(57)【要約】      （修正有）【課題】仕上部と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部が、容易かつ確実に接合可能で、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能な繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造の提供。【解決手段】繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材１０であって、断面形状が、矩形状、Ｉ形状、逆Ｔ形状、Ｈ形状のいずれかに形成された繊維強化プラスチック部１１と、前記繊維強化プラスチック部１１の外周囲に設けられる仕上部２０と、繊維強化プラスチック部１１と仕上部２０との間に設けられる、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部３０と、を備え、前記繊維強化プラスチック部１１には貫通孔１１ｓが形成されており、前記仕上部２０は、前記貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、前記繊維強化プラスチック部１１に固定されている繊維強化プラスチック部材１０。【選択図】図２
2020183068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材であって、
断面形状が、矩形状、Ｉ形状、逆Ｔ形状、Ｈ形状のいずれかに形成された繊維強化プラスチック部と、
前記繊維強化プラスチック部の外周囲に設けられる仕上部と、
繊維強化プラスチック部と仕上部との間に設けられる、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部と、を備え、
前記繊維強化プラスチック部には貫通孔が形成されており、
前記仕上部は、前記貫通孔を挿通するボルトを介在させて、前記繊維強化プラスチック部に固定されていることを特徴とする繊維強化プラスチック部材。
【請求項２】
前記繊維強化プラスチック部の外周囲に、外方へと突出する突出体が設けられ、前記突出体に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック部材。
【請求項３】
繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック複合構造であって、
請求項２に記載の繊維強化プラスチック部材と、
前記繊維強化プラスチック部材の上方に設けられる他部材と、を備え、
前記繊維強化プラスチック部材は、前記突出体が上方へと突出するように設けられ、
前記他部材は、前記突出体にボルト接合されていることを特徴とする繊維強化プラスチック複合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック部材及び繊維強化プラスチック複合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の構造材として、あるいは建物の構造を強化、補強する部材として、繊維強化樹脂が注目されている。例えば、建物の柱や梁等を構成する部材の強度を高めるために部材の断面積を大きくすると、部材の大型化や重量増加に繋がってしまう。そこで、強度を確保しつつ、部材の大型化や重量増加を抑えるため、繊維強化樹脂と木材等の他の部材とを組み合わせた複合構造が提案されている。
例えば特許文献１には、複数層の木材素材の層間に、炭素繊維束を配置して接合して形成された、繊維強化集成材が開示されている。炭素繊維束は、繊維強化集成材の外表面から所定の値以上の深さの内部に配置されている。
また、特許文献２には、接着一体とされた五層以上の角材状をなす構造用集成材が開示されている。本構造用集成材は、最も外側に位置する外側層と、当該外側層に隣り合う強化層と、前記外側層との間に当該強化層を挟む内側隣接層とを備えており、前記強化層は並設された複数本の角状材と強化繊維シートを備えてなり、この強化繊維シートが、前記角状材と外側層又は内側隣接層との間と、互いに隣り合う角状材間とに屈曲されて挟み込まれて前記強化層の幅方向の一方端から他方端にわたるように備えられている。
また、特許文献３には、上下に設けた一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層と、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の間を接続する別個の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層とを、Ｈ字型となるように構成し、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の間において、別個の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層の両側に、集成材を設けた炭素繊維強化集成材が開示されている。
【０００３】
