特開 2024-21780 柱梁接合部の耐火構造

(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】P2024021780

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】柱梁接合部の耐火構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20240208BHJP

   E04B 1/26 20060101ALI20240208BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 R

E04B1/26 G

E04B1/58 508L

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022124864

(22)【出願日】2022-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(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】遠藤 智紀

(72)【発明者】

【氏名】森田 武

(72)【発明者】

【氏名】貞広 修

(72)【発明者】

【氏名】木村 誠

(72)【発明者】

【氏名】西川 航太

(72)【発明者】

【氏名】金子 洋

(72)【発明者】

【氏名】大▲柳▼ 聡

(72)【発明者】

【氏名】山下 平祐

(72)【発明者】

【氏名】奥山 孝之

【テーマコード（参考）】

2E001

2E125

【Ｆターム（参考）】

2E001DE01

2E001DE04

2E001EA09

2E001FA01

2E001FA02

2E001GA07

2E001GA12

2E001GA43

2E001GA63

2E001HA01

2E001HA03

2E001HB01

2E001HC01

2E001HF12

2E001KA01

2E001LA01

2E001LA04

2E125AA04

2E125AA14

2E125AA57

2E125AB12

2E125AC23

2E125AE02

2E125AE04

2E125AG03

2E125AG12

2E125AG13

2E125AG23

2E125AG43

2E125AG45

2E125BA27

2E125BA32

2E125BB02

2E125BB12

2E125BB22

2E125BD01

2E125BE07

2E125BF08

2E125CA05

2E125CA13

2E125CA14

2E125CA82

2E125EA23

(57)【要約】

【課題】柱梁と同等の耐火性能を確保することができる柱梁接合部の耐火構造を提供する。
【解決手段】耐火木質柱１２と、耐火木質梁１４とを、前記耐火木質梁１４の前記芯材２６の側端部から前記耐火木質柱１２に向けて突出するプレート３６に固定されるガセットプレート５０と、前記耐火木質柱１２の前記芯材２０の側面に取り付けられるベースプレート５２とからなるＴ字状断面の接合金物１６を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造１００であって、前記耐火木質梁１４の側端部と、前記耐火木質柱１２の側面の間の前記接合金物１６の周囲の領域に充填されたセメント系固化材１８を備えるようにする。セメント系固化材１８の外側に耐火被覆材または木質被覆材を設けてもよい。梁小口面に耐火被覆材を設けてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、
前記耐火木質梁の側端部と、前記耐火木質柱の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えることを特徴とする柱梁接合部の耐火構造。

【請求項2】

荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の上面または下面に固定されたコンクリート部材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、
前記耐火木質梁の側端部と、前記コンクリート部材の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えることを特徴とする柱梁接合部の耐火構造。

【請求項3】

前記セメント系固化材の外側に、厚さ12.5mm以上の強化せっこうボードからなる耐火被覆材が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の柱梁接合部の耐火構造。

【請求項4】

前記耐火木質梁の側端部の小口面に、厚さ21mm以上の強化せっこうボードからなる耐火被覆材が設けられることを特徴とする請求項３に記載の柱梁接合部の耐火構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱梁接合部の耐火構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、本特許出願人は、荷重を支持する木材を強化石膏ボードと耐火シートで耐火被覆して、１時間または２時間の耐火性能を確保する耐火木質柱・梁（スリム耐火ウッド（登録商標））を開発している（例えば、特許文献１を参照）。一方、柱梁接合部の仕様は規定されていないが、火災加熱により接合部周りの構造性能が低下すると建物の崩壊に繋がるおそれがあるため、柱梁接合部についても柱・梁と同等の耐火性能が求められる。

【0003】

従来の柱梁接合部の耐火構造として、例えば、特許文献２、３に記載のものが知られている。特許文献２は、木質柱と鉄骨梁の接合部において、高密度の木材または難燃処理済の木材を燃え代として被覆したものである。特許文献３は、木質柱とコンクリート部材とを接合する鋼製接合部材の周りにグラウト材を充填したものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４１４６７０号公報

【特許文献2】特開２０１８－３４７５号公報

【特許文献3】特開２０２２－１９３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、耐火木質柱と梁の接合部には、ガセットプレート等の接合金物を用いることが多い。このような接合部の耐火性能を確保するにあたり、以下のような問題点が挙げられる。

