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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022043330
(43)【公開日】2022-03-15
(54)【発明の名称】鉄骨柱の合成被覆耐火構造及び施工方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/94 20060101AFI20220308BHJP
【ＦＩ】
E04B1/94 D
E04B1/94 H
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022002696
(22)【出願日】2022-01-12
(62)【分割の表示】P 2018161594の分割
【原出願日】2018-08-30
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127845
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 壽彦
(72)【発明者】
【氏名】坂本 義仁
(57)【要約】 （修正有）
【課題】熱気が、耐火被覆材と壁体と鉄骨柱で囲まれた空間（空隙部）に流入するのを防止して耐火性能を担保できる合成被覆耐火構造及びその施工方法を提供する。
【解決手段】鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して耐火性を有する壁体７が取り付けられ、他の側面には耐火被覆材９が配設されると共に壁体側に延出して当接することで、鉄骨柱の外周部を壁体と耐火被覆材で覆うようにしたもので、壁体は、上端面に凸状の突起を有し、かつ下端面に突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネル３５が、横目地部１１を介して高さ方向に積層されてなり、横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、空隙部を有し、壁体と耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、突起の周囲の空隙部のうち、突起の上面および鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材１３を耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設する。
【選択図】図１
【解決手段】鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して耐火性を有する壁体７が取り付けられ、他の側面には耐火被覆材９が配設されると共に壁体側に延出して当接することで、鉄骨柱の外周部を壁体と耐火被覆材で覆うようにしたもので、壁体は、上端面に凸状の突起を有し、かつ下端面に突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネル３５が、横目地部１１を介して高さ方向に積層されてなり、横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、空隙部を有し、壁体と耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、突起の周囲の空隙部のうち、突起の上面および鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材１３を耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄骨柱の一側面に取付部材を介して耐火性を有する壁体が取り付けられ、前記鉄骨柱の他の側面には耐火被覆材が配設されると共に該耐火被覆材が前記壁体側に延出して当接することで、前記鉄骨柱の外周部を前記壁体と前記耐火被覆材で覆うようにした鉄骨柱の合成被覆耐火構造であって、
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、
前記壁体と前記耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を前記耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、
前記壁体と前記耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を前記耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
【請求項2】
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面と、上側の壁パネルの下端面が離隔されて、両者が直接接触していないことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、下側の壁パネルの突起に貼付して、上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
前記圧密可能な耐火材を、下側の壁パネルの突起に貼付して、上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、上側の壁パネルの凹状の嵌合部に貼付して、該上側の壁パネルの嵌合部を下側の壁パネルの前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
