特開 2023-116986 耐火構造

(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】P2023116986

(43)【公開日】2023-08-23

(54)【発明の名称】耐火構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20230816BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 E

E04B1/94 L

E04B1/94 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019425

(22)【出願日】2022-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000150615

【氏名又は名称】株式会社長谷工コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 慧

(72)【発明者】

【氏名】桑田 涼平

(72)【発明者】

【氏名】廣嶋 哲

(72)【発明者】

【氏名】清水 信孝

(72)【発明者】

【氏名】寺沢 太沖

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠介

(72)【発明者】

【氏名】林 徹

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 喜章

(72)【発明者】

【氏名】會田 祐

(72)【発明者】

【氏名】小林 祐亮

(72)【発明者】

【氏名】八尋 幸光

【テーマコード（参考）】

2E001

【Ｆターム（参考）】

2E001DE01

2E001EA05

2E001FA01

2E001FA03

2E001GA12

2E001GA44

2E001HA01

2E001HA03

2E001HC02

2E001HF12

2E001KA01

(57)【要約】

【課題】耐火性能を確保しながら、施工性の向上、遮音性の向上を図る。
【解決手段】構造鉄骨材２と、構造鉄骨材２から離隔して配置されて構造鉄骨材２を含む壁体１０の壁面を構成する、直交集成板によって形成された仕上材３と、を備える耐火構造１を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造鉄骨材と、
前記構造鉄骨材から離隔して配置されて前記構造鉄骨材を含む壁体の壁面を構成する、直交集成板によって形成された仕上材と、を備える耐火構造。

【請求項2】

前記耐火構造は、スラブをさらに備え、
前記壁体は前記スラブによって区切られた空間に配置され、
前記仕上材は、前記スラブに直接的に固定されている請求項１に記載の耐火構造。

【請求項3】

前記仕上材が前記構造鉄骨材に最も接近した位置の隙間である接近隙間部は、前記仕上材に形成された切欠きと前記構造鉄骨材との間に形成される、請求項１または請求項２に記載の耐火構造。

【請求項4】

前記仕上材は、９０ｍｍ以上の厚さを有する直交集成板で形成される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の耐火構造。

【請求項5】

前記仕上材は、前記直交集成板によって形成されている仕上材本体と、前記仕上材本体と積層された燃え止まり層と、を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の耐火構造。

【請求項6】

前記仕上材は、難燃処理されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の耐火構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築物の構造材に設けられる耐火構造に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、集合住宅の戸境壁のような、建築物内の空間を２つの区画に隔てる壁構造では、遮音性能とともに耐火性能が要求されている。特許文献１には、建築物の構造材として設けられる鉄骨材と仕上材とを有する壁構造において、鉄骨材と仕上材との間に耐火被覆材が設けられることなく空気層が形成されている壁構造が開示されている。当該壁構造では、仕上材と鉄骨材との間の空気層が仕上材から鉄骨材への伝熱を抑制することで、鉄骨材の耐火性能を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７７６０１６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、特許文献１に記載の壁構造では仕上材を固定する際に鋼製下地材を設置する必要があるため、施工手間が多いという課題があった。
また、耐火性能を有する仕上材としては石膏ボードやＡＬＣが挙げられるが、これらの仕上材は現場において複雑な形状や溝加工が難しいという課題があった。

【0005】

そこで、本発明は、耐火性能を確保しながら、施工性の向上、遮音性の向上を図ることができる耐火構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の耐火構造は、構造鉄骨材と、前記構造鉄骨材から離隔して配置されて前記構造鉄骨材を含む壁体の壁面を構成する、直交集成板によって形成された仕上材と、を備えることを特徴とする。

【0007】

上記耐火構造は、スラブをさらに備え、前記壁体は前記スラブによって区切られた空間に配置され、前記仕上材は、前記スラブに直接的に固定されてよい。

【0008】

上記耐火構造において、前記仕上材が前記構造鉄骨材に最も接近した位置の隙間である接近隙間部は、前記仕上材に形成された切欠きと前記構造鉄骨材との間に形成されてよい。

【0009】

上記耐火構造において、前記仕上材は、９０ｍｍ以上の厚さを有する直交集成板で形成されてよい。

【0010】

上記耐火構造において、前記仕上材は、前記直交集成板によって形成されている仕上材本体と、前記仕上材本体と積層された燃え止まり層と、を有してよい。
上記耐火構造において、前記仕上材は、難燃処理されてよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明の耐火構造によれば、直交集成板によって形成された仕上材が火災入熱を低減することで耐火性能を確保することができ、また、下地材が不要となることで、施工性の向上を図ることができる。さらに、仕上材として直交集成板を採用することで耐火構造の遮音性の向上を図ることができ、直交壁の設置が可能となり、面内・面外の壁耐力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る耐火構造の断面図である。

【図2】仕上材のスラブへの固定方法を説明する斜視図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る耐火構造の断面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係る耐火構造の仕上材の断面図である。