【0006】

・接合金物の鋼材温度が許容温度（平均350℃、最高450℃程度）を超えてしまい、破壊が生じる。
・接合金物からの熱伝導により、荷重支持部材である木材が炭化する。
・接合部まわりの材料同士の取合いに隙間が生じて熱が流入し、荷重支持部材である木材が炭化する。

【0007】

このため、接合金物を用いた柱梁接合部においても、耐火木質柱・梁単体と同等の耐火性能を確保することができる構造の開発が求められていた。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、柱梁と同等の耐火性能を確保することができる柱梁接合部の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】

【0009】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造は、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記耐火木質柱の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造は、上述した発明において、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の上面または下面に固定されたコンクリート部材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記コンクリート部材の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造は、上述した発明において、前記セメント系固化材の外側に、耐火被覆材または木質被覆材が設けられることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造は、上述した発明において、前記耐火木質梁の側端部の小口面に、非木質系の耐火被覆材が設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記耐火木質柱の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えるので、耐火木質柱と耐火木質梁の柱梁接合部において、柱梁単体と同等の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。

【0014】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の上面または下面に固定されたコンクリート部材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記コンクリート部材の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えるので、耐火木質柱と耐火木質梁の柱梁接合部において、柱梁単体と同等の耐火性能を確保することができるという効果を奏する。

【0015】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、前記セメント系固化材の外側に、耐火被覆材または木質被覆材が設けられるので、接合金物の温度上昇抑制、芯材の炭化防止に寄与することができるという効果を奏する。

【0016】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、前記耐火木質梁の側端部の小口面に、非木質系の耐火被覆材が設けられるので、セメント系固化材の収縮による隙間からの熱の流入を抑え、耐火木質梁の芯材の炭化防止に寄与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】

【0017】

【図1】図１は、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造の実施の形態１を示す図であり、（１）は鉛直断面図、（２）は水平断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造の実施の形態２を示す図であり、（１）は鉛直断面図、（２）は水平断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１の耐火試験に関する図であり、（１）は試験体および温度測定位置、（２）は内部温度推移である。

【図4】図４は、本発明の実施例２の耐火試験に関する図であり、（１）は試験体および温度測定位置、（２）は内部温度推移である。

【図5】図５は、本発明の実施例３の耐火試験に関する図であり、（１）は試験体および温度測定位置、（２）は内部温度推移である。

【図6】図６は、本発明の実施例１～３の耐火試験体の温度測定位置を示す断面図であり、（１）は測定断面Ｐ１、（２）は測定断面Ｐ２、Ｐ３、（３）は測定断面Ｐ４、（４）は測定断面Ｐ５、Ｐ６、（５）は測定断面Ｐ７、（６）は測定断面Ｐ８である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、以下の（１）～（４）に示すような特徴を有している。
（１）接合金物の温度上昇を抑制するために、コンクリートを充填する。
（２）コンクリート充填部を強化せっこうボードや木製板で被覆し、接合金物の温度上昇抑制、耐火木質柱の木質の芯材の温度上昇抑制に寄与させる。
（３）耐火木質梁の小口面に適切な厚みの強化せっこうボードを張ることで、強化せっこうボードが吸熱して小口面からの熱の流入を抑え、荷重支持部材である木材の炭化を防ぐ。
（４）柱梁接合部周りの材料同士の取合いに隙間が生じないように、目地をずらす。

【0019】

本明細書においては、ＩＳＯ８３４に規定する標準加熱曲線に則り１時間加熱または２時間加熱を行った後、加熱をやめて24時間放冷した後に、以下の２点が満たされた場合に１時間の耐火性能または２時間の耐火性能が達成されたものと定義する。
（１）放冷中に燃え止まること（放水などの消火をせずに自消すること）。
（２）放冷後に芯材の木材がすべて炭化せずに残っていること。
なお、以下においては、１時間の耐火性能のことを１時間耐火、２時間の耐火性能のことを２時間耐火ということがある。

【0020】

以下に、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造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。

【0021】

＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１について説明する。本実施の形態１は、１時間耐火を想定した構造である。
図１に示すように、本実施の形態１に係る柱梁接合部の耐火構造１００は、耐火木質柱１２と、耐火木質梁１４とを、接合金物１６を介して接合してなる構造であり、接合金物１６の周囲の領域に充填されたコンクリート１８（セメント系固化材）を備える。