前記圧密可能な耐火材を、上側の壁パネルの凹状の嵌合部に貼付して、該上側の壁パネルの嵌合部を下側の壁パネルの前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄骨柱の耐火構造に関し、特に、上下嵌合方式の壁パネルを積層して壁体を構成し、その壁体を耐火被覆の一部として活用する鉄骨柱の合成被覆耐火構造及び施工方法に関するものである。
なお、以下の説明では、壁体（壁パネル）の位置を基準として方向を規定する場合、鉄骨柱（鋼管柱）がある側を屋内側、その反対側を屋外側と定義する。
なお、以下の説明では、壁体（壁パネル）の位置を基準として方向を規定する場合、鉄骨柱（鋼管柱）がある側を屋内側、その反対側を屋外側と定義する。
【背景技術】
【0002】
建築物は、建築基準法およびその関連法令によって、規模、部位などに応じて要求耐火時間が定められている。鉄骨造建築物においては、鋼材は加熱によって耐力が低下するため、その要求耐火時間で一定の耐力を発揮できるように、吹付けロックウールに代表される耐火被覆を行って鋼材温度の上昇を抑制している。
【0003】
吹付けロックウールを用いた既往の鉄骨柱の耐火構造認定において、吹付けロックウールの被覆厚さは、例えば１時間耐火では２５ｍｍ（非特許文献１を参照）、２時間耐火では４５ｍｍ（非特許文献２を参照）と、要求耐火時間ごとに被覆厚さが異なっている。
【0004】
一方、鉄骨柱が壁材に近接して配置される場合、壁材と対向する部分の耐火被覆の施工が困難なため、耐火性を有する壁材を上記耐火被覆の一部として活用した鉄骨柱の合成被覆耐火構造がある。
このような合成被覆耐火構造は、壁材と鉄骨柱の離隔距離が概ね２００ｍｍ以下で多用され、離隔部について、鉄骨柱の側面から壁材に向けて耐火被覆材を延長して配設し、離隔部内の耐火被覆施工を省略するものである（例えば、特許文献１参照）。
壁材としては、ＡＬＣ板（高温高圧蒸気養生された軽量気泡コンクリート板）、ＰＣ板（プレキャストコンクリート板）、押出成形セメント板、繊維混入けい酸カルシウム板、石膏ボードなどが用いられる。
このような合成被覆耐火構造は、壁材と鉄骨柱の離隔距離が概ね２００ｍｍ以下で多用され、離隔部について、鉄骨柱の側面から壁材に向けて耐火被覆材を延長して配設し、離隔部内の耐火被覆施工を省略するものである（例えば、特許文献１参照）。
壁材としては、ＡＬＣ板（高温高圧蒸気養生された軽量気泡コンクリート板）、ＰＣ板（プレキャストコンクリート板）、押出成形セメント板、繊維混入けい酸カルシウム板、石膏ボードなどが用いられる。
【0005】
また、例えば非特許文献３に開示されているように、耐火被覆材である吹付けロックウールとあわせて、耐火性を有する壁材である押出成形セメント板を鉄骨柱の耐火被覆の一部として活用する合成被覆耐火構造もある。
この構造は、鉄骨柱の一側面に取付金物を介して壁材を取り付け、鉄骨柱における壁材に対向する側面以外の面には吹付けロックウールを施工する。
この構造は、鉄骨柱と壁材とは間隔が空くことになるが、この間隔が空いた部分には、鉄骨柱から壁材に向けて掛け渡した鉄筋からなる力骨にラス網を取付けて耐火被覆の下地材とし、吹付けロックウールを施工するようにしている。この構造は、非特許文献１および２と同じく、所定の条件に基づいて実施される性能評価試験により性能を確認し、建築基準法第２条第七号に規定される国土交通大臣の認定を受けたものである。
この構造は、鉄骨柱の一側面に取付金物を介して壁材を取り付け、鉄骨柱における壁材に対向する側面以外の面には吹付けロックウールを施工する。
この構造は、鉄骨柱と壁材とは間隔が空くことになるが、この間隔が空いた部分には、鉄骨柱から壁材に向けて掛け渡した鉄筋からなる力骨にラス網を取付けて耐火被覆の下地材とし、吹付けロックウールを施工するようにしている。この構造は、非特許文献１および２と同じく、所定の条件に基づいて実施される性能評価試験により性能を確認し、建築基準法第２条第七号に規定される国土交通大臣の認定を受けたものである。
【0006】
上記の壁材（壁パネル）に用いられる押出成形セメント板は、セメント、けい酸質原料、有機繊維、有機混和剤に水を加えて混練したペーストを押出成形し、一次養生後、蒸気養生を行って所定の強度を発現させ、寸法切断して製造される。
一般に、長手方向に連続する空洞部が複数隣接して配置され、短辺は複数の開口部を有する。長辺の一端面には凸状の連続した突起があり、もう一端面にはそれに対応する凹状の嵌合部があり、壁パネルの横張として使用する場合には、突起のある一端面が上辺、凹状の嵌合部が下辺となるように配置して、横目地を構成して上方に積層して壁パネルを構成していく。地震時の変形を考慮して、横目地は１０～１５ｍｍ程度の隙間を設け、下側の壁パネル上部の突起と、上側の壁パネル下部の凹状の嵌合部内面が、いずれの面とも非接触状態となるように配置固定するのが一般的である。横目地の屋外側は、シーリング材による防水処理を行い、屋内側は、必要に応じてガスケットを配置するが、多くの場合は無処理である。
