(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記フレームは、上方を規定する鋼製長尺体である上方枠と、下方を規定する鋼製長尺体である下方枠と、前記上方枠と前記下方枠との間にわたされる鋼製長尺体である胴縁と、を少なくとも備えて構成されており、
前記下張部材は、前記胴縁のうち、前記荷重支持部材と連結される前記胴縁と、前記薄板の前記屋内側を向く面と、の間に、少なくとも介在していることを特徴とする請求項4に記載の耐火壁。
【背景技術】
【0002】
建物の外壁として使用される壁体には、強度やハンドリングの容易性が求められることは勿論であるが、これに加えて耐火対策を講じることが義務付けられることがある。
そして、このような要求を満たす壁体である耐火壁の一つとして、ボード状の芯材の表裏面の少なくとも一方に金属板等の薄板を配置した耐火性の外壁パネルを使用した壁体が使用されることがある。
このような耐火性の外壁パネルうち、金属製(例えば、アルミニウム製)板状体である表裏材の間に芯材を介在させたものは、一般的に金属サンドイッチパネルと呼ばれ、流通している。つまり、金属サンドイッチパネルとは、芯材を金属製の表裏材で挟持してなるパネルである。
このように構成された耐火壁は、比較的軽量であるとともに耐食性が高く、建物の外壁等に好適に使用されている。
一方、このような金属板を表裏面の少なくとも一方に使用する耐火壁において、耐火性能を更に高めることが一つの課題となっており、様々な技術が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。
【0003】
特許文献1の技術における建築用パネルは、金属製の薄板からなる表面材と芯材との間にハニカムシートを介在させるとともに、金属製の薄板からなる裏面在と芯材との間にもまたハニカムシートを介在させて構成されている。
そして、このハニカムシートを不燃材で形成することにより、建築用パネルの耐火性能が向上する。
また、特許文献2の技術における耐火パネルは、基本構成は、表裏の金属製面材により芯材を挟持することにより構成されている。
そして、この芯材は、樹脂製発泡体で構成されており、この芯材には、金属ネットが埋設されている。この金属ネットが埋設されていることにより、耐火パネルの耐火時間が延び、耐火性能が向上する。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
また、本実施形態においては、耐火壁を建物の外壁として使用したが、これに限られることはなく、本発明の趣旨に逸脱しない範囲において、どのような場所に使用されるものであってもよいし、形状等は耐火壁が適用される場所や躯体との取合い等によって適宜変更可能であるものとする。
【0011】
図1乃至
図6は、本発明に係る一実施形態を示すものであり、
図1は耐火壁の概略説明図であり、必要な構造を説明するために、一部内部が露出するように図示している。また、
図2は耐火壁を示す三面図であり、正面図と、当該正面図のA−A線断面図と、正面図のB−B線断面図を示した。更に、
図3は耐火壁の連結部分を示す説明図、
図4は耐火壁のフレームと柱の取り合い例を示す説明図である。そして、
図5は耐火壁の熱分布を示す説明図、
図6は耐火壁の柱付近の熱分布の詳細を示す説明図である。
なお、
図5及び
図6は、耐火壁の熱分布や熱の流れを示すための図であるため、耐火壁及びその周辺の部材等は模式化して簡単に示してある。
【0012】
<耐火壁の構成について>
図1及び
図2により、本実施形態に係る耐火壁1について説明する。
本実施形態においては、耐火壁1として、外壁を構成する壁体の例を説明する。
本実施形態に係る耐火壁1は、外壁パネル11、下張部材12、フレーム13、を有して構成されている。
外壁パネル11は、所謂金属サンドイッチパネルであり、芯材11A、表面材11B、裏面材11C、を有して構成されている。
芯材11Aは、矩形ボード状に形成された耐火部材で構成されており、その表面には、金属製の表面材11Bが貼設されるとともに、裏面には金属製の裏面材11Cが貼設されている。