【0022】

（耐火木質柱）
耐火木質柱１２は、荷重を支持する木質の芯材２０と、芯材２０の外側の全周に設けられた耐火被覆材２２と、仕上げ材２４とを含んで構成される正方形断面の柱である。芯材２０は、例えばカラマツなどの集成材を用いて構成することができる。耐火被覆材２２は、芯材２０の外側に設けられた２枚の強化せっこうボード２２Ａと、その外側に設けられた耐火シート２２Ｂにより構成される。耐火シート２２Ｂは、加熱により膨張して燃焼残渣が耐火断熱層を形成し、耐火断熱性能を発現する熱膨張耐火性シートである。仕上げ材２４は、耐火シート２２Ｂの外側に設けられた木製板で構成される。なお、本実施の形態１においては、芯材２０の断面の一辺が540mm、強化せっこうボード２２Ａの厚さが15mm、耐火シート２２Ｂの厚さが2mm、仕上げ材２４の木製板の厚さが15mmのものを想定しているが、本発明はこれに限るものではない。

【0023】

（耐火木質梁）
耐火木質梁１４は、水平方向に延びる木質の芯材２６と、芯材２６の側面と下面に設けられた耐火被覆材２８と、仕上げ材３０とを含んで構成される矩形断面の梁である。芯材２６は、例えばカラマツなどの集成材を用いて構成することができる。耐火被覆材２８は、芯材２６の外側に設けられた２枚の強化せっこうボード２８Ａと、その外側に設けられた耐火シート２８Ｂにより構成される。耐火シート２８Ｂは、加熱により膨張して燃焼残渣が耐火断熱層を形成し、耐火断熱性能を発現する熱膨張耐火性シートである。仕上げ材３０は、耐火シート２８Ｂの外側に設けられた木製板で構成される。なお、本実施の形態１においては、芯材２６の断面の幅が250mm、高さが510mm、強化せっこうボード２８Ａの厚さが15mm、耐火シート２８Ｂの厚さが2mm、仕上げ材３０の木製板の厚さが15mmのものを想定しているが、本発明はこれに限るものではない。

【0024】

耐火木質梁１４の側端部の小口面１４Ａには、強化せっこうボード３２（非木質系の耐火被覆材）が張り付けられる。この強化せっこうボード３２は火災加熱時に吸熱して小口面１４Ａからの熱の流入を抑え、芯材２６の炭化を防ぐ。また、打設後のコンクリート１８の収縮による隙間からの熱の流入による芯材２６の燃焼継続を抑制する。強化せっこうボード３２の厚みが増すほど遮熱性能や吸熱効果が向上する。例えば、強化せっこうボード３２の厚さを21mm以上とすれば１時間の耐火性能は担保されると考えられる。なお、図１の例では、左側の耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化せっこうボード３２（厚さ21mm）の枚数を２枚とし、右側の耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化せっこうボード３２（厚さ21mm）の枚数を１枚とした例を示している。強化石膏ボード３２の目地からの熱の流入による芯材の炭化を防ぐため、目地が段差状になるように強化石膏ボード３２を張り付ける。耐火木質梁１４の側端部の小口面１４Ａに設ける耐火被覆材は、強化石膏ボード３２に限るものではなく、非木質系の耐火被覆材であればいかなるものでもよい。また、この耐火被覆材の厚さおよび枚数は、要求される耐火性能などに応じて適宜設定可能である。

【0025】

芯材２６および強化石膏ボード３２の側端面の中央部分には、梁軸方向に延びたスリット状の凹溝部３４が形成されている。凹溝部３４には、鋼製のプレート３６の一部が挿入配置されており、プレート３６と芯材２６は、それぞれを前後方向に貫通する複数の貫通孔３８に挿通したドリフトピン４０で固定される。なお、開き防止のため、中央部の１か所のみ、通しボルト４１が挿通配置されている。通しボルト４１の端部４１Ａは、芯材２６の側面に形成された凹部４２に収容されており、凹部４２の側面に当接配置された定着板４４を貫通している。この端部４１Ａには、ネジ切り加工が施されており、定着板４４の外側においてナット４６が螺合している。端部４１Ａは、ナット４６を締結することで定着板４４を介して凹部４２の側面に固定される。

【0026】

芯材２６の上面には、床材４８が設けられる。床材４８は、例えば、鉄筋コンクリートやＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）板を用いた床スラブで構成される。なお、図の例では、耐火木質梁１４を耐火木質柱１２の左右側面にのみ配置した場合を示しているが、同様の耐火木質梁１４を耐火木質柱１２の左右いずれか一方の側面や前後面などに配置して、各部位において柱梁接合部を構成してもよい。

