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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】P2024062094
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】金属製部材の受熱温度の推定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/204 20190101AFI20240430BHJP
【ＦＩ】
G01N33/204
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022169872
(22)【出願日】2022-10-24
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100217249
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 耕一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100221279
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 健吾
(74)【代理人】
【識別番号】100207686
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 恭宏
(74)【代理人】
【識別番号】100224812
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 翔太
(72)【発明者】
【氏名】木村 慧
(72)【発明者】
【氏名】小野木 武司
(72)【発明者】
【氏名】中安 誠明
(72)【発明者】
【氏名】清水 信孝
(72)【発明者】
【氏名】川田 裕之
【テーマコード（参考）】
2G055
【Ｆターム（参考）】
2G055AA03
2G055BA05
2G055EA07
2G055FA02
(57)【要約】
【課題】金属製の部材の受熱温度を推定する金属製部材の受熱温度の推定方法を提供する。
【解決手段】金属製部材の受熱温度の推定方法Ｓ１では、火災により加熱を受けた金属製の部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、部材の火災時の受熱温度を推定する推定工程Ｓ７を行う。
【選択図】図４
【解決手段】金属製部材の受熱温度の推定方法Ｓ１では、火災により加熱を受けた金属製の部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、部材の火災時の受熱温度を推定する推定工程Ｓ７を行う。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
火災により加熱を受けた金属製の部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、前記部材の前記火災時の受熱温度を推定する推定工程を行う、金属製部材の受熱温度の推定方法。
【請求項2】
前記推定工程では、前記部材組織観察結果、及び前記部材が前記火災により加熱を受けた時間である部材被加熱時間に基づいて、前記受熱温度を推定する、請求項１に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
【請求項3】
前記推定工程の前に、前記金属製の標本を複数用意し、前記複数の標本の組織観察結果である標本組織観察結果を取得する標本作成観察工程を行い、
前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱温度である標本被加熱温度と、他の一の前記標本の前記標本被加熱温度とは、互いに異なり、
前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱時間である標本被加熱時間と、他の一の前記標本の前記標本被加熱時間とは、互いに異なり、
前記推定工程では、前記部材組織観察結果、前記標本組織観察結果、及び前記部材被加熱時間に基づいて、前記受熱温度を推定する、請求項２に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱温度である標本被加熱温度と、他の一の前記標本の前記標本被加熱温度とは、互いに異なり、
前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱時間である標本被加熱時間と、他の一の前記標本の前記標本被加熱時間とは、互いに異なり、
前記推定工程では、前記部材組織観察結果、前記標本組織観察結果、及び前記部材被加熱時間に基づいて、前記受熱温度を推定する、請求項２に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
【請求項4】
前記標本作成観察工程では、
前記標本組織観察結果として、前記複数の標本の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である標本平均粒子径をそれぞれ算出し、
前記複数の標本の前記標本平均粒子径及び前記標本被加熱時間に対する、前記標本被加熱温度の関係式を求め、
