特開 2023-177882 耐火被覆構造およびその施工方法

(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】P2023177882

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】耐火被覆構造およびその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20231207BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090837

(22)【出願日】2022-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000110804

【氏名又は名称】ニチアス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 武

(72)【発明者】

【氏名】山脇 慎平

(72)【発明者】

【氏名】床次 辰樹

【テーマコード（参考）】

2E001

【Ｆターム（参考）】

2E001DE01

2E001FA01

2E001GA29

2E001HA32

2E001KA01

2E001LA06

(57)【要約】

【課題】壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができる耐火被覆構造およびその施工方法を提供する。
【解決手段】壁体１２に近接して対向配置される鉄骨部材１４の外側表面のうち、壁体１２に対向する側に設けられる耐火塗料２６と、壁体１２に対向しない側から耐火塗料２６が設けられる領域にかけて設けられ、鉄骨部材１４の端部に沿って曲げられた曲がり部２８Ａを有する巻付け式の耐火被覆材２８と、耐火塗料２６が設けられる領域側の耐火被覆材２８の端部側を鉄骨部材１４に固定するクリップ３２とを備え、このクリップ３２は、耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａを挟み込むとともに、耐火被覆材２８を貫通する留付け具３４で鉄骨部材１４に固定されるようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

壁体に近接して対向配置される鉄骨部材の外側表面のうち、壁体に対向する側に設けられる耐火塗料と、壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて設けられ、鉄骨部材の端部に沿って曲げられた曲がり部を有する巻付け式の耐火被覆材と、耐火塗料が設けられる領域側の耐火被覆材の端部側を鉄骨部材に固定するクリップとを備え、このクリップは、耐火被覆材の曲がり部を挟み込むとともに、耐火被覆材を貫通する留付け具で鉄骨部材に固定されることを特徴とする耐火被覆構造。

【請求項2】

請求項１に記載の耐火被覆構造を施工する方法であって、
鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向する側にあらかじめ耐火塗料が設けられた鉄骨部材を施工現場に搬入するステップと、施工現場において、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて耐火被覆材を施工するステップと、耐火被覆材の端部側をクリップで挟んだ後、このクリップを留付け具で鉄骨部材に固定するステップとを有することを特徴とする耐火被覆構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐火被覆構造およびその施工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼構造建築物の建設において、外周梁の耐火被覆工事は、通常、外壁が取り付けられてから行われるのが一般的である。図５（１）に示すように、外壁１を鉄骨梁２の耐火被覆の一部とした合成耐火被覆工法もあるが、耐火構造の認定を国から取得していない場合は、合成耐火被覆工法を適用することができない。その場合、図５（２）に示すように、鉄骨梁２を耐火被覆材３で覆わなければならない。なお、図５中の符号４は床、符号５は層間塞ぎである。

【0003】

外壁１と鉄骨梁２の下フランジ２Ａとの間の隙間Ｌが小さく人の手が入らないような状態では、外壁１と鉄骨梁２の間の耐火被覆を施工することができない。仮にこの狭隘な空間に対して耐火被覆材３を施工できたとしても、鉄骨梁２が完全に耐火被覆材３で覆われているか否かを確認することは難しい。耐火被覆材３の一部にでも隙間や穴があり、鉄骨梁２が露出していると、火災時に鉄骨梁２の温度が上がって鋼材の強度が低下し、当該部材あるいは架構が崩壊するおそれがある。

【0004】

このため、外周の鉄骨梁と外壁の間の空間が狭隘で鉄骨梁を耐火被覆材で覆えないような場合、あるいは国から耐火構造の認定を得ておらず合成耐火被覆工法が適用できないような場合などに、外周の鉄骨梁の外壁側の耐火被覆を確実に行うことができる工法が求められていた。

【0005】

そこで、上記の問題を解決するために、本特許出願人は既に特許文献１に示すような耐火被覆構造を提案している。この耐火被覆構造は、図６に示すように、外壁１に近接して対向配置される鉄骨梁２の外側表面のうち、外壁１に対向する側に設けられる耐火塗料６と、外壁１に対向しない側から耐火塗料６が設けられる領域にかけて設けられる巻付け式の耐火被覆材３とを備えたものである。耐火被覆材３の端部は、留付けピン７を鉄骨梁２の上下フランジに溶接することで鉄骨梁２に留付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特願２０２１－０９５８７５号（現時点で未公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