【0027】

（接合金物）
接合金物１６は、水平面視でＴ字状断面のものであり、耐火木質梁１４の側端部のプレート３６にボルト固定されるガセットプレート５０と、このガセットプレート５０の側端部に接続し、耐火木質柱１２の芯材２０の側面に取り付けられるベースプレート５２とからなる。本実施の形態１では、１時間耐火仕様を想定し、耐火木質柱１２を通し柱とするために、芯材２０に直接ベースプレート５２が取り付く仕様としている。耐火木質柱１２の耐火被覆材２２は、ベースプレート５２の周縁近傍まで配置される。

【0028】

ガセットプレート５０は、耐火木質梁１４の芯材２６の側端部から耐火木質柱１２に向けて突出したプレート３６に対して左右方向に突き合わされており、この突合部分の前後面には、ガセットプレート５０、プレート３６を跨ぐ形でプレート５４が配置される。各プレート５０、３６、５４は、貫通孔５６に通された複数のボルト５８によって接合されている。

【0029】

ベースプレート５２は、耐火木質柱１２を左右方向水平に貫通配置される鋼棒６０を介して耐火木質柱１２に固定される。鋼棒６０は、鉛直方向に間隔をあけた２か所、ガセットプレート５０とベースプレート５２の接続部を挟んだ前後の２か所に配置されるが、本発明はこれに限るものではなく、他の配置レイアウトおよび配置数量でもよい。

【0030】

鋼棒６０の左右の端部６０Ａは、ベースプレート５２に設けた挿通孔５２Ａを貫通している。この端部６０Ａには、ネジ切り加工が施されており、ベースプレート５２の外側にナット６２が螺合している。端部６０Ａは、ナット６２を締結することでベースプレート５２に固定される。

【0031】

鋼棒６０は、例えば全ネジボルト、丸鋼の両端にネジ切り加工を施したもの、建築建物基礎で使用されるアンカーボルト、異形鉄筋の両端にネジ切り加工を施したもの等のいずれでもよい。

【0032】

（コンクリート）
コンクリート１８は、接合金物１６の温度上昇を抑制するためのものであり、耐火木質梁１４の側端部と、耐火木質柱１２の側面の間の接合金物１６の周囲の領域に充填される。コンクリート１８の厚みが増すほど熱容量が増え、遮熱性能が向上する。このため、例えばコンクリート１８の厚みを後述する試験体以上とすれば、所定（例えば１時間）の耐火性能は担保されると考えられる。コンクリート１８の打設は、施工性を配慮して、床材４８のコンクリート打設と同時に行うことが望ましい。また、本発明はコンクリート１８に限るものではなく、コンクリート１８の代わりにモルタルなどの他のセメント系固化材を用いてもよい。

【0033】

コンクリート１８の側面および下面には、耐火被覆材６４および仕上げ材６６が設けられる。コンクリート１８の上面には、床材４８が設けられる。耐火被覆材６４は、強化せっこうボードにより構成される。仕上げ材６６は、耐火被覆材６４の外側に設けられた木製板で構成される。コンクリート１８の充填部を強化せっこうボードや木製板で被覆することで、接合金物１６の温度上昇の抑制、耐火木質柱１２の芯材２０の炭化防止に寄与する。本実施の形態１においては、耐火被覆材６４の強化せっこうボードの厚さが12.5mm、仕上げ材６６の木製板の厚さが10mmのものを想定しているが、これに限るものではない。木製板の厚みが増すほど遮熱性能が向上するので、木製板の厚みは10mm以上とすれば所定の耐火性能は担保されると考えられる。

【0034】

耐火被覆材６４の強化せっこうボードは、コンクリート１８を打設・養生した後にコンクリート１８の表面に張り付ける。張り付けには石膏系接着剤を用いることができる。ただし、下面については脱落防止のため、コンクリートビスと接着剤を併用することが望ましい。仕上げ材６６の木製板の張り付けには、酢酸ビニル樹脂系接着剤とステープルを用いることができる。なお、強化石膏ボードを省略し、木胴縁に木製板を張り付けた構成を採用してもよい。木胴縁の取り付けにはコンクリートビスを用いることが望ましい。強化石膏ボードを設けない仕様でも、後述する耐火試験に示すように所定の耐火性能を確保することができる。