前記推定工程では、
前記部材組織観察結果として、前記部材の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である部材平均粒子径を算出し、
前記関係式に、前記標本平均粒子径として前記部材平均粒子径を代入し、前記標本被加熱時間として前記部材被加熱時間を代入することで得られる前記標本被加熱温度として、前記受熱温度を推定する、請求項３に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
前記標本組織観察結果として、前記複数の標本の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である標本平均粒子径をそれぞれ算出し、
前記複数の標本の前記標本平均粒子径及び前記標本被加熱時間に対する、前記標本被加熱温度の関係式を求め、
前記推定工程では、
前記部材組織観察結果として、前記部材の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である部材平均粒子径を算出し、
前記関係式に、前記標本平均粒子径として前記部材平均粒子径を代入し、前記標本被加熱時間として前記部材被加熱時間を代入することで得られる前記標本被加熱温度として、前記受熱温度を推定する、請求項３に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
【請求項5】
前記推定工程では、前記部材の一部として見本を採取し、
前記見本の前記組織観察結果を前記部材組織観察結果とする、請求項１に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
前記見本の前記組織観察結果を前記部材組織観察結果とする、請求項１に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
【請求項6】
前記金属は鋼である、請求項１に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属製部材の受熱温度の推定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、火災により、建築物の各構成が加熱されることがある。建築物に用いられるコンクリートの受熱温度の推定方法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－２１０２５８号公報
【特許文献2】特開２００５－２４１２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、建築物には、Ｈ形鋼等の金属製の部材も用いられる場合がある。金属製の部材については、受熱温度の推定方法が見出されていない。
【0005】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、金属製の部材の受熱温度を推定する金属製部材の受熱温度の推定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】
【0006】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１は、火災により加熱を受けた金属製の部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、前記部材の前記火災時の受熱温度を推定する推定工程を行う、金属製部材の受熱温度の推定方法である。
この発明では、発明者等は鋭意検討の結果、火災により加熱を受けた金属製の部材では、例えば結晶粒界における組織の状態が変化することを見出した。このため、部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、部材の火災時の受熱温度を推定する推定工程を行うことにより、金属製の部材の受熱温度を推定することができる。
（１）本発明の態様１は、火災により加熱を受けた金属製の部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、前記部材の前記火災時の受熱温度を推定する推定工程を行う、金属製部材の受熱温度の推定方法である。
この発明では、発明者等は鋭意検討の結果、火災により加熱を受けた金属製の部材では、例えば結晶粒界における組織の状態が変化することを見出した。このため、部材の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、部材の火災時の受熱温度を推定する推定工程を行うことにより、金属製の部材の受熱温度を推定することができる。
【0007】
（２）本発明の態様２は、前記推定工程では、前記部材組織観察結果、及び前記部材が前記火災により加熱を受けた時間である部材被加熱時間に基づいて、前記受熱温度を推定する、（１）に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法であってもよい。
この発明では、推定工程において、部材組織観察結果だけでなく部材被加熱時間に基づいて、受熱温度をより正確に推定することができる。
この発明では、推定工程において、部材組織観察結果だけでなく部材被加熱時間に基づいて、受熱温度をより正確に推定することができる。
【0008】
