特許 7520575 バックステイの座屈補剛耐火被覆構造

(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】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】バックステイの座屈補剛耐火被覆構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20240716BHJP

   E04B 1/34 20060101ALI20240716BHJP

   E04B 1/94 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 D

E04B1/34 A

E04B1/94 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020090872

(22)【出願日】2020-05-25

(65)【公開番号】P2021188256

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】六車 政宣

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 隆

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 悠磨

【審査官】須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２６８９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５２６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３２８８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２０１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４３１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１８８３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２２１３８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０４９１２２２２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／５８

Ｅ０４Ｂ １／３４

Ｅ０４Ｂ １／９４

Ｅ０１Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造体の外側に傾倒した状態で設置され、前記構造体に連結される鋼製のバックステイと、
ウェブ部と、前記バックステイと対向するとともに前記ウェブ部を介して前記バックステイと接合されるフランジ部と、を有する座屈補剛部材と、
前記バックステイと前記フランジ部との間に設けられ、前記バックステイを被覆する耐火被覆部材と、
を備えるバックステイの座屈補剛耐火被覆構造。

【請求項2】

前記バックステイの両側に配置された一対の前記フランジ部に亘って配置され、前記耐火被覆部材を覆うカバー部材を備える、
請求項１に記載のバックステイの座屈補剛耐火被覆構造。

【請求項3】

前記バックステイは、横断面における短辺側へ傾倒されるフラットバーとされる、
請求項１又は請求項２に記載のバックステイの座屈補剛耐火被覆構造。

【請求項4】

前記フランジ部は、前記フラットバーの厚み方向に前記フラットバーと対向し、
横断面視にて、前記フランジ部の両端部は、前記フラットバーの両端部よりも外側へ延出される、
請求項３に記載のバックステイの座屈補剛耐火被覆構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バックステイの座屈補剛耐火被覆構造に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄骨ブレースの座屈補剛構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、鉄骨ブレースの耐火被覆構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１７４１７３号公報

【文献】特開平９－３２８８１３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、吊り構造において、引張力を負担するバックステイが知られている。バックステイは、例えば、吊り構造の外側に傾倒（傾斜）した状態で配置される。

【0005】

ここで、バックステイの傾倒角度を小さくし、バックステイの設置スペースを小さくすることが考えられる。

【0006】

しかしながら、バックステイの傾倒角度を小さくすると、地震時に、バックステイに圧縮力が作用し、バックステイが座屈する可能性がある。

【0007】

この対策として、例えば、バックステイの外形を大きくすることが考えられる。しかしながら、バックステイの外形を大きくすると、バックステイの意匠性が低下する可能性がある。特に、外形を大きくしたバックステイを耐火被覆する場合は、耐火被覆を含めたバックステイの外形がさらに大きくなり、バックステイの意匠性が低下する可能性がある。

【0008】

本発明は、上記の事実を考慮し、外形の増加量を低減しつつ、バックステイを座屈補剛するとともに耐火被覆することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造は、構造体の外側に傾倒した状態で設置され、前記構造体に連結される鋼製のバックステイと、前記バックステイと対向するフランジ部を有し、前記バックステイに取り付けられる座屈補剛部材と、前記バックステイと前記フランジ部との間に設けられ、前記バックステイを被覆する耐火被覆部材と、を備える。

【0010】

第１態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造によれば、バックステイは、構造体の外側に傾倒した状態で設置され、当該構造体に連結される。また、バックステイには、座屈補剛部材が取り付けられる。この座屈補剛部材によってバックステイを補剛することにより、地震時にバックステイに圧縮力が作用した場合に、バックステイの座屈が抑制される。

【0011】

また、座屈補剛部材は、バックステイと対向するフランジ部を有する。このフランジ部によって、バックステイの断面二次モーメントが大きくなる。したがって、座屈補剛部材を含めたバックステイの外形の増加量を低減しつつ、バックステイの座屈を効率的に抑制することができる。

【0012】

また、フランジ部とバックステイとの間には、耐火被覆部材が設けられる。この耐火被覆部材によってバックステイを耐火被覆することにより、バックステイの耐火性能が向上する。さらに、バックステイとフランジ部との間に、例えば、ロックウール等の耐火被覆部材を充填することができるため、耐火被覆部材の施工性が向上する。