芯材11Aを構成する耐火部材は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、どのようなものが使用されていてもよいが、本実施形態においては、ロックウール保温板が使用されている。
また、この表面材11B及び裏面材11Cについてもまた、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、どのような薄板でもよいが、本実施形態では、アルミニウム鋼板が使用されている。
【0013】
なお、本実施形態においては、
図1に示すように、屋外側を耐火壁1の表面側とし、屋内側を耐火壁1の裏面側とする。
また、本実施形態において、外壁パネル11は、表裏面に金属板を配置した金属サンドイッチパネルの構造を採る例を示したが、これに限られることはなく、少なくとも裏面材11Cが配置されていればよい。
つまり、表面材11Bに関しては、必須構成ではなく、金属板以外の矩形板状体が貼設されていてもよいし、シート材が貼設されたような構成であってよい。
更に、本実施形態のおいては、耐火壁1は、その外装として、複数個の外壁パネル11が整列して構成されている。
このため、高さ方向に沿って並列した外壁パネル11,11間には、横目地M1が形成されるとともに、水平方向に沿って並列した外壁パネル11,11間には、縦目地M2が形成されることとなる。
しかしながら、これに限られることはなく、本発明の趣旨に逸脱しない範囲において、1単位の耐火壁1を構成するための外壁パネル11の個数や形状、及び、張り方等は適宜変更できるものとする。
【0014】
本実施形態に係る下張部材12は、耐火性能を有する不燃性の矩形板状態である。本実施形態においては、石膏ボードが使用されている。
なお、本実施形態に係る下張部材12としての石膏ボードは、厚さが6.0mm以上、好適には、6.0mm〜9.0mm、更に好適には9.0mm〜10mm程度に設定されるとよい。なお、本実施形態においては、厚さ9.5mmの石膏ボードを、下張部材12として使用した。
この下張部材12は、裏面材11Cの裏面側(屋内側であって、芯材11Aと接する側と反対側の面)に貼設されている。
ただし、下張部材12としては、不燃材料であれば、どのようなものであっても好適に使用することが可能であるが、建設省告示において、国土交通大臣により定められた部材から、本発明の趣旨に合致する部材が選択されると更に好適である。例えば、繊維混入ケイ酸カルシウム板等が挙げられる。
本実施形態において、下張部材12は、裏面材11Cの裏面側(屋内側)全面に亘って貼設されているが、これに限られず、部分的な配置であってもよい。当該事項に関しては、本発明の重要な構成部分であるため、後に
図5及び
図6を参照して詳しく説明する。
【0015】
本実施形態に係るフレーム13は、矩形に組まれた枠体であり、上方枠13A、下方枠13B、左右(
図2における方向)2個の縦枠13C、3個の胴縁13D、を有して構成されている。
なお、当該構成は一例であり、胴縁13Dの本数、配置等は適宜変更することが可能である。
上方枠13A及び下方枠13Bは、同長同形状の軽量鉄骨製の長尺部材であり、縦枠13Cは、軽量鉄骨製の略コ字形状断面の長尺部材である。
【0016】
上方枠13Aの両端部と、下方枠13Bの両端部と、の間に縦枠13C,13Cがわたされることにより、矩形の枠状体が形成されており、左右の縦枠13C,13Cの間に、この縦枠13Cと同長同形状の胴縁13Dが配置されている。
この胴縁13Dは、縦枠13C,13Cと平行となるように、上方枠13Aと下方枠13Bとの間にわたされている。本実施形態においては、左右方向中央部付近に1本の胴縁13Dが配置され、左右の縦枠13C,13Cに近接して、胴縁13D,13Dが一本ずつ配置されている。また、本実施形態において胴縁13Dは、リップ付溝型鋼形状に形成されている。
なお、本実施形態においては、左右方向中央部付近に配置された胴縁13Dが、縦目地M2に近接するよう構成されている(つまり、縦目地M2もまた、左右方向中央部付近に形成されていることとなる)。
【0017】
また、左右中央部付近に配置された胴縁13Dには、矩形平板状の第1取合金物G1が適宜複数個取付けられている。