【0035】

本実施の形態１によれば、柱梁接合部（コンクリート充填部）において、耐火木質柱１２と耐火木質梁１４と同等の耐火性能を確保することができる。これにより、耐火木質柱１２と耐火木質梁１４を用いた建物の火災安全性を担保できる。また、耐火木質梁１４の上に構築する床材４８のコンクリート打設と同時に柱梁接合部のコンクリート１８の施工を行うことができる。これにより、コンクリート打設の施工の手間やコストを削減することができる。したがって、施工性にも優れている。また、耐火木質梁１４の小口面１４Ａの強化せっこうボード３２を工場で施工することで、建設現場での工期の短縮を図ることができる。

【0036】

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、２時間耐火を想定した構造である。
図２に示すように、本実施の形態２に係る柱梁接合部の耐火構造２００は、耐火木質柱１２と、耐火木質梁１４とを、耐火木質柱１２の上面に固定されたコンクリート部材６８の側部の接合金物１６を介して接合してなる構造であり、接合金物１６の周囲の領域に充填されたコンクリート１８（セメント系固化材）を備える。

【0037】

（耐火木質柱）
耐火木質柱１２は、上記の実施の形態１と同様のものである。なお、本実施の形態２においては、芯材２０の断面の一辺が540mm、強化せっこうボード２２Ａの厚さが25mm、耐火シート２２Ｂの厚さが2mm、仕上げ材２４の木製板の厚さが15mmのものを想定しているが、本発明の耐火木質柱はこれに限るものではない。また、本発明の耐火被覆材はこれに限るものではなく、他の材質の耐火被覆材を用いてもよい。

【0038】

（耐火木質梁）
耐火木質梁１４は、上記の実施の形態１と同様のものである。なお、本実施の形態２においては、芯材２６の断面の幅が250mm、高さが510mm、強化せっこうボード２８Ａの厚さが25mm、耐火シート２８Ｂの厚さが2mm、仕上げ材３０の木製板の厚さが15mmのものを想定しているが、本発明の耐火木質梁はこれに限るものではない。また、本発明の耐火被覆材はこれに限るものではなく、他の材質の耐火被覆材を用いてもよい。

【0039】

耐火木質梁１４の側端部の小口面１４Ａには、上記の実施の形態１と同様に、強化せっこうボード３２（非木質系の耐火被覆材）が張り付けられる。例えば、強化せっこうボード３２の厚さを50mm以上とすれば２時間の耐火性能は担保されると考えられる。なお、図２の例では、左側の耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化せっこうボード３２（厚さ21mm）の枚数を３枚とし、右側の耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化せっこうボード３２（厚さ25mm）の枚数を２枚とした例を示している。

【0040】

上記の実施の形態１と同様に、プレート３６と芯材２６は、ドリフトピン４０で固定される。芯材２６の上面には、床材４８が設けられる。床材４８はコンクリート部材６８の側面に接続される。なお、図の例では、耐火木質梁１４をコンクリート部材６８の左右側面にのみ配置した場合を示しているが、同様の耐火木質梁１４をコンクリート部材６８の左右いずれか一方の側面や前後面などに配置して、各部位において柱梁接合部を構成してもよい。

【0041】

（コンクリート部材）
コンクリート部材６８は、耐火木質柱１２の柱頭部の芯材２０の上面に固定される正方形断面のプレキャストコンクリートである。本実施の形態２では、コンクリート部材６８の水平断面の一辺が530mm、高さ850mmのものを想定しているが、本発明はこれに限るものではない。コンクリート部材６８の下面には、鉛直方向に延びる凹孔６８Ａがコンクリート部材６８の軸心を中心とする円の周方向に略等間隔に８か所設けられている。この凹孔６８Ａには、耐火木質柱１２の芯材２０の上面から芯材２０内部に打ち込まれたラグスクリュー７０の上側部分が嵌め込まれている。ラグスクリュー７０と凹孔６８Ａの間の隙間にはグラウト材７２が充填され、これによりコンクリート部材６８と芯材２０は一体化している。また、コンクリート部材６８から芯材２０への熱伝導を抑制するために、耐火木質柱１２の耐火被覆材２２および仕上げ材２４を立ち上げてコンクリート部材６８の下側部分まで延長し、この部分のコンクリート部材６８の外側周囲を被覆している。その上側のコンクリート部材６８の前後の外側周囲には、複数の木胴縁７４を介して仕上げ材７６が設けられている。仕上げ材７６は、耐火木質柱１２の仕上げ材２４と同一材質、同一厚さのものを用いている。なお、耐火被覆材２２の立ち上げ長さが大きいほうが耐火上有利と考えられるので、立ち上げ長さが例えば133mm以上であれば所定の耐火性能を確保できると考えられる。

