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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6097519
(24)【登録日】2017年2月24日
(45)【発行日】2017年3月15日
(54)【発明の名称】無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造
(51)【国際特許分類】
E04B 1/94 20060101AFI20170306BHJP
【ＦＩ】
E04B1/94 D
【請求項の数】3
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2012-231155(P2012-231155)
(22)【出願日】2012年10月18日
(65)【公開番号】特開2014-80834(P2014-80834A)
(43)【公開日】2014年5月8日
【審査請求日】2015年9月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(74)【代理人】
【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志
(72)【発明者】
【氏名】西村 俊彦
(72)【発明者】
【氏名】長岡 勉
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 智仁
【審査官】
新井 夕起子
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０７−０４２３０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０４−０４９３４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０６８３８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０４Ｂ １／９４
Ｅ０４Ｃ ３／３４
Ｅ０４Ｂ １／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下の仕口部と、前記上下の仕口部の間に延びる鋼管本体部と、を有し、耐火被覆されていない無耐火被覆ＣＦＴ柱と、
後施工により前記鋼管本体部における軸方向の端部の周囲に配置され、前記鋼管本体部の軸方向の中間部ではなく前記端部を耐火被覆する後施工耐火被覆手段と、
を備えた無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
後施工により前記鋼管本体部における軸方向の端部の周囲に配置され、前記鋼管本体部の軸方向の中間部ではなく前記端部を耐火被覆する後施工耐火被覆手段と、
を備えた無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
【請求項2】
前記無耐火被覆ＣＦＴ柱の外面には、仕上げ塗料が塗布され、
前記後施工耐火被覆手段が、
前記無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けられ、互いに接合されて前記仕上げ塗料の上から該無耐火被覆ＣＦＴ柱を囲む一対のベース材と、
前記一対のベース材の外面又は内面に設けられた耐火材と、
を有する、
請求項１に記載の無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
前記後施工耐火被覆手段が、
前記無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けられ、互いに接合されて前記仕上げ塗料の上から該無耐火被覆ＣＦＴ柱を囲む一対のベース材と、
前記一対のベース材の外面又は内面に設けられた耐火材と、
を有する、
請求項１に記載の無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
【請求項3】
前記一対のベース材が、前記無耐火被覆ＣＦＴ柱の外面に沿って配置される一対の金属板であり、
前記耐火材が、前記一対の金属板の前記外面に塗布された耐火塗料である、
請求項２に記載の無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
前記耐火材が、前記一対の金属板の前記外面に塗布された耐火塗料である、
請求項２に記載の無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼管柱内にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ））柱が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＣＦＴ柱は、鋼管柱内にコンクリートが充填されている分、中空の鋼管柱と比較して熱容量が大きく、耐火性能に優れている。したがって、設計条件によってはＣＦＴ柱の耐火被覆を省略し、無耐火被覆ＣＦＴ柱とすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０−２０４９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、例えば、設計変更等により無耐火被覆ＣＦＴ柱に求められる耐火性能（要求耐火性能）が高くなる可能性がある。
【0005】
