(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る鋼製耐震壁の耐火構造について説明する。なお、各図に示される矢印Wは、鋼製耐震壁の幅方向を示し、矢印Pは、鋼製耐震壁(壁体)の面外方向を示している。
【0017】
図1には、本実施形態に係る鋼製耐震壁の耐火構造10が適用された鋼製耐震壁20が示されている。鋼製耐震壁20は、鉄骨造の架構12に取り付けられている。架構12は、一対の柱14と、一対の柱14に架設された一対の上梁16U及び下梁16Lとを有するラーメン架構とされている。
【0018】
なお、本実施形態では、一対の柱14(鉄骨柱)が角形鋼管で形成されるが、一対の柱14は、例えば、丸形鋼管やH形鋼で形成されても良い。また、本実施形態では、上下の上梁16U及び下梁16L(鉄骨梁)がH形鋼で形成されるが、上下の上梁16U及び下梁16Lは、例えば、I形鋼やC形鋼、角形鋼管等で形成されても良い。
【0019】
鋼製耐震壁20は、波形鋼板耐震壁とされている。具体的には、鋼製耐震壁20は、壁体22と、壁体22の外周部に設けられた外周枠32と有している。壁体22は、幅方向(矢印W方向)に並べられた3枚の波形鋼板24X,24Y,24Zを接合して形成されている。なお、3枚の波形鋼板24X,24Y,24Zは同様の構成とされているため、以下では、波形鋼板24Xの構成を中心に説明する。
【0020】
図2に示されるように、波形鋼板24Xは、断面(縦断面)形状が、山部26と谷部28が交互に繰り返す波形形状とされている。これらの波形鋼板24Xは、折り筋(折り目)Mを横(幅方向)にして架構12の構面に配置されている。なお、波形鋼板24Xは、その折り筋Mを縦(上下方向)にして架構12の構面に配置されても良い。
【0021】
山部26の頂壁部26T及び谷部28の底壁部28Lは、上下方向に沿って延びる縦壁部とされている。また、隣接する山部26及び谷部28は、各々の頂壁部26Tと底壁部28Lとを接続する傾斜壁部30を共有している。この傾斜壁部30は、頂壁部26T及び底壁部28Lに対して傾斜している。
【0022】
図1に示されるように、外周枠32は、一対の横フランジ部34と、一対の縦フランジ部36とを有し、壁体22の外周部を囲む枠状に形成されている。フランジ部としての一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36は、鋼製耐震壁20の外周部に設けられており、架構12に取り付けられる取付部材として機能する。また、一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36は、壁体22に作用するせん断力を架構12に伝達するせん断力伝達部材としても機能する。
【0023】
一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36は、平板状の鋼板で形成されている。また、一対の横フランジ部34は、壁体22の上下の端部(横辺部)に沿って設けられており、当該端部に溶接等によって接合されている。一方、一対の縦フランジ部36は、壁体22の左右の端部(縦辺部)に沿って設けられており、当該端部に溶接等によって接合されている。
【0024】
図2に示されるように、上側の横フランジ部34には、上梁16U側へ延出する上梁用接合プレート38が設けられている。この上梁用接合プレート38は、上梁16Uの下フランジ部16UAから壁体22側へ延出するガセットプレート40に重ねられた状態で、ボルト42及びナット44によって接合されている。なお、上梁用接合プレート38とガセットプレート40とは、ボルト42等に限らず、溶接や接着剤によって接合されても良い。また、上梁用接合プレート38及びガセットプレート40は、横フランジ部34と共に鋼製耐震壁20を架構12に取り付ける取付部材を構成している。
【0025】
図3に示されるように、下側の横フランジ部34には、下梁16L側へ延出する下梁用接合プレート46が設けられている。この下梁用接合プレート46は、下梁16L上に構築されたスラブ18を厚み方向に貫通し、当該下梁16Lの上フランジ部16LAに溶接等によって接合されている。
【0026】