（３）本発明の態様３は、前記推定工程の前に、前記金属製の標本を複数用意し、前記複数の標本の組織観察結果である標本組織観察結果を取得する標本作成観察工程を行い、前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱温度である標本被加熱温度と、他の一の前記標本の前記標本被加熱温度とは、互いに異なり、前記複数の標本のうち、一の前記標本の被加熱時間である標本被加熱時間と、他の一の前記標本の前記標本被加熱時間とは、互いに異なり、前記推定工程では、前記部材組織観察結果、前記標本組織観察結果、及び前記部材被加熱時間に基づいて、前記受熱温度を推定する、（１）又は（２）に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法であってもよい。
この発明では、標本作成観察工程を行うことで、互いの標本被加熱温度が異なる２以上の標本、及び互いの標本被加熱時間が異なる２以上の標本についての標本組織観察結果が取得される。そして、標本作成観察工程の後で行う推定工程において、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定することができる。
この発明では、標本作成観察工程を行うことで、互いの標本被加熱温度が異なる２以上の標本、及び互いの標本被加熱時間が異なる２以上の標本についての標本組織観察結果が取得される。そして、標本作成観察工程の後で行う推定工程において、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定することができる。
【0009】
（４）本発明の態様４は、前記標本作成観察工程では、前記標本組織観察結果として、前記複数の標本の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である標本平均粒子径をそれぞれ算出し、前記複数の標本の前記標本平均粒子径及び前記標本被加熱時間に対する、前記標本被加熱温度の関係式を求め、前記推定工程では、前記部材組織観察結果として、前記部材の結晶粒界におけるセメンタイトの平均粒子径である部材平均粒子径を算出し、前記関係式に、前記標本平均粒子径として前記部材平均粒子径を代入し、前記標本被加熱時間として前記部材被加熱時間を代入することで得られる前記標本被加熱温度として、前記受熱温度を推定する、（３）に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法であってもよい。
この発明では、標本作成観察工程において、標本の標本平均粒子径及び標本被加熱時間に対する、標本被加熱温度の関係式を求めておく。そして、推定工程において、関係式に部材平均粒子径及び部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。このように、関係式を用いて、受熱温度をさらに正確に推定することができる。
この発明では、標本作成観察工程において、標本の標本平均粒子径及び標本被加熱時間に対する、標本被加熱温度の関係式を求めておく。そして、推定工程において、関係式に部材平均粒子径及び部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。このように、関係式を用いて、受熱温度をさらに正確に推定することができる。
【0010】
（５）本発明の態様５は、前記推定工程では、前記部材の一部として見本を採取し、前記見本の前記組織観察結果を前記部材組織観察結果とする、（１）から（４）のいずれか一に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法であってもよい。
この発明では、見本の採取による部材の剛性の低下を抑えることができる。
この発明では、見本の採取による部材の剛性の低下を抑えることができる。
【0011】
（６）本発明の態様６は、前記金属は鋼である、（１）から（５）のいずれか一に記載の金属製部材の受熱温度の推定方法であってもよい。
この発明では、鋼製の部材の受熱温度を推定することができる。
この発明では、鋼製の部材の受熱温度を推定することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の金属製部材の受熱温度の推定方法では、金属製の部材の受熱温度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態の金属製部材の受熱温度の推定方法が適用される大梁等を備える建築物を模式的に示す斜視図である。
【図2】同建築物の小梁の正面図である。
【図3】時間に対する火災室の温度変化を示す図である。
【図4】本実施形態の金属製部材の受熱温度の推定方法を示すフローチャートである。
【図5】標本５０１，１の組織観察結果の一例を示す図である。
【図6】標本５０ｍ，ｎの組織観察結果の一例を示す図である。
【図7】標本被加熱温度による、標本被加熱時間に対するセメンタイトの平均粒子径の変化を表す図である。
【図8】見本の組織観察結果の一例を示す図である。
【図9】見本の組織観察結果の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
〔１．推定方法が適用される小梁等を備える建築物〕
本実施形態の推定方法は、図１に示すように、建築物１に用いられる、後述する柱１０、大梁１１、及び小梁１２の火災時の受熱温度を推定するために用いられる。鋼管１０ａ、大梁１１、及び小梁１２は、それぞれ鋼製の部材である。ここで言う部材の受熱温度とは、火災時に部材が到達した最高の温度を意味する。