【0042】

（接合金物）
接合金物１６は、水平面視でＴ字状断面のものであり、耐火木質梁１４の側端部のプレート３６にボルト固定されるガセットプレート５０と、このガセットプレート５０の側端部に接続し、コンクリート部材６８の側面に取り付けられるベースプレート５２とからなる。ガセットプレート５０とプレート３６は、上記の実施の形態１と同様に固定される。

【0043】

ベースプレート５２は、コンクリート部材６８を左右方向水平に貫通配置される鋼棒６０を介してコンクリート部材６８に固定される。鋼棒６０の左右の端部６０Ａは、ベースプレート５２に設けた挿通孔５２Ａを貫通している。この端部６０Ａには、ネジ切り加工が施されており、ベースプレート５２の外側にナット６２が螺合している。端部６０Ａは、ナット６２を締結することでベースプレート５２に固定される。

【0044】

鋼棒６０は、例えば全ネジボルト、丸鋼の両端にネジ切り加工を施したもの、建築建物基礎で使用されるアンカーボルト、異形鉄筋の両端にネジ切り加工を施したもの等のいずれでもよい。

【0045】

（コンクリート）
コンクリート１８は、接合金物１６の温度上昇を抑制するためのものであり、耐火木質梁１４の側端部と、コンクリート部材６８の側面の間の接合金物１６の周囲の領域に充填される。コンクリート１８の厚みが増すほど熱容量が増え、遮熱性能が向上する。このため、例えばコンクリート１８の厚みを後述する試験体以上とすれば、所定（例えば２時間）の耐火性能は担保されると考えられる。コンクリート１８の打設は、施工性を配慮して、床材４８のコンクリート打設と同時に行うことが望ましい。また、本発明はコンクリート１８に限るものではなく、コンクリート１８の代わりにモルタルなどの他のセメント系固化材を用いてもよい。

【0046】

コンクリート１８の側面および下面には、上記の実施の形態１と同様に、耐火被覆材６４および仕上げ材６６が設けられる。コンクリート１８の上面には、床材４８が設けられる。耐火被覆材６４は、強化せっこうボードにより構成される。仕上げ材６６は、耐火被覆材６４の外側に設けられた木製板で構成される。コンクリート１８の充填部を強化せっこうボードや木製板で被覆することで、接合金物１６の温度上昇の抑制、耐火木質柱１２の芯材２０の炭化防止に寄与する。本実施の形態２においては、耐火被覆材６４の強化せっこうボードの厚さが12.5mm、仕上げ材６６の木製板の厚さが10mmのものを想定しているが、これに限るものではない。木製板の厚みが増すほど遮熱性能が向上するので、木製板の厚みは10mm以上とすれば所定の耐火性能は担保されると考えられる。

【0047】

耐火被覆材６４の強化せっこうボードは、コンクリート１８を打設・養生した後にコンクリート１８の表面に張り付ける。張り付けには石膏系接着剤を用いることができる。ただし、下面については脱落防止のため、コンクリートビスと接着剤を併用することが望ましい。仕上げ材６６の木製板の張り付けには、酢酸ビニル樹脂系接着剤とステープルを用いることができる。なお、強化石膏ボードを省略し、木胴縁に木製板を張り付けた構成を採用してもよい。木胴縁の取り付けにはコンクリートビスを用いることが望ましい。強化石膏ボードを設けない仕様でも、後述する耐火試験に示すように所定の耐火性能を確保することができる。

【0048】

本実施の形態２によれば、柱梁接合部（コンクリート充填部）において、耐火木質柱１２と耐火木質梁１４と同等の耐火性能を確保することができる。これにより、耐火木質柱１２と耐火木質梁１４を用いた建物の火災安全性を担保できる。また、耐火木質梁１４の上に構築する床材４８のコンクリート打設と同時に柱梁接合部のコンクリート１８の施工を行うことができる。これにより、コンクリート打設の施工の手間やコストを削減することができる。耐火木質柱１２とコンクリート部材６８をラグスクリュー７０とグラウト材７２により直接接合することで、施工性を向上することができる。したがって、施工性にも優れている。また、耐火木質梁１４の小口面１４Ａの強化せっこうボード３２を工場で施工することで、建設現場での工期の短縮を図ることができる。