図4に示されるように、縦フランジ部36には、柱14側へ延出する柱用接合プレート48が設けられている。この柱用接合プレート48は、柱14の側面14Sから壁体22側へ延出するガセットプレート50に重ねられた状態で溶接等によって接合されている。なお、柱用接合プレート48とガセットプレート50とは、溶接に限らず、ボルトや接着剤によって接合されても良い。また、柱用接合プレート48とガセットプレート50は、縦フランジ部36と共に、鋼製耐震壁20を架構12に取り付ける取付部材を構成している。
【0027】
また、架構12に対する一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36の接合方法は、上記したものに限らない。一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36は、架構12との間でせん断力を伝達可能に接合されていれば良く、例えば、上側の横フランジ部34を上梁16Uにボルトや溶接等によって直接接合しても良い。また、一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36は、例えば、H形鋼やL形鋼、T形鋼、C形鋼等の鋼材(形鋼)であっても良い。
【0028】
図1に示されるように、隣接する波形鋼板24X,24Yと、隣接する波形鋼板24Y,24Zは、各々の幅方向の端部に設けられた補剛リブ52同士をボルト54及びナット56(
図4参照)によって締結することにより接合されている。補剛リブ52は、平板状の鋼板によって形成されており、各波形鋼板24X,24Y,24Zの幅方向の端部に沿って設けられるとともに、当該端部に溶接等によって接合されている。なお、補剛リブ52同士は、溶接や接着剤によって接合されても良い。
【0029】
図4に示されるように、各補剛リブ52は、壁体22(
図4では波形鋼板24Y,24Z)から面外方向(矢印P方向)にリブ状に突出されている。これらの補剛リブ52によって、壁体22に面外剛性が付与されており、地震時における壁体22の座屈が抑制されている。
【0030】
図5(A)に示されるように、中央に配置された波形鋼板24Y(壁体22)の前面22F及び後面22Rには、補剛リブ58がそれぞれ設けられている。補剛リブ58は、L形鋼で形成されており、長手方向を壁体22の高さ方向(上下方向)として配置されている。また、波形鋼板24Yの両側の補剛リブ58は、波形鋼板24Yを挟んで互いに対向している。
【0031】
補剛リブ58は、波形鋼板24Yの前面22F又は後面22Rに溶接やボルト60及びナット62によって接合されている。これらの補剛リブ58によって、壁体22に面外剛性が付与されており、地震時における壁体22の座屈が抑制されている。
【0032】
なお、補剛リブ58は、波形鋼板24X,24Zに取り付けることも可能である。また、補剛リブ58は、L形鋼に限らず、例えば、C形鋼やH形鋼等の鋼材(形鋼)であっても良い。また、例えば、
図5(B)に示されるように、波形鋼板24Yには、平板状の補剛リブ64を溶接等によって接合することも可能である。さらに、補剛リブ58,64は、必要に応じて設ければ良く、省略可能である。
【0033】
ここで、
図2及び
図3に示されるように、壁体22の後面22Rには、片側耐火被覆部70が設けられている。片側耐火被覆部70は、壁体22の後面22Rに沿って設けられるとともに、当該後面22Rを全面に亘って耐火被覆している。
【0034】
具体的には、片側耐火被覆部70は、被覆厚Gが一定とされた吹き付けロックウールとされている。この片側耐火被覆部70は、波形鋼板24Xの波形形状に沿って設けられており、その断面(縦断面)形状が波形鋼板24Xと同様の波形形状とされている。この片側耐火被覆部70によって、波形鋼板24Xの熱容量が増加されている。これにより、壁体22に耐火性能が付与されている。
【0035】
一方、
図2に示されるように、取付部材としての上側の横フランジ部34、上梁用接合プレート38及びガセットプレート40には、両側耐火被覆部72が設けられている。両側耐火被覆部72は、上側の横フランジ部34、上梁用接合プレート38及びガセットプレート40の両側(鋼製耐震壁20の面外方向両側)に設けられるとともに、これらの横フランジ部34、上梁用接合プレート38及びガセットプレート40を両側から全面に亘って耐火被覆している。
【0036】
両側耐火被覆部72は、吹き付けロックウールとされている。この両側耐火被覆部72は、上梁16Uの両側を耐火被覆する耐火被覆部74と一体に設けられている。この両側耐火被覆部72によって、横フランジ部34、上梁用接合プレート38及びガセットプレート40に耐火性能が付与されている。なお、耐火被覆部74は、両側耐火被覆部72と同様に、吹き付けロックウールとされている。
