又は複数の冷却部材と、を備えた鉄骨梁構造である。

第二態様の鉄骨梁構造では、火災時に、耐火被覆材で覆われた鉄骨梁の少なくとも端部の内部空間に、板面が上下方向且つ材軸方向と交差する方向に沿って配置されると共に材軸方向に間隔をあけて設置された一又は複数の冷却部材から結晶水及び自由水の少なくとも一方が放出されることで、内部空間の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁の端部の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁の端部から可燃性の構造材に伝達される火災熱が抑制される。

第三態様は、可燃性の構造材と、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合される鉄骨梁と、前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、前記鉄骨梁の少なくとも前記端部の前記内部空間に、前記フランジ部と間隔をあけて設置されると共に板面が水平方向且つ前記材軸方向に沿って配置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む一又は複数の冷却部材と、を備えた鉄骨梁構造である。

第三態様では、火災時に、耐火被覆材で覆われた鉄骨梁の少なくとも端部の内部空間に、フランジ部と間隔をあけて設置されると共に板面が水平方向且つ前記材軸方向に沿って配置された一又は複数の冷却部材から結晶水及び自由水の少なくとも一方が放出されることで、内部空間の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁の端部の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁の端部から可燃性の構造材に伝達される火災熱が抑制される。

第四態様は、前記耐火被覆材は、前記鉄骨梁の側面を覆う側面被覆板を有し、前記冷却部材は、前記側面被覆板に接合されている鉄骨梁構造である。

第四態様の鉄骨梁構造では、冷却部材は鉄骨梁の側面を覆う側面被覆板に接合されているので、冷却部材を内部空間に容易に設置することができる。

本発明によれば、鉄骨梁の材軸方向の端部から可燃性の構造材への火災熱の伝達を抑制することができる。

第一実施形態の鉄骨梁構造の斜視図である。 第一実施形態の鉄骨梁構造のＸ方向に沿った縦断面図である。 図２の３－３線に沿った水平断面図である。 図１の鉄骨梁の斜視図である。 図３の５－５線に沿った縦断面図である。 第一実施形態の変形例の鉄骨梁構造の図５に対応する縦断面図である。 第二実施形態の鉄骨梁構造の鉄骨梁の斜視図である。 第二実施形態の鉄骨梁構造の図５に対応する縦断面図である。 第三実施形態の鉄骨梁構造の鉄骨梁の斜視図である。 第三実施形態の鉄骨梁構造の図５に対応する縦断面図である。 第三実施形態の変形例の鉄骨梁構造の図５に対応する縦断面図である。 図１５（Ａ）の試験体の長手方向の端部における耐火試験時の温度上昇を示すグラフである。 図１５（Ａ）の試験体及び図１５（Ｂ）の試験体の長手方向の中央部における耐火試験時の温度上昇を示すグラフである。 図１５（Ｂ）の試験体の長手方向の端部における耐火試験時の温度上昇を示すグラフである。 （Ａ）は第一実施形態の鉄骨梁構造が適用された試験体の模式図であり、（Ｂ）は第一実施形態の鉄骨梁構造が適用された試験体の模式図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態の鉄骨梁構造について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。また、Ｘ方向及びＹ方向に直交する鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。

［構造］
先ず、本実施形態の鉄骨梁構造の全体構造について図１～図５を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、鉄骨梁構造１０は、鉄骨梁１２、可燃性の構造部材の一例としての木質柱１４、接合部材の一例としてのガセットプレート２４及び耐火被覆材１６を有している。

鉄骨梁１２は、上下方向に互いに対向する一対のフランジ部８２、８４と、一対のフランジ部８２、８４を接続するウェブ部８０と、を有するＨ形鋼によって構成されている。鉄骨梁１２の上側のフランジ部８２の上には、スラブ４８が設けられている。なお、本実施形態における鉄骨梁１２の材軸方向は、Ｘ方向である。また、本実施形態のスラブ４８は、鉄筋コンクリート製であるが、これに限定されるものではない。

可燃性の構造体の一例としての木質柱１４は、耐火構造となっている。具体的には、木質柱１４は、荷重を支持する木質の木質心部１８と、木質心部１８を耐火被覆する耐火層１５と、を有している。