本発明は、上記の事実を考慮し、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火性能を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造は、耐火被覆されていない無耐火被覆ＣＦＴ柱と、後施工により前記無耐火被覆ＣＦＴ柱の周囲に配置され、該無耐火被覆ＣＦＴ柱を耐火被覆する後施工耐火被覆手段と、を備えている。
【0007】
第１態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造によれば、後施工により無耐火被覆ＣＦＴ柱の周囲に配置された後施工耐火被覆手段によって、無耐火被覆ＣＦＴ柱を耐火被覆することにより、火災時における無耐火被覆ＣＦＴ柱の温度上昇が抑制される。したがって、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火性能が向上する。
【0008】
第２態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造は、第１態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造において、前記無耐火被覆ＣＦＴ柱の外面には、仕上げ塗料が塗布され、前記後施工耐火被覆手段が、前記無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けられ、互いに接合されて前記仕上げ塗料の上から該無耐火被覆ＣＦＴ柱を囲む一対のベース材と、前記一対のベース材の外面又は内面に設けられた耐火材と、を有している。
【0009】
第２態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造によれば、一対のベース材の外面又は内面に耐火材が設けられている。これら一対のベース材を無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けて互いに接合することにより、無耐火被覆ＣＦＴ柱の周囲に耐火材が配置され、当該無耐火被覆ＣＦＴ柱が耐火被覆される。これにより、火災時における無耐火被覆ＣＦＴ柱の温度上昇が抑制される。したがって、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火性能が向上する。
【0010】
また、一対のベース材を無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けることにより、無耐火被覆ＣＦＴ柱の周囲に耐火材を配置することができるため、施工性が向上する。
【0011】
さらに、一対のベース材によって仕上げ塗料の上から無耐火被覆ＣＦＴ柱を囲むことにより、一対のベース材によって仕上げ塗料が覆い隠される。したがって、仕上げ塗料を塗り直したり、剥がしたりする必要がないため、施工性が向上する。
【0012】
第３態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造は、第２態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造において、前記一対のベース材が、前記無耐火被覆ＣＦＴ柱の外面に沿って配置される一対の金属板であり、前記耐火材が、前記一対の金属板の前記外面に塗布された耐火塗料である。
【0013】
第３態様に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造によれば、一対のベース材としての一対の金属板の外面に耐火材としての耐火塗料が塗布されている。これらの金属板を無耐火被覆ＣＦＴ柱に対して両側から取り付けることにより、耐火塗料によって無耐火被覆ＣＦＴ柱が耐火被覆される。したがって、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火性能が向上する。
【0014】
また、一対の金属板として、例えば薄鉄板等を用いることにより、一対の金属板及び耐火塗料を含めた無耐火被覆ＣＦＴ柱の柱断面積の増加を低減することができる。
【発明の効果】
【0015】
以上説明したように、本発明に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造によれば、無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の一実施形態に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造が適用された無耐火被覆ＣＦＴ柱を示す立面図である。
【図5】一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。
【図6】一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート充填鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱に局部座屈が発生した状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは、鋼管柱の材軸方向（上下方向）を示している。
【0018】