【0037】
また、
図3に示されるように、取付部材としての下側の横フランジ部34には、両側耐火被覆部72が設けられている。両側耐火被覆部72は、下側の横フランジ部34の両側(鋼製耐震壁20の面外方向両側)に設けられるとともに、当該横フランジ部34を両側から全面に亘って耐火被覆している。また、両側耐火被覆部72は、吹き付けロックウールとされている。この両側耐火被覆部72によって、下側の横フランジ部34に耐火性能が付与されている。
【0038】
さらに、
図4に示されるように、取付部材としての縦フランジ部36、柱用接合プレート48及びガセットプレート50には、両側耐火被覆部72が設けられている。両側耐火被覆部72は、縦フランジ部36、柱用接合プレート48及びガセットプレート50の両側(鋼製耐震壁20の面外方向両側)に設けられるとともに、これらの縦フランジ部36、柱用接合プレート48及びガセットプレート50を両側から全面に亘って耐火被覆している。
【0039】
両側耐火被覆部72は、吹き付けロックウールとされている。この両側耐火被覆部72は、柱14を耐火被覆する耐火被覆部76と一体に設けられている。この両側耐火被覆部72によって、縦フランジ部36、柱用接合プレート48及びガセットプレート50に耐火性能が付与されている。なお、耐火被覆部76は、両側耐火被覆部72と同様に、吹き付けロックウールとされている。
【0040】
ここで、
図2に示されるように、例えば、上側の横フランジ部34の両側とは、鋼製耐震壁20の面外方向(矢印P方向)両側で、外部に露出する横フランジ部34の部位を意味し、横フランジ部34の側面34Sだけでなく、上面34U及び下面34Lも含む概念である。このことは、下側の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36の両側についても同様である。
【0041】
なお、
図3に示されるように、下側の横フランジ部34の下面34Lは、スラブ18の上面に重ねられており、外部に露出しない。したがって、下側の横フランジ部34の下面34Lは、下側の横フランジ部34の両側には含まれない。
【0042】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0043】
本実施形態に係る鋼製耐震壁の耐火構造10によれば、鋼製耐震壁20の壁体22の後面22Rには、片側耐火被覆部70が設けられている。この片側耐火被覆部70は、壁体22の後面22Rを当該後面22Rに沿って耐火被覆している。これにより、壁体22に耐火性能が付与される。
【0044】
また、鋼製耐震壁20の外周枠32、すなわち一対の横フランジ部34及び一対の縦フランジ部36には、両側耐火被覆部72が設けられている。また、上梁用接合プレート38、柱用接合プレート48及びガセットプレート40,50にも、両側耐火被覆部72が設けられている。これらの両側耐火被覆部72は、一対の横フランジ部34、一対の縦フランジ部36、上梁用接合プレート38、柱用接合プレート48及びガセットプレート40,50を両側から全面に亘って耐火被覆している。これにより、一対の横フランジ部34、一対の縦フランジ部36、上梁用接合プレート38、柱用接合プレート48及びガセットプレート40,50に耐火性能が付与されている。
【0045】
したがって、本実施形態では、鋼製耐震壁20を耐震壁としてだけでなく、耐火間仕切壁としても機能させることができる。なお、本実施形態では、火災時に壁体22の前面22Fが火に直接晒される可能性があるが、片側耐火被覆部70によって壁体22に熱容量を付与することにより、壁体22(波形鋼板24X,24Y,24Z)の熱劣化が抑制される。したがって、鋼製耐震壁20に所定の耐火性能を付与することができる。
【0046】
また、本実施形態では、壁体22の後面22Rのみを片側耐火被覆部70によって耐火被覆することにより、壁体22の両側を耐火被覆する場合と比較して、施工性が向上する。さらに、本実施形態では、壁体22の片側に石膏ボード等の耐火ボードを設置する構成と比較して、コストを圧縮することができる。
【0047】
一方、取付部材としての一対の横フランジ部34、一対の縦フランジ部36、上梁用接合プレート38、柱用接合プレート48及びガセットプレート40,50は、両側耐火被覆部72によって両側から耐火被覆されている。したがって、例えば、火災時における架構12からの鋼製耐震壁20の脱落等が抑制される。