本実施形態の推定方法は、図１に示すように、建築物１に用いられる、後述する柱１０、大梁１１、及び小梁１２の火災時の受熱温度を推定するために用いられる。鋼管１０ａ、大梁１１、及び小梁１２は、それぞれ鋼製の部材である。ここで言う部材の受熱温度とは、火災時に部材が到達した最高の温度を意味する。
【0016】
例えば、建築物１は、複数の柱１０と、複数の大梁１１と、複数の小梁１２と、床スラブ１３と、を有する。なお、図１では床スラブ１３を二点鎖線で示している。
例えば、柱１０は、ＣＦＴ（Concrete Filled steel Tube）造である。柱１０では、鋼管１０ａ内に、コンクリート（不図示）が充填されている。
大梁１１及び小梁１２は、Ｈ形鋼で形成されている。
以下では、鋼製の部材である鋼管１０ａ、大梁１１、及び小梁１２のうち、小梁１２を推定方法の対象として説明する。なお、鋼製の部材が用いられる建築物の構成は、これに限定されない。
例えば、柱１０は、ＣＦＴ（Concrete Filled steel Tube）造である。柱１０では、鋼管１０ａ内に、コンクリート（不図示）が充填されている。
大梁１１及び小梁１２は、Ｈ形鋼で形成されている。
以下では、鋼製の部材である鋼管１０ａ、大梁１１、及び小梁１２のうち、小梁１２を推定方法の対象として説明する。なお、鋼製の部材が用いられる建築物の構成は、これに限定されない。
【0017】
図２に示すように、小梁１２は、ウェブ１２ａと、ウェブ１２ａを上下方向に挟むように配置された上フランジ１２ｂ及び下フランジ１２ｃと、を有する。上フランジ１２ｂは、下フランジ１２ｃよりも上方に配置されている。
以下では、小梁１２は、フェライト及びセメンタイトを含む組織で形成されているとして説明する。
ここで、小梁１２の寸法を以下のように規定する。フランジ１２ｂ，１２ｃそれぞれの厚さを、ｔｆと規定する。フランジ１２ｂ，１２ｃそれぞれの幅を、Ｂと規定する。
以下では、小梁１２は、フェライト及びセメンタイトを含む組織で形成されているとして説明する。
ここで、小梁１２の寸法を以下のように規定する。フランジ１２ｂ，１２ｃそれぞれの厚さを、ｔｆと規定する。フランジ１２ｂ，１２ｃそれぞれの幅を、Ｂと規定する。
【0018】
〔２．建築物の小梁の時間による温度変化〕
図３に、時間に対する、建築物１が収容される火災室の温度変化を示す。図３において、横軸は、実験を開始してから経過した時間を表し、縦軸は火災室の温度を表す。建築物１は、火災室内で火災実験が行われる。小梁１２の温度は火災室の温度未満になるが、火災室の温度が小梁１２の温度に等しいとして説明する。この建築物１には、スプリンクラーが備えられているとする。
図３に、時間に対する、建築物１が収容される火災室の温度変化を示す。図３において、横軸は、実験を開始してから経過した時間を表し、縦軸は火災室の温度を表す。建築物１は、火災室内で火災実験が行われる。小梁１２の温度は火災室の温度未満になるが、火災室の温度が小梁１２の温度に等しいとして説明する。この建築物１には、スプリンクラーが備えられているとする。
【0019】
例えば、時刻（時間）ｔ１において、建築物１が着火して１回目の火災が発生すると、曲線Ｌ１で示すように、時間の経過とともに小梁１２の温度が高くなる。時刻ｔ１直後には、建築物１には、炎を生じないで煙の多い燃焼であるくん焼が生じている。小梁１２は、火災により加熱を受けている。
時刻ｔ１よりも後で、時刻ｔ２においてフラッシュオーバーが発生し、曲線Ｌ１で示すように、小梁１２の温度が急に高くなる。フラッシュオーバーは、建築物１の局所的な火災が、数秒～数十秒のごく短時間に建築物１全域に拡大する現象である。
フラッシュオーバーの後で、建築物１の火災が減衰し、時間の経過とともに小梁１２の温度が低くなる。
時刻ｔ１よりも後で、時刻ｔ２においてフラッシュオーバーが発生し、曲線Ｌ１で示すように、小梁１２の温度が急に高くなる。フラッシュオーバーは、建築物１の局所的な火災が、数秒～数十秒のごく短時間に建築物１全域に拡大する現象である。
フラッシュオーバーの後で、建築物１の火災が減衰し、時間の経過とともに小梁１２の温度が低くなる。
【0020】
時刻ｔ２よりも後で、時刻ｔ３頃において、建築物１は、火災が盛る盛期火災となる。
時刻ｔ２において、スプリンクラーが動作した場合には、曲線Ｌ２で示すように、時間の経過とともに小梁１２の温度が高くなる。ただし、スプリンクラーが動作した場合に温度が高くなる程度は、曲線Ｌ１で示すスプリンクラーが動作しない場合よりも、低くなる。
曲線Ｌ１で示す１回目の火災の後で、後述する本推定方法を行い、小梁１２の受熱温度を推定してもよい。そして、例えば、推定した受熱温度が、予め定められた温度閾値未満であれば、小梁１２については補修することなく、再度建築物１を使用する。一方で、推定した受熱温度が、温度閾値以上であれば、小梁１２を新しい小梁１２に交換する等の補修をして、再度建築物１を使用する。
時刻ｔ２において、スプリンクラーが動作した場合には、曲線Ｌ２で示すように、時間の経過とともに小梁１２の温度が高くなる。ただし、スプリンクラーが動作した場合に温度が高くなる程度は、曲線Ｌ１で示すスプリンクラーが動作しない場合よりも、低くなる。