図１には、一例として、本実施形態に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造（以下、単に「耐火補強構造」という）３０が適用された既存の無耐火被覆ＣＦＴ柱１０が示されている。無耐火被覆ＣＦＴ柱１０は、鋼管柱１２と、鋼管柱１２内に充填された充填コンクリート１４とを備え、耐火被覆が施されていない無耐火被覆とされている。鋼管柱１２は丸形鋼管で形成されており、上下の仕口部としての上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌと、これらの上仕口部１２Ｕと下仕口部１２Ｌとの間に延びる鋼管本体部１２Ｂとを有している。この鋼管柱１２の外面（外周面）には、ペンキ等の仕上げ塗料２０（図２参照）がその全面に亘って塗布されている。
【0019】
図２に示されるように、上仕口部１２Ｕには、当該上仕口部１２Ｕを補強する上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。上下一対の内ダイアフラム１８は、円盤状の鋼板で形成されている。これら上下一対の内ダイアフラム１８は、上下方向（鋼管柱１２の材軸方向）に対向して配置されており、各々の外周部が上仕口部１２Ｕの内側面に溶接等で接合されている。
【0020】
また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａがそれぞれ形成されており、これらの充填孔１８Ａを通して鋼管柱１２内に充填コンクリート１４が充填されるようになっている。なお、上仕口部１２Ｕと同様に、下仕口部１２Ｌの内部には、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。
【0021】
上仕口部１２Ｕの両側には、鉄骨梁としての一対の上側鉄骨梁１６が接合されている。上側鉄骨梁１６はＨ形鋼で形成されており、上下一対の上側フランジ部１６Ａ及び下側フランジ部１６Ｂと、これらの上側フランジ部１６Ａと下側フランジ部１６Ｂとを繋ぐウェブ部１６Ｃとを有している。この上側鉄骨梁１６の材軸方向の端部は、その上下一対の上側フランジ部１６Ａ及び下側フランジ部１６Ｂが上下一対の内ダイアフラム１８とそれぞれ連続するように上仕口部１２Ｕの外側面に突き当てられ、溶接によって接合されている。また、上側鉄骨梁１６の上には、図示しない鉄筋コンクリート製のスラブが構築されている。
【0022】
上仕口部１２Ｕと同様に、下仕口部１２Ｌの両側には、鉄骨梁としての一対の下側鉄骨梁１７が接合されている。下側鉄骨梁１７はＨ形鋼で形成されており、上下一対の上側フランジ部１７Ａ及び下側フランジ部１７Ｂと、これらの上側フランジ部１７Ａと下側フランジ部１７Ｂとを繋ぐウェブ部１７Ｃとを有している。この下側鉄骨梁１７の材軸方向の端部は、その上下一対の上側フランジ部１７Ａ及び下側フランジ部１７Ｂが上下一対の内ダイアフラム１８とそれぞれ連続するように下仕口部１２Ｌの外側面に突き当てられ、溶接によって接合されている。また、下側鉄骨梁１７の上には、図示しない鉄筋コンクリート製のスラブが構築されている。
【0023】
鋼管本体部１２Ｂにおける柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬは、後施工耐火被覆手段としての筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌによって耐火被覆されている。筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌは、鋼管柱１２の外面に仕上げ塗料２０が塗布された後に、構造物の設計変更（例えば、用途変更やプラン変更等）等により、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の要求耐火性能が高くなったときに、当該要求耐火性能に応じて鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの周囲に設けられたものである。つまり、筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌは、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０を仕上げた後に、設計変更等によって高くなった無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の要求耐火性能を満たすように、後施工によって仕上げ塗料２０の上から柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬを耐火被覆するものである。なお、柱頭部１２ＢＵを耐火被覆する筒状被覆部材４０Ｕと、柱脚部１２ＢＬを耐火被覆する筒状被覆部材４０Ｌとは同じ構成であるため、以下、筒状被覆部材４０Ｕの構成について詳説し、筒状被覆部材４０Ｌの構成については説明を省略する。
【0024】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、筒状被覆部材４０Ｕは、一対のベース材４２を接合することにより断面円形の筒状に形成されている。一対のベース材４２は、ステンレス製の薄金属板で形成されると共に、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵの外面に沿って断面略半円弧状に形成されている。また、一対のベース材４２の外面には、耐火材としての耐火塗料４４がその全面に亘って塗布されている。なお、ここでいう「耐火塗料」とは、火災発生時に加熱により発泡層を形成し、鋼材等の温度上昇を遅延する耐火性の塗膜材をさす。これら一対のベース材４２は、仕上げ塗料２０の上から鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵを囲むように当該柱頭部１２ＢＵの外面に沿って配置され、各々の開口側端部４２Ａ同士が突き合された状態で溶接により接合されている。これにより、耐火塗料４４によって、仕上げ塗料２０の上から柱頭部１２ＢＵがその全周に亘って耐火被覆されている。