特許文献１や特許文献２に開示されたような集成材においては、火災が生じ外部温度が上昇した際に、炭素繊維束や強化繊維シートの温度も上昇して溶融、燃焼する可能性がある。このため、耐火性能が求められる建物には採用することができない。また、特許文献３に開示されたような炭素繊維強化集成材では、一対の平板状炭素繊維強化樹脂複合材層が外部に露出しているため、耐火性能が低く、特許文献１や特許文献２と同様に、耐火性能が求められる建物には採用することができない。
また、特許文献１〜３のいずれも、木材や繊維強化樹脂との間は接着剤で接着されているが、接着剤の耐火性が十分ではなく、これらを構造体として使用した場合の、火災時の温度上昇に抗し得ない可能性がある。また、集成材の強度が発現するためには、接着剤の硬化を待つ必要がある。
耐火性能をより向上可能で、かつ木材等の仕上材と繊維強化樹脂とを容易かつ確実に接合可能な、繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４５４３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２１５１４号公報
【特許文献３】特開平４−２７９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、仕上部と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部が、容易かつ確実に接合可能で、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能な繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、繊維強化プラスチックと木材等の仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材として、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部の外側に、耐火被覆部、仕上部を設けるとともに、繊維強化プラスチック部に貫通孔を備えた突出体を設けて、当該突出体と仕上部とを前記貫通孔を挿通させてボルト接合することで、耐火性能を向上しつつ、接合具等を打ち込むことが困難な繊維強化プラスチックであっても、繊維強化プラスチックと他部材を一体化できる点に着眼して、本発明に至った。また、繊維強化プラスチック複合構造として、繊維強化プラスチック部材を形成する繊維強化プラスチックを当該部材の上方まで貫通孔付きの突出体として設け、前記突出体と屋根部等の他部材とをボルト接合することで、繊維強化プラスチック部材と他部材を一体化した。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック部材であって、断面形状が、矩形状、Ｉ形状、逆Ｔ形状、Ｈ形状のいずれかに形成された繊維強化プラスチック部と、前記繊維強化プラスチック部の外周囲に設けられる仕上部と、繊維強化プラスチック部と仕上部との間に設けられる、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部と、を備え、前記繊維強化プラスチック部には貫通孔が形成されており、前記仕上部は、前記貫通孔を挿通するボルトを介在させて、前記繊維強化プラスチック部に固定されていることを特徴とする繊維強化プラスチック部材を提供する。
上記のような構成によれば、繊維強化プラスチック部の外周囲には仕上材が設けられ、繊維強化プラスチック部と仕上部との間には、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部が設けられている。火災時に外部温度が上昇しても、外部から仕上部等を介して繊維強化プラスチック部に伝達しようとする熱エネルギーを吸熱材が吸収する。したがって、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能である。
また、繊維強化プラスチック部は一般に、釘等を打ち込むのが容易ではないところ、木質部は、繊維強化プラスチック部に形成した貫通孔を介して、これを挿通するボルトを介在させて、繊維強化プラスチック部に固定される。したがって、これらを容易かつ確実に接合可能である。
このように、仕上材と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部との接合性能と、繊維強化プラスチック部の耐火性能の双方を両立して向上可能な、繊維強化プラスチック部材を提供することができる。
【０００７】
本発明の一態様においては、前記繊維強化プラスチック部の外周囲に、外方へと突出する突出体が設けられ、前記突出体に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、貫通孔が、繊維強化プラスチック部の外周囲に、外方へと突出する突出体に形成されているため、構造抵抗要素となる繊維強化プラスチック部に断面欠損等を与えることなく、仕上部と繊維強化プラスチック部を接合可能である。
【０００８】