曲線Ｌ１で示す１回目の火災の後で、後述する本推定方法を行い、小梁１２の受熱温度を推定してもよい。そして、例えば、推定した受熱温度が、予め定められた温度閾値未満であれば、小梁１２については補修することなく、再度建築物１を使用する。一方で、推定した受熱温度が、温度閾値以上であれば、小梁１２を新しい小梁１２に交換する等の補修をして、再度建築物１を使用する。
【0021】
１回目の火災の後で、曲線Ｌ４で示すように、建築物１が着火して２回目の火災が発生し、小梁１２の温度が高くなる場合がある。この場合には、１回目の火災が発生したときと同様に、火災に対応する。２回目の火災の後で、後述する本推定方法を行い、小梁１２の受熱温度を推定してもよい。
【0022】
〔３．推定方法〕
図４に示すように、本実施形態の推定方法Ｓ１では、標本作成観察工程Ｓ５と、推定工程Ｓ７と、を行う。標本作成観察工程Ｓ５は、推定工程Ｓ７の前に行われる工程である。
なお、小梁１２に対して、予め受熱温度の許容温度が定められている。
まず、標本作成観察工程Ｓ５では、図５及び図６に示す鋼製の複数の標本５０１，１，‥，５０１，ｎ，‥，５０ｍ，１，‥，５０ｍ，ｎを用意する。ただし、ｍ及びｎは、それぞれ２以上の自然数である。ここで言う鋼製の標本５０とは、小梁１２が形成された鋼と同じ種類の鋼で、標本５０が製造されていればよく、小梁１２が形成された鋼と同じロットの鋼で、標本５０が製造されている必要はないことを意味する。
以下では、標本５０１，１，‥，５０１，ｎ，‥，５０１，ｎ，‥，５０ｍ，ｎを区別しないで呼ぶときには、標本５０と呼ぶ。後述する結晶粒５１ｉ，ｊ、結晶粒界５２ｉ，ｊ、セメンタイト５３ｉ，ｊ等についても、同様である。
図５は標本５０１，１の組織観察結果の一例であり、図６は標本５０ｍ，ｎの組織観察結果の一例である。
図４に示すように、本実施形態の推定方法Ｓ１では、標本作成観察工程Ｓ５と、推定工程Ｓ７と、を行う。標本作成観察工程Ｓ５は、推定工程Ｓ７の前に行われる工程である。
なお、小梁１２に対して、予め受熱温度の許容温度が定められている。
まず、標本作成観察工程Ｓ５では、図５及び図６に示す鋼製の複数の標本５０１，１，‥，５０１，ｎ，‥，５０ｍ，１，‥，５０ｍ，ｎを用意する。ただし、ｍ及びｎは、それぞれ２以上の自然数である。ここで言う鋼製の標本５０とは、小梁１２が形成された鋼と同じ種類の鋼で、標本５０が製造されていればよく、小梁１２が形成された鋼と同じロットの鋼で、標本５０が製造されている必要はないことを意味する。
以下では、標本５０１，１，‥，５０１，ｎ，‥，５０１，ｎ，‥，５０ｍ，ｎを区別しないで呼ぶときには、標本５０と呼ぶ。後述する結晶粒５１ｉ，ｊ、結晶粒界５２ｉ，ｊ、セメンタイト５３ｉ，ｊ等についても、同様である。
図５は標本５０１，１の組織観察結果の一例であり、図６は標本５０ｍ，ｎの組織観察結果の一例である。
【0023】
標本５０の符号における１つ目の添え字は、標本５０の被加熱温度である標本被加熱温度の温度識別番号である。標本被加熱温度は、標本５０が加熱された最高の温度を意味する。
例えば、温度識別番号１は、５００℃を表す。温度識別番号２は６００℃を表し、温度識別番号３は７００℃を表し、温度識別番号４（ｍ）は８００℃を表す。
標本５０の符号における２つ目の添え字は、標本５０の被加熱時間である標本被加熱時間の時間識別番号である。例えば、時間識別番号１は、２０分を表す。時間識別番号２は４０分を表し、時間識別番号３（ｎ）は６０分を表す。
例えば、温度識別番号１は、５００℃を表す。温度識別番号２は６００℃を表し、温度識別番号３は７００℃を表し、温度識別番号４（ｍ）は８００℃を表す。
標本５０の符号における２つ目の添え字は、標本５０の被加熱時間である標本被加熱時間の時間識別番号である。例えば、時間識別番号１は、２０分を表す。時間識別番号２は４０分を表し、時間識別番号３（ｎ）は６０分を表す。
【0024】
例えば、標本５０ｉ，ｊ（ｉ及びｊは、それぞれ２以上の自然数）は、小梁１２と同一の材料（フェライト及びセメンタイトを含む組織）で形成されたサンプルを、温度ｉに対応する標本被加熱温度で、時間識別番号ｊに対応する標本被加熱時間加熱して作成した標本５０である。サンプルの加熱には、電気炉、誘導加熱、通電加熱、ガス炉、バーナー等を用いることができる。
このように、複数の標本５０のうち、標本５０１，１（一の標本）の標本被加熱温度と、標本５０ｍ，ｎ（他の一の標本）の標本被加熱温度とは、互いに異なる。複数の標本５０のうち、標本５０１，１（一の標本）の標本被加熱時間と、標本５０ｍ，ｎ（他の一の標本）の標本被加熱時間とは、互いに異なる。
このように、複数の標本５０のうち、標本５０１，１（一の標本）の標本被加熱温度と、標本５０ｍ，ｎ（他の一の標本）の標本被加熱温度とは、互いに異なる。複数の標本５０のうち、標本５０１，１（一の標本）の標本被加熱時間と、標本５０ｍ，ｎ（他の一の標本）の標本被加熱時間とは、互いに異なる。
【0025】
標本５０を加熱して、標本５０の表面が火災等により組織変化した場合には、後述する見本の場合を参考にして、組織変化した部分を避けて標本５０を取得することが好ましい。
標本５０に対して、機械的研磨及び化学的研磨の少なくとも一方を行い、標本５０の表面を鏡面状に仕上げる。標本５０の表面をナイタール（硝酸アルコール）にて腐食させ、この表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。観察は、２０００倍から５０００倍で行う。