【0049】

＜本発明の効果の検証＞
次に、本発明の効果を検証するために行った試験および結果について説明する。

【0050】

本発明の耐火構造を模擬した試験体を作製し、耐火性能を調べる耐火試験を行った。耐火試験は、試験体を炉内に入れてＩＳＯ８３４に規定する標準加熱曲線に則って１時間または２時間の加熱を行い、その後２４時間炉内で放冷することにより実施した。試験体は、３つの仕様（試験体１～３）を作製した。試験体１は、上記の実施の形態１に示す構造であり、コンクリート充填部を強化せっこうボード（厚さ12.5mm）と木製板（厚さ10mm）で被覆した１時間耐火の仕様（実施例１）である。試験体２は、上記の実施の形態２に示す構造であり、コンクリート充填部を強化せっこうボード（厚さ12.5mm）と木製板（厚さ10mm）で被覆した２時間耐火の仕様（実施例２）である。試験体３は、上記の実施の形態２において強化せっこうボードを省略し、コンクリート充填部を木製板（厚さ10mm）で被覆した２時間耐火の仕様（実施例３）である。木胴縁（厚さ20mm）に木製板（厚さ10mm）を張り付けている。

【0051】

試験体１～３に共通する仕様は、次のとおりである。まず、耐火木質梁１４の芯材２６には、カラマツ集成材（対称異等級E105-F315、幅250×高さ510mm）を使用した。耐火木質柱１２の芯材２０には、カラマツ集成材（同一等級E95-F315、540×540mm）を使用した。鋼棒６０には、通しボルトM30（先孔φ32）を使用した。ベースプレート５２には、厚さ25×幅200×高さ400mmのものを使用した。ガセットプレート５０には、厚さ12×高さ360×長さ165mmのものを使用した。プレート３６には、厚さ12×高さ360mmのものを使用した。コンクリート１８の表面は、側面および下面がそれぞれ鉛直面、水平面となるように仕上げた。コンクリート１８の上面は、芯材２６の上面と面一に仕上げた。試験体２および試験体３のコンクリート部材６８には、プレキャストコンクリート（530×530、高さ850mm）を使用した。コンクリート部材６８から耐火木質柱１２の芯材２０への熱伝導を抑制するために、耐火木質柱１２の耐火被覆材２２をコンクリート部材６８側に133mm立ち上げた。ラグスクリュー７０の長さは760mm、径はφ25mmとし、これをコンクリート部材６８の凹孔６８Ａ（φ50mm）に挿入して隙間にグラウト材７２を充填した。耐火木質梁１４のドリフトピン４０の径は22mmとした。

【0052】

試験体１～３のコンクリート１８の厚みは、次のように設定した。まず、試験体１では、接合金物１６のガセットプレート５０下端から下方に測ると97mmの厚さ、ベースプレート５２側端から側方に測ると42mmの厚さ、下端から下方に測ると77mmの厚さとした。試験体２および試験体３では、接合金物１６のガセットプレート５０下端から下方に測ると117mmの厚さ、ベースプレート５２側端から側方に測ると62mmの厚さ、下端から下方に測ると97mmの厚さとした。

【0053】

試験体１～３の耐火木質梁１４の耐火被覆材２８および仕上げ材３０は、次のように設定した。まず、試験体１の耐火木質梁１４の側面および下面の耐火被覆材２８には、強化せっこうボード２枚（厚さ15mm×２）、耐火シート（厚さ2mm）を使用した。仕上げ材３０には、木製板（スギ化粧木、厚さ15mm）を使用した。耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化石膏ボード３２は、図３左側の耐火木質梁１４については、強化せっこうボード２枚（厚さ21mm×２）とし、図３右側の耐火木質梁１４については、強化石膏ボード１枚（厚さ21mm）とした。また、試験体２および試験体３の耐火木質梁１４の側面および下面の耐火被覆材２８には、強化せっこうボード２枚（厚さ25mm×２）、耐火シート（厚さ2mm）を使用した。仕上げ材３０には、木製板（スギ化粧木、厚さ15mm）を使用した。耐火木質梁１４の小口面１４Ａに張り付ける強化せっこうボード３２は、図４，５左側の耐火木質梁１４については、強化せっこうボード３枚（厚さ21mm×３）とし、図４，５右側の耐火木質梁１４については、強化せっこうボード２枚（厚さ25mm×２）とした。