【0013】

ここで、座屈補剛部材は、長期荷重を負担せず、地震時のみ座屈補剛部材として働くため、耐火被覆を省略することができる。そこで、本発明では、フランジ部とバックステイとの間に耐火被覆部材を設け、フランジ部の外面の耐火被覆を省略している。これにより、本発明では、フランジ部の外面を耐火被覆する場合と比較して、座屈補剛部材及び耐火被覆部材を含めたバックステイの外形の増加量を低減することができる。

【0014】

このように本発明では、外形の増加量を低減しつつ、バックステイを座屈補剛するとともに耐火被覆することができる。

【0015】

第２態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造は、第１態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造において、前記バックステイの両側に配置された一対の前記フランジ部に亘って配置され、前記耐火被覆部材を覆うカバー部材を備える。

【0016】

第２態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造によれば、カバー部材は、バックステイの両側に配置された一対のフランジ部に亘って配置され、耐火被覆部材を覆う。これにより、バックステイの意匠性が向上する。

【0017】

また、一対のフランジ部をカバー部材として使用することにより、コスト削減を図ることができる。

【0018】

第３態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造は、第１態様又は第２態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造において、前記バックステイは、横断面における短辺側へ傾倒されるフラットバーとされる。

【0019】

第３態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造によれば、バックステイは、横断面における短辺側へ傾倒されるフラットバーとされる。これにより、フラットバーを傾倒方向から見た外形（見付幅）を小さくすることができる。したがって、バックステイの意匠性を高めることができる。

【0020】

第４態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造は、第３態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造において、前記フランジ部は、前記フラットバーの厚み方向に前記フラットバーと対向し、横断面視にて、前記フランジ部の両端部は、前記フラットバーの両端部よりも外側へ延出される。

【0021】

第４態様に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造によれば、座屈補剛部材のフランジ部は、フラットバーの厚み方向に当該フラットバーと対向する。また、横断面視にて、フランジ部の両端部は、フラットバーの両端部よりも外側へ延出される。つまり、フランジ部の横幅は、フラットバーの横幅よりも広くされる。

【0022】

このようにフランジ部の横幅をフラットバーの横幅よりも広くすることにより、フラットバーの座屈を抑制しつつ、フランジ部とフラットバーとの間隔を狭くし、フラットバーを傾倒方向から見た外形（見付幅）をさらに小さくすることができる。したがって、バックステイの意匠性をさらに高めることができる。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明によれば、外形の増加量を低減しつつ、バックステイを座屈補剛するとともに耐火被覆することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１には、本実施形態に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造が適用されたバックステイを示す立面図である。

【図2】図１の２－２線断面図である。

【図3】図１に示されるバックステイの座屈補剛耐火被覆構造の変形例を示す図２に対応する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造について説明する。

【0026】

図１には、本実施形態に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造が適用されたバックステイ２０が示されている。バックステイ２０は、構造体１０に連結されている。

【0027】

（構造体）
構造体１０は、屋根１２と、屋根１２を支持する一対の支持体１４とを有している。屋根１２は、例えば、鉄骨造やケーブル構造とされる。この屋根１２には、吊り構造が適用されている。具体的には、屋根１２は、下方へ凸を成すように湾曲した状態で一対の支持体１４に架設されており、一対の支持体１４に吊られた状態で支持されている。そのため、屋根１２には、引張力が作用している。

【0028】

一対の支持体１４は、柱又は壁等によって形成されている。この支持体１４は、屋根１２の架設方向の両側に配置されており、屋根１２を支持している。また、屋根１２を支持する一対の支持体１４の支持部（吊り支点）には、屋根１２から引張力Ｔが作用する。この一対の支持体１４の外側（屋根１２と反対側）には、一対のバックステイ２０が配置されている。

【0029】

（バックステイ）
一対のバックステイ２０は、一対の支持体１４の支持部１４Ｐに連結され、屋根１２から支持部１４Ｐに作用する引張力Ｔを負担する。各バックステイ２０は、鉛直方向に対して所定の傾倒角度θで傾倒した状態で配置されている。

【0030】

ここで、バックステイ２０の傾倒角度θは、一般に、バックステイ２０を引張材として機能させるために、約４５度に設定される。しかしながら、本実施形態では、バックステイ２０の設置スペース（スタンス）を小さくするために、バックステイ２０の傾倒角度θが４５度よりも小さく設定されている。より具体的には、バックステイ２０の傾倒角度θは、約１５度に設定されている。