図６に示すような耐火被覆構造では、外壁１と鉄骨梁２との間が狭隘な空間となることから、この狭隘な空間において、耐火被覆材３の下端部を鉄骨梁２の下フランジに留付けピン７で固定することは難しいという問題があった。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができる耐火被覆構造およびその施工方法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】

【0009】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る耐火被覆構造は、壁体に近接して対向配置される鉄骨部材の外側表面のうち、壁体に対向する側に設けられる耐火塗料と、壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて設けられ、鉄骨部材の端部に沿って曲げられた曲がり部を有する巻付け式の耐火被覆材と、耐火塗料が設けられる領域側の耐火被覆材の端部側を鉄骨部材に固定するクリップとを備え、このクリップは、耐火被覆材の曲がり部を挟み込むとともに、耐火被覆材を貫通する留付け具で鉄骨部材に固定されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る耐火被覆方法は、上述した耐火被覆構造を施工する方法であって、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向する側にあらかじめ耐火塗料が設けられた鉄骨部材を施工現場に搬入するステップと、施工現場において、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて耐火被覆材を施工するステップと、耐火被覆材の端部側をクリップで挟んだ後、このクリップを留付け具で鉄骨部材に固定するステップとを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る耐火被覆構造によれば、壁体に近接して対向配置される鉄骨部材の外側表面のうち、壁体に対向する側に設けられる耐火塗料と、壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて設けられ、鉄骨部材の端部に沿って曲げられた曲がり部を有する巻付け式の耐火被覆材と、耐火塗料が設けられる領域側の耐火被覆材の端部側を鉄骨部材に固定するクリップとを備え、このクリップは、耐火被覆材の曲がり部を挟み込むとともに、耐火被覆材を貫通する留付け具で鉄骨部材に固定されるので、壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができるという効果を奏する。

【0012】

また、本発明に係る耐火被覆方法によれば、上述した耐火被覆構造を施工する方法であって、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向する側にあらかじめ耐火塗料が設けられた鉄骨部材を施工現場に搬入するステップと、施工現場において、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて耐火被覆材を施工するステップと、耐火被覆材の端部側をクリップで挟んだ後、このクリップを留付け具で鉄骨部材に固定するステップとを有するので、壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明に係る耐火被覆構造およびその施工方法の実施の形態を示す断面図である。

【図2】図２は、本実施の形態に係る金属製クリップの斜視図である。

【図3】図３は、本発明に係る耐火被覆構造およびその施工方法の実施の形態を示す部分斜視断面図である。

【図4】図４は、１時間耐火実験における温度測定結果を示す図である。

【図5】図５は、従来の耐火被覆構造の一例を示す断面図であり、（１）は合成耐火被覆工法によるもの、（２）は鉄骨梁単体被覆によるものである。

【図6】図６は、特許文献１の耐火被覆構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、外周の鉄骨部材と外壁の間の空間が狭隘で鉄骨部材を耐火被覆で覆えないような場合、あるいは国から耐火構造の認定を得ておらず合成耐火被覆工法が適用できないような場合に、外周の鉄骨部材の外壁側の耐火被覆を確実に行い耐火性能を確保するためのものである。

【0015】

以下に、本発明に係る耐火被覆構造およびその施工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0016】

図１に示すように、本実施の形態に係る耐火被覆構造１０は、室内Ａと室外Ｂを区画する外壁１２（壁体）に近接して配置される鉄骨梁１４（鉄骨部材）に適用される。外壁１２は、例えばプレキャストコンクリート板、軽量気泡コンクリート板（ＡＬＣ板）、押出成形セメント板（ＥＣＰ）などで構成することができる。鉄骨梁１４は、ウェブ１６と上下フランジ１８、２０を有するＨ形鋼からなる。鉄骨梁１４の上フランジ１８の上面には、コンクリートやＡＬＣなどの床２２が設けられる。床２２と外壁１２との間には層間塞ぎ２４（層間区画材）が設けられる。