本発明の別の態様においては、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック複合構造であって、上記の繊維強化プラスチック部材と、前記繊維強化プラスチック部材の上方に設けられる他部材と、を備え、前記繊維強化プラスチック部材は、前記突出体が上方へと突出するように設けられ、前記他部材は、前記突出体にボルト接合されていることを特徴とする繊維強化プラスチック複合構造を提供する。
上記のような構成によれば、突出体を繊維強化プラスチック部材の上方へと突出するように設け、これに他部材がボルト接合されるため、釘等を打ち込むことが容易ではない繊維強化プラスチック部を備えた繊維強化プラスチック部材と、他部材を、容易かつ確実に接合することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、仕上部と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部が、容易かつ確実に接合可能で、繊維強化プラスチック部の耐火性能を向上可能な繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における繊維強化プラスチック部材を用いた繊維強化プラスチック複合構造の模式的な側面図である。
【図２】図１の繊維強化プラスチック複合構造の縦断面図である。
【図３】上記繊維強化プラスチック部材に用いられている耐火被覆部材の、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、及び（ｃ）は当該耐火被覆部材内に設けられた吸熱シート部の斜視図である。
【図４】耐火被覆部の有効性を検証するための加熱実験における、実験環境の正面図、上面図、及び側面図である。
【図５】上記加熱実験の実験結果を示すグラフである。
【図６】繊維強化プラスチック部材を対象とした加熱実験における、実験環境の説明図である。
【図７】（ａ）は図６の加熱実験において使用した繊維強化プラスチック部材の断面図であり、（ｂ）は炉内温度の推移を示すグラフである。
【図８】図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位の推移を示すグラフである。
【図９】図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位分布を示すグラフである。
【図１０】図６の加熱実験における、梁中央の鉛直変位速度の推移を示すグラフである。
【図１１】図６の加熱実験における、梁内部の温度の測定位置を示す断面図である。
【図１２】図６の加熱実験における、梁内部の温度の推移を示すグラフである。
【図１３】上記実施形態の変形例に関する、繊維強化プラスチック部材の縦断面図である。
【図１４】上記実施形態の変形例に関する、繊維強化プラスチック部材の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部と、仕上材として外装部分に設ける仕上部との間に、耐火被覆部を設置した繊維強化プラスチック部材、及び前記繊維強化プラスチック部材に屋根部等の他部材を接合させた繊維強化プラスチック複合構造である。本発明の特徴は、繊維強化プラスチックで形成される繊維強化プラスチック部と、仕上部、または他部材を繊維強化プラスチック部に設けた貫通孔を介して、リベット接合またはボルト接合して、繊維強化プラスチック製の梁部材、または梁屋根構造を形成する点である。また、他の特徴としては、繊維強化プラスチック部を、吸熱材が密閉されてなる耐火被覆部で覆うことで、比較的熱に弱い繊維強化プラスチックの高温度化を防止する点である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態における木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）を用いた繊維強化プラスチック複合構造の模式的な側面図である。繊維強化プラスチック複合構造２は、建物１の屋外に設置されている。建物１は、上部構造１ａと、下部構造１ｂとを有している。上部構造１ａは、下部構造１ｂの上方に設けられている。上部構造１ａは、下部構造１ｂよりも水平面内における設置面積が小さく、これによって、下部構造１ｂ上には、上部構造１ａが設けられた以外の部分にルーフ部４が設けられている。
繊維強化プラスチック複合構造２は、建物１のルーフ部４上に設置されている。繊維強化プラスチック複合構造２は、後に詳細に説明する木質梁部材１０を備えて形成された梁３と、その上方に設けられる屋根部（他部材）８を備えている。梁３は、複数本の支柱５Ａ〜５Ｆに支持されている。本実施形態において、支柱５Ａ〜５Ｆは、ルーフ部４及びルーフ部４上に敷設された鉄製の下地材４ｓ上に設けられている。支柱５Ａ〜５Ｆのうち、上部構造１ａに最も近い支柱５Ａは、鉛直上下方向に延びている。支柱５Ａに対し、上部構造１ａから離れる側の２本の支柱５Ｂ、５Ｃは、上方に向かって上部構造１ａ側に傾斜して延びている。ルーフ部４上において、上部構造１ａから最も離れた側の２本の支柱５Ｄ、５Ｅは、上方に向かって上部構造１ａから離間する方向に傾斜して延びている。支柱５Ｆは、支柱５Ｄの中間部分から、上方に向かって上部構造１ａに向かう方向に傾斜して延びている。