一般に、長手方向に連続する空洞部が複数隣接して配置され、短辺は複数の開口部を有する。長辺の一端面には凸状の連続した突起があり、もう一端面にはそれに対応する凹状の嵌合部があり、壁パネルの横張として使用する場合には、突起のある一端面が上辺、凹状の嵌合部が下辺となるように配置して、横目地を構成して上方に積層して壁パネルを構成していく。地震時の変形を考慮して、横目地は１０～１５ｍｍ程度の隙間を設け、下側の壁パネル上部の突起と、上側の壁パネル下部の凹状の嵌合部内面が、いずれの面とも非接触状態となるように配置固定するのが一般的である。横目地の屋外側は、シーリング材による防水処理を行い、屋内側は、必要に応じてガスケットを配置するが、多くの場合は無処理である。
【0007】
非特許文献４は、押出成形セメント板／繊維混入けい酸カルシウム板合成被覆鋼管柱であり、耐火被覆材である繊維混入けい酸カルシウム板とあわせて、耐火性を有する壁材である押出成形セメント板を鉄骨柱の耐火被覆の一部として活用するものである。この構造も、非特許文献３と同じく、鉄骨柱と壁材とは間隔が空いており、繊維混入けい酸カルシウム板を、鉄骨柱に直張、または、スペーサーを取付けて浮かし張とし、壁材に向けて延長して施工するものである。この構造も、所定の条件に基づいて実施される性能評価試験により性能を確認し、建築基準法第２条第七号に規定される国土交通大臣の認定を受けたものである。
上記認定のための性能評価試験は、加熱炉内に試験体を設置し、柱の長期荷重を載荷した状態でＩＳＯ８３４の標準加熱温度により加熱を行ない、構造安全性を検証するもので、柱の四面（押出成形セメント板と耐火被覆材の全表面）が加熱される。
上記認定のための性能評価試験は、加熱炉内に試験体を設置し、柱の長期荷重を載荷した状態でＩＳＯ８３４の標準加熱温度により加熱を行ない、構造安全性を検証するもので、柱の四面（押出成形セメント板と耐火被覆材の全表面）が加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平９－１００５８７号公報
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】国土交通大臣認定書 ＦＰ０６０ＣＮ－９４６０（吹付けロックウール被覆鉄骨柱）
【非特許文献2】国土交通大臣認定書 ＦＰ１２０ＣＮ－９４６３（吹付けロックウール被覆鉄骨柱）
【非特許文献3】国土交通大臣認定書 ＦＰ０６０ＣＮ－０５３９（押出成形セメント板／吹付ロックウール合成被覆鋼管柱）
【非特許文献4】国土交通大臣認定書 ＦＰ１２０ＣＮ－０１２２（押出成形セメント板／繊維混入けい酸カルシウム板合成被覆鋼管柱）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記、非特許文献３、４における鉄骨柱の合成耐火被覆構造が抱える問題点について説明する。
上下の壁パネルは、加熱の経過にともない収縮し、目地幅が上下に拡大する傾向がみられる。また、横目地部は、前述のとおり屋内側は、非特許文献３の図１透視図に示すように、一般にはガスケットを配するが、無処理とする場合もあり得る。
上下の壁パネルは、加熱の経過にともない収縮し、目地幅が上下に拡大する傾向がみられる。また、横目地部は、前述のとおり屋内側は、非特許文献３の図１透視図に示すように、一般にはガスケットを配するが、無処理とする場合もあり得る。
【0011】
非特許文献３の合成被覆耐火構造について耐火試験を行ったところ、屋外側からの加熱に対しては、シーリング材が残置され、熱気の大きな流入経路は形成されないが、屋内側にガスケットを配することなく無処理とした場合、非特許文献３の要求耐火時間を超える加熱を行うと、当該横目地部から内部に流入する熱気により、壁パネルと耐火被覆材と鋼管柱で囲まれた空隙部の温度が著しく上昇する問題があることが分かった。
【0012】
そのため、要求耐火時間が長くなると、非特許文献４の図１、表３等にあるように、屋内側の横目地部（非特許文献３ 図１記載のガスケットが配置される部分）の耐火被覆との交点部に、接合部処理材として、セラミックファイバーブランケット 高さ２０ｍｍ（目地高さ１５ｍｍに圧縮充てん）×奥行き（横目地深さ）１０ｍｍ×幅（被覆材厚さ）２５ｍｍを配することが示されている。接合部処理材の施工は、壁パネルを施工した後、耐火被覆施工に先立って行われる。
【0013】
図６、図７は、非特許文献４に示された、合成被覆耐火構造を説明する図であり、図６は、説明の便宜上、横目地部の上側のパネルを取り去った状態を記載している。３が鉄骨柱、９が繊維混入けい酸カルシウム板からなる耐火被覆材、３５が押出成形セメント板からなる壁パネルであり、壁パネル３５は取付部材５によって鉄骨柱３に所定の距離を離して取り付けられ、壁体７を構成している。鉄骨柱３における壁体７に直交する側面に設けられた耐火被覆材９は、鉄骨柱３の側面から壁体７に向かって延出してその先端面が壁体７に当接している。
横目地部１１において、耐火被覆材９の先端面と壁体７との当接部には、前述したセラミックファイバーブランケットからなる接合部処理材４１が施工されている。
横目地部１１において、耐火被覆材９の先端面と壁体７との当接部には、前述したセラミックファイバーブランケットからなる接合部処理材４１が施工されている。
【0014】
前述のように、横目地部１１は完全には嵌合しておらず、壁体７の横目地部１１の内部の凹凸部には空隙が存在し、当該上下の壁パネル３５の接続部において、横方向に隙間が連続する形になっている。このため、図７（ａ）に示すように、屋内側の横目地部１１（上側の壁パネル３５における下端面の凹状の嵌合部を形成する屋内側の壁の下端）だけに接合部処理材４１を配しても、接合部処理材４１を配した部位に隣接する部分（横目地方向にずれた部分）は、図７（ｂ）に示すように、横目地部１１の内部と壁体７の屋内側の空間とは連通した状態になっている。なお、図７に示す例では、横目地部１１の屋外側の隙間にはシーリング材２７を配している。