この第1取合金物G1の一端辺側は、胴縁13Dのリップ部の根元部分付近に溶接されるとともに、この状態において、上記一端辺と対向する他端辺側は、下張部材12の裏面側に沿って延びるように配設されている。
【0018】
以上のように構成されたフレーム13は、下張部材12の裏面側(屋内側の面)に配設される。そして、第1取合金物G1は、胴縁13Dに溶接された状態で、その他端辺側が、下張部材12の裏面側に沿って延びるように配設されているため、下張部材12の屋外側の面から、この部分へと第1締結部材V1を打ち込むことによって、下張部材12が胴縁13Dに取付けられる。これと同様に、外壁パネル11の屋外側から、この部分へと第2締結部材V2を打ち込むことによって、外壁パネル11が胴縁13Dに取付られる。
このように、柱H1と胴縁13Dの連結部分(縦目地M2部分)において、外壁パネル11及び下張部材12が、胴縁13Dに取付けられる。
また、他の胴縁13D,13Dにおいては、外壁パネル11の屋外側から第2締結部材V2が打ちこまれている。
【0019】
<耐火壁の連結部分における構造について>
図3により、本実施形態に係る耐火壁1と柱H1と連結部分(縦目地M2部分)について説明する。
上記の通り、本実施形態においては、縦目地M2部分に近接して胴縁13Dが配置されている。つまり、縦目地M2に近接するとともに縦目地M2が走る上下方向に沿って、胴縁13Dが配置されているものである。
柱H1とこの胴縁13Dとは、第2取合金物G2により連結されている。この第2取合金物G2は平板状の金物であり、一端部側が柱H1の屋内側の面に溶接されるとともに、他端部側が、胴縁13Dの屋内側にわたされて第3締結部材V3(本実施形態ではボルトである)により締結されている。
これにより、柱H1に対して胴縁13Dが取付けられる。
そして、前述の通り、胴縁13Dに溶接された第1取合金物G1に対して、外壁パネル11及び下張部材12が取付けられていることから、この胴縁13Dを介して、これらの部材もまた、柱H1に取付けられることとなる。
なお、柱H1と、外壁パネル11及び下張部材12との取合いも、上記胴縁13Dへの取合いと同様に柱H1に溶接された第1取合部材G1によって行われるが、記述が重複するため説明は省略する。
【0020】
そして、柱H1と、胴縁13Dと、第1取合金物G1と、第2取合金物G2と、を屋内側から被覆するように、耐火被覆材3が覆設されている。この耐火被覆材3は、耐火性能を有する部材であれば、どのようなものが使用されていてもよいが、本実施形態においては、無機繊維フェルトのシート体が使用されている。
この耐火被覆材3は、柱H1が延びる縦方向全体を覆っているとともに、左右方向の端部側は、下張部材12の屋内側面に沿って、この下張部材12の屋内側面を覆うように延びている。
そして、この下張部材12と耐火被覆材3が重なった部分において、第4締結部材V4にて、耐火被覆材3が下張部材12に留め付けられている。
以上のように、本実施形態に係る耐火壁1は構成されている。
【0021】
なお、
図4に柱H1と胴縁13Dとの取合いの別例を示した。
上記の例では、柱H1と胴縁13Dを取合うために、第1取合金物G1を使用したが、これに限られることはなく、
図4(a)に示すように、柱H1と胴縁13Dを第3締結部材V3により直接締結するよう構成してもよい。
更に、
図4(b)に示すように、2個の胴縁13Dが縦目地M2を挟んで2個ある場合においても、柱H1と、柱H1の左右方向両側に配設される胴縁13Dを第3締結部材V3で直接締結してもよい。
【0022】
また、
図4(c)に示すように、縦目地M2を挟んで両側に、胴縁13Dが配設された構成において、2個の第2取合金物G2を使用して、上記例のように柱H1と2個の胴縁13Dを連結してもよい。
このように、フレーム13を構成する胴縁13Dの個数や配置等が変更されている場合であっても、柱H1と胴縁13Dを好適に連結することが可能である。
【0023】
以上のように、本実施形態に係る耐火壁1では、裏面材11Cの屋内側の面に下張部材12を貼設してある。
このため、耐火被覆材3、胴縁13D、柱H1が、裏面材11Cと直接接触すること回避することができる。
つまり、これら耐火被覆材3、胴縁13D、柱H1が、裏面材11Cと、外壁パネル11を構成する裏面材11Cとの間に下張部材12が介在することとなる。