【0025】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0026】
図２に示されるように、例えば、火災時に上側鉄骨梁１６が熱膨張によって材軸方向（水平方向、矢印Ｓ方向）へ伸張すると、上仕口部１２Ｕに水平力Ｆが作用し、鋼管本体部１２Ｂに曲げモーメントＭが発生する。この曲げモーメントＭは、鋼管本体部１２Ｂにおける材軸方向の中間部１２ＢＭから材軸方向の柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの各々に向って徐々に大きくなる。
【0027】
一方、鋼管柱１２は、火災時の熱膨張によって材軸方向（矢印Ｚ方向）へ伸張するが、温度上昇に伴う強度と剛性の低下によって材軸方向への伸張は徐々に小さくなり、ある温度に達すると材軸方向への伸張変形は止まり、収縮変形に転じる。この状態で、上側鉄骨梁１６から上仕口部１２Ｕへ水平力Ｆが作用すると、前述したように中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭが発生する鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、柱頭部１２ＢＵが上仕口部１２Ｕを介して上側鉄骨梁１６に剛接合されると共に柱脚部１２ＢＬが下仕口部１２Ｌを介して下側鉄骨梁１７に剛接合されていて、かつ、上側鉄骨梁１６の材軸方向への伸張量（伸び出し量）が大きい場合は、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２が面外方向外側へ変位する（はらみ出す）局部座屈Ｋが生じる。
【0028】
柱頭部１２ＢＵ又は柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生すると、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の曲げ剛性は著しく低下する。また、柱頭部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋの発生部では、図４に示されるように、充填コンクリート１４を拘束していた鋼管本体部１２Ｂの圧縮側の側壁部１２Ｓ１が外側へ膨らみ、充填コンクリート１４と側壁部１２Ｓ１との間に隙間Ｗが形成される。この結果、局部座屈Ｋの発生部では、充填コンクリート１４に対する側壁部１２Ｓ１の拘束力（拘束効果）が得られなくなり、当該充填コンクリート１４の圧縮側縁（外周部）１４Ｓが圧壊し易くなる。なお、図４では、筒状被覆部材４０Ｕの図示が省略されている。
【0029】
そして、充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓが圧壊すると、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の材軸方向変位が急増すると共に、この材軸方向変位の急増に伴って充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓの圧壊がさらに進展し、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。
【0030】
なお、ここでいう「無耐火被覆ＣＦＴ柱１０が構造安定性を保持することができなくなる」とは、例えば、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の鉛直方向変位（材軸方向）が過大になる、あるいは、鉛直方向変位が急激に増加するなどして、長期軸力を保持することができない状態を意味する。また、説明を省略するが、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生した場合も同様である。
【0031】
ここで、前述した上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量は、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０に求められる要求耐火性能、即ち要求耐火時間が長くなるに従って長くなる。この要求耐火時間は、室内の可燃物量等の条件により決まるため、室内の用途変更やプラン変更等の設計変更があると、要求耐火時間が当初（新設時）設定した時間よりも長くなり、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０が要求耐火時間に対して必要な耐火性能を満足できなくなることがある。つまり、設計変更によって、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０に求められる要求耐火性能が高くなると、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の柱頭部１２ＢＵや柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生し易くなり、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。