木質心部１８は、集成材や無垢材等の木質材によって構成されている。この木質心部１８は、木質柱１４が負担する荷重を支持可能な剛性及び耐力を有している。耐火層１５は、木質心部１８の周囲を取り囲む燃止層２０と、燃止層２０の周囲を取り囲む木製の燃代層２２と、を備えている。

燃止層２０は、木質心部１８の外周面に沿って交互に配列された複数のセメント系硬化体５０及び木質板材５２とで構成されている。セメント系硬化体５０及び木質板材５２は、角柱状に形成され、木質心部１８の材軸方向に沿って配置されている。これらのセメント系硬化体５０及び木質板材５２は、例えば、接着等によって木質心部１８に接着されている。

セメント系硬化体５０は、例えば、モルタルやグラウト等のように、木質板材５２よりも高熱容量の高熱容量部材によって形成されている。これにより、燃止層２０の熱容量が、全体として木質心部１８及び燃代層２２の熱容量よりも大きくなっている。この燃止層２０によって、火災時における燃代層２２の燃焼が自然鎮火され、その結果、木質心部１８の燃焼が抑制される。

燃代層２２は、集成材等の木質材によって形成され、火災時に燃焼して断熱層として機能する炭化層を形成することにより、木質心部１８への火災熱の浸入を抑制する。この燃代層２２は、燃止層２０の外周面に沿った環状に形成されており、燃止層２０を囲むとともに、燃止層２０の外周面を被覆している。また、燃代層２２は、例えば、接着剤等によっても燃止層２０の外周面に接着されている。

接合部材の一例としてのガセットプレート２４は、鋼板で構成され、端部に板状のベースプレート２６が設けられている。

図２に示すように、ガセットプレート２４の端部を構成するベースプレート２６は、木質柱１４の鉄骨梁１２側の側面を構成する燃止層２０及び燃代層２２に形成された切欠部４２に挿入されている。そして、木質心部１８の側面にベースプレート２６の背面３６を接触させた状態で、木質柱１４に鉄骨梁１２が接合されている。

ガセットプレート２４は、木質心部１８に略水平に形成された貫通孔３８にアンカーボルト２８を貫通させ、このアンカーボルト２８の両端部にナット３０、３２を捩じ込み締め付けることによって、木質心部１８に固定されている。これにより、ガセットプレート２４は、木質柱１４から外側に張り出すようにして設けられている。なお、本実施形態では、木質心部１８とナット３０との間にプレート１５０を介在させている。

また、木質心部１８の鉄骨梁１２と逆側の側面には、ナット３０、アンカーボルト２８の左端部及びプレート１５０が収容される切欠部３４が形成されている。そして、この切欠部３４を覆うように燃止層２０及び燃代層２２が設けられている。なお、切欠部３４には、ロックウール、モルタル等の断熱材Ｍが充填されて耐火処理が施されており、切欠部３４から木質心部１８への熱の進入を抑制している。

鉄骨梁１２は、高力ボルト４４及びナット４６によってガセットプレート２４にウェブ部８０がボルト接合されることにより、ガセットプレート２４にピン接合されている。これにより、ガセットプレート２４は鉄骨梁１２を木質柱１４にピン接合し、鉄骨梁１２と木質心部１８と間での力が伝達される。

また、耐火被覆材１６は、鉄骨梁１２の側面と下面とを覆っている。本実施形態の耐火被覆材１６は、けい酸カルシウム板からなる板状の側面被覆板４０Ａ、４０Ｂ及び底面被覆板４０Ｃで構成されている。

図３に示すように、耐火被覆材１６の側壁を構成し、鉄骨梁１２の側面を覆う側面被覆板４０Ａ、４０Ｂの端部と、燃止層２０の側面とは、直接又は図示していない耐火シールを介して繋がっている。なお、図３では、燃止層２０の側面に側面被覆板４０Ａ、４０Ｂの端部を接触させて、側面被覆板４０Ａ、４０Ｂの端部と燃止層２０の側面とが直接繋がっている例が示されている。

図２に示すように、耐火被覆材１６の底壁を構成する底面被覆板４０Ｃの端部と、木質心部１８の側面とは、直接又は図示してない耐火シールを介して繋がっている。なお、図２では、木質心部１８の側面に底面被覆板４０Ｃの端部を接触させて、底面被覆板４０Ｃの端部と木質心部１８の側面とが直接繋がっている例が示されている。

