(57)【要約】【課題】耐火被覆構造に隙間が形成されることを抑制することができると共に、高い耐火性能を発揮することができる耐火被覆構造を提供する。【解決手段】一実施形態に係る耐火被覆構造は、鉛直方向に延在するウェブ１２と、ウェブ１２の下端において水平方向に延在する下フランジ１１と、ウェブ１２の上端において水平方向に延在する上フランジ１３と、を備え、少なくともウェブ１２及び下フランジ１１に耐火材２０が設けられた耐火被覆構造１であって、耐火材２０は、下フランジ１１の少なくとも一部を被覆する被覆式耐火材２１を含んでおり、被覆式耐火材２１の熱収縮率は１０％以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延在するウェブと、前記ウェブの下端において水平方向に延在する下フランジと、前記ウェブの上端において水平方向に延在する上フランジと、を備え、少なくとも前記ウェブ及び前記下フランジに耐火材が設けられた耐火被覆構造であって、
前記耐火材は、前記下フランジの少なくとも一部を被覆する被覆式耐火材を含んでおり、
前記被覆式耐火材の熱収縮率は１０％以下である、
耐火被覆構造。
【請求項２】
前記耐火材は、前記ウェブに吹き付けられる吹付式耐火材を含んでおり、
前記吹付式耐火材の熱収縮率は１０％以下であり、
前記被覆式耐火材の主成分は、前記吹付式耐火材の主成分と同一である、
請求項１に記載の耐火被覆構造。
【請求項３】
前記被覆式耐火材は、有機材料から成る有機系バインダーを含んでおり、
前記被覆式耐火材における前記有機系バインダーの質量の割合は１．４％以下である、
請求項１又は２に記載の耐火被覆構造。
【請求項４】
前記被覆式耐火材の密度は８０ｋｇ／ｍ３以上且つ１３０ｋｇ／ｍ３以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐火被覆構造。
【請求項５】
前記被覆式耐火材は、三酸化二鉄を含んでおり、
前記被覆式耐火材における前記三酸化二鉄の質量の割合は４％以上且つ１１％以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐火被覆構造。
【請求項６】
前記被覆式耐火材の内部において前記下フランジに接触する留付材を備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の耐火被覆構造。
【請求項７】
前記吹付式耐火材の密度は０．３ｇ／ｃｍ３以上である、
請求項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、鉄骨梁の耐火被覆構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨造の建物において、建物に耐火施工を施すことが求められる。耐火施工の一環として、躯体を構成する鉄骨に耐火被覆を施すことが一般的となっている。実開平７−４０８２４号公報には、建物のコンクリートスラブを支える鉄骨梁の耐火被覆構造が記載されている。鉄骨梁は上フランジ部、ウェブ及び下フランジ部を有し、鉄骨梁は耐火性成形体と耐火被覆材に被覆されている。
【０００３】
耐火性成形体は、上フランジ部を被覆する成形体と、下フランジ部を被覆する成形体とを含んでおり、耐火被覆材は吹き付け工法によってウェブに吹き付けられる。上記各成形体は、上フランジ部及び下フランジ部のそれぞれを挟むと共に接着剤又は溶接ピン等によって上フランジ部及び下フランジ部のそれぞれに固定される。上記各成形体の材質は、耐熱性無機質繊維、セメント及び充填材を主成分とするスラリーである。耐火被覆材としては、ロックウール、セラミックファイバー又はグラスウール等の無機質繊維と、セメント等の結合材とを主成分としたものが用いられる。
【０００４】
特許第６０３４０５０号公報には、下フランジ、ウェブ及び上フランジを有する鉄骨梁の耐火被覆構造が記載されている。この耐火被覆構造は、下フランジの下面を覆う熱膨張性耐火シートと、下フランジの側面及び上面、ウェブ、並びに上フランジを被覆する不燃材とを備える。熱膨張性耐火シートは、鉄骨梁に溶接ピンによって固定されている。また、不燃材は、下フランジ、ウェブ及び上フランジに吹き付けられる吹き付け用組成物が硬化することによって形成される。
【０００５】
熱膨張性耐火シートは、熱膨張性樹脂組成物とアルミニウム箔ラミネートガラスクロスとが積層されて構成されており、アルミニウム箔ラミネートガラスクロスが最外面に位置するように下フランジの下面に貼り付けられる。一方、吹き付け用組成物は、セメントを水に懸濁させたセメントスラリーと、ロックウールとを含んでおり、セメントスラリーとロックウールとが別々に吹き付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平７−４０８２４号公報
【特許文献２】特許第６０３４０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した耐火被覆材及び吹き付け用組成物のように、吹き付け工法によって耐火被覆構造が施工される場合、吹き付けによって施工を行えるため、施工を容易に行うことができるという利点がある。例えば鉄骨梁が配管を通すための貫通孔を有する場合であっても、吹き付けによって貫通孔に容易に吹き付け材を施工することが可能である。しかしながら、下フランジを吹き付け工法によって施工する場合、下フランジの付近に吹き付け材が飛散したり、吹き付け材が落下したりすることがある。
【０００８】
一方、鉄骨梁に成型体を巻き付ける巻き付け式によって耐火被覆構造を施工する方法が考えられる。この場合、吹き付け工法と比較して、下フランジから成型体が落下する可能性を低減させることが可能となる。しかしながら、例えば鉄骨梁が配管を通すための貫通孔を有する場合、貫通孔の周囲の施工が難しいという問題がある。
【０００９】
また、鉄骨梁の下フランジに巻き付け式の成型体を設置すると共に、鉄骨梁の下フランジ以外の部分を無機質繊維及び結合材を含む吹き付け材を吹き付けることが考えられる。しかしながら、巻き付け式の成型体と吹き付け材との両方を用いる場合、成型体の熱収縮率と吹き付け材の熱収縮率との差が大きいことによって加熱時に成型体と吹き付け材との間に隙間が形成される可能性がある。
【００１０】
無機質繊維及び結合材を含む吹き付け材と比較して、巻き付け式の成型体の熱収縮率は大きい場合が多い。この場合、加熱時に吹き付け材よりも成型体が大きく収縮し、成型体と吹き付け材との間に隙間が形成されることがある。成型体及び吹き付け材の間に隙間が形成されると、当該隙間から鉄骨梁が露出し、鉄骨梁の露出した部分が耐火上の弱点となることが懸念される。このように、耐火被覆構造に隙間が形成されて耐火性