梁３は、これらの支柱５Ａ〜５Ｆ上に設けられている。梁３は、上部構造１ａ側から離間するにしたがって、漸次上方に延びるよう、湾曲して設けられている。
このような支柱５Ａ〜５Ｆ及び梁３は、図１の紙面に直交する方向に間隔をあけて複数組が設けられている。屋根部８は、これら複数本の梁３上に設けられている。
【００１２】
上記の梁３は、以下に示すような木質梁部材１０を備えるように形成されている。
図２は、繊維強化プラスチック複合構造２及び木質梁部材１０の縦断面図である。木質梁部材１０は、断面形状が中空の矩形状に形成された繊維強化プラスチック部１１と、木質部（仕上部）２０と、を備えており、繊維強化プラスチックと木材が組み合わされて構成されている。
繊維強化プラスチック部１１は、例えば炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維等の強化繊維に樹脂を含浸させて上記形状に成形された繊維強化プラスチックにより形成されている。
繊維強化プラスチック部１１は、中心軸に交差する断面形状が、矩形状をなしている。すなわち、繊維強化プラスチック部１１は、上下方向に間隔をあけて設けられた上板部１１ａ、下板部１１ｂと、これらを連結する一対の側板部１１ｃを備えている。側板部１１ｃは、図２に示されるように繊維強化プラスチック部１１を断面視したときに、上板部１１ａと下板部１１ｂの各々の側端部に接合されて上下間でこれらを連結するように設けられている。これら上板部１１ａ、下板部１１ｂ、及び一対の側板部１１ｃによって、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄが形成され、この胴体部１１ｄの中央には、上板部１１ａ、下板部１１ｂ、及び一対の側板部１１ｃによって囲われた中空部Ｓが形成されている。
繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄは、梁３の長手方向に延びる中心軸に交差する断面において、木質梁部材１０の中央部に内蔵（埋設）されている。すなわち、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄは、木質梁部材１０の外部に露出していない。
【００１３】
繊維強化プラスチック部１１の外周囲には、胴体部１１ｄから外方へと突出する突出体１１ｐが設けられている。特に本実施形態においては、突出体１１ｐは、上板部１１ａの上面から上方に突出するように設けられている。突出体１１ｐは平板状に形成されており、梁３の長手方向に延在するように設けられている。
突出体１１ｐには、第１及び第２の貫通孔１１ｓ、１１ｔが設けられている。これらの貫通孔１１ｓ、１１ｔは、第１貫通孔１１ｓが第２貫通孔１１ｔの下方に位置するように、互いに間隔をあけて設けられている。第１及び第２の貫通孔１１ｓ、１１ｔは、それぞれ、梁３の長手方向に所定の間隔をあけて、複数個が開設されている。
【００１４】
突出体１１ｐの２つの側面の各々には、内側接合具１２が接合されている。内側接合具１２は、２つの板部１２ａ、１２ｂを備えており、これらが互いの側辺において垂直に接合されることで、断面がＬ字状になるように形成されている。内側接合具１２は、一方の板部１２ａが突出体１１ｐに沿い、他方の板部１２ｂが板部１２ａの上側に位置して繊維強化プラスチック部１１の上板部１１ａと略平行になるように設けられている。内側接合具１２は、突出体１１ｐの両側面に沿って設けられた２つの板部１２ａにそれぞれ設けられた貫通孔１２ｄと、突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃにより、突出体１１ｐに接合されている。
内側接合具１２の各々には、外側接合具１３が接合されている。外側接合具１３も内側接合具１２と同様に、２つの板部１３ａ、１３ｂにより断面がＬ字状になるように形成されている。外側接合具１３は、一方の板部１３ｂが内側接合具１２の板部１２ｂの上に接触して沿い、他方の板部１３ａが板部１３ｂよりも外側に位置して繊維強化プラスチック部１１の側板部１１ｃと略平行になるように設けられ、内側接合具１２に接合されている。
【００１５】
外側接合具１３の板部１３ａの外側表面には、それぞれ、これに沿って下方に延在するように、平板状の鉛直連結部材１４が接合されている。
鉛直連結部材１４の各々の下端には、下側接合具１５が接合されている。下側接合具１５も内側接合具１２と同様に、２つの板部１５ａ、１５ｂにより断面がＬ字状になるように形成されている。下側接合具１５は、一方の板部１５ａが鉛直連結部材１４の内側表面に沿うように接合され、他方の板部１５ｂが板部１５ａよりも内側に位置して繊維強化プラスチック部１１の下板部１１ｂと略平行になるように設けられ、鉛直連結部材１４に接合されている。
このように、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５により、梁３の長手方向に延びる中心軸に交差する断面において、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄを外側から囲う、矩形状の外郭部１６が形成されている。
