特許 7228412 耐火被覆構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】耐火被覆構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/94 20060101AFI20230216BHJP

【ＦＩ】

E04B1/94 X

E04B1/94 V

E04B1/94 E

E04B1/94 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019041848

(22)【出願日】2019-03-07

(65)【公開番号】P2020143528

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2022-02-02

(73)【特許権者】

【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】森田 武

【審査官】須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０１６０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００２５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７１１３３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／６２－１／９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

形鋼の長手方向の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、
異種の耐火被覆材は、形鋼の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する形鋼の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなり、
形鋼がＨ形鋼であり、非発泡性の耐火被覆材は布状であり、非発泡性の耐火被覆材の端部は、形鋼のウェブとフランジの間においてウェブに向かって見た場合にＵ字状に配置された第一材と、第一材のＵ字状の凹部においてフランジに向かって見た場合にＬ字状に配置された第二材と、第一材、第二材およびフランジを外側から被覆する第三材とを含んで構成されることを特徴とする耐火被覆構造。

【請求項2】

第一材は、Ｕ字状の凹部が第二の領域に向けて開口する方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆構造。

【請求項3】

発泡性の耐火被覆材が耐火塗料であり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであることを特徴とする請求項１または２に記載の耐火被覆構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物の柱や梁の表面を異種の耐火被覆材で被覆した耐火被覆構造に関し、特に、表面の一方側を耐火塗料で被覆し、所定の重ね代を介して他方側を耐熱ロックウールで被覆した耐火被覆構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼材からなる建物の柱や梁には、耐火性能を向上させる目的で耐火被覆が施されている。耐火被覆の外観の美しさを確保するために、人目に触れない部位にロックウール被覆等を形成し、人目に触れる部分に発泡性の耐火塗料を塗布することがある。ロックウール被覆等と耐火塗料との境目において十分な耐火被覆が形成できなければ、建物の耐火性能が低下してしまう。こうした問題を解決するための技術として、例えば特許文献１の構造が知られている。

【0003】

特許文献１の構造では、鋼材の表面を、発泡性の耐火塗料からなるＡ領域と、ロックウール等の非発泡性の耐火材からなるＢ領域とに境界部を介して分け、この境界部の近傍における耐火塗料の厚みを局所的に厚くしている。こうすることで、耐火塗料が加熱されて発泡したときに、境界部付近での耐火塗料の厚みが薄くなってしまうことを防ぎ、境目の耐火性能を確保するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－００２５３５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、Ｈ形鋼からなる鉄骨梁の長手方向の一方側をロックウールで耐火被覆し、他方側を耐火塗料で耐火被覆する構造に対して、上記の従来の特許文献１の技術を適用すると、耐火塗料の塗装作業が煩雑となり、施工コストを押し上げるおそれがある。このため、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することのできる構造が求められていた。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することのできる耐火被覆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】

【0007】

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、形鋼の長手方向の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、形鋼の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する形鋼の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなることを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料であり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであることを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、形鋼がＨ形鋼であり、非発泡性の耐火被覆材は布状であり、非発泡性の耐火被覆材の端部は、形鋼のウェブとフランジの間においてウェブに向かって見た場合にＵ字状に配置された第一材と、第一材のＵ字状の凹部においてフランジに向かって見た場合にＬ字状に配置された第二材と、第一材、第二材およびフランジを外側から被覆する第三材とを含んで構成されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造は、上述した発明において、第一材は、Ｕ字状の凹部が第二の領域に向けて開口する方向に配置され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、形鋼の長手方向の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、形鋼の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する形鋼の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなるので、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部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。

【0012】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料であり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであるので、簡易に施工でき、かつ、耐火塗料とロックウールの境界部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。

【0013】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、形鋼がＨ形鋼であり、非発泡性の耐火被覆材は布状であり、非発泡性の耐火被覆材の端部は、形鋼のウェブとフランジの間においてウェブに向かって見た場合にＵ字状に配置された第一材と、第一材のＵ字状の凹部においてフランジに向かって見た場合にＬ字状に配置された第二材と、第一材、第二材およびフランジを外側から被覆する第三材とを含んで構成されるので、Ｈ形鋼を耐火被覆する異種耐火被覆材の境界部を簡易に施工できるとともに、そ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、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、第一材は、Ｕ字状の凹部が第二の領域に向けて開口する方向に配置されるので、第一の領域側からの境界部の見栄えをよく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】