【0031】

なお、バックステイ２０の傾倒角度θは、バックステイ２０の設置スペースを小さくする観点から、４０度以下が好ましく、約１５度以下がより好ましい。

【0032】

図２に示されるように、バックステイ２０は、フラットバー（平鋼）によって形成されている。また、バックステイ２０は、横断面において、短辺２０Ｓ１及び長辺２０Ｓ２を有している。このバックステイ２０は、横断面における短辺２０Ｓ１側（矢印Ｇ側）へ傾倒されている。つまり、バックステイ２０は、傾倒方向（矢印Ｇ方向）から見て、バックステイ２０の外形（見付幅）が狭くなるように傾倒されている。

【0033】

（バックステイの座屈補剛構造）
図１に示されるように、バックステイ２０の傾倒角度θは、前述したように、４５度未満に設定されている。この場合、地震時に、バックステイ２０に圧縮力Ｃが作用し、バックステイ２０が厚み方向に座屈する可能性がある。特に、本実施形態のバックステイ２０は、フラットバーによって形成されているため、地震時にバックステイ２０が座屈する可能性が高い。この対策として本実施形態では、図２に示されるように、バックステイ２０に一対の座屈補剛部材３０が取り付けられている。

【0034】

（座屈補剛部材）
一対の座屈補剛部材３０は、Ｔ形鋼によってそれぞれ形成されている。各座屈補剛部材３０は、ウェブ部３２と、ウェブ部３２の端部に設けられたフランジ部３４とを有し、横断面がＴ字形状に形成されている。

【0035】

一対の座屈補剛部材３０は、バックステイ２０の厚み方向の両側に配置されている。また、一対の座屈補剛部材３０は、バックステイ２０に対して対称に配置されている。各座屈補剛部材３０のウェブ部３２の端部は、バックステイ２０の表面（長辺２０Ｓ２）に突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。

【0036】

各座屈補剛部材３０のフランジ部３４は、バックステイ２０の表面とバックステイ２０の厚み方向（矢印Ｇと直交する方向）に対向している。また、各フランジ部３４は、ウェブ部３２を介してバックステイ２０に接合されている。

【0037】

横断面視にて、各フランジ部３４の横幅Ｗ２は、バックステイ２０の横幅Ｗ１よりも広くされている。そして、横断面視にて、各フランジ部３４の両端部３４Ｅは、バックステイ２０の両端部２０Ｅよりも外側へ延出されている。この一対の座屈補剛部材３０をバックステイ２０に取り付けることにより、バックステイ２０の厚み方向の座屈が抑制されている。

【0038】

（バックステイの耐火被覆構造）
バックステイ２０には、耐火被覆構造が適用されており、耐火被覆部材４０によって耐火被覆されている。耐火被覆部材４０は、例えば、ロックウールによって形成されている。この耐火被覆部材４０は、横断面視にて、バックステイ２０を囲んでおり、バックステイ２０の全面を耐火被覆している。これにより、バックステイ２０の耐火性能が高められている。

【0039】

耐火被覆部材４０は、横断面視にて、バックステイ２０と一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４との間に設けられており、バックステイ２０の両側の表面（長辺Ｓ２）をそれぞれ全面に亘って被覆している。また、横断面視にて、バックステイ２０の厚み方向と直交する方向（矢印Ｇ方向）の両側には、一対のカバー部材５０が配置されている。

【0040】

一対のカバー部材（耐火被覆カバー）５０は、例えば、耐火被覆部材４０を覆う仕上げ材として機能する。この一対のカバー部材５０は、横断面視にて、互い対向する一対のフランジ部３４の端部３４Ｅに亘って配置されており、フランジ部３４と共にバックステイ２０及び耐火被覆部材４０を囲んでいる。つまり、一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４は、耐火被覆部材４０を覆うカバー部材（耐火被覆カバー）としても機能する。

【0041】

横断面視にて、バックステイ２０と一対のカバー部材５０との間には、耐火被覆部材４０が設けられており、この耐火被覆部材４０によってバックステイ２０の端面（短辺２０Ｓ１）が全面に亘って被覆されている。