【0015】
そして、横目地部１１には上下の隙間があることから、耐火被覆材９と壁体７と鉄骨柱３によって囲まれた空間Ｓと横目地部１１とも連通した状態になっている。
このため、図６の矢印で示すように、壁体７の屋内側であって耐火被覆材９の外側の空間から、横目地部１１の内部を経由して空間Ｓに至る熱気の流通経路が存在する。壁パネル３５単体の熱抵抗は、耐火被覆材９よりも大きいため、通常であれば、合成被覆耐火構造は、柱単体の耐火構造よりも鋼材温度が抑制されるが、横目地部１１からの熱気の流入によって、耐火被覆材９の厚さ、鉄骨柱３の断面寸法によっては、空間Ｓに面する側の鋼材温度が著しく上昇してしまい、崩壊に至る場合がある。
このため、図６の矢印で示すように、壁体７の屋内側であって耐火被覆材９の外側の空間から、横目地部１１の内部を経由して空間Ｓに至る熱気の流通経路が存在する。壁パネル３５単体の熱抵抗は、耐火被覆材９よりも大きいため、通常であれば、合成被覆耐火構造は、柱単体の耐火構造よりも鋼材温度が抑制されるが、横目地部１１からの熱気の流入によって、耐火被覆材９の厚さ、鉄骨柱３の断面寸法によっては、空間Ｓに面する側の鋼材温度が著しく上昇してしまい、崩壊に至る場合がある。
【0016】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、鉄骨柱の周囲を耐火被覆材と、壁パネルで囲むようにした合成被覆耐火構造において、熱気が、耐火被覆材と壁体と鉄骨柱で囲まれた空間（空隙部）に流入するのを防止して耐火性能を確実に担保できる合成被覆耐火構造及びその施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0017】
（１）本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造は、鉄骨柱の一側面に取付部材を介して耐火性を有する壁体が取り付けられ、前記鉄骨柱の他の側面には耐火被覆材が配設されると共に該耐火被覆材が前記壁体側に延出して当接することで、前記鉄骨柱の外周部を前記壁体と前記耐火被覆材で覆うようにしたものであって、
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、
前記壁体と前記耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を前記耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とするものである。
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、
前記壁体と前記耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を前記耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とするものである。
【0018】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面と、上側の壁パネルの下端面が離隔されて、両者が直接接触していないことを特徴とするものである。
【0019】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、下側の壁パネルの突起に貼付して、上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とするものである。
前記圧密可能な耐火材を、下側の壁パネルの突起に貼付して、上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とするものである。
【0020】
（４）また、上記（１）又は（２）に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、上側の壁パネルの凹状の嵌合部に貼付して、該上側の壁パネルの嵌合部を下側の壁パネルの前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とするものである。
前記圧密可能な耐火材を、上側の壁パネルの凹状の嵌合部に貼付して、該上側の壁パネルの嵌合部を下側の壁パネルの前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造においては、壁体と耐火被覆材の取り合い部において、横目地部は、突起の周囲の空隙部のうち、突起の上面および鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を前記耐火被覆材の当接幅以上の長さに亘って配設したことにより、壁体と耐火被覆材と鉄骨柱で囲まれた空間に、横目地部を介して外部から熱気が流入する経路が遮断され、鉄骨柱の合成被覆耐火構造における耐火性能を確実に担保できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施の形態１に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の説明図であって、横目地部の平断面図である。