【0015】

【図1】図１は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す概略図であり、（１）は側面図、（２）はＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す部分図であり、（１）は側面図、（２）はＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

【図3】図３は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す要部拡大図である。

【図4】図４は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す部分図であり、（１）は側面図、（２）はＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

【図5】図５は、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を示す部分図であり、（１）は側面図、（２）はＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

【図6】図６は、本発明に係る耐火被覆構造の他の実施の形態を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明に係る耐火被覆構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、プレコート部材で架構を構築する際に、接合部や継手部を異種材料で耐火被覆することを想定している。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。

【0017】

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る耐火被覆構造１０は、Ｈ形鋼（形鋼）からなる梁１２の長手方向の異なる領域Ａ（第一の領域）、領域Ｂ（第二の領域）をそれぞれ被覆する耐火塗料１４と、耐熱ロックウール１６（異種の耐火被覆材）を備える。梁１２は、ウェブ１８と上フランジ２０、下フランジ２２を有し、上フランジ２０の上面には、床スラブ２４が設けられる。

【0018】

耐火塗料１４は、加熱により発泡して増厚する発泡性のものであり、図２に示すように、ウェブ１８と下フランジ２２の表面全体と、上フランジ２０の小口および下面に塗装等により設けられる。耐熱ロックウール１６は、図１に示すように、布状に加工された非発泡性のものであり、ピース１（第一材）と、ピース２（第二材）と、ピース３（第三材）により構成される。図３に示すように、耐火塗料１４と耐熱ロックウール１６の境界部２６においては、耐熱ロックウール１６の端部１６Ａが、耐火塗料１４の端部１４Ａの上に重ね代Ｗを介して重ね合されている。耐火塗料１４の厚さｔ１は、耐熱ロックウール１６の厚さｔ２に比べて非常に小さく設定されている。

【0019】

ピース１は、図４に示すように、矩形のものをＵ字状に折り曲げた布状物であり、ウェブ１８と上下フランジ２０、２２で区画形成された凹部２８に設けられる。このピース１は梁１２の側面視でコの字状に配置され、縁部がウェブ１８に密接するとともに、折り曲げられた端部１Ａ側が溶接ピン３０で上下フランジ２０、２２に固定されている。コの字状の凹部３２は領域Ｂに向けて開口している。ピース２は、図５に示すように、矩形のものをＬ字状に折り曲げた布状物であり、ピース１の凹部３２に梁１２の下面視でＬ字状に密接配置される。ピース２の一面２Ａは溶接ピン３４でウェブ１８に固定されている。ピース３は、図１に示すように、ピース１、２および下フランジ２２を外側から被覆する布状物である。ピース３の端部３Ａは、床スラブ２４に沿って外側に折り曲げられ、溶接ピン３６で上フランジ２０に固定される。ピース１、ピース２、ピース３は同じ厚さｔ２で構成されている。

【0020】

重ね代Ｗは、例えば耐熱ロックウール１６の厚さｔ２程度に設定することができる。また、ピース１を上下フランジ２０、２２に固定する溶接ピン３０の位置は、耐火塗料１４の端部１４Ａから若干の距離（例えば１０ｍｍ程度）だけ離れた位置に設定することができる。ただし、本発明の重ね代、固定位置（溶接ピン３０の位置）はこれに限るものではなく、本発明の作用効果を阻害しない範囲で適宜変更可能である。また、耐火塗料１４の厚さｔ１を１．７５ｍｍ程度、耐熱ロックウール１６の厚さｔ２を２０ｍｍ程度に設定するとともに、境界部２６の重ね代Ｗを２０ｍｍ程度（例えば２０ｍｍ±１０ｍｍ）に設定してもよい。このようにすれば、後述するように、優れた耐火性能を確保することができる。

【0021】

本実施の形態の耐火被覆構造１０によれば、境界部２６における発泡性の耐火塗料１４の厚さを局所的に厚くすることなく、境界部２６のみならず全体の耐火性能を確保することができる。したがって、本実施の形態は、上記の従来の構造に比べて簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部２６の耐火性能を確保することができる。また、領域Ａ側からの境界部２６の見栄えをよくすることができる。本実施の形態は、プレコート部材で架構を構築する際に、接合部や継手部を異種材料で耐火被覆する場合に境界部の耐火性能を確保するのに特に有効である。