標本５０を観察する観察方向は、問わない。
標本５０に対して、機械的研磨及び化学的研磨の少なくとも一方を行い、標本５０の表面を鏡面状に仕上げる。標本５０の表面をナイタール（硝酸アルコール）にて腐食させ、この表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。観察は、２０００倍から５０００倍で行う。
標本５０を観察する観察方向は、問わない。
【0026】
図５に示すように、標本５０１，１における結晶粒５１１，１等を観察する観察面では、フェライトの結晶粒５１１，１は比較的小さく、フェライトの結晶粒界５２１，１において析出したセメンタイト（セメンタイト粒子）５３１，１の平均粒子径は比較的小さい。ここで言う平均粒子径とは、結晶粒界に存在する、無作為に選んだセメンタイト粒子１００以上の円相当径の平均を意味する。円相当径とは、観察面における結晶粒の面積と同じ面積の円の直径を意味する。平均粒子径が０．１μｍ以下の場合には、平均粒子径を０．１μｍとみなすとしてもよい。
なお、セメンタイト５３１，１は、結晶粒５１１，１内にも析出している。結晶粒５１１，１の形状は、球状（断面では円状）に限定されず、小梁１２がマルテンサイト、ベイナイトで形成されている場合等には、板状（層状）、針状の場合もある。これらの場合においても、標本５０１，１の表面、特に結晶粒界５２１，１は走査型電子顕微鏡で観察される。一般的な標本５０についても、標本５０１，１と同様である。
なお、セメンタイト５３１，１は、結晶粒５１１，１内にも析出している。結晶粒５１１，１の形状は、球状（断面では円状）に限定されず、小梁１２がマルテンサイト、ベイナイトで形成されている場合等には、板状（層状）、針状の場合もある。これらの場合においても、標本５０１，１の表面、特に結晶粒界５２１，１は走査型電子顕微鏡で観察される。一般的な標本５０についても、標本５０１，１と同様である。
【0027】
一方で、図６に示す標本５０ｍ，ｎは、標本５０１，１よりも高い標本被加熱温度で、標本５０１，１よりも長い標本被加熱時間加熱された標本５０である。標本５０ｍ，ｎでは、フェライトの結晶粒５１ｍ，ｎは比較的大きく、フェライトの結晶粒界５２ｍ，ｎにおいて析出したセメンタイト５３ｍ，ｎの平均粒子径は比較的大きい。なお、セメンタイト５３ｍ，ｎは、結晶粒５１ｍ，ｎ内にも析出している。
【0028】
発明者等が鋭意検討した結果、図７に示すように、例えば、標本被加熱時間ｔが一定の場合には、標本被加熱温度Ｔが高くなるほど、フェライトの結晶粒界５２に析出したセメンタイト５３の平均粒子径は大きくなることが分かった。標本被加熱温度Ｔが一定の場合には、標本被加熱時間ｔが長くなるほど、フェライトの結晶粒界５２に析出したセメンタイト５３の平均粒子径は大きくなることが分かった。
【0029】
そして、標本作成観察工程Ｓ５では、複数の標本５０の組織観察結果である標本組織観察結果を取得する。
具体的には、複数の標本５０を走査型電子顕微鏡で観察し、複数の標本５０の結晶粒界５２におけるセメンタイト５３の平均粒子径である標本平均粒子径をそれぞれ算出する。これら複数の標本平均粒子径を、標本組織観察結果として取得する。
さらに、複数の標本５０の標本平均粒子径及び標本被加熱時間に対する、標本被加熱温度の関係式を求める。例えば、この関係式は、標本平均粒子径及び標本被加熱時間を独立変数、標本被加熱温度を従属変数として、最小二乗法等により係数を最適化した、多項式の関数等でもよい。
具体的には、複数の標本５０を走査型電子顕微鏡で観察し、複数の標本５０の結晶粒界５２におけるセメンタイト５３の平均粒子径である標本平均粒子径をそれぞれ算出する。これら複数の標本平均粒子径を、標本組織観察結果として取得する。
さらに、複数の標本５０の標本平均粒子径及び標本被加熱時間に対する、標本被加熱温度の関係式を求める。例えば、この関係式は、標本平均粒子径及び標本被加熱時間を独立変数、標本被加熱温度を従属変数として、最小二乗法等により係数を最適化した、多項式の関数等でもよい。
【0030】
なお、標本５０として、予め加熱されない標準標本を用意してもよい。ここで言う加熱されないとは、例えば、標本が２５０℃以下に保たれていることを意味する。
標本作成観察工程Ｓ５が終了すると、推定工程Ｓ７に移行する。
標本作成観察工程Ｓ５が終了すると、推定工程Ｓ７に移行する。
【0031】
次に、推定工程Ｓ７において、部材組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、小梁１２の火災時の受熱温度を推定する。ここで言う部材組織観察結果は、火災により加熱を受けた小梁１２の組織観察結果を意味する。部材被加熱時間は、小梁１２が火災により加熱を受けた時間を意味する。
推定工程Ｓ７では、部材組織観察結果、部材被加熱時間、及び標本作成観察工程Ｓ５で得られた標本組織観察結果に基づいて、小梁１２の受熱温度を推定する。具体的には、小梁１２の一部として見本を採取する。小梁１２から見本を採取するには、採取時に、できるだけ小梁１２に熱が入らないように採取する。例えば、金属用の鋸、極力低速で動作させたグラインダーを用いて、小梁１２を切断して見本を採取することが好ましい。
推定工程Ｓ７では、部材組織観察結果、部材被加熱時間、及び標本作成観察工程Ｓ５で得られた標本組織観察結果に基づいて、小梁１２の受熱温度を推定する。具体的には、小梁１２の一部として見本を採取する。小梁１２から見本を採取するには、採取時に、できるだけ小梁１２に熱が入らないように採取する。例えば、金属用の鋸、極力低速で動作させたグラインダーを用いて、小梁１２を切断して見本を採取することが好ましい。