図１～図５に示すように、耐火被覆材１６によって、鉄骨梁１２の上下のフランジ部８２、８４及びウェブ部８０との間に内部空間９０が形成される。なお、図４では木質柱１４及びスラブ４８の図示を省略している。また、図５では、鉄骨梁１２におけるガセットプレート２４との接合部位の図示を省略している。

図１、図３～図５に示すように、鉄骨梁１２の材軸方向であるＸ方向の端部１３の内部空間９０に、板状の冷却部材１００が設けられている。冷却部材１００は、板面１００Ａが上下方向且つ材軸方向に沿って配置されている。なお、本実施形態では、冷却部材１００は、一方の板面１００Ａが側面被覆板４０Ａ、４０Ｂの内部空間９０側の壁面に接合されている。また、本実施形態の冷却部材１００は、結晶水及び自由水を含む石膏ボードで構成されている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

火災時に、耐火被覆材１６で覆われた鉄骨梁１２の端部１３の内部空間９０に配置された冷却部材１００から結晶水及び自由水が放出されることで、内部空間９０の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁１２の端部１３の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁１２の端部１３から木質柱１４に伝達される火災熱が抑制される。したがって、木質柱１４の耐火性能が向上する。別の観点から説明すると、鉄骨梁１２の端部１３から伝達される火災熱よる木質柱１４の炭化又は着火が、防止又は抑制される。

また、冷却部材１００は、板面１００Ａが上下方向且つ材軸方向であるＹ方向に沿って配置されている。つまり、内部空間９０における側面被覆板４０Ａ、４０Ｂと鉄骨梁１２のウェブ部８０との間に冷却部材１００が設けられている。したがって、内部空間９０における鉄骨梁１２のウェブ部８０と冷却部材１００との間の温度上昇が効果的に抑制されるので、特にウェブ部８０の温度上昇が効果的に抑制される。

また、冷却部材１００は鉄骨梁１２の側面を覆う側面被覆板４０Ａ、４０Ｂに接合されているので、冷却部材１００を内部空間９０に容易に設置することができる。

ここで、本実施形態では、鉄骨梁１２は、木質柱１４に設けられたガセットプレート２４にウェブ部８０がボルト接合されることにより、木質柱１４に接合されている。よって、鉄骨梁１２の主にウェブ部８０からガセットプレート２４を介して、木質柱１４に火災熱が伝導される。

しかし、前述したように、本実施形態では、鉄骨梁１２における特にウェブ部８０の温度上昇が効果的に抑制されるので、木質柱１４に伝達される火災熱が効果的に抑制される。

（耐火試験）
図１５（Ａ）には、第一実施形態の鉄骨梁構造１０が適用された試験体６００が示されている。試験体６００は、第一実施形態の鉄骨梁構造１０と同様に、鉄骨梁１２（図１等を参照）の周囲を耐火被覆材１６（図１等を参照）で覆い、端部６１０の内部空間９０（図１等を参照）に冷却部材１００が設けられている。つまり、試験体６００の材軸方向の端部６１０は、第一実施形態の鉄骨梁１２の端部１３（図１等を参照）と同様の構造である。なお、試験体６００の材軸方向の中央部６２０の内部空間９０（図１等を参照）には、冷却部材１００が設けられていない。そして、この試験体６００に対して、一般的な公的機関で実施される耐火性能試験に準じた耐火試験を行った。

図１２は、図１５（Ａ）の試験体６００の材軸方向の端部６１０のＡ１－Ａ１線に沿った断面における上側のフランジ部８２、下側のフランジ部８４及びウェブ部８０（図１等参照）のそれぞれ温度上昇を示すグラフである。

図１３は、試験体６００の材軸方向の中央部６２０のＡ２－Ａ２線に沿った断面及びＡ３－Ａ３線に沿った断面における上側のフランジ部８２、下側のフランジ部８４及びウェブ部８０のそれぞれ温度上昇を示すグラフである。なお、Ａ２－Ａ２線に沿った断面とＡ３－Ａ３線に沿った断面とで、若干温度上昇に違いがあるため、それぞれの部位で二本の線が引かれている。

図１２のグラフ及び図１３のグラフから試験体６００の端部６１０は、中央部６２０よりも温度上昇が緩やかであることが判る。特に、ウェブ部８０の温度上昇が効果的に緩やかになっていることが判る。