【図5】熱伝導解析シミュレーションにおける測定位置を説明するための耐火構造の断面図である。

【図6】熱伝導解析シミュレーションにおける、各測定位置の温度履歴を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る耐火構造１の断面図を示す。耐火構造１は、例えば、集合住宅などの階層構造の建築物内でスラブＳＬによって区切られた空間を２つの区画Ｓ１，Ｓ２に隔てる戸境壁である。なお、建築物は、集合住宅に限ることはなく、病院やオフィスとして用いられてもよい。また、建築物は、階層構造に限ることはなく、一階建てであってもよい。また、耐火構造１は、戸境壁に限らず、間仕切壁、外壁として使用してもよい。

【0015】

図１に示されるように、耐火構造１は、鉄骨梁２と、両側の区画Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ面する少なくとも一対の仕上材３と、を有する。
鉄骨梁２と仕上材３との間には、接近隙間部３０が形成されている。接近隙間部３０は、仕上材３が鉄骨梁２に最も接近した位置の隙間である。換言すれば、仕上材３は、鉄骨梁２から接近隙間部３０を介して離隔するように設けられている。接近隙間部３０における鉄骨梁２と仕上材３との間の距離は、例えば１０ｍｍ以上とすることが好ましい。接近隙間部３０には空気層Ｇが形成される。

【0016】

鉄骨梁２は、Ｈ形鋼を用いた構造材である。鉄骨梁２は、一対の仕上材３の間の空間で壁幅方向Ｚ、すなわち仕上材３の面内方向に延びている。鉄骨梁２は、一対の仕上材３の間に配置されることによって、専有部分である区画Ｓ１，Ｓ２から視認されない。
なお、図１に示された例では、構造鉄骨材として壁幅方向Ｚに延びる鉄骨梁２が示されているが、他の例では構造鉄骨材が高さ方向Ｙに延びる鉄骨柱を含んでもよい。すなわち、本発明の実施形態において、構造鉄骨材は、梁、柱およびブレースなどの構造部材を構成する鉄骨材である。
鉄骨梁２には、吹付けロックウール耐火被覆材や、巻付け耐火被覆材などの耐火被覆は必要最低限の量が施工されていればよく、空気層Ｇの効果などによって耐火被覆が必要とされなければ、その施工を省略してもよい。鉄骨梁２のような構造鉄骨材に対する耐火被覆の施工を低減することによって、耐火被覆材の材料コストおよび施工コストを抑制することができる。

【0017】

一対の仕上材３は、隔てられた２つの区画Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ面して配置され、構造鉄骨材である鉄骨梁２を含む壁体１０の壁面を構成する。本実施形態において、仕上材３は、直交集成板（Cross Laminated Timber，ＣＬＴ）によって形成されている。直交集成板は、挽き板を並べた後、繊維方向が直交するように積層接着した木質系材料（木質仕上材）である。直交集成板は、石膏ボードやＡＬＣなどの仕上材と比較して剛性が高い。
直交集成板によって形成された仕上材３の厚さは、例えば９０ｍｍ以上２１０ｍｍ以下である。このような厚さにすることで、仕上材３としてさらなる剛性を発揮させることができる。

【0018】

一対の仕上材３は、床および天井をなすスラブＳＬに直接的に固定されている。具体的には、仕上材３は、図２に示されるように、例えばＡＬＣパネルなどを固定する金物１２を用いてスラブＳＬに固定されている。仕上材３を固定するための金物１２としては、図２示すＲＦプレートや、イナズマプレートとアングルの組み合わせを挙げることができる。
すなわち、仕上材３は、鋼製下地材や木製下地材などの下地材を用いることなく固定されている。鋼製下地材は、例えば、ＪＩＳ Ａ ６５１７で定められた規格に基づいて組み立てることができる軽量鉄骨を用いた下地材である。仕上材３を上記のように十分な剛性を有する直交集成板で形成することによって、鋼製下地材や木製下地材などの下地材を用いなくても仕上材３をスラブＳＬに固定することができる。

【0019】

上記実施形態によれば、仕上材３が高い剛性を有する直交集成板によって形成されており、仕上材３を固定する際に下地材を設置する必要がないため、施工性に優れ、工期短縮を図ることができる。

【0020】

また、直交集成板によって形成された仕上材３が火災入熱を低減することで，鉄骨梁２の耐火被覆を省略、または削減しながら要求耐火性能を確保できる。また、仕上材３を木質仕上材である直交集成板で形成することによって、炭化層を確実に形成でき、耐火性能をより向上することができる。

【0021】

また、接近隙間部３０に形成された空気層Ｇで仕上材３から鉄骨梁２への伝熱を抑制することで、鉄骨梁２の耐火性能を向上させることができる。
また、仕上材３に直交集成板を使用することによって、素材そのままで美観に優れたものとすることができ、仕上材３の表面にさらに壁紙を貼ったりすることによる装飾を省略することができる。