【0032】
例えば、見本の体積は、１ｃｍ３程度である。図２に示すように、例えば、上フランジ１２ｂから見本を採取するには、上フランジ１２ｂの厚さ方向に関して、一方の外面から（１／８）ｔｆ以上（３／８）ｔｆ以下の範囲内から見本を採取することがこのましい。見本をこのように採取することにより、上フランジ１２ｂの製造時に上フランジ１２ｂの厚さの中心付近に生じる析出物等の影響、及び火災による上フランジ１２ｂの表面における火災等による組織変化の影響を抑制して、見本を採取することができる。
小梁１２に作用する曲げモーメントを試算して、小梁１２に作用する曲げモーメントの大きさが小さい部分から見本を採取すること等で、見本の採取による小梁１２の剛性の低下が小さくなる。このため、上フランジ１２ｂにおける幅方向の端部から見本を採取することが好ましい。この際に、例えば、上フランジ１２ｂの幅方向の端から、（１／８）ｔｆ程度である距離Ｌ１１離間した範囲内から見本を採取することが好ましい。
小梁１２に作用する曲げモーメントを試算して、小梁１２に作用する曲げモーメントの大きさが小さい部分から見本を採取すること等で、見本の採取による小梁１２の剛性の低下が小さくなる。このため、上フランジ１２ｂにおける幅方向の端部から見本を採取することが好ましい。この際に、例えば、上フランジ１２ｂの幅方向の端から、（１／８）ｔｆ程度である距離Ｌ１１離間した範囲内から見本を採取することが好ましい。
【0033】
見本を、標本５０と同様に処理する。図８に、見本６０の組織観察結果の一例を示す。見本６０では、複数のフェライトの結晶粒６１の間の結晶粒界６２、及び結晶粒６１内に、セメンタイト６３が析出している。
そして、見本６０の組織観察結果を、部材組織観察結果とする。より具体的には、部材組織観察結果とは、見本６０の結晶粒界６２におけるセメンタイト６３の平均粒子径である部材平均粒子径を算出することである。見本６０のセメンタイト６３の部材平均粒子径は、標本５０のセメンタイト５３の平均粒子径と同様に求められる。
前記関係式に、標本平均粒子径として部材平均粒子径を代入し、標本被加熱時間として部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。
以上で、推定工程Ｓ７が終了し、推定方法Ｓ１の全工程が終了する。
そして、見本６０の組織観察結果を、部材組織観察結果とする。より具体的には、部材組織観察結果とは、見本６０の結晶粒界６２におけるセメンタイト６３の平均粒子径である部材平均粒子径を算出することである。見本６０のセメンタイト６３の部材平均粒子径は、標本５０のセメンタイト５３の平均粒子径と同様に求められる。
前記関係式に、標本平均粒子径として部材平均粒子径を代入し、標本被加熱時間として部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。
以上で、推定工程Ｓ７が終了し、推定方法Ｓ１の全工程が終了する。
【0034】
なお、例えば、推定した受熱温度が許容温度未満であれば、小梁１２に対して補修等を行うことなく、小梁１２を使用し続ける（再使用する）ことができると判断する。
一方で、受熱温度が許容温度以上であれば、小梁１２を補修したり、新しい小梁１２に交換する等する。
鋼管１０ａ及び大梁１１に対して、小梁１２と同様の処理を行う。床スラブ１３等の鋼製の部材以外に対して、特許文献１及び２等に基づいて、小梁１２と同様の処理を行う。そして、建築物１全体を使用し続けられると判断した場合には、建築物１を使用し続ける。
この場合、図１に示したように、仮に建築物１に２回目の火災が発生しても、小梁１２を始めとする建築物１の各構成は、この火災に一定程度耐えることができる。
一方で、受熱温度が許容温度以上であれば、小梁１２を補修したり、新しい小梁１２に交換する等する。
鋼管１０ａ及び大梁１１に対して、小梁１２と同様の処理を行う。床スラブ１３等の鋼製の部材以外に対して、特許文献１及び２等に基づいて、小梁１２と同様の処理を行う。そして、建築物１全体を使用し続けられると判断した場合には、建築物１を使用し続ける。
この場合、図１に示したように、仮に建築物１に２回目の火災が発生しても、小梁１２を始めとする建築物１の各構成は、この火災に一定程度耐えることができる。
【0035】
なお、推定工程Ｓ７において、見本６０の組織観察結果と標準標本の組織観察結果とを比較してもよい。具体的には、見本６０の部材平均粒子径と標準標本のセメンタイトの平均粒子径とを比較してもよい。そして、見本６０の部材平均粒子径が標準標本のセメンタイトの平均粒子径以下であれば、小梁１２に対して補修等を行うことなく、小梁１２を使用し続けることができると判断する。
【0036】
小梁１２が、パーライトを有する組織である場合には、図９に示すように、見本７０では、フェライトの結晶粒７１内に、板状のセメンタイト７３が析出している。ここで、複数の結晶粒７１に対する結晶粒界７２に沿った各セメンタイト７３の長さを、幅Ｌ１３と規定する。この場合には、１００以上の幅Ｌ１３の平均（幅平均）を、平均粒子径に代えて用いる。そして、標本には、小梁１２に含まれるパーライトと上記平均粒子径に替える幅平均が同一（同一には、幅平均の誤差が±５０％以内である場合も含む）のパーライトを有するサンプルを用いる。