なお、２６０℃は、一般木材が着火する着火温度である。そして、試験体６００のウェブ部８０が着火温度に到達する時間は、中央部６２０は約４５分後（図１３参照）であるのに対して、端部６１０は１０５分後（図１２参照）であり、ウェブ部８０の温度上昇が効果的に抑制されていることが判る。

［変形例］
次に、本実施形態の変形例について図６を用いて説明する。なお、図６では、鉄骨梁１２におけるガセットプレート２４（図１参照）との接合部位の図示を省略している。

図６に示す変形の鉄骨梁構造１１では、内部空間９０に複数枚、本変形例では三枚の冷却部材１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎが、Ｙ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。冷却部材１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎは、いずれも前述の第一実施形態の冷却部材１００（図１等を参照）と同じ材料、すなわち石膏ボードで構成されている。

冷却部材１００Ｌは、前述の冷却部材１００（図１等を参照）と同様に、側面被覆板４０Ａ、４０Ｂに接合されている。また、冷却部材１００Ｎはウェブ部８０に接合されている。そして、冷却部材１００Ｍは、ウェブ部８０と側面被覆板４０Ａ、４０Ｂとの間の中間部に配置され、上下の端部が上下のフランジ部８２、８４に接合されている。

このように、内部空間９０に複数枚、本変形例では三枚の冷却部材１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎが、Ｙ方向に間隔をあけて互いに平行に設けられているので、内部空間９０の温度上昇が更に抑制される。また、ウェブ部８０の温度上昇が更に効果的に抑制される。

なお、本変形例では、三枚の冷却部材１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎを内部空間９０に設けたが、これら冷却部材１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎのうちの、いずれか二枚又は一枚のみを内部空間９０に設けてもよい。

ここで、本変形例のウェブ部８０に接合した冷却部材１００Ｎは、ウェブ部８０とガセットプレート２４（図１等を参照）との接合部位には接合できない又は干渉しないように切欠き等を形成する必要がある。よって、板面が上下方向且つ材軸方向に沿って配置する一又は複数の冷却部材は、ウェブ部８０と間隔をあけて設置することが望ましい。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の鉄骨梁構造について説明する。なお、第一実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
先ず、本実施形態の鉄骨梁構造の全体構造について図７及び図８を用いて、説明する。なお、図７では木質柱１４（図１参照）及びスラブ４８（図１参照）の図示を省略している。また、図８では、鉄骨梁１２におけるガセットプレート２４（図１参照）との接合部位の図示を省略している。

図７及び図８に示すように、耐火被覆材１６によって、鉄骨梁１２の上下のフランジ部８２、８４及びウェブ部８０との間に内部空間９０が形成される。そして、本実施形態の鉄骨梁構造２１０では、鉄骨梁１２の材軸方向であるＸ方向の端部１３の内部空間９０に、板状の冷却部材２００が複数設けられている。

複数の冷却部材２００は、それぞれ板面２００Ａが上下方向且つ材軸方向と交差する方向、本実施形態では材軸方向と直交する方向であるＹ方向に沿って配置されている。また、複数の冷却部材２００は、材軸方向に間隔をあけて互いに平行に設置されている。

本実施形態では、冷却部材２００の端部は、側面被覆板４０Ａ、４０Ｃの内部空間９０側の壁面に接合されている。また、本実施形態の冷却部材２００は、結晶水及び自由水を含む石膏ボードで構成されている。

なお、本実施形態では、前述のように、冷却部材２００は、側面被覆板４０Ａ、４０Ｃに接合されているが、これに限定されない。冷却部材２００は、ウェブ部８０に接合されていてもよいし、上下のフランジ部８２、８４の一方又は両方に接合されていてもよい。

また、本実施形態では、前述のように、複数の冷却部材２００は、それぞれ板面２００Ａが上下方向且つ材軸方向と直交する方向であるＹ方向に沿って配置されているが、これに限定されない。板面２００Ａは、材軸方向と直交でなくてもよく、交差する方向であればよい。また、本実施形態では、複数の冷却部材２００は、材軸方向に間隔をあけて互いに平行に設置されているが、これに限定されない。複数の冷却部材２００は、互いに平行に設置されていなくてもよく、材軸方向に間隔をあけて設置されていればよい。更に、冷却部材２００は、一枚のみ設けられていてもよい。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