【0042】

ここで、一対の座屈補剛部材３０は、構造設計上、長期荷重を負担せず、地震時のみ座屈補剛部材として働くため、一対の座屈補剛部材３０には、耐火性能が求められない。そのため、本実施形態では、一対の座屈補剛部材３０の耐火被覆を省略している。つまり、一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４の外面（バックステイ２０と反対側の面）は、耐火被覆されておらず、露出している。

【0043】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0044】

図１に示されるように、本実施形態に係るバックステイの座屈補剛耐火被覆構造によれば、一対のバックステイ２０は、構造体１０を構成する一対の支持体１４の外側に傾倒した状態でそれぞれ設置され、一対の支持体１４の支持部１４Ｐにそれぞれ連結されている。

【0045】

ここで、図２に示されるように、各バックステイ２０の厚み方向の両側には、一対の座屈補剛部材３０が取り付けられている。この一対の座屈補剛部材３０によってバックステイ２０を補剛することにより、地震時にバックステイ２０に圧縮力Ｃ（図１参照）が作用した場合に、バックステイ２０の厚み方向の座屈が抑制される。

【0046】

また、一対の座屈補剛部材３０は、バックステイ２０の表面（長辺２０Ｓ２）と対向するフランジ部３４をそれぞれ有している。これらのフランジ部３４によって、バックステイ２０の軸Ｏ回りの断面二次モーメントを大きくすることができる。したがって、一対の座屈補剛部材３０を含めたバックステイ２０の厚み方向の外形の増加量を低減しつつ、バックステイ２０の座屈を効率的に抑制することができる。

【0047】

また、一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４とバックステイ２０との間（隙間）には、耐火被覆部材４０が設けられている。この耐火被覆部材４０によってバックステイ２０を耐火被覆することにより、バックステイ２０の耐火性能が向上する。さらに、耐火被覆部材４０は、バックステイ２０とフランジ部３４との間に充填することができるため、耐火被覆部材４０の施工性が向上する。

【0048】

ここで、座屈補剛部材３０は、構造設計上、長期荷重を負担せず、地震時のみ座屈補剛部材として働くため、耐火被覆を省略することができる。そこで、本実施形態では、フランジ部３４とバックステイ２０との間に耐火被覆部材４０を設け、フランジ部３４の外面の耐火被覆を省略している。これにより、本実施形態では、フランジ部３４の外面を耐火被覆する場合と比較して、座屈補剛部材３０及び耐火被覆部材４０を含めたバックステイ２０の厚み方向の外形の増加量を低減することができる。

【0049】

このように本実施形態では、外形の増加量を低減しつつ、バックステイ２０を座屈補剛するとともに耐火被覆することができる。

【0050】

また、バックステイ２０は、横断面における短辺２０Ｓ１側（矢印Ｇ側）へ傾倒されるフラットバーによって形成されている。これにより、バックステイ２０を傾倒方向（矢印Ｇ方向）から見た外形（見付幅）を小さくすることができる。したがって、バックステイ２０の意匠性をさらに高めることができる。

【0051】

さらに、耐火被覆部材４０は、一対のカバー部材５０によって覆われている。これにより、バックステイ２０の意匠性が向上する。また、各カバー部材５０は、互い対向する一対のフランジ部３４の端部３４Ｅに亘って配置され、フランジ部３４と共に耐火被覆部材４０を囲んでいる。つまり、本実施形態では、一対の座屈補剛部材のフランジ部３４が、カバー部材（耐火被覆カバー）としても機能する。したがって、本実施形態では、フランジ部３４とは別にカバー部材を設ける場合と比較して、コスト削減を図ることができる。

【0052】

さらにまた、横断面視にて、一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４の両端部３４Ｅは、バックステイ２０の両端部２０Ｅよりも外側へ延出される。つまり、フランジ部３４の横幅Ｗ２が、バックステイ２０の横幅Ｗ１よりも広くされている。

【0053】

このようにフランジ部３４の横幅Ｗ２をバックステイ２０の横幅Ｗ１より広くすることにより、バックステイ２０の座屈を抑制しつつ、フランジ部３４とバックステイ２０との間隔を狭くし、バックステイ２０を傾倒方向（矢印Ｇ方向）から見た外形（見付幅）をさらに小さくすることができる。したがって、バックステイ２０の意匠性をさらに高めることができる。