【0037】
〔４．本実施形態の効果〕
以上説明したように、本実施形態の推定方法Ｓ１では、発明者等は鋭意検討の結果、火災により加熱を受けた小梁１２では、結晶粒界６２における組織の状態が変化することを見出した。このため、小梁１２の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、小梁１２の火災時の受熱温度を推定する推定工程Ｓ７を行うことにより、小梁１２の受熱温度を推定することができる。
以上説明したように、本実施形態の推定方法Ｓ１では、発明者等は鋭意検討の結果、火災により加熱を受けた小梁１２では、結晶粒界６２における組織の状態が変化することを見出した。このため、小梁１２の組織観察結果である部材組織観察結果に基づいて、小梁１２の火災時の受熱温度を推定する推定工程Ｓ７を行うことにより、小梁１２の受熱温度を推定することができる。
【0038】
推定工程Ｓ７では、部材組織観察結果及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定する。このため、推定工程Ｓ７において、部材組織観察結果だけでなく部材被加熱時間に基づいて、受熱温度をより正確に推定することができる。
推定工程Ｓ７の前に標本作成観察工程Ｓ５を行い、推定工程Ｓ７では、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定する。標本作成観察工程Ｓ５を行うことで、互いの標本被加熱温度が異なる２以上の標本５０、及び互いの標本被加熱時間が異なる２以上の標本５０についての標本組織観察結果が取得される。そして、標本作成観察工程Ｓ５の後で行う推定工程Ｓ７において、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定することができる。
推定工程Ｓ７の前に標本作成観察工程Ｓ５を行い、推定工程Ｓ７では、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定する。標本作成観察工程Ｓ５を行うことで、互いの標本被加熱温度が異なる２以上の標本５０、及び互いの標本被加熱時間が異なる２以上の標本５０についての標本組織観察結果が取得される。そして、標本作成観察工程Ｓ５の後で行う推定工程Ｓ７において、部材組織観察結果、標本組織観察結果、及び部材被加熱時間に基づいて、受熱温度を推定することができる。
【0039】
推定工程Ｓ７では、前記関係式に、標本平均粒子径として部材平均粒子径を代入し、標本被加熱時間として部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。標本作成観察工程Ｓ５において、標本５０の標本平均粒子径及び標本被加熱時間に対する、標本被加熱温度の関係式を求めておく。そして、推定工程Ｓ７において、関係式に部材平均粒子径及び部材被加熱時間を代入することで得られる標本被加熱温度として、受熱温度を推定する。このように、関係式を用いて、受熱温度をさらに正確に推定することができる。
推定工程Ｓ７では、小梁１２の一部として見本６０を採取し、見本６０の組織観察結果を部材組織観察結果とする。従って、見本６０の採取による小梁１２の剛性の低下を抑えることができる。
推定工程Ｓ７では、小梁１２の一部として見本６０を採取し、見本６０の組織観察結果を部材組織観察結果とする。従って、見本６０の採取による小梁１２の剛性の低下を抑えることができる。
【0040】
小梁１２を形成する金属は、鋼である。これにより、鋼製の小梁１２の受熱温度を推定することができる。
【0041】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態の推定方法では、標本作成観察工程Ｓ５は行わなくてもよい。この場合、推定工程では、部材組織観察結果に基づいて、小梁１２の受熱温度を推定する。
推定方法における部材が小梁１２であるとした。しかし、部材は小梁１２に限定されず、鋼管１０ａ、大梁１１等でもよい。
鋼製の部材であれば、建築物に用いられない部材を、本推定方法の対象としてもよい。
金属は鋼であるとしたが、金属はアルミニウム合金等でもよい。
例えば、前記実施形態の推定方法では、標本作成観察工程Ｓ５は行わなくてもよい。この場合、推定工程では、部材組織観察結果に基づいて、小梁１２の受熱温度を推定する。
推定方法における部材が小梁１２であるとした。しかし、部材は小梁１２に限定されず、鋼管１０ａ、大梁１１等でもよい。
鋼製の部材であれば、建築物に用いられない部材を、本推定方法の対象としてもよい。
金属は鋼であるとしたが、金属はアルミニウム合金等でもよい。
【符号の説明】
【0042】
１０ａ 鋼管（部材）
１１ 大梁（鋼製の部材）
１２ 小梁（鋼製の部材）
５０ 標本
５２，６２，７２ 結晶粒界
５３，６３，７３ セメンタイト
６０，７０ 見本
Ｓ１ 推定方法（金属製部材の受熱温度の推定方法）
Ｓ５ 標本作成観察工程
Ｓ７ 推定工程
１１ 大梁（鋼製の部材）
１２ 小梁（鋼製の部材）
５０ 標本
５２，６２，７２ 結晶粒界
５３，６３，７３ セメンタイト
６０，７０ 見本
Ｓ１ 推定方法（金属製部材の受熱温度の推定方法）
Ｓ５ 標本作成観察工程
Ｓ７ 推定工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】