内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５のうち、少なくとも内側接合具１２と外側接合具１３は、梁３の長手方向において短尺に形成されており、梁３の長手方向に間隔を置いて設けられている。
【００１６】
木質部２０は、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に設けられている。木質部２０は、２つの側板部２０ａと、下板部２０ｂを備えている。
側板部２０ａは、それぞれ、鉛直連結部材１４の外側に、鉛直連結部材１４に沿うように設けられて、ねじビス２１を外郭部１６の内側から外側に位置する側板部２０ａに向けて締めることにより、鉛直連結部材１４に固定されている。
下板部２０ｂは、下側接合具１５の板部１５ｂの下方に、板部１５ｂに沿うように設けられて、ボルト・ナット２２により板部１５ｂに固定されている。
このように側板部２０ａ、下板部２０ｂが設けられることにより、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄの側方及び下方は、木質部２０により覆われる構造となっている。
また、木質部２０は、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５と、及び突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されている。
また、図２に示すように、断熱材４１が繊維強化プラスチック部１１と木質部２０を連結する内側接合具１２の先端部側（木質部２０の内側）に設けられている。断熱材４１を内側接合具１２の先端部側に設けることで、木質部２０が燃焼して、板部１２ｂが露出した場合でも、断熱材４１が板部１２ｂの温度上昇を抑えて、突出体１１ｐへの伝熱を防止できる。
【００１７】
繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄと、外郭部１６及び木質部２０の間には、耐火被覆部３０が設けられている。本実施形態においては、耐火被覆部３０には、例えばアクアカバー（登録商標）等の耐火被覆部材３０Ａが設けられている。図３（ａ）は耐火被覆部材の斜視図、図３（ｂ）は耐火被覆部材の断面図、及び図３（ｃ）は耐火被覆部材内に設けられた吸熱シート部の斜視図である。耐火被覆部材３０Ａは、マット部３１、吸熱シート部３２、及びこれらを外側から梱包、被覆する外側被覆材３５を備えている。
マット部３１は、例えばリフラクトリーセラミックファイバーにより形成されている。
吸熱シート部３２は、吸熱材３３と被覆材３４を備えている。被覆材３４は、例えばポリエチレン、アルミ箔、及びナイロンが積層されることによりフィルム状に形成されている。この被覆材３４を２枚対向させ、この間に吸熱材３３を密閉、封止することにより、吸熱シート部３２は形成されている。吸熱材３３は、例えば水や、水を保持させた高分子吸収ポリマー等である。
耐火被覆部材３０Ａは、火災が生じ外部温度が上昇した際に、吸熱材３３内の水が蒸発することで熱を奪い、この吸熱により周囲の部材の温度上昇を抑制する。
耐火被覆部材３０Ａは、複数枚が重ねられて、繊維強化プラスチック部１１の胴体部１１ｄと木質部２０の間の空間Ｓ１に収まるように曲げられ、特に吸熱シート部３２が空間Ｓ１を形成する各部材に密着するように、設けられている。
【００１８】
図２に示されるように、屋根部８が、上記のように形成された木質梁部材１０に支持されることにより、繊維強化プラスチック複合構造２が形成されている。屋根部８は、骨材８１、屋根接続部材８２、屋根材８４、及びカバー部材８６を備えている。
骨材８１は、木質梁部材１０の上方に設けられて、屋根部８を支持している。骨材８１は、上側に位置するように設けられた上板部８１ａと、一対の側板部８１ｃを備えている。側板部８１ｃは、上板部８１ａの側端部に接続されて下方に延在するように設けられている。このように、上板部８１ａ及び一対の側板部８１ｃは、中心軸に交差する断面形状がＣ字形状をなすように形成され、これによって形成される空間Ｓ２内に、繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐが収容されて、側板部８１ｃの各下端が外側接合具１３の板部１３ｂ上に位置するように、骨材８１は位置づけられている。
骨材８１の内側には、梁３の長手方向に所定の間隔をあけて、屋根接続部材８２が接合されて設けられている。屋根接続部材８２は、突出体１１ｐに、部分的に接触して沿うように形成されている。この屋根接続部材８２に設けられた貫通孔８２ｄの各々と、突出体１１ｐの第２貫通孔１１ｔを挿通するボルト・ナット８３により、骨材８１は突出体１１ｐに接合されている。
骨材８１の上方には、パネル状に形成された屋根材８４が位置づけられて、ボルト・ナット８５等を介してこれらが互いに固定されている。
【００１９】