【0022】

なお、上記の実施の形態では、耐熱ロックウール１６のピース１の凹部３２が領域Ｂに向けて配置され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い。例えば図６に示すように、凹部３２が耐火塗料１４側（領域Ａ）に向くようにピース１を配置するとともに、凹部３２にピース２を配置してもよい。このようにすると、耐火塗料１４側（領域Ａ）からの境界部２６の見栄えを損なうおそれがあるが、所定の耐火性能を確保することが可能である。

【0023】

また、上記の実施の形態では、Ｈ形鋼を耐火塗料と耐熱ロックウールで耐火被覆する場合を例にとり説明したが、本発明はＨ形鋼に限るものではなく、例えば、溝形鋼や山形鋼などを耐火塗料と耐熱ロックウールで耐火被覆する場合にも適用可能である。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。

【0024】

（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実験および結果について説明する。

【0025】

本実験は、本発明に係る耐火被覆構造において、載荷時の異種耐火被覆材の取合い部の耐火性能（１時間耐火性能）を調べたものである。試験体は、耐火塗料と耐熱ロックウールで被覆された鉄骨梁（Ｈ形鋼）で構成し、耐火塗料主材厚さ１．７５ｍｍ、耐熱ロックウールの厚さ２０ｍｍ、重ね代２０ｍｍとした。

【0026】

Ｈ形鋼は、Ｈ－４００×２００×８×１３ｍｍ、ＳＭ４９０Ａを用いた。耐火塗料は、関西ペイント（株）社製のものを用いた。下塗は、商品名：エスコＮＢマイルドＫ（エスコは登録商標）（ＪＩＳ Ｋ ５５５１：弱溶剤変性エポキシ系樹脂塗料）を用い、膜厚（ドライ）は６０μｍ（目標値）とした。主材は、商品名：耐火テクト（登録商標）（ポリエーテル系樹脂塗料）を用い、膜厚（ドライ）は１７５０μｍ（実膜厚測定）とした。中塗は、商品名：耐火テクトＥ（ＪＩＳ Ｋ ５６５９：エポキシ系樹脂塗料）を用い、膜厚（ドライ）は３０μｍ（目標値）とした。上塗は、商品名：耐火テクトＦ（ＪＩＳ Ｋ ５６５９：フッ素系樹脂塗料）を用い、膜厚（ドライ）は２５μｍ（目標値）とした。耐熱ロックウールは、ニチアス（株）社製の高耐熱ロックウール（商品名：マキベエ（登録商標）、厚さ２０ｍｍ）を使用した。

【0027】

境界部の耐熱ロックウールは、その厚さが２０ｍｍであり、ピース１（第一材）、ピース２（第二材）、ピース３（第三材）で構成した。ピース１は縦断面コの字形のものであり、高さ５００ｍｍ×幅１１０ｍｍ×厚さ２０ｍｍである。ただし、高さのうち５０ｍｍ程度は上フランジに、５０ｍｍ程度は下フランジに沿わせる長さである。ピース２は横断面Ｌ字形のものであり、高さ３５０ｍｍ×幅１６０ｍｍ×厚さ２０ｍｍである。ただし、幅のうち５０ｍｍはＨ形鋼のウェブに沿わせる折り返しの幅である。ピース３は梁断面に対して上側端部を折り返したＵ字形のものであり、長さ（梁断面周方向）１１２０ｍｍ×幅（軸方向）９１５ｍｍ×厚さ２０ｍｍである。ピース１と耐火塗料との重ね代は２０ｍｍである。

【0028】

梁の上側には、厚さ１００ｍｍ、幅６００ｍのＡＬＣ版をスタッドボルトで取り付けて床を模擬した。試験体に対する荷重は３等分点２点載荷とし、梁に長期許容曲げモーメント（長期許容引張応力度）を作用させた状態で加熱を行った。加熱は、熱電対によって測定した温度の時間経過がＩＳＯ８３４－１の標準加熱温度曲線に沿うように加熱した。加熱時間は６０分とし、加熱終了後、鋼材温度が降下過程に入り変位が安定するまで載荷を続けた状態で放冷した。

【0029】

炉内温度・試験体温度・試験体変位・荷重を測定し、梁のたわみ量またはたわみ速度が規定値（最大たわみ量１８２．２５ｍｍ、最大たわみ速度８．１０ｍｍ／ｍｉｎ）を超えた場合に、試験体が荷重を支持できなくなったと判定する試験を行った。この試験の結果、加熱前後を通じて、梁のたわみ量またはたわみ速度が規定値を超えることはなかった。これにより、試験体が所定の耐火性能（１時間耐火性能）を有することを確認できた。