【図3】実施の形態２に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法の説明図である。
【図4】実施の形態３に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法の説明図である。
【図5】実施の形態４に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法の説明図である。
【図6】従来例の課題を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
［実施の形態１］
本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
本実施の形態に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造１は、図１、図２に示すように、鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して耐火性を有する壁体７が取り付けられ、鉄骨柱３の他の側面には耐火被覆材９が配設されると共に耐火被覆材９が壁体７側に延出して当接することで、鉄骨柱３の外周部を壁体７と耐火被覆材９で覆うようにしたものである。
そして、壁体７と耐火被覆材９の取り合い部において、横目地部１１には、圧密可能な耐火材１３を耐火被覆材９の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とするものである。
以下、合成被覆耐火構造１を構成する各構成部材の詳細を説明する。
本発明に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
本実施の形態に係る鉄骨柱の合成被覆耐火構造１は、図１、図２に示すように、鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して耐火性を有する壁体７が取り付けられ、鉄骨柱３の他の側面には耐火被覆材９が配設されると共に耐火被覆材９が壁体７側に延出して当接することで、鉄骨柱３の外周部を壁体７と耐火被覆材９で覆うようにしたものである。
そして、壁体７と耐火被覆材９の取り合い部において、横目地部１１には、圧密可能な耐火材１３を耐火被覆材９の当接幅以上の長さに亘って配設したことを特徴とするものである。
以下、合成被覆耐火構造１を構成する各構成部材の詳細を説明する。
【0024】
＜鉄骨柱＞
鉄骨柱３は、図１に示す例は、角形鋼管柱（□－３００×３００×９）であるが、本発明の鉄骨柱３の形状や寸法は特に限定されるものではない。したがって、円形の鋼管柱や、形鋼からなる柱も含まれる。
なお、以下の説明においては、図１に示した角形鋼管柱（以下、単に「鋼管柱」という）を前提として、鋼管柱の壁体７に直交する面を側面と定義する。したがって、以下の説明では、鋼管柱として鉄骨柱３と同じ符号を付して説明する。
鉄骨柱３は、図１に示す例は、角形鋼管柱（□－３００×３００×９）であるが、本発明の鉄骨柱３の形状や寸法は特に限定されるものではない。したがって、円形の鋼管柱や、形鋼からなる柱も含まれる。
なお、以下の説明においては、図１に示した角形鋼管柱（以下、単に「鋼管柱」という）を前提として、鋼管柱の壁体７に直交する面を側面と定義する。したがって、以下の説明では、鋼管柱として鉄骨柱３と同じ符号を付して説明する。
【0025】
＜取付部材＞
取付部材５は、鋼管柱３の壁体７に対向する面に壁体７側に突出するように設けられた断面矩形状の下地鋼材１５と、下地鋼材１５の両側面に下地鋼材１５を挟持するように配置され、鋼管柱３の全長に亘る長さを有する一対のアングル材１７（以下、「定規アングル１７」という）と、一端側が壁体７にボルト１９、平ナット２１によって固定され、他端側で定規アングル１７の一片を壁体７と協同して挟持する鋼製プレート２３（通称：Z金物）で構成されている。一般に、定規アングル１７と鋼製プレート２３は最終的に溶接固定される。
取付部材５は、鋼管柱３の壁体７に対向する面に壁体７側に突出するように設けられた断面矩形状の下地鋼材１５と、下地鋼材１５の両側面に下地鋼材１５を挟持するように配置され、鋼管柱３の全長に亘る長さを有する一対のアングル材１７（以下、「定規アングル１７」という）と、一端側が壁体７にボルト１９、平ナット２１によって固定され、他端側で定規アングル１７の一片を壁体７と協同して挟持する鋼製プレート２３（通称：Z金物）で構成されている。一般に、定規アングル１７と鋼製プレート２３は最終的に溶接固定される。
【0026】
下地鋼材１５は、鋼管柱３と壁体７の離隔距離に応じて寸法形状、取り付け形態を任意に設定できる。
定規アングル１７は、構造耐力上必要な断面寸法以上であれば任意の形状寸法を選択できるが、図１に示す例は、Ｌ－５０×５０×６である。
鋼管柱３と壁体７の離隔距離は、通常２５ｍｍ以上であるが、図１に示す例では、離隔距離は、定規アングル１７のせい以上に設定されることから、本実施の形態では、離間距離としては５０ｍｍ以上が適用可能な範囲である。
定規アングル１７は、構造耐力上必要な断面寸法以上であれば任意の形状寸法を選択できるが、図１に示す例は、Ｌ－５０×５０×６である。
鋼管柱３と壁体７の離隔距離は、通常２５ｍｍ以上であるが、図１に示す例では、離隔距離は、定規アングル１７のせい以上に設定されることから、本実施の形態では、離間距離としては５０ｍｍ以上が適用可能な範囲である。