骨材８１の各板部８１ａ、８１ｃと、突出体１１ｐにより形成された空間Ｓ２内にも、上記耐火被覆部３０と同様な構成の、耐火被覆部４０が設けられている。耐火被覆部４０は、既に説明したような耐火被覆部材３０Ａが複数枚重ねられて、空間Ｓ２に収まるように曲げられ、特に吸熱シート部３２が空間Ｓ２を形成する各部材に密着するように、設けられている。
上記のように、内側接合具１２と外側接合具１３は、梁３の長手方向において短尺に形成されているため、内側接合具１２の下側の空間Ｓ１と上側の空間Ｓ２は、内側接合具１２と外側接合具１３が設けられていない梁３の長手方向の断面位置においては、連通した空間Ｓ１、Ｓ２となっている。例えばこのような部分においては、耐火被覆部３０、４０は、耐火被覆部材３０Ａが空間Ｓ１と空間Ｓ２を跨って繊維強化プラスチック部１１の周囲に巻き付くように、一体となって構成されている。
骨材８１の２つの側板部８１ｃの外側の表面の各々と、木質部２０の側板部２０ａの上端をかけ渡すように、カバー部材８６が設けられている。これにより、側板部８１ｃの外側の表面と、外側接合具１３の板部１３ｂの上面、及びカバー部材８６で囲われた空間Ｓ３が形成されている。この空間Ｓ３内には、断熱材４１が設けられている。
【００２０】
上記のような繊維強化プラスチック複合構造２において火災が生じ、外部温度が上昇した場合には、木質部２０の燃焼等により熱が繊維強化プラスチック複合構造２の内部に伝達しようとしても、空間Ｓ１に設けられた耐火被覆部３０内の水が蒸発しこの熱を吸熱するため、胴体部１１ｄの一定以上の温度上昇が抑制される。
また、外部の熱は、木質部２０と繊維強化プラスチック部１１を接合する外側接合具１３の板部１３ｂと内側接合具１２の板部１２ｂを介しても、繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐへと伝達し得る。この場合においては、まず、外側接合具１３の板部１３ｂ上に設けられた断熱材４１と、空間Ｓ１に、外側接合具１３に密着するように設けられた耐火被覆部３０により、外側接合具１３の板部１３ｂを介した熱の伝達が抑えられる。更に、外側接合具１３の板部１３ｂから内側接合具１２の板部１２ｂへと熱が伝達した場合であっても、空間Ｓ１と空間Ｓ２の各々に、内側接合具１２に密着するように設けられた耐火被覆部３０、４０により、熱の突出体１１ｐへの更なる伝達が抑えられる。
【００２１】
（繊維強化プラスチック梁の耐火性能確認実験）
繊維強化プラスチック製の梁部材を対象に、梁部材を構成する耐火被覆部の耐火性能と梁部材の耐火性能について、要素実験を行い、性能確認を行った。
初めに、本実施形態として用いた耐火被覆部３０、４０の有効性に関する加熱実験及びその結果を説明する。図４は、加熱実験における、実験環境の正面図、上面図、及び側面図である。
本実験においては、幅６０ｍｍ、長さ９００ｍｍの繊維強化プラスチック部１００を用いた。この繊維強化プラスチック部１００を炉１０３に面して配し、繊維強化プラスチック部１００と炉１０３の間に耐火被覆部材１０１を設けた。耐火被覆部材１０１としては、厚さ１３ｍｍのアクアカバーを２枚重ね、２６ｍｍの構成とした。この状況下で、繊維強化プラスチック部１００を、耐火被覆部材１０１の反対側から、ＩＳＯ８３４に記載された標準加熱温度曲線に従って、３０分間、加熱１０２した。消火後、繊維強化プラスチック部１００の最高温度を確認するまで、温度の計測を続けた。温度は、繊維強化プラスチック部１００上の、南位置Ｐ１１、中央位置Ｐ１２、北位置Ｐ１３の３か所において計測した。
図５は、上記加熱実験の実験結果を示すグラフである。線１０５として示されるように、炉１０３内の温度が８００℃を超えるように加熱した場合であっても、線１０４として示されるように、繊維強化プラスチック部１００の最高温度は、１０５℃程度であった。繊維強化プラスチック部は、概ね２００℃以下程度に維持できれば、構造体として使用した場合の強度を発揮できるが、最高温度はこの許容温度を大きく下回る結果となった。
よって、繊維強化プラスチック梁部材として、梁断面の中央部に設ける繊維強化プラスチック部と、その外周面に設ける耐火被覆部と、木質部と、で設置する構成について、必要な耐火性能を満足できる点が確認できた。
【００２２】
次に、繊維強化プラスチック製の梁部材に対して、加熱実験を行い、繊維強化プラスチック梁部材の耐火性能、及び耐火構造性能を確認した。図６は、加熱実験における、実験環境の断面図である。炉１１０の上方に試験体としての木質梁部材１１１を設け、この中央部を２点において上方から油圧ジャッキ１１２により下方に加力しつつ、加熱１１３した。木質梁部材１１１は、６８００ｍｍ離れた２つの支点Ｐ１４において下方から支持するように設けた。油圧ジャッキ１１２としては、２００ｋＮの油圧ジャッキを用い、２００ｍｍのストロークで加力した。
図７（ａ）は、この加熱時における、炉内温度の測定地点を示す説明図である。木質梁部材１１１の上方１００ｍｍの上位置Ｐ１、側方１００ｍｍの西位置Ｐ２、西位置Ｐ２とは反対側の東位置Ｐ３、及び下方２００ｍｍの下位置Ｐ４の４つの位置において、炉内温度を測定した。炉内温度の推移を、図７（ｂ）に示す。いずれの位置においても、炉内温度は、９００℃近くまで上昇している。