火災時に、耐火被覆材１６で覆われた鉄骨梁１２の端部１３の内部空間９０に配置された複数の冷却部材２００から、それぞれ結晶水及び自由水が放出されることで、内部空間９０の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁１２の端部１３の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁１２の端部１３から木質柱１４に伝達される火災熱が抑制される。したがって、木質柱１４の耐火性能が向上する。

また、冷却部材２００は、板面２００Ａが上下方向且つ材軸方向に交差、本実施形態では直交する方向に沿って配置され、且つ材軸方向に間隔をあけて設置されている。よって、複数の冷却部材２００の板面２００Ａの両方が、それぞれ内部空間９０に露出しているので、露出面積が大きくなり、結晶水及び自由水が効果的に放出するので、冷却効果が向上する。

また、冷却部材２００は鉄骨梁１２の側面を覆う側面被覆板４０Ａ、４０Ｂに接合されているので、冷却部材２００を内部空間９０に容易に設置することができる。

（耐火試験）
図１５（Ｂ）には、第二実施形態の鉄骨梁構造２１０が適用された試験体７００が示されている。試験体７００は、第二実施形態の鉄骨梁構造１０と同様に、鉄骨梁１２（図７等を参照）の周囲を耐火被覆材１６（図７等を参照）で覆い、端部７１０の内部空間９０（図７等を参照）に冷却部材２００が設けられている。つまり、試験体７００の材軸方向の端部７１０は、第二実施形態の鉄骨梁１２の端部１３（図７等を参照）と同様の構造である。なお、試験体７００の材軸方向の中央部７２０の内部空間９０（図７等を参照）には、冷却部材１００が設けられていない。そして、この試験体７００に対して、一般的な公的機関で実施される耐火性能試験に準じた耐火試験を行った。

図１４は、図１５（Ｂ）の試験体７００の材軸方向の端部７１０のＢ１－Ｂ１線に沿った断面における上側のフランジ部８２、下側のフランジ部８４及びウェブ部８０（図７等参照）のそれぞれ温度上昇を示すグラフである。

なお、試験体７００の材軸方向の中央部７２０のＢ２－Ｂ２線に沿った断面及びＢ３－Ｂ３線に沿った断面における上側のフランジ部８２、下側のフランジ部８４及びウェブ部８０のそれぞれ温度上昇を示すグラフは、図１３と同じである。

図１４のグラフ及び図１３のグラフから試験体７００の端部７１０は、中央部７２０よりも温度上昇が緩やかであることが判る。特に、ウェブ部８０の温度上昇が効果的に緩やかになっていることが判る。

なお、２６０℃は、一般木材が着火する着火温度である。そして、試験体７００のウェブ部８０が着火温度に到達する時間は、中央部７２０は約４５分後（図１３参照）であるのに対して、端部７１０は１００分後（図１４参照）であり、ウェブ部８０の温度上昇が効果的に抑制されていることが判る。

ここで、第一実施形態の鉄骨梁構造１０が適用された試験体６００の端部６１０のウェブ部８０が着火温度に到達する時間は約１０５分後である（図１２を参照）。よって、ウェブ部８０の温度上昇の抑制には、第二実施形態の鉄骨梁構造２１０よりも第一実施形態の鉄骨梁構造１０の方が有効であることが判る。

＜第三実施形態＞
本発明の第三実施形態の鉄骨梁構造について説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
先ず、本実施形態の鉄骨梁構造の全体構造について図９及び図１０を用いて、説明する。なお、図９では木質柱１４（図１参照）及びスラブ４８（図１参照）の図示を省略している。また、図１０では、鉄骨梁１２におけるガセットプレート２４（図１参照）との接合部位の図示を省略している。

図９及び図１０に示すように、耐火被覆材１６によって、鉄骨梁１２の上下のフランジ部８２、８４及びウェブ部８０との間に内部空間９０が形成される。そして、本実施形態の鉄骨梁構造３１０では、鉄骨梁１２の材軸方向であるＸ方向の端部１３の内部空間９０に、板状の冷却部材３００が設けられている。