【0054】

図３～図５に、試験体の概要図および温度測定位置、温度測定結果を示す。図３は試験体１に、図４は試験体２に、図５は試験体３に対応している。温度測定断面Ｐ１～Ｐ８の温度測定位置は、図６に示すとおりである。図３（１）、図４（１）、図５（１）には、各断面での最高温度を示している。図３（２）、図４（２）、図５（２）の温度測定結果は、温度測定断面Ｐ１～Ｐ８の各測定位置で測定された温度のうち最高温度の値を使用している。

【0055】

図３および図４に示すように、試験体１、２ともに、接合部周りの木質の芯材の最高温度は200℃以下となった。また、接合金物の最高温度は、試験体１（１時間耐火仕様）で80℃以下、試験体２（２時間耐火仕様）で120℃以下となり、いずれも木質の芯材が炭化する温度には至らなかった。また、接合部周りの木質の芯材表面に変色や炭化は見られなかった。

【0056】

一方、図５に示すように、試験体３（２時間耐火仕様）についても、接合部周りの木質の芯材の最高温度は200℃以下となった。また、接合金物の最高温度は、150℃以下となり、木質の芯材が炭化する温度には至らなかった。さらに、接合部周りの木質の芯材表面に変色や炭化は見られなかった。
したがって、本実施例の柱梁接合部周りの耐火被覆構造が１時間または２時間の耐火性能を有することが確認できた。

【0057】

以上説明したように、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記耐火木質柱の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えるので、耐火木質柱と耐火木質梁の柱梁接合部において、柱梁単体と同等の耐火性能を確保することができる。

【0058】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質柱と、荷重を支持する木質の芯材と、この芯材の外側に設けられた耐火被覆材とを含んで構成される耐火木質梁とを、前記耐火木質梁の前記芯材の側端部から前記耐火木質柱に向けて突出するプレートに固定されるガセットプレートと、前記耐火木質柱の前記芯材の上面または下面に固定されたコンクリート部材の側面に取り付けられるベースプレートとからなるＴ字状断面の接合金物を介して接合してなる柱梁接合部の耐火構造であって、前記耐火木質梁の側端部と、前記コンクリート部材の側面の間の前記接合金物の周囲の領域に充填されたセメント系固化材を備えるので、耐火木質柱と耐火木質梁の柱梁接合部において、柱梁単体と同等の耐火性能を確保することができる。

【0059】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、前記セメント系固化材の外側に、耐火被覆材または木質被覆材が設けられるので、接合金物の温度上昇抑制、芯材の炭化防止に寄与することができる。

【0060】

また、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造によれば、前記耐火木質梁の側端部の小口面に、非木質系の耐火被覆材が設けられるので、セメント系固化材の収縮による隙間からの熱の流入を抑え、耐火木質梁の芯材の炭化防止に寄与することができる。

【産業上の利用可能性】

【0061】

以上のように、本発明に係る柱梁接合部の耐火構造は、耐火木質柱と耐火木質梁の接合部に有用であり、特に、柱梁と同等の耐火性能を確保するのに適している。

【符号の説明】

【0062】

１２ 耐火木質柱
１４ 耐火木質梁
１４Ａ 小口面
１６ 接合金物
１８ コンクリート（セメント系固化材）
２０，２６ 芯材
２２，２８，６４ 耐火被覆材
２２Ａ 強化せっこうボード
２２Ｂ 耐火シート
２４，３０，６６，７６ 仕上げ材
３２ 強化石膏ボード（非木質系の耐火被覆材）
３４ 凹溝部
３６，５４ プレート
３８ 貫通孔
４０ ドリフトピン
４１ 通しボルト
４１Ａ，６０Ａ 端部
４２ 凹部
４４ 定着板
４６，６２ ナット
４８ 床材
５０ ガセットプレート
５２ ベースプレート
５２Ａ 挿通孔
５６ 貫通孔
５８ ボルト
６０ 鋼棒
６８ コンクリート部材
６８Ａ 凹孔
７０ ラグスクリュー
７２ グラウト材
７４ 木胴縁
１００，２００ 柱梁接合部の耐火構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】