【0027】
なお、一対の定規アングル１７は、図１に示すように、壁パネル３５の縦目地部２５に跨るように配設されているが、この縦目地部２５には、シーリング材２７と耐火バックアップ材２９が配設されている。
【0028】
＜壁体＞
壁体７は耐火性を有し、鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して取り付けられている。すなわち、壁体７の取り付け方法は柱あるいは間柱にファスナーを用いて固定する横張工法と同様の工法である。
また、壁体７は、上端面に全長に亘って凸状の突起３１を有し、かつ下端面に全長に亘って突起３１よりも広幅の凹状の嵌合部３３を有する壁パネル３５が、横目地部１１を介して高さ方向に積層されてなるものである。
横目地部１１は、下側の壁パネル３５の上端面の突起３１と、上側の壁パネル３５の下端面の凹状の嵌合部３３の内面とは、突起３１の全周面が嵌合部３３の内面に非接触で嵌合しており、それ故に、突起３１の外周には空隙部を有している。
また、本実施の形態の横目地部１１は、壁パネル３５を上下方向に積層するのに際し、横目地高さとして１０ｍｍの間隔をあけて配置し、積層後に屋外側の隙間にはシーリング材２７を配している。
壁体７は耐火性を有し、鉄骨柱３の一側面に取付部材５を介して取り付けられている。すなわち、壁体７の取り付け方法は柱あるいは間柱にファスナーを用いて固定する横張工法と同様の工法である。
また、壁体７は、上端面に全長に亘って凸状の突起３１を有し、かつ下端面に全長に亘って突起３１よりも広幅の凹状の嵌合部３３を有する壁パネル３５が、横目地部１１を介して高さ方向に積層されてなるものである。
横目地部１１は、下側の壁パネル３５の上端面の突起３１と、上側の壁パネル３５の下端面の凹状の嵌合部３３の内面とは、突起３１の全周面が嵌合部３３の内面に非接触で嵌合しており、それ故に、突起３１の外周には空隙部を有している。
また、本実施の形態の横目地部１１は、壁パネル３５を上下方向に積層するのに際し、横目地高さとして１０ｍｍの間隔をあけて配置し、積層後に屋外側の隙間にはシーリング材２７を配している。
【0029】
壁パネル３５の材質として、厚さ６０ｍｍの押出成形セメント板を例に説明すると、突起３１は、高さ１８～２０ｍｍ、幅２４～２６ｍｍ、嵌合部３３は、深さ１８～２０ｍｍ、幅３０～３４ｍｍであり、突起３１の外周には、上方に１０～１２ｍｍ、側方にそれぞれ３～４ｍｍの空隙部を有している。
【0030】
＜耐火被覆材＞
耐火被覆材９は、鋼管柱３の側面及び屋内側の面を覆うように設けられ、鋼管柱３の側面に設けた耐火被覆材９は、壁体７側に延出してその先端面が壁体７に当接している。これによって、鋼管柱３は、その外周部を壁体７と耐火被覆材９で覆われている。
耐火被覆材９の固定方法は特に限定されず、鋼管柱３の表面において、壁体７に対向する面部分以外の面に接触させて配置しても、空間をあけて配置してもよい。
耐火被覆材９は、鋼管柱３の側面及び屋内側の面を覆うように設けられ、鋼管柱３の側面に設けた耐火被覆材９は、壁体７側に延出してその先端面が壁体７に当接している。これによって、鋼管柱３は、その外周部を壁体７と耐火被覆材９で覆われている。
耐火被覆材９の固定方法は特に限定されず、鋼管柱３の表面において、壁体７に対向する面部分以外の面に接触させて配置しても、空間をあけて配置してもよい。
【0031】
図１に示す耐火被覆材９は、厚さ２５ｍｍのけい酸カルシウム板であるが、本発明の耐火被覆材９の材質は特に限定されず、吹付けられたものや、ブランケット状、板状など任意の形態が含まれ、ロックウール、セラミックウール、セメント系、石膏系、けい酸カルシウム系など耐火性能を有する任意の材料が適用可能である。
【0032】
＜圧密可能な耐火材＞
圧密可能な耐火材１３は、壁体７と耐火被覆材９の取り合い部（当接部）において、横目地部１１における突起３１周囲の空隙部のうち、突起３１の上面および鉄骨柱３側（屋内側）の部分に、耐火材１３を耐火被覆材９の当接幅以上の長さに亘って配設されている（図１、図２参照）。
これによって、図６に示したような、熱気の回り込みが遮断され（図１参照）、熱気が、壁体７と耐火被覆材９と鋼管柱３で囲まれた空間Ｓに流入することがない。
圧密可能な耐火材１３は、壁体７と耐火被覆材９の取り合い部（当接部）において、横目地部１１における突起３１周囲の空隙部のうち、突起３１の上面および鉄骨柱３側（屋内側）の部分に、耐火材１３を耐火被覆材９の当接幅以上の長さに亘って配設されている（図１、図２参照）。
これによって、図６に示したような、熱気の回り込みが遮断され（図１参照）、熱気が、壁体７と耐火被覆材９と鋼管柱３で囲まれた空間Ｓに流入することがない。
【0033】
圧密可能な耐火材１３として、図１に示す例は、アルカリアースシリケートブランケットであるが、本発明の圧密可能な耐火材１３としては、ロックウール、セラミックウール、セラミックファイバー、アルカリアースシリケートを想定し、ブランケット、フェルト、マット状に加工したもの、これらのほか、吹付けロックウールも適用可能である。
【0034】
以上のように、本実施の形態の合成被覆耐火構造１によれば、壁体７と耐火被覆材９の取り合い部において、横目地部１１における突起３１周囲の空隙部のうち、突起３１の上面および鉄骨柱３側の部分に、耐火材１３を耐火被覆材９の当接幅以上の長さに亘って配設したことで、熱気の回り込みが遮断され（図１参照）、熱気が空間Ｓに流入することがなく、耐火性能を向上することができる。