【0048】
また、本実施形態では、壁体22が、波形鋼板24X,24Y,24Zによって形成されている。これにより、壁体22が平板状の鋼板で形成された場合と比較して、壁体22の後面22Rと片側耐火被覆部70との接触面積が増加する。したがって、火災時に、壁体22の後面22Rから片側耐火被覆部70が脱落することが抑制される。
【0049】
なお、壁体22の後面22Rには、片側耐火被覆部70に引っ掛かり、当該片側耐火被覆部70の脱落を抑制するピンやスタッド等の引掛け部を設けることも可能である。
【0050】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0051】
上記実施形態では、鋼製耐震壁20が鉄骨造の架構12に取り付けられるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、
図6(A)及び
図6(B)に示されるように、鋼製耐震壁20は、鉄筋コンクリート造(RC造)や鉄筋鉄骨コンクリート造(SRC造)の架構81に取り付けることも可能である。
【0052】
具体的には、
図6(A)に示されるように、上側の横フランジ部34の上面には、複数のスタッド80が設けられている。これらのスタッド80をRC造の架構81の上梁82に埋設することにより、当該上梁82に横フランジ部34を介して壁体22がせん断力を伝達可能に接合されている。
【0053】
また、
図6(B)に示されるように、縦フランジ部36には、複数のスタッド80が設けられている。これらのスタッド80をRC造の柱84に埋設することにより、当該柱84に縦フランジ部36を介して壁体22がせん断力を伝達可能に接合されている。
【0054】
ここで、取付部材としての横フランジ部34及び縦フランジ部36には、両側耐火被覆部72が設けられている。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0055】
また、
図7(A)及び
図7(B)に示されるように、鋼製耐震壁20の壁体22には、開口部(出入口)90を形成することも可能である。具体的には、
図7(A)に示されるように、中央の波形鋼板24Yの下方には、開口部90が形成されている。この開口部90は、その上側に配置された波形鋼板24Yの開口端フランジ部92と、その幅方向(矢印W方向)両側に配置された波形鋼板24X,24Zの開口端フランジ部94と、その下側に配置されたスラブ18とによって区画されている。これらの開口端フランジ部92,94の開口部90側の側面92S1,94S1は、開口部90の内周面を形成している。
【0056】
図7(B)に示されるように、開口部90の両側には、防火戸96用の一対の支持柱98が設けられている。一対の支持柱98は、筒状に形成されており、内部にグラウト、モルタル等のセメント系充填材100が充填されている。このセメント系充填材100によって、一対の支持柱98に耐火性能が付与されている。
【0057】
開口側耐火被覆部としての一対の支持柱98は、開口部90の両側の開口端フランジ部94の側面94S1に沿って配置されており、当該側面94S1を耐火被覆している。また、開口端フランジ部94の開口部90と反対側の側面94S2には、吹き付けロックウール等の耐火被覆部102が設けられている。なお、図示を省略するが、開口端フランジ部92の側面92S1も、吹き付けロックウール等の開口側耐火被覆部によって耐火被覆されている。
【0058】
また、一対の支持柱98のうち、一方の支持柱98には、図示しないヒンジを介して防火戸96が開口部90を開閉可能に取り付けられている。なお、ここでいう「防火戸」とは、防火扉や防火シャッターを含む概念である。
【0059】
このように壁体22に開口部90を形成するとともに、開口部90の内周面(側面92S1,94S1)を耐火被覆することにより、耐火性能を維持しつつ、鋼製耐震壁20を避難経路に設置することができる。したがって、鋼製耐震壁20の汎用性が向上する。
【0060】
また、
図8に示される変形例では、鋼製耐震壁20に、開口部90を開閉する防火シャッター104が取り付けられている。この構成では、開口部90の内周面となる開口端フランジ部94の側面94S1が、吹き付けロックウール等の開口側耐火被覆部106によって耐火被覆されている。また、開口端フランジ部94における開口部90と反対側の側面94S2も、吹き付けロックウール等の耐火被覆部108によって耐火被覆されている。