これにより、本実施形態に係る耐火壁1の耐火性能が大きく向上することがわかった。
以下、本実施形態に係る耐火壁1の耐火性能について、
図5及び
図6を参照して説明する。
【0024】
<耐火壁の耐火性能と下張部材との関係について>
上記のように構成された耐火壁1であるが、当該耐火壁1は、下張部材12を備えないものに比して、大きく耐火性能が向上する。
図5及び
図6には、耐火試験における耐火壁1の熱分布を示した。
図5には、通常の耐火壁1において、高温となる箇所を網掛けで示した。ここに示すように、耐火壁1においては、縦目地M2付近と、中央部付近の温度が他所に比して高くなることがわかっている。
例えば、縦目地M2付近が高温となる原因としては、
図6に示すような温度分布と熱の流れが発生するためであると考えられる。
図6では、ドットの密度が高い程、温度が高くなっている。
【0025】
このように、縦目地M2付近が高温となるのは、熱伝導度の高い鋼製の柱H1及び鋼製の胴縁13Dが高熱になり、金属製の裏面材11Cに高い熱を容易に伝導する(矢印方向)とともに、当該柱H1が耐火被覆材3に被覆されているため、屋内側へは熱の逃げ場が無くなることが原因であると考えられる。
よって、このような構造から、耐火被覆材3で被覆された縦目地M2周辺の温度が高くなるものと推測できた。
このため、柱H1やフレーム13から、金属製の裏面材11Cに直接熱が伝導することを避けるため、下張部材12をこれらの間に介在させたものである。
よって、本実施形態においては、裏面材11Cの屋内側面を全体的に覆うように下張部材12を覆設した例を示したが、耐火性能を発揮するためには、少なくとも、
図5の縦目地M2付近の網掛け部分に下張部材12を配置するとよい。
つまり、少なくとも、耐火被覆材3と裏面材11Cとの間には、下張部材12を介在させる必要があり、好ましくは、これに加えて中央部にも下張部材12を配置すると好適である。また、上記の例のように、裏面材11Cの屋内側面を全面にわたって覆うように下張部材12を配置すると更に好適である。
【0026】
以上のように、本実施形態においては、外壁パネル11の裏面材11Cと、フレーム13、柱H1、耐火被覆材3と、の間に下張部材12を介在させた。
これは、作業としては、外壁パネル11を構成する裏面材11Cに下張部材12を貼設するだけで足り、このため、現場において簡易に施工することができる。
よって、外壁パネル11自体を特別に作成する必要がなく、現場において、必要時、必要箇所に簡易に設置することができる。
このように、本実施形態によれば、簡易な構成かつ低コストで、高い耐火性能を有する耐火壁1を提供することができる。
そして、本実施形態に係る耐火壁1は、軽量鉄骨造の建物において、好適に適用することができる。
【0027】
なお、本実施形態に係る耐火壁1は、窯業系パネルに比して、数分の1程度の重量であり、軽量化に優れる。
また、芯材11Aの選択により耐火性と共に断熱性にも優れる。上記実施形態においては、芯材11Aとしてロックウール保温板が使用されているため、耐火性に優れるとともに、断熱性にも優れ、好適である。
更に、乾式工法で立設可能であり、耐火性能を高めるために、裏面材11Cに下張部材12を貼設するだけの作業であるため、熟練作業が不要で、しかも、軽量化が実現されているため、施工性が非常に良い。
また、表面材11Bを使用することにより、意匠性においても優れた耐火壁1を提供することができる。
【0028】
なお、下張部材12(例えば、石膏ボード)を介在させることで、耐火壁(例えば、金属サンドイッチパネル)の厚さを薄くすることができる。
つまり、下張部材12を介在させて耐火性能を向上させたことにより、他の部材の厚さを薄くすることができるため、総合的に、耐火壁1の厚さを薄くすることができる。
【0029】
以上のように、本発明に係る耐火壁1では、ボード状の芯材の少なくとも一方側の面に設置された金属製の薄板である裏面材11Cの少なくとも一部に、不燃材料で形成された下張部材12を配置した。
この裏面材11Cは、芯材11Aの表裏面双方に貼設されていてもよいが(この場合、所謂「金属サンドイッチパネル」となる:表面側は表面材となる)、少なくとも、一方側に貼設されていればよい。