【００２３】
図８は、上記加熱実験における、木質梁部材１１１の中央部分の、鉛直変位の推移を示すグラフである。図９は、木質梁部材１１１の中央部分の、梁中央の鉛直変位分布を示すグラフである。上記のような加熱にもかかわらず、木質梁部材１０は倒壊せず、中央部分のたわみがわずか２０ｍｍに収まった。
図１０は、木質梁部材１１１の中央部分の、鉛直変位速度の推移を示すグラフである。中央部分の鉛直変位速度は、制限値として想定した３１．７ｍｍ／分を大きく下回る結果となった。
上記加熱試験においては、木質梁部材１１１内の複数の部分においても、温度を測定し、その推移を観測した。測定は、図６において、計測点Ｐ５、Ｐ６として示される２つの
熱電対の設定位置において、それぞれ、図１１に１〜７として示される、木質梁部材１１１内の複数の部分で行った。
図１２（ａ）、（ｂ）は、計測点Ｐ５と計測点Ｐ６の各々における、各部分の温度の推移を示すグラフである。いずれの計測点Ｐ５、Ｐ６の、いずれの部分においても、最高温度を概ね１３０℃近くに抑えることができた。
【００２４】
次に、上記の木質梁部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造の効果について説明する。
【００２５】
上記の実施形態の木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）１０は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた木質梁部材１０であって、断面形状が矩形状に形成された繊維強化プラスチック部１１と、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に設けられる木質部（仕上部）２０と、繊維強化プラスチック部１１と木質部２０との間に設けられる、吸熱材３３が密閉されてなる耐火被覆部３０と、を備え、繊維強化プラスチック部１１には貫通孔１１ｓが形成されており、木質部２０は、貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、繊維強化プラスチック部１１の外周囲には木質部２０が設けられ、繊維強化プラスチック部１１と木質部２０との間には、吸熱材３３が密閉されてなる耐火被覆部３０が設けられている。火災時に外部温度が上昇しても、外部から木質部２０等を介して繊維強化プラスチック部１１に伝達しようとする熱エネルギーを吸熱材３３が吸収する。したがって、繊維強化プラスチック部１１の耐火性能を向上可能である。
また、繊維強化プラスチック部１１は一般に、釘等を打ち込むのが容易ではないところ、木質部２０は、繊維強化プラスチック部１１に形成した貫通孔１１ｓを介して、これを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定される。したがって、これらを容易かつ確実に接合可能である。
このように、木質部２０と、高い剛性を備えた繊維強化プラスチック部１１との接合性能と、繊維強化プラスチック部１１の耐火性能の双方を両立して向上可能な、木質梁部材１０を提供することができる。
【００２６】
また、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に、外方へと突出する突出体１１ｐが設けられ、突出体１１ｐに貫通孔１１ｓが形成されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、貫通孔１１ｓが、繊維強化プラスチック部１１の外周囲に、外方へと突出する突出体１１ｐに形成されているため、構造抵抗要素となる繊維強化プラスチック部１１に断面欠損等を与えることなく、木質部２０と繊維強化プラスチック部１１を接合可能である。
【００２７】
また、木質部２０は、接合具１２、１３を介して繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐに接合されており、耐火被覆部３０の吸熱材３３は、接合具１２、１３に密着して設けられている。
上記のような構成によれば、接合具１２、１３を介した熱の伝達を効果的に抑制可能である。
【００２８】
また、上記の実施形態の繊維強化プラスチック複合構造２は、繊維強化プラスチックと仕上材を組み合わせた繊維強化プラスチック複合構造２であって、木質梁部材１０と、木質梁部材１０の上方に設けられる屋根部（他部材）８と、を備え、木質梁部材１０は、突出体１１ｐが上方へと突出するように設けられ、屋根部８は、突出体１１ｐにボルト８３接合されていることを特徴とする。
上記のような構成によれば、突出体１１ｐを木質梁部材１０の上方へと突出するように設け、これに屋根部８がボルト８３接合されるため、釘等を打ち込むことが容易ではない繊維強化プラスチック部１１を備えた木質梁部材１０と、屋根部８を、容易かつ確実に接合することができる。
【００２９】
また、耐火被覆部４０は、突出体１１ｐに密着して設けられている。
上記のような構成によれば、屋根部８が接合されて屋根部８を支持する突出体１１ｐの温度上昇を抑制することができる。このため、火災時に突出体１１ｐの溶解や燃焼による屋根部８の倒壊を抑制可能である。