【0022】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る耐火構造について説明する。
図３に示されるように、本実施形態の仕上材３Ｂの鉄骨梁２を向く面には、切欠き３１，３２が形成されている。鉄骨梁２を含む壁体１０の壁面を構成する仕上材３Ｂは、高さ方向Ｙから見て鉄骨梁２の一部と重なる位置に配置されている。切欠き３１，３２は、壁体１０が構成されたときに鉄骨梁２のフランジと同じ高さの位置に形成される。本実施形態において、仕上材３が鉄骨梁２に最も接近した位置の隙間である接近隙間部３０は、切欠き３１，３２と鉄骨梁２との間に形成される。接近隙間部３０では、仕上材３と鉄骨梁２との間に空気層Ｇ（空間）が設けられる。より具体的には、切欠き３１，３２は、接近隙間部３０における鉄骨梁２と切欠き３１，３２との間の距離が例えば１０ｍｍ以上になるように形成されている。

【0023】

切欠き３１，３２は、現場への搬入前に予め仕上材３に形成してもよいし、現場において鉄骨梁２の形状に合わせて形成、加工してもよい。

【0024】

上記実施形態によれば、仕上材３に切欠き３１，３２を設けることによって、耐火構造１Ｂ全体の厚さを低減することができる。
なお、仕上材として石膏ボードやＡＬＣを使用する場合は、現場において複雑な形状や溝加工が難しいが、仕上材３Ｂとして直交集成板を使用することによって、容易に現場での溝加工を行うことができる。

【0025】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る耐火構造について説明する。
図４（Ａ）に示されるように、本実施形態の仕上材３Ｃは直交集成板によって形成された一対の仕上材本体３３と、一対の仕上材本体３３に挟まれるように積層された燃え止まり層５と、を有している。このような仕上材３Ｃは、例えば上記の第１および第２の実施形態における仕上材３，３Ｂとして用いることができる。すなわち、本発明の実施形態における仕上材は、その全体が直交集成板のみで形成されていなくてもよく、例えば直交集成板に燃え止まり層５のような他の材料が積層されて仕上材が構成されてもよい。
燃え止まり層５は、石膏ボード、断熱耐火パネル、モルタルなどによって形成された燃焼を停止させる層である。
上記実施形態によれば、上記の実施形態で説明したように直交集成板によって形成された仕上材が火災入熱を低減すること、および接近隙間部３０に形成された空気層Ｇで伝熱が抑制されることによる耐火性能が向上するのに加えて、仕上材３Ｃが燃え止まり層５を含むことによって、耐火構造の耐火性能をさらに向上させることができる。

【0026】

燃え止まり層５は、上記したように仕上材本体３３に挟まれた構成に限ることはなく、図４（Ｂ）に示される仕上材３Ｄのように、仕上材本体３３の鉄骨梁２を向く面（壁内側）の表面に燃え止まり層５を積層する構成としてもよい。

【0027】

なお、上記各実施形態では、直交集成板によって形成された仕上材に難燃処理は施されていないが、例えば難燃薬剤を注入した木材で被覆するなどして
直交集成板に難燃処理を施してもよい。

【0028】

（実施例）
以下、本発明の耐火構造の耐火性能を検証するために実施したシミュレーションについて説明する。
図５および図６は、耐火構造の耐火性能を検証するために実施した熱伝導解析シミュレーションの結果を示す図である。図５は、測定位置を説明するための耐火構造の断面図であり、図６は、各測定位置の温度履歴を示すグラフである。図６の横軸は時間（分）であり、縦軸は温度（℃）である。

【0029】

図５に示すように、シミュレーションで用いた仕上材３は、厚さ１５０ｍｍの直交集成板であり、接近隙間部における仕上材３と鉄骨梁２を構成するＨ形鋼のフランジとの距離は２５ｍｍである。
測定位置Ｐ１は、火災発生側に面する仕上材表面であり、測定位置Ｐ２は位置Ｐ１から５０ｍｍの仕上材内部、測定位置Ｐ３は位置Ｐ１から１００ｍｍの仕上材内部、測定位置Ｐ４は位置Ｐ１から１５０ｍｍの仕上材の反対側表面である。また、測定位置Ｐ５は、位置Ｐ４と接近隙間部を挟んで対向するＨ形鋼のフランジ端部である。
シミュレーションでは、ＩＳＯ８３４にて定められている標準火災温度曲線に沿うよう、加熱を行う設定とした。

【0030】

図６に示されるように、本発明の実施形態に係る耐火構造では、火災発生から９０分後における測定位置Ｐ２の温度が６００℃以下に抑えられており、また、測定位置Ｐ５のＨ形鋼の温度の上昇が十分に抑えられている。このような実験結果から、厚さ１５０ｍｍの直交集成板が十分な耐火性能を有することがわかった。

【符号の説明】

【0031】

１…耐火構造、２…鉄骨梁（構造鉄骨材）、３…仕上材、５…燃え止まり層、１０…壁体、１２…金物、３０…接近隙間部、３３…仕上材本体、Ｇ…空気層、Ｓ１，Ｓ２…区画、ＳＬ…スラブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】