冷却部材３００は、板面３００Ａが水平方向且つ材軸方向に沿って配置され且つフランジ部８２、８４と間隔をあけて設置されている。また、複数の冷却部材３００は、材軸方向に間隔をあけて互いに平行に設置されている。

本実施形態では、冷却部材３００の端部は、側面被覆板４０Ａ、４０Ｃの内部空間９０側の壁面に接合されている。また、本実施形態の冷却部材３００は、結晶水及び自由水を含む石膏ボードで構成されている。

なお、本実施形態では、冷却部材３００は、側面被覆板４０Ａ、４０Ｃに接合されているが、これに限定されない。冷却部材３００は、ウェブ部８０に接合されていてもよい。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

火災時に、耐火被覆材１６で覆われた鉄骨梁１２の端部１３の内部空間９０に配置された冷却部材３００から、結晶水及び自由水が放出されることで、内部空間９０の温度上昇が抑制される。よって、火災時の鉄骨梁１２の端部１３の温度上昇が抑制され、この結果、鉄骨梁１２の端部１３から木質柱１４に伝達される火災熱が抑制される。したがって、木質柱１４の耐火性能が向上する。

また、冷却部材３００は鉄骨梁１２の側面を覆う側面被覆板４０Ａ、４０Ｂに接合されているので、冷却部材３００を内部空間９０に容易に設置することができる。

［変形例］
次に、本実施形態の変形例について図１１を用いて説明する。なお、図１１では、鉄骨梁１２におけるガセットプレート２４（図１参照）との接合部位の図示を省略している

図１１に示す変形の鉄骨梁構造３１１では、内部空間９０に複数枚、本変形例では三枚の冷却部材３００が、上下方向に間隔あけて且つ上下のフランジ部８２、８４と間隔をあけて互いに平行に設けられている。

このように、内部空間９０に複数枚、本変形例では三枚の冷却部材３００が、上下方向に間隔をあけて設けられているので、内部空間９０の温度上昇が更に抑制される。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されない。

例えば、上記実施形態及び変形例では、冷却部材１００、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、２００、３００は、鉄骨梁１２の端部１３にのみ設けられていたが、これに限定されない。内部空間９０の材軸方向の全域に渡って冷却部材１００、２００、３００が設けられていてもよい。要は、鉄骨梁１２の少なくとも端部１３の内部空間９０に、冷却部材１００、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、２００、３００が設けられていればよい。

また、例えば、上記実施形態及び変形例では、冷却部材１００、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、２００、３００は、結晶水及び自由水を含む石膏ボードで構成されているが、これに限定されない。例えば、モルタル板や水を保持した無機質繊維ブランケット等であってもよい。要は、冷却部材１００、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、２００、３００は、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む部材であればよい。

また、上記実施形態及び変形例では、耐火被覆材１６は、けい酸カルシウム板により構成された板状の側面被覆板４０Ａ、４０Ｂと底面被覆板４０Ｃとで形成されているが、これに限定されない。耐火被覆材１６は、例えば、石こうボード、ロックウールボード、モルタルボード、セラミックファイバーボード、ＰＣボード、ＡＬＣボード等であってもよい。或いは、ロックウール成形品等の巻き付け系の耐火被覆材１６であってもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、鉄骨梁１２の上面がスラブ４８で覆われていたが、これに限定されない。鉄骨梁１２の上面も耐火被覆材で覆われている構成でもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、木質柱１４の燃止層２０は、木質心部１８の外周面に沿って交互に配列された複数のセメント系硬化体５０及び木質板材５２とで構成されていたが、これに限定されない。燃止層２０は、木質心部３２への火炎熱の浸入を抑制可能な層であればよく、例えば、難燃性を有する難燃性層や熱の吸収が可能な吸熱性層であってもよい。

なお、難燃性層としては、木材に難燃薬剤を注入して不燃化処理した難燃薬剤注入層が挙げられる。また、吸熱性層としては、一般木材よりも熱容量が大きな材料、一般木材よりも断熱性が高い材料等及び一般木材よりも熱慣性が高い材料等が挙げられる。更にこれらの材料と一般木材とを適宜組み合わせて形成してもよい。