【0032】
これに対して本実施形態では、図２及び図３に示されるように、設計変更等により高くなった無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の要求耐火性能を満たすように、仕上げ塗料２０の上から筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌによって、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬが耐火被覆されている。具体的には、筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌは、一対のベース材４２を筒状に接合して形成されている。これら一対のベース材４２の外面には、耐火塗料４４が塗布されている。したがって、例えば、筒状被覆部材４０Ｕの一対のベース材４２を鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに対して両側から取り付けて互いに接合することにより、柱頭部１２ＢＵの周囲に耐火塗料４４が配置され、当該柱頭部１２ＢＵが耐火被覆される。これと同様に、筒状被覆部材４０Ｌの一対のベース材４２を鋼管本体部１２Ｂの柱脚部１２ＢＬに対して両側から取り付けて互いに接合することにより、柱脚部１２ＢＬの周囲に耐火塗料４４が配置され、当該柱脚部１２ＢＬが耐火被覆される。なお、一対のベース材４２の接合部では、接合する際に耐火塗料４４が剥がれる可能性があるため、接合部まわりには、耐火塗料４４をあらかじめ塗布せず、接合後に耐火塗料４４を塗布してもよい。
【0033】
これにより、火災時における柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの温度上昇が抑制される結果、温度上昇に伴う柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの強度と剛性の低下が低減される。したがって、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの局部座屈Ｋの発生が抑制される。よって、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の耐火性能が向上する。
【0034】
また、前述したように、一対のベース材４２を鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに対して両側から取り付けることにより、これらの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの周囲に耐火塗料４４が配置される。したがって、現場での耐火塗料４４の塗布作業を省略することができる。
【0035】
また、仕上げ塗料２０の上に耐火塗料４４を直接塗布した場合は、加熱時（火災時）に耐火塗料４４が剥離するなどして、十分な耐火性能を得られないことが多い。この場合、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの仕上げ塗料２０を剥がしてから耐火塗料４４を塗布することになり、施工が煩雑化する。これに対して本実施形態では、一対のベース材４２の外面に耐火塗料４４を塗布するため、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの仕上げ塗料２０を剥がす必要がない。また、仕上げ塗料２０が汚れていても、一対のベース材４２によって仕上げ塗料２０の上から鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬを囲むことにより、一対のベース材４２によって仕上げ塗料２０が覆い隠されるため、仕上げ塗料２０を塗り直したり、剥がしたりする必要がない。したがって、施工性が向上する。
【0036】
さらにまた、本実施形態では、一対のベース材４２を薄金属板で形成している。これにより、一対のベース材４２及び耐火塗料４４を含めた無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の柱断面積の増加を低減することができる。
【0037】
しかも、本実施形態では、前述したように火災時に、局部座屈Ｋが発生し易い鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬを筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌによって耐火被覆している。したがって、鋼管本体部１２Ｂをその全長に亘って耐火被覆する構成と比較して、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の耐火性能を効率的に向上させることができる。また、施工性の向上、工期短縮、及びコスト削減を図ることができる。
【0038】
ここで、図５（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１００と梁１０２Ａ，１０２Ｂとで構成された架構の一例が示されている。この架構内において、例えば図５（Ｂ）に示されるように火災１０４が発生すると、梁１０２Ａが材軸方向（矢印Ｊ方向）に伸び出すため、柱１００に同図に示されるような変形が生じる。
【0039】