【0035】
なお、上記の実施の形態では、上側の壁パネル３５における凹状の嵌合部３３の凹部の両側の壁が、下側の突起３１の両側の底壁に当接しておらず、横目地部１１には隙間が形成されている例であった。このため、屋外側の隙間にはシーリング材２７が配設され、屋内側の隙間には圧密可能な耐火材１３が配設されている。
しかし、本発明においては、凹状の嵌合部３３の両側の壁が下側の突起３１の両側の底壁に直接当接していてもよい。この場合には、圧密可能な耐火材１３は突起３１の上面と、鋼管柱３側の側面に配設されればよい。
しかし、本発明においては、凹状の嵌合部３３の両側の壁が下側の突起３１の両側の底壁に直接当接していてもよい。この場合には、圧密可能な耐火材１３は突起３１の上面と、鋼管柱３側の側面に配設されればよい。
【0036】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明した合成被覆耐火構造１の施工方法について、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、圧密可能な耐火材１３を、予め下側の壁パネル３５における上端面の突起３１の上面に接着剤で張り付けておく。このとき、耐火材１３の屋外側の端部は、突起３１の屋外側の壁と同じ位置にあり、屋内側の端部は、突起３１の屋内側の壁よりも内方に延出させておく。
実施の形態１で説明した合成被覆耐火構造１の施工方法について、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、圧密可能な耐火材１３を、予め下側の壁パネル３５における上端面の突起３１の上面に接着剤で張り付けておく。このとき、耐火材１３の屋外側の端部は、突起３１の屋外側の壁と同じ位置にあり、屋内側の端部は、突起３１の屋内側の壁よりも内方に延出させておく。
【0037】
次に、図３（ｂ）に示すように、上部の壁パネル３５の下端面を嵌合させることによって、例えばアルカリアースシリケートブランケットからなる耐火材１３は、突起３１の上面から屋内側に延出した部分が、せん断破壊されながら突起３１の屋内側側面に隣接する隙間に圧密充てんされていく。充てん後は、図２に示すように、突起３１の上面、突起３１の屋内側の側面の隙間、及び嵌合部３３の屋内側の壁の下方の隙間に充てんされる。
突起３１の上面に張り付ける耐火材１３の屋内側への延出寸法は、長め（例えば、壁パネル３５の屋内側の面の位置）にして、施工後に余長を切断するようにしてもよい。
突起３１の上面に張り付ける耐火材１３の屋内側への延出寸法は、長め（例えば、壁パネル３５の屋内側の面の位置）にして、施工後に余長を切断するようにしてもよい。
【0038】
なお、上側の壁パネル３５の凹状の嵌合部３３の両側の壁が下側の壁パネル３５の突起３１の両側の底壁に直接当接する場合には、耐火材１３を貼り付ける際の延長寸法を上記の例よりも短くしておく。これによって、耐火材１３は、横目地部１１内に挟持されることなく充てん処理を完了できる。この場合の耐火材１３の、屋内側への延長寸法は、例えば、突起３１側面の隙間を超え、かつ、横目地深さの1/2を超えない長さとする。
【0039】
本実施の形態の施工方法によれば、横目地部１１における熱気の流路を遮断するべき部位に、圧密可能な耐火材１３を、容易かつ確実に配設することができ、実施の形態１で示した合成被覆耐火構造１を実現することができる。
【0040】
［実施の形態３］
圧密可能な耐火材１３を突起３１上面への貼り付ける場合、耐火材１３を屋内側に延出させるのではなく、図４（ａ）に示すように、突起３１の屋内側の側面に沿わせて貼り付けてもよい。
この場合、図４（ｂ）に示すように、上側の壁パネル３５を嵌合させることで、突起３１の上面に配置された部分が圧密され、かつ突起３１の側面に配置された部分は、せん断破壊されながら突起３１の屋内側側面に隣接する隙間内に充てんされていく。
このように、耐火材１３を突起３１の屋内側側面に沿わせるように貼り付けることで、横目地部１１内に耐火材１３をより圧密された状態で配設することができ、熱気の流入をより確実に防止できる。
圧密可能な耐火材１３を突起３１上面への貼り付ける場合、耐火材１３を屋内側に延出させるのではなく、図４（ａ）に示すように、突起３１の屋内側の側面に沿わせて貼り付けてもよい。
この場合、図４（ｂ）に示すように、上側の壁パネル３５を嵌合させることで、突起３１の上面に配置された部分が圧密され、かつ突起３１の側面に配置された部分は、せん断破壊されながら突起３１の屋内側側面に隣接する隙間内に充てんされていく。
このように、耐火材１３を突起３１の屋内側側面に沿わせるように貼り付けることで、横目地部１１内に耐火材１３をより圧密された状態で配設することができ、熱気の流入をより確実に防止できる。
【0041】
［実施の形態４］
本実施の形態は、実施の形態１で説明した合成被覆耐火構造１の施工方法の他の方法に関するものであり、図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように、圧密可能な耐火材１３を、予め上側の壁パネル３５における下端面の凹状の嵌合部３３内に接着剤で張り付けておく。このとき、耐火材１３の屋外側の端部は、凹部の屋外側の壁に当接させ、屋内側の端部は、凹部における少なくとも屋内側の鉛直面に沿う位置まで延長して配置する。図５（ａ）に示す例は、上側の壁パネル３５の屋内側の下端面にまで延長して配設したものである。