【0017】

この耐火被覆構造１０は、鉄骨梁１４の外側表面のうち、外壁１２に対向する側に設けられる耐火塗料２６と、外壁１２に対向しない側から耐火塗料２６が設置される領域にかけて設けられる耐火被覆材２８とを備える。具体的には、耐火塗料２６は、上フランジ１８の小口から上フランジ１８の下面、ウェブ１６の左側面、下フランジ２０の上面の一部の領域にかけて連続的に設けられる。一方、耐火被覆材２８は、床２２の下面から上フランジ１８の小口、下フランジ２０の小口、下面、外壁１２側の小口、上面の一部の領域にかけて連続的に設けられる。このように、耐火被覆材２８は、下フランジ２０の小口周辺に沿って側断面視でＵ字状に曲げられた曲がり部２８Ａを有する。耐火塗料２６と耐火被覆材２８の下端部は所定の重ね代（例えば、数十ｍｍ程度）で重ね合わせている。耐火被覆材２８の上端部側は、上フランジ１８に溶接した留付けピン３０によって留付けられる。耐火被覆材２８の下端部側は、曲がり部２８Ａに挟み込んだ金属製クリップ３２（クリップ）と、留付けピン３４（留付け具）によって留付けられる。

【0018】

耐火塗料２６は、加熱により発泡して増厚する発泡性のものであり、例えば、ポリリン酸アンモニウムを主成分とする耐火塗料を用いることができる。このような耐火塗料では、火災時に熱を受けると２５０℃前後で発泡を開始して、２０～３０倍に発泡して断熱層を形成し、鋼材の温度上昇を抑制する。耐火塗料２６は、例えば、数ミリから十数ミリ単位の厚さで鋼材表面にあらかじめプレファブリケータなどの工場でプレコート（先行塗装）しておくことが好ましい。

【0019】

耐火被覆材２８は、耐火塗料２６の先行塗装範囲外の残りの範囲に設けられるものであり、例えば、耐熱ロックウールなどの無機系の耐火被覆材を用いることができる。耐火被覆材２８としては、施工性を向上するために、シート状に成形され、被覆対象物に巻付け可能な巻付け式の耐火被覆材（以下、巻付け耐火被覆材という。）を用いることが好ましく、施工現場で施工することが望ましい。このような巻付け耐火被覆材としては、例えば、酸化けい素酸化カルシウム系鉱物繊維板被覆材を素材としたマキベエ（登録商標）がある。

【0020】

金属製クリップ３２は、耐火被覆材２８の下端部側を鉄骨梁１４に固定するためのものであり、例えば、溶融亜鉛メッキ鋼板などで構成することができる。この金属製クリップ３２は、図２および図３に示すように、帯状の金属製薄板３６を略Ｕ字状に折り曲げ加工して構成され、上側平板部３２Ａと、下側平板部３２Ｂと、これらの基部同士を上下に接続する接続板部３２Ｃとを備える。上側平板部３２Ａと下側平板部３２Ｂは略平行に配置され、接続板部３２Ｃは上側平板部３２Ａと下側平板部３２Ｂに対して略直角方向に延びており、これらによって略Ｕ字状の開口部３８が形成される。上側平板部３２Ａの基部から先端までの長さは、下側平板部３２Ｂのそれよりも長い。下側平板部３２Ｂの先端側には、留付けピン３４を通すための貫通孔４０が設けられている。上側平板部３２Ａの先端には、斜め上方に延びる傾斜片３２Ｄが設けられる。傾斜片３２Ｄは、上側平板部３２Ａの先端側を上側に曲げて形成され、長さや傾斜角度は、耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａに対する装着の容易性等を確保するために適宜設定可能である。

【0021】

金属製クリップ３２は、鉄骨梁１４の長手方向に所定の間隔で複数配置することが好ましい。金属製クリップ３２の寸法は、適宜設定可能であるが、鉄骨梁１４の断面がＨ－４００×２００×８×１３ｍｍ、耐火被覆材２８の厚さが１５～２０ｍｍ程度の場合には、金属製薄板３６の帯幅１５ｍｍ程度、上側平板部３２Ａの長さ７０ｍｍ程度、下側平板部３２Ｂの長さ５０ｍｍ程度、接続板部３２Ｃの長さ４０ｍｍ程度、傾斜片３２Ｄの長さ１０ｍｍ程度、傾斜角度（上側平板部３２Ａの上面の法線方向に対する傾斜片３２Ｄの傾斜面の傾斜角度）４５°程度のものを想定している。また、貫通孔４０は、下側平板部３２Ｂの先端から１０ｍｍ程度の位置に設けた直径４ｍｍ程度の孔を想定している。なお、金属製クリップ３２の寸法は、上記に限らず、耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａおよび下フランジ２０を一体に挟み込み可能で、かつ、下フランジ２０の下面に対して溶接ピンやビスなどの留付け具で固定可能なものであればいかなるものでもよい。