これにより、裏面材11Cの少なくとも一部が下張部材12に被覆されることとなり、耐火性能が向上することとなる。
そして、本実施形態においては、芯材11Aと裏面材11Cとの結合体(所謂「外壁パネル」である)に対して、下張部材12を後付けすることができる。
つまり、従来のように、芯材11Aに耐火性の部材を埋設したりする必要がなく、例えば、購入した金属サンドイッチパネルに対して、下張部材12を配置することにより、工場や現場において、簡易に施工することができる。
このように、本実施形態に係る耐火壁1によれば、簡易な構成かつ低コストで、高い耐火性能を実現することができる。
なお、下張部材12は、シート体等、不燃材料であって耐火性能があればどのようなものでもよいが、本実施形態で例示したように、板状態であると、取扱い容易かつ入手容易であり、好適である。
【0030】
また、このとき、下張部材12は、裏面材11Cの一方側を向く面と、フレーム13と、の間の少なくとも一部に介在していると、裏面材11Cとフレーム13との間が縁切りできるため好適である。
更に、このとき、建物は、軽量鉄骨造であって、下張部材12は、少なくとも、建物の荷重を支持する荷重支持部材(例えば、柱H1)と対向する位置に配置されていると好適である。
このように、下張部材12が、裏面材11Cとフレーム13との間や、裏面材11Cと鋼製の柱H1との間に配置されていると、これらが下張部材12により縁切りされ、よって、耐火性能を向上させることができる。
【0031】
より、具体的に例示すると、フレーム13は、上方を規定する鋼製長尺体である上方枠13Aと、下方を規定する鋼製長尺体である下方枠13Bと、これら(上方枠13Aと下方枠13B)との間にわたされる鋼製長尺体である胴縁13Dと、を少なくとも備えて構成されており、下張部材12は、柱H1と連結される前記胴縁と、裏面材11Cの一方側(屋内側)を向く面と、の間に、少なくとも介在していると好適である。
なお、胴縁13Dとは、フレーム13のうち、上方枠13Aと下方枠13Bとの間に渡される(上方枠13A及び下方枠13Bに対して略垂直となるように渡され、立設時には、地表面に対して鉛直方向に沿って延びる)長尺部材であり、建物の躯体(本実施形態での例においては、荷重支持部材である柱H1)と接合される部分である。
そして、これら胴縁13Dと柱H1との接合部分と、裏面材11Cとの間を下張部材12で縁切りすることにより、効果的に耐火性能を向上させることができる。
【0032】
また、詳細な構成としては、胴縁13Dと、柱H1と、の連結部部分は、屋内側より、耐火被覆材3で被覆されており、下張部材12は、耐火被覆材3と、裏面材11Cの屋内側を向く面と、の間に介在していると好適である。
耐火壁1に熱が加わった場合、鋼製の柱H1や、胴縁13D等が加熱され周辺の温度が高くなることに加えて、柱H1と胴縁13Dとの接合部分は、耐火被覆材3で被覆されているため、この耐火被覆材3にて被覆された部分の温度が非常に高くなる。
よって、下張部材12を当該部分、つまり、耐火被覆材3と裏面材11Cとの間、に介在させることにより、両者をより効果的に縁切りし、耐火性能を高めることができる。
【0033】
更に、このとき、裏面材11Cの屋内側を向く面の中央部には、下張部材12が配置されていると好適である。なお、下張部材12は、裏面材11Cの屋内側を向く面の全面にわたって貼設されていると、より好適である。
当該タイプの耐火壁においては、中央部分が高温になることが、多数の試験結果により広く知られている。
よって、高温となる中央部に下張部材を配置することにより、耐火性能を一層向上させることができる。
また、下張部材12が全面にわたって貼設されていると、耐火性能がより一層向上するとともに、施工が容易であり好適である。
【0034】
更に、下張部材12は、石膏ボードであると、耐火性能を好適に確保するとともに入手も容易であるため好適である。
下張部材12としては、不燃材料であれば、どのようなものであっても好適に使用することが可能であるが、建設省告示において、国土交通大臣により定められた部材から、本発明の趣旨に合致する部材が選択されると更に好適である。
その中でも、本実施形態においては、入手性等の理由から石膏ボードが使用されると好適である。