【0061】
また、防火シャッター104の一対の支持柱110は、壁体22の前面22F側に配置されている。この一対の支持柱110は、筒状に形成されており、内部にセメント系充填材112が充填されている。このセメント系充填材112によって、一対の支持柱110に耐火性能が付与されている。
【0062】
さらに、
図9に示される変形例では、エレベータシャフト120の前に鋼製耐震壁20が設置されている。この鋼製耐震壁20の壁体22には、エレベータシャフト120の出入口122に通じる開口部90が形成されている。なお、エレベータシャフト120の出入口122は、一対の開閉戸124によって開閉可能されている。
【0063】
壁体22の前面22F側には、一対の防火戸130が配置されている。この一対の防火戸130は、支持柱131を介して壁体22に取り付けられており、開口部90を開閉可能になっている。なお、吊元側の支持柱131の内部には、セメント系充填材133が充填されている。また、開口部90の両側の開口端フランジ部94における開口部90側の側面94S1は、吹き付けロックウール等の開口側耐火被覆部132によって耐火被覆されている。また、開口端フランジ部94における開口部90と反対側の側面94S2も、吹き付けロックウール等の耐火被覆部134によって耐火被覆されている。
【0064】
以上の各変形例のように鋼製耐震壁20に開口部90を形成した場合には、少なくとも開口部90の内周面を開口側耐火被覆部によって耐火被覆することにより、鋼製耐震壁20の耐火性能を維持することができる。
【0065】
次に、上記実施形態では、壁体22が3枚の波形鋼板24X,24Y,24Zによって形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。壁体22は、1枚の波形鋼板によって形成されても良い。
【0066】
また、壁体22は、波形鋼板24X,24Y,24Zに限らず、平鋼板や形鋼等の他の鋼材によって形成されても良い。例えば、
図10(A)及び
図10(B)に示される変形例では、鋼製耐震壁140は、平板状の平鋼板144等によって形成された壁体142と、壁体142の外周部に設けられた外周枠143とを有している。
【0067】
図10(B)に示されるように、壁体142の後面142Rには、当該後面142Rを耐火被覆する片側耐火被覆部146が設けられている。この片側耐火被覆部146は、壁体142の後面142Rに沿って設けられている。また、外周枠143の横フランジ部143Aには、両側耐火被覆部150が設けられている。さらに、縦フランジ部143B(
図10(A)参照)にも、図示しない両側耐火被覆部が設けられている。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0068】
なお、壁体142の前面142F及び後面142Rには、格子状の補剛リブ148が適宜設けられている。また、横フランジ部143A及び縦フランジ部143Bは、取付部材を構成するフランジ部の一例である。
【0069】
次に、
図2等に示される上記実施形態では、片側耐火被覆部70及び両側耐火被覆部72として、吹き付けロックウールを用いたが、上記実施形態はこれに限らない。片側耐火被覆部としては、例えば、壁体22の後面22Rに塗布される耐火塗料や、壁体22の後面22Rに沿って配置されるシート状の巻き付け耐火被覆材等を用いても良い。また、両側耐火被覆部72についても、耐火塗料や巻き付け耐火被覆材等を用いることができる。
【0070】
また、上記実施形態では、壁体22の後面22Rにのみ片側耐火被覆部70を設けた例を示したが、これとは逆に、壁体22の前面22Fにのみ片側耐火被覆部を設けることも可能である。つまり、壁体22(鋼製耐震壁20)の片面とは、前面22F及び後面22Rの何れか一方を意味する。
【0071】
また、鋼製耐震壁20は、耐火間仕切壁だけでなく、例えば、延焼を防止する延焼防止壁としても使用することができる。
【0072】
さらに、上記実施形態では、架構を構成する水平部材が、上梁16U及び下梁16Lとされるが、水平部材としては、例えば、小梁やスラブ等であっても良い。
【0073】
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。