【0022】

この金属製クリップ３２で耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａを下フランジ２０に固定する場合には、まず、下フランジ２０の小口に沿って耐火被覆材２８を配置し、曲がり部２８Ａを形成する。続いて、金属製クリップ３２の上側平板部３２Ａを上側に、下側平板部３２Ｂを下側にして、曲がり部２８Ａを上下から挟むように配置した後、傾斜片３２Ｄを耐火被覆材２８の表面に接触させながらウェブ１６に向けて奥側に押し進める。こうすることで、金属製クリップ３２の開口部３８が耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａに嵌り込んで、曲がり部２８Ａおよび下フランジ２０を一体に挟み込む。この状態で、金属製クリップ３２の下側平板部３２Ｂの貫通孔４０にワッシャー４２を配置し、ワッシャー４２および貫通孔４０に留付けピン３４を通し、下フランジ２０の下面に固定する。留付けピン３４には、例えば溶接ピンやビスなどの留付け具を用いることができる。また、留付けピン３４とワッシャー４２が一体になっているタイプを用いてもよい。こうすることで、外壁１２側の耐火被覆材２８を下フランジ２０に容易かつ強固に固定することができる。

【0023】

本実施の形態によれば、耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａを金属製クリップ３２で挟み込んだ後、下側平板部３２Ｂの貫通孔４０に留付けピン３４を差し込んで下フランジ２０の下面に固定すればよいので、狭隘な空間の下側からの作業で実行することができる。このため、耐火被覆材２８の下端部側の固定に要する作業性が向上し、耐火被覆材２８を効率よく施工することができる。本実施の形態は、外壁１２と鉄骨梁１４の間の空間が狭隘な場合に特に有効である。

【0024】

上記の耐火被覆構造１０を施工する場合には、まず、予めプレファブリケータなどの工場で、外壁１２側となる鉄骨梁１４の表面に耐火塗料２６をプレコートしておく。その後、この鉄骨梁１４を建物の施工現場に搬入し、外壁１２の近傍の施工位置に取り付ける。次に、鉄骨梁１４の表面の残りの部分に対して、耐火被覆材２８を取り付ける。耐火被覆材２８の曲がり部２８Ａの固定には、上記の金属製クリップ３２を用いる。このようにすれば、プレコートした耐火塗料２６によって鉄骨梁１４の外壁１２側の耐火被覆を確実に行うことができる。また、鉄骨梁１４の外壁１２との間が狭隘な空間となる場合でも、耐火被覆材２８を鉄骨梁１４に容易に固定することができる。

【0025】

本実施の形態によれば、外周の鉄骨梁１４と外壁１２との間の空間が狭隘であっても、外周の鉄骨梁１４の外壁１２側の耐火被覆を確実に行い耐火性能を確保することができる。また、国から耐火構造の認定を得ておらず合成耐火被覆工法が適用できないような場合であっても、外周の鉄骨梁１４の外壁１２側の耐火被覆を確実に行い耐火性能を確保することができる。さらに、工場で耐火塗料２６を鉄骨梁１４にあらかじめ塗装することによって、施工現場での耐火被覆工事を省力化することができる。

【0026】

なお、上記の実施の形態においては、鉄骨梁１４がＨ形鋼である場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、鉄骨梁に用い得る鉄骨部材であればいかなるものでもよい。例えば他の断面形状の鋼材で構成されていてもよい。このようにしても上記と同様の作用効果を奏することができる。また、上記の実施の形態においては、鉄骨部材が鉄骨梁１４である場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、鉄骨柱であってもよい。鉄骨柱の断面形状は鉄骨柱に用い得る断面形状であればいかなるものでもよい。このようにしても上記と同様の作用効果を奏することができる。