また、図６（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１１０の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルが示されている。この実験評価モデルでは、加熱時に、図６（Ｂ）に示されるような変形状態、応力状態を示すことから、図５（Ｂ）に示される柱１００の変形状態、応力状態を適切に模擬することができると言われている。そこで、図６（Ａ）に示される実験評価モデルを用いて載荷加熱実験を行ったところ、以下に示す新たな知見が得られた。
【0040】
即ち、加熱された柱１１０の上端部に生じる水平変位（水平力Ｆ）が大きい場合や柱１１０に生じる軸力（長期軸力）Ｖが大きい場合は、図６（Ｃ）に示されるように、柱１１０を構成する鋼管柱の柱頭部及び柱脚部に局部座屈Ｋが生じることが確認された。また、加熱時間が比較的短く、柱１１０の充填コンクリートが十分耐力を残している状態であっても、柱１１０は前述した柱頭部及び柱脚部の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、構造安定性を保持することができなくなることが確認された。
【0041】
本実施形態に係る無耐火被覆ＣＦＴ柱１０を例により具体的に説明すると、局部座屈Ｋに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管柱１２の柱幅（直径）をＤ（図３（Ｂ）参照）としたときに、柱頭部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋは、柱頭部１２ＢＵの上端（上仕口部１２Ｕと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から中間部１２ＢＭへ向けて２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、１Ｄから２Ｄまでの領域内で発生し易い。これと同様に、柱脚部１２ＢＬにおける局部座屈Ｋは、柱脚部１２ＢＬの下端（下仕口部１２Ｌと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から中間部１２ＢＭへ向けて２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、１Ｄから２Ｄまでの領域内で発生し易い。
【0042】
従って、柱頭部１２ＢＵに対する筒状被覆部材４０Ｕの被覆範囲Ｈ（図２参照）は、柱頭部１２ＢＵの上端から中間部１２ＢＭへ向けて少なくとも２Ｄにすることが望ましい。また、施工性、材料コスト等を考慮すると、筒状被覆部材４０Ｕの被覆範囲Ｈは、柱頭部１２ＢＵの上端から中間部１２ＢＭへ向けて少なくとも１Ｄから２Ｄにすることが望ましい。これにより、筒状被覆部材４０Ｕの材料コストを削減しつつ、柱頭部１２ＢＵの局部座屈Ｋの発生を効率的に抑制することができる。柱脚部１２ＢＬに対する筒状被覆部材４０Ｌの被覆範囲Ｈ（図２参照）についても同様である。
【0043】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0044】
上記実施形態における筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌは、補強部材で適宜補強しても良い。具体的には、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される変形例のように、筒状被覆部材５０Ｕにおける一対のベース材４２の内面には、複数の補強部材としての複数の補強リブ５２が設けられている。複数の補強リブ５２は、筒状被覆部材５０Ｕの軸方向に延びると共に、筒状被覆部材５０Ｕの周方向に間隔を空けて配列されており、一対のベース材４２の内面に溶接等により接合されている。これらの補強リブ５２を挟んで柱頭部１２ＢＵの周囲に一対のベース材４２が配置されている。これにより、柱頭部１２ＢＵと一対のベース材４２との間に空間Ｒが形成されている。
【0045】
このように一対のベース材４２を補強リブ５２で補強することにより、一対のベース材４２の形状が保持し易くなる。一対のベース材４２に薄金属板（板厚が３ｍｍ未満）を用いた場合は、断面の大きさによっては一対のベース材４２が湾曲するなどして形状の保持が難しくなる場合がある。このとき、補強リブ５２によって補強することで、一対のベース材４２湾曲等の変形が抑制される。一対のベース材４２の板厚を増やすよりも、補強リブ５２で補強した方がコストが抑えられ、さらには施工性の改善も期待できる。
【0046】
また、図８（Ａ）に示すように、一対のベース材４２の内面に耐火塗料４４を塗布した場合は、柱頭部１２ＢＵと一対のベース材４２との間の空間Ｒによって、火災時における耐火塗料４４の発泡スペースが確保される。このため、ベース材４２の内面に耐火塗料４４を塗布した場合でも、図８（Ｂ）に示すように、耐火塗料４４が適切に発泡し、無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の構造安定性を保持させることが出来る。耐火塗料４４をベース材４２の裏側（内面）に塗布した場合は、耐火塗料４４を外側（外面）に塗布した場合に比べ、ベース材４２の表側（外側）をきれいに見せることができる。特に、ベース材４２の表側に仕上げ塗料を塗布することなく、金属板（ベース材４２）を表しで見せることができるため、意匠性を大きく改善することが可能である。
【0047】
なお、本変形例では、補強リブ５２を筒状被覆部材５０Ｕの軸方向に沿って配置する例を示したが、これに限らない。補強リブ５２は、例えば、筒状被覆部材５０Ｕの周方向に沿って配置することも可能である。