本実施の形態は、実施の形態１で説明した合成被覆耐火構造１の施工方法の他の方法に関するものであり、図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように、圧密可能な耐火材１３を、予め上側の壁パネル３５における下端面の凹状の嵌合部３３内に接着剤で張り付けておく。このとき、耐火材１３の屋外側の端部は、凹部の屋外側の壁に当接させ、屋内側の端部は、凹部における少なくとも屋内側の鉛直面に沿う位置まで延長して配置する。図５（ａ）に示す例は、上側の壁パネル３５の屋内側の下端面にまで延長して配設したものである。
【0042】
次に、図５（ｂ）に示すように、上部の壁パネル３５の下端面を嵌合させることによって、例えばアルカリアースシリケートブランケットからなる耐火材１３は、せん断破壊されながら突起３１の屋内側側面に隣接する隙間内に充てんされていく。施工完了状態では、図２に示す状態となる。
この施工方法では、横目地の高さ以上でかつ、その１．５倍以下の厚さのものを用いる。それ以上厚くなると、施工性が低下するので、注意する必要がある。
この施工方法では、横目地の高さ以上でかつ、その１．５倍以下の厚さのものを用いる。それ以上厚くなると、施工性が低下するので、注意する必要がある。
【0043】
本実施の形態でも、上記の実施の形態２，３と同様の効果を奏することができる。
なお、上側の壁パネル３５の凹状の嵌合部３３の両側の壁が下側の壁パネル３５の突起３１の両側の底壁に直接当接する場合には、耐火材１３を貼り付ける際の延長寸法を図５（ａ）よりも短くし、壁パネル３５の下端面に達しないようにする。
横目地部１１内に挟持されることなく充てん処理を完了できる最適長さは、下側の壁パネル３５の突起３１と上側の壁パネル３５の嵌合部３３の寸法により異なるので、適宜調整して決定する。ただし、屋内側への延長寸法は、突起３１側面の隙間を超え、かつ、横目地深さの1/2を超えない長さとする。
なお、上側の壁パネル３５の凹状の嵌合部３３の両側の壁が下側の壁パネル３５の突起３１の両側の底壁に直接当接する場合には、耐火材１３を貼り付ける際の延長寸法を図５（ａ）よりも短くし、壁パネル３５の下端面に達しないようにする。
横目地部１１内に挟持されることなく充てん処理を完了できる最適長さは、下側の壁パネル３５の突起３１と上側の壁パネル３５の嵌合部３３の寸法により異なるので、適宜調整して決定する。ただし、屋内側への延長寸法は、突起３１側面の隙間を超え、かつ、横目地深さの1/2を超えない長さとする。
【符号の説明】
【0044】
１ 合成被覆耐火構造
３ 鉄骨柱（鋼管柱）
５ 取付部材
７ 壁体
９ 耐火被覆材
１１ 横目地部
１３ 耐火材
１５ 下地鋼材
１７ アングル材（定規アングル）
１９ ボルト
２１ 平ナット
２３ 鋼製プレート
２５ 縦目地部
２７ シーリング材
２９ 耐火バックアップ材
３１ 突起
３３ 嵌合部
３５ 壁パネル
４１ 接合部処理材
Ｓ 空間
３ 鉄骨柱（鋼管柱）
５ 取付部材
７ 壁体
９ 耐火被覆材
１１ 横目地部
１３ 耐火材
１５ 下地鋼材
１７ アングル材（定規アングル）
１９ ボルト
２１ 平ナット
２３ 鋼製プレート
２５ 縦目地部
２７ シーリング材
２９ 耐火バックアップ材
３１ 突起
３３ 嵌合部
３５ 壁パネル
４１ 接合部処理材
Ｓ 空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄骨柱の一側面に取付部材を介して耐火性を有する壁体が取り付けられ、前記鉄骨柱の他の側面には耐火被覆材が配設されると共に該耐火被覆材が前記壁体側に延出して当接することで、前記鉄骨柱の外周部を前記壁体と前記耐火被覆材で覆うようにし、
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を配設した鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、前記下側の壁パネルの突起に貼付して、前記上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
前記壁体は、上端面に全長に亘って凸状の突起を有し、かつ下端面に全長に亘って前記突起よりも広幅の凹状の嵌合部を有する壁パネルが、横目地部を介して高さ方向に積層されてなり、
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面の突起と、上側の壁パネルの下端面の凹状の嵌合部内面が、非接触状態である空隙部を有し、前記突起の周囲の空隙部のうち、前記突起の上面および前記鉄骨柱側の部分に、圧密可能な耐火材を配設した鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法であって、
前記圧密可能な耐火材を、前記下側の壁パネルの突起に貼付して、前記上側の壁パネルの嵌合部を前記突起に嵌合させる際に、前記耐火材の一部をせん断破壊しながら前記空隙部に圧密充てんすることを特徴とする鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。
【請求項2】
前記横目地部は、下側の壁パネルの上端面と、上側の壁パネルの下端面が離隔されて、両者が直接接触していないことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨柱の合成被覆耐火構造の施工方法。