【００３０】
なお、本発明の繊維強化プラスチック部材、及びこれを用いた繊維強化プラスチック複合構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、繊維強化プラスチック部１１の断面形状は、矩形状に限られない。繊維強化プラスチック部１１の断面形状の様々な変形例を、図１３に示す。
図１３（ａ）の木質梁部材１０Ａにおける繊維強化プラスチック部１１Ａは、上下方向に間隔をあけて設けられた、幅の短い一対のフランジ部１１ｅ、１１ｆと、これらフランジ部１１ｅ、１１ｆとを連結するウェブ部１１ｇと、を備えており、断面形状がＩ形状となるように形成されている。
図１３（ｂ）の木質梁部材１０Ｂにおける繊維強化プラスチック部１１Ｂは、１つのフランジ部１１ｈと、このフランジ部１１ｈの上方へと延在するように設けられたウェブ部１１ｉと、を備えており、断面形状が逆Ｔ形状となるように形成されている。
図１３（ｃ）の木質梁部材１０Ｃにおける繊維強化プラスチック部１１Ｃは、上下方向に間隔をあけて設けられた、繊維強化プラスチック部１１Ａのフランジ部１１ｅ、１１ｆよりも幅の長い一対のフランジ部１１ｊ、１１ｋと、これらフランジ部１１ｊ、１１ｋとを連結するウェブ部１１ｌと、を備えており、断面形状がＨ形状となるように形成されている。
上記以外にも、繊維強化プラスチック部１１が十分な強度を有するようであれば、その形状は上記に限られない。例えば、断面形状は円形や楕円形であってもよい。この場合において、繊維強化プラスチック部１１の内部は、上記実施形態のように中空であってもよいし、中実に、すなわち空間の無いように形成されていてもよい。同様に、繊維強化プラスチック部１１は、上記実施形態のような矩形断面を有しつつも、中実に形成されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、繊維強化プラスチック部材として、木質梁部材を示したが、繊維強化プラスチックと仕上材が組み合わされた柱部材であってもよい。また、木質梁部材では、仕上材が設けられた仕上部として、木材を用いた木質部を例に示したが、繊維強化プラスチック部材を構成する仕上部には、石膏ボード、ケイカル板、金属板、或いはプラスチック板で形成してもよい。
また、繊維強化プラスチック複合構造を構成する他部材は、屋根部に限定することなく、床スラブ、梁材、柱材、壁材等でもよい。
また、上記実施形態においては、木質部２０は、内側接合具１２、外側接合具１３、鉛直連結部材１４、及び下側接合具１５と、及び突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓを挿通するボルト１２ｃを介在させて、繊維強化プラスチック部１１に固定されていたが、これに限られない。
例えば、図１４の木質梁部材１０Ｄにおいては、木質部２０Ｄは、側板部２０ａと下板部２０ｂに加え、上板部２０ｃと接合板部２０ｄを備えている。上板部２０ｃは、側板部２０ａの上側の端部において、この上側の端部から繊維強化プラスチック部１１の突出体１１ｐに向けて延在するように設けられている。接合板部２０ｄは、上板部２０ｃの下方に、突出体１１ｐに沿って設けられている。側板部２０ａ、下板部２０ｂ、上板部２０ｃ、及び接合板部２０ｄは、互いに接合されて一体とされている。接合板部２０ｄには、突出体１１ｐの第１貫通孔１１ｓと連通するように貫通孔２０ｓが設けられており、これら第１貫通孔１１ｓと貫通孔２０ｓを挿通するボルト９０により、木質部２０Ｄが繊維強化プラスチック部１１に固定されている。
このように、木質部２０Ｄが繊維強化プラスチック部１１に、ボルト９０のみを介在させて、固定される構造であってもよい。
【００３２】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
２  繊維強化プラスチック複合構造              １２ｃ、９０  ボルト
３  梁                                        １３  外側接合具
５Ａ〜５Ｆ  支柱                              １６  外郭部
８  屋根部（他部材）                          ２０、２０Ｄ  木質部（仕上部）
１０、１０Ａ〜１０Ｄ  木質梁部材（繊維強化プラスチック部材）  
１１、１１Ａ〜１１Ｄ  繊維強化プラスチック部  ３０、４０  耐火被覆部
１１ｐ  突出体                                ３３  吸熱材
１１ｓ  第１貫通孔（貫通孔）                  ４１  断熱材
１１ｔ  第２貫通孔                            ８１  骨材
１２  内側接合具                              ８３  ボルト・ナット（ボルト）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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