【0054】

また、フランジ部３４の横幅Ｗ２をバックステイ２０の横幅Ｗ１より広くすることにより、一対のカバー部材５０を小さくすることができる。したがって、一対のカバー部材５０のコスト削減を図ることができる。

【0055】

ここで、一般に、屋根１２の吊り構造は、大空間を形成するために採用されることが多い。このように大空間を有する構造体１０では、防火区画を形成することが難しく、構造体１０及び一対のバックステイ２０に耐火性能が求められる耐火構造物（耐火建築物）となり易い。また、バックステイ２０は、一般に屋外に設置されるため、耐火塗料ではなく、ロックウール等で耐火被覆する必要がある。

【0056】

ところが、バックステイ２０をロックウール等で耐火被覆し、さらに、ロックウール等の上から仕上げ用のカバー部材（耐火被覆カバー）でバックステイ２０を覆うと、バックステイ２０の外形が過大となり、バックステイ２０の意匠性（デザイン）が低下する可能性がある。このような耐火構造物に、本実施形態は特に有効である。

【0057】

また、例えば、設計期間やコストが十分にある大規模な構造物では、耐火検証法等を行って大臣認定を取得することで、バックステイ２０の耐火被覆を省略することができる。一方、設計期間やコスト等が十分でない小規模な建築物では、耐火検証法を行って大臣認定を取得することが難しく、バックステイ２０の耐火被覆を省略することができない。このような小規模な構造物にも、本実施形態は有効である。

【0058】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0059】

上記実施形態では、横断面視にて、一対の座屈補剛部材３０のフランジ部３４の両端部３４Ｅが、バックステイ２０の両端部２０Ｅよりも外側へ延出している。しかしながら、一対の座屈補剛部材３０の形状及び大きさは、適宜変更可能である。

【0060】

例えば、図３に示される変形例では、横断面視にて、一対の座屈補剛部材３０の各フランジ部３４の横幅Ｗ２が、バックステイ２０の横幅Ｗ１よりも狭くされている。また、横断面視にて、各フランジ部３４の両端部３４Ｅは、バックステイ２０の両端部２０Ｅよりも外側へ延出しておらず、バックステイ２０の両端部２０Ｅよりも内側に配置されている。そして、図３に示される変形例では、一対の座屈補剛部材３０の各フランジ部３４の横幅Ｗ２が狭くなった分、一対のカバー部材５０が大きくなっている。

【0061】

このように一対の座屈補剛部材３０の形状及び大きさは、適宜変更可能である。これと同様に、一対のカバー部材５０の形状及び大きさも、適宜変更可能である。

【0062】

また、上記実施形態では、バックステイ２０に一対の座屈補剛部材３０が設けられている。しかし、一対の座屈補剛部材３０のうち、一方の座屈補剛部材３０を省略することも可能である。また、カバー部材５０も、必要に応じてバックステイ２０に取り付ければ良く、適宜省略可能である。

【0063】

また、上記実施形態では、バックステイ２０が横断面における短辺２０Ｓ１側へ傾倒されている。しかし、バックステイ２０の傾倒方向は適宜変更可能であり、例えば、横断面における長辺２０Ｓ２側へ傾倒させても良い。

【0064】

また、上記実施形態では、バックステイ２０がフラットバーで形成されている。しかし、バックステイは、フラットバーに限らず、例えば、形鋼や鋼管鋼等によって形成されても良い。

【0065】

また、上記実施形態では、耐火被覆部材４０がロックウールとされている。しかし、耐火被覆部材４０は、ロックウールに限らず、例えば、耐火ボードや巻き付け耐火被覆材を用いることも可能である。

【0066】

また、上記実施形態は、吊り構造の屋根１２を支持するバックステイ２０に適用されている。しかし、上記実施形態は、吊り構造の屋根１２を支持するバックステイ２０に限らず、引張力を負担するとともに、地震時に圧縮力が作用する種々のバックステイに適用可能である。

【0067】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0068】

１０ 構造体
２０ バックステイ
２０Ｅ 両端部（フラットバーの両端部）
２０Ｓ１ 短辺（フラットバーの横断面における短辺）
３０ 座屈補剛部材
３４ フランジ部
３４Ｅ 両端部（フランジ部の両端部）
４０ 耐火被覆部材
５０ カバー部材

【図1】

【図2】

【図3】