また、難燃性層と吸熱性層とを適宜組み合わせて、例えば、難燃性層と吸熱性層とを交互に配置して、燃止層を形成してもよい。

なお、一般木材とは、米松、唐松、檜、杉及びあすなろ等の一般の木造建築に用いられる木材である。また、一般木材よりも熱容量が大きな材料としては、モルタル、石材、ガラス、繊維補強セメント、石こう等の無機質材料、各種の金属材料などが挙げられる。また、一般木材よりも断熱性が高い材料としては、けい酸カルシウム板、ロックウール、グラスウールなどが挙げられる。一般木材よりも熱慣性が高い材料としては、セランガンバツ、ジャラ、ボンゴシ等の木材が挙げられる。

また、上記実施形態及び変形例では、木質心部１８を耐火被覆する耐火層１５は、燃止層２０及び燃代層２２の二層構造であったが、これに限定されない。例えば、燃代層２２を省略し、耐火層１５を燃止層２０のみで構成してもよい。更に、木質柱１４は、耐火層を有しない無耐火構造の一般的な木質材で構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、鉄骨梁１２は、ウェブ部８０が木質柱１４にガセットプレート２４を介して接合されていたが、これに限定されない。ガセットプレート２４以外の金属製の接合部材によってウェブ部８０が木質柱１４に接合されていてもよい。また、ウェブ部８０以外も木質柱１４に接合されていてもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、鉄骨梁１２の端部１３は、木質柱１４に接合されていたが、これに限定されない。例えば、鉄骨梁１２の端部１３は、鉄骨梁１２とは別の梁、例えば木質梁に接合されていてもよい。更に、鉄骨梁１２の端部１３は木質柱及び木質梁以外の可燃性の構造材に接合されていてもよい。具体的には、例えば、ガラス繊維強化プラスチックや炭素繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチックで構成された柱及び梁等の可燃性の構造材に接合されていてもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。また、複数の実施形態及び変形例等は、適宜、組み合わされて実施可能である。

１０ 鉄骨梁構造
１１ 鉄骨梁構造
１２ 鉄骨梁
１３ 端部
１４ 木質柱（可燃性の構造材の一例）
１６ 耐火被覆材
４０Ａ 側面被覆板
４０Ｂ 側面被覆板
８０ ウェブ部
８２ フランジ部
８４ フランジ部
９０ 内部空間
１００ 冷却部材
１００Ａ 板面
１００Ｌ 冷却部材
１００Ｍ 冷却部材
１００Ｎ 冷却部材
２００ 冷却部材
２００Ａ 板面
２１０ 鉄骨梁構造
３００ 冷却部材
３００Ａ 板面
３１０ 鉄骨梁構造
３１１ 鉄骨梁構造

Claims (6)

1. 可燃性の構造材と、
   上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合される鉄骨梁と、
   前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、
   前記内部空間に、板面が上下方向且つ前記材軸方向に沿って前記鉄骨梁の前記端部にのみ配置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む一又は複数の冷却部材と、
   を備えた鉄骨梁構造。
2. 可燃性の構造材と、
   上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合された鉄骨梁と、
   前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、
   前記鉄骨梁の少なくとも前記端部の前記内部空間に、板面が上下方向且つ前記材軸方向と交差する方向に沿って配置されると共に前記材軸方向に間隔をあけて複数設置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む板状の冷却部材と、
   を備えた鉄骨梁構造。
3. 可燃性の構造材と、
   上下方向に互いに対向する一対のフランジ部と、前記一対のフランジ部を接続するウェブ部と、を有し、材軸方向の端部が前記構造材に接合される鉄骨梁と、
   前記フランジ部及び前記ウェブ部との間に内部空間が形成されるように、前記鉄骨梁を覆う耐火被覆材と、
   前記内部空間に、下側の前記フランジ部と間隔をあけて設置されると共に板面が水平方向且つ前記材軸方向に沿って前記鉄骨梁の前記端部にのみ配置され、結晶水及び自由水の少なくとも一方を含む一又は複数の冷却部材と、
   を備えた鉄骨梁構造。
4. 前記冷却部材は、前記鉄骨梁の前記端部にのみ設けられている、
   請求項２に記載の鉄骨梁構造。
5. 前記耐火被覆材は、前記鉄骨梁の側面を覆う側面被覆板を有し、
   前記冷却部材は、前記側面被覆板に接合されている、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨梁構造。
6. 前記冷却部材は、石膏ボードで構成されている、
   請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の鉄骨梁構造。