【0030】

なお、上記の試験体においては、ピース１の高さ５００ｍｍ×幅１１０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの場合を説明したが、高さについては、高さ＝［（梁成）－（フランジ厚さ）×２＋１２６ｍｍ］以上、かつ＋５０ｍｍ以下，好ましくは＋１０ｍｍ以下に設定してもよい。幅については、幅＝［（（フランジ幅）－（ウェブ厚さ））／２＋１４．０ｍｍ］以上、かつ＋１０ｍｍ以下に設定してもよい。また、ピース２の高さ３５０ｍｍ×幅１６０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの場合を説明したが、高さについては、高さ＝［（梁成）－（フランジ厚さ）×２－（ピース１の厚さ）×２＋１６ｍｍ］以上、かつ＋１０ｍｍ以下に設定してもよい。幅については、幅＝［（ピース１の幅）＋５０ｍｍ］以上、かつ＋５０ｍｍ以下，好ましくは＋１０ｍｍ以下に設定してもよい。また、ピース３の長さ（梁断面周方向）１１２０ｍｍ×幅（軸方向）９１５ｍｍ×厚さ２０ｍｍの場合を説明したが、長さについては、長さ＝［（梁成）×２＋（梁幅）＋１００ｍｍ］以上、かつ＋５０ｍｍ以下，好ましくは＋２０ｍｍ以下に設定してもよい。また、ピース１と耐火塗料との重ね代は２０ｍｍの場合を説明したが、重ね代については、重ね代＝（耐熱ロックウールの厚さ）かつ±１０ｍｍ以内に設定してもよい。以上のようにしても、上記の試験結果と同様の耐火性能が得られると考えられる。

【0031】

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、形鋼の長手方向の表面の異なる領域をそれぞれ被覆する異種の耐火被覆材を備え、この異種の耐火被覆材の端部どうしが所定の重ね代を介して重ね合された耐火被覆構造であって、異種の耐火被覆材は、形鋼の表面の第一の領域に設けられて加熱により発泡する発泡性の耐火被覆材と、第一の領域に隣接する形鋼の表面の第二の領域に設けられて端部が発泡性の耐火被覆材の表面に重ね合された非発泡性の耐火被覆材とからなるので、簡易に施工でき、かつ、異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保することができる。

【0032】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、発泡性の耐火被覆材が耐火塗料であり、非発泡性の耐火被覆材がロックウールであるので、簡易に施工でき、かつ、耐火塗料とロックウールの境界部の耐火性能を確保することができる。

【0033】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、形鋼がＨ形鋼であり、非発泡性の耐火被覆材は布状であり、非発泡性の耐火被覆材の端部は、形鋼のウェブとフランジの間においてウェブに向かって見た場合にＵ字状に配置された第一材と、第一材のＵ字状の凹部においてフランジに向かって見た場合にＬ字状に配置された第二材と、第一材、第二材およびフランジを外側から被覆する第三材とを含んで構成されるので、Ｈ形鋼を耐火被覆する異種耐火被覆材の境界部を簡易に施工できるとともに、その耐火性能を確保することができる。

【0034】

また、本発明に係る他の耐火被覆構造によれば、第一材は、Ｕ字状の凹部が第二の領域に向けて開口する方向に配置されるので、第一の領域側からの境界部の見栄えをよくすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0035】

以上のように、本発明に係る耐火被覆構造は、例えば、形鋼の長手方向に異なる領域を被覆する耐火塗料と耐熱ロックウールなどの異種耐火被覆材の境界部の耐火性能を確保するのに有用であり、特に、簡易に施工するのに適している。

【符号の説明】

【0036】

１ ピース（第一材）
１Ａ，２Ａ，３Ａ 端部
２ ピース（第二材）
３ ピース（第三材）
１０ 耐火被覆構造
１２ 梁（形鋼）
１４ 耐火塗料
１４Ａ，１６Ａ 端部
１６ 耐熱ロックウール
１８ ウェブ
２０ 上フランジ
２２ 下フランジ
２４ 床スラブ
２６ 境界部
２８，３２ 凹部
３０，３４，３６ 溶接ピン
Ａ 領域（第一の領域）
Ｂ 領域（第二の領域）
ｔ１，ｔ２ 厚さ
Ｗ 重ね代

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】