【0048】
また、上記実施形態では、耐火材として、耐火塗料４４を用いた例を示したが、これに限らない。耐火材としては、例えば、巻き付け系耐火被覆材を用いても良い。具体的には、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される変形例のように、筒状被覆部材６０Ｕを構成する一対のベース材４２の内面には、耐火材としての巻き付け系耐火被覆材６２がそれぞれ設けられている。
【0049】
巻き付け系耐火被覆材６２は、ロックウール等をシート状に成形した巻き付け式の耐火被覆材で形成されている。この巻き付け系耐火被覆材６２は、各ベース材４２の内面に沿って断面略半円弧状に形成されており、各ベース材４２の内面を全面に亘って被覆している。また、巻き付け系耐火被覆材６２は、複数のビス６４によって各ベース材４２の内面に固定されている。これらの巻き付け系耐火被覆材６２を挟んで柱頭部１２ＢＵの周囲に一対のベース材４２が配置されている。これにより、巻き付け系耐火被覆材６２によって、仕上げ塗料２０の上から柱頭部１２ＢＵがその全周に亘って耐火被覆されている。
【0050】
このように一対のベース材４２の内面に巻き付け系耐火被覆材６２を設けることにより、一対のベース材４２が巻き付け系耐火被覆材６２を覆い隠す仕上げ材としても機能する。したがって、施工性が向上する。特に、ベース材４２をステンレスやスチール製の金属板で形成することにより、外観品質を向上させることができる。
【0051】
なお、一対のベース材４２の内面に設ける耐火材としては、巻き付け系耐火被覆材６２以外に、吹付け系耐火被覆材、ボード系耐火被覆材、発泡性耐火シート等を用いても良い。ここでいう吹付け系耐火被覆材とは、例えば、吹付けロックウール、湿式吹付けロックウール、石膏系湿式吹付け耐火被覆、セラミック系湿式耐火被覆等を意味する。また、ボード系耐火被覆材とは、例えば、石膏ボード（強化石膏ボードを含む）、繊維混入けい酸カルシウム板、モルタルボード、ロックウールボード、セラミックファイバーボード、ＰＣ板、ＡＬＣパネル、押し出し成形セメント板等を意味する。
【0052】
また、上記実施形態では、一対のベース材４２を薄金属板（板厚が３ｍｍ未満の金属板）で形成した例を示したが、一対のベース材４２は厚金属板（板厚３ｍｍ以上の金属板）で形成しても良い。また、一対のベース材４２は、前述したステンレスやスチール製の金属板以外に、アルミニウムやチタン製の金属板で形成しても良いし、プラスチック等の樹脂製や木製の板材で形成しても良い。
【0053】
また、上記実施形態では、鋼管柱１２を丸形鋼管で形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示される変形例のように、鋼管柱２２は、断面略正方形の角形鋼管でも良い。この場合、鋼管柱２２の断面形状に応じて、筒状被覆部材７０Ｕを構成する一対のベース材４２を断面略Ｃ字形状に形成することにより、鋼管柱２２の外面に沿って一対のベース材４２を配置することができる。また、鋼管柱２２では、角形鋼管の一辺の長さが鋼管柱２２の柱幅Ｄに相当する。さらに、鋼管柱としては、例えば、断面略長方形の角形鋼管を用いても良い。この場合、短辺の長さが鋼管柱の柱幅Ｄに相当する。
【0054】
また、上記実施形態では、筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌによって、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬを耐火被覆する例を示したが、これに限らない。例えば、図１１に示されるように、筒状被覆部材４０によって、鋼管本体部１２Ｂを全長に亘って耐火被覆しても良い。柱頭部１２ＢＵと柱脚部１２ＢＬのみを耐火補強する場合に比べ、コストは高くなるが、鋼管本体部１２Ｂの全長を耐火補強することで、意匠性を大幅に改善することができる。鋼管柱１２の外周をボード等で仕上げず、鋼管本体部１２Ｂの表面を表しで使用していた無耐火被覆ＣＦＴ柱１０を後施工で耐火補強する場合は、鋼管本体部１２Ｂの全長を耐火補強することで、耐火補強後も鋼管本体部１２Ｂを表しで使用することが可能であり、耐火補強前と同等以上の外観品質を確保することができる。
【0055】
さらに、上記実施形態では、後施工耐火被覆手段として、筒状被覆部材４０Ｕ，４０Ｌを例に説明したが、これに限らない。後施工耐火被覆手段は、後施工によって無耐火被覆ＣＦＴ柱１０の周囲に配置され、当該無耐火被覆ＣＦＴ柱１０を耐火被覆するものであれば良く、例えば、吹付け系耐火被覆材、巻き付け系耐火被覆材、ボード系耐火被覆材、及び耐火塗料等の耐火被覆材を用いることができる。つまり、一対のベース材４２は適宜省略可能である。
【0056】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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ことは勿論である。
【符号の説明】
【0057】
１０ 無耐火被覆ＣＦＴ柱２０ 耐火塗料
２０ 仕上げ塗料
３０ 無耐火被覆ＣＦＴ柱の耐火補強構造
４０Ｕ 筒状被覆部材（後施工耐火被覆手段）
４０Ｌ 筒状被覆部材（後施工耐火被覆手段）
４２ ベース材
４４ 耐火塗料（耐火材）
５０Ｕ 筒状被覆部材（後施工耐火被覆手段）
６０Ｕ 筒状被覆部材（後施工耐火被覆手段）
６２ 巻き付け系耐火被覆材（耐火材）
７０Ｕ 筒状被覆部材（後施工耐火被覆手段）