【0027】

（金属製クリップの有効性）
次に、金属製クリップの有効性を確認するために行った耐火実験について説明する。
耐火実験の試験体には、図１～図３に示すような形状の試験体を用いた。鉄骨梁１４は、Ｈ－４００×２００×８×１３ｍｍの断面のものを用い、耐火被覆材２８は厚さ２０ｍｍの酸化けい素酸化カルシウム系鉱物繊維板被覆材、耐火塗料２６は厚さ１．５ｍｍのポリリン酸アンモニウムを主成分とする耐火塗料を用いた。また、金属製クリップ３２は、帯幅１５ｍｍ、上側平板部３２Ａの長さ７０ｍｍ、下側平板部３２Ｂの長さ５０ｍｍ、接続板部３２Ｃの長さ４０ｍｍ、傾斜片３２Ｄの長さ１０ｍｍ、傾斜角度４５°のものを用い、貫通孔４０は、下側平板部３２Ｂの先端から１０ｍｍの位置に設けた直径４ｍｍ程度の孔とした。

【0028】

この耐火実験による鋼材温度の測定結果を図４に示す。加熱時間は１時間としている。図中、Ｃ１は上フランジ下面（耐火塗料側）、Ｃ２は上フランジ下面（耐火被覆材側）、Ｃ３はウェブ（耐火塗料側）、Ｃ４はウェブ（耐火被覆材側）、Ｃ５は下フランジ下面（下側平板部３２Ｂの直上）、Ｃ６は下フランジ下面（ウェブ直下）、Ｃ７は下フランジ下面（Ｃ６を挟んでＣ５とは反対側）の測定結果である。この図に示すように、鋼材温度の測定値は、許容温度として設定した５５０℃以下となり、試験体は１時間耐火の性能を満足することがわかる。

【0029】

以上説明したように、本発明に係る耐火被覆構造によれば、壁体に近接して対向配置される鉄骨部材の外側表面のうち、壁体に対向する側に設けられる耐火塗料と、壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて設けられ、鉄骨部材の端部に沿って曲げられた曲がり部を有する巻付け式の耐火被覆材と、耐火塗料が設けられる領域側の耐火被覆材の端部側を鉄骨部材に固定するクリップとを備え、このクリップは、耐火被覆材の曲がり部を挟み込むとともに、耐火被覆材を貫通する留付け具で鉄骨部材に固定されるので、壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができる。

【0030】

また、本発明に係る耐火被覆方法によれば、上述した耐火被覆構造を施工する方法であって、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向する側にあらかじめ耐火塗料が設けられた鉄骨部材を施工現場に搬入するステップと、施工現場において、鉄骨部材の外側表面のうち壁体に対向しない側から耐火塗料が設けられる領域にかけて耐火被覆材を施工するステップと、耐火被覆材の端部側をクリップで挟んだ後、このクリップを留付け具で鉄骨部材に固定するステップとを有するので、壁体と鉄骨部材との間が狭隘な空間となる場合でも、巻付け式の耐火被覆材を鉄骨部材に容易に固定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0031】

以上のように、本発明に係る耐火被覆構造およびその施工方法は、外周の鉄骨梁と外壁の間の空間が狭隘で鉄骨梁を耐火被覆材で覆えないような場合、あるいは国から耐火構造の認定を得ておらず合成耐火被覆工法が適用できないような場合に有用であり、特に、耐火被覆材を鉄骨梁に容易に固定するのに適している。

【符号の説明】

【0032】

１０ 耐火被覆構造
１２ 外壁（壁体）
１４ 鉄骨梁（鉄骨部材）
１６ ウェブ
１８ 上フランジ
２０ 下フランジ
２２ 床
２４ 層間塞ぎ
２６ 耐火塗料
２８ 耐火被覆材
３０ 留付けピン
３２ 金属製クリップ（クリップ）
３２Ａ 上側平板部
３２Ｂ 下側平板部
３２Ｃ 接続板部
３２Ｄ 傾斜片
３４ 留付けピン（留付け具）
３６ 薄板
３８ 開口部
４０ 貫通孔
４２ ワッシャー
Ａ 室内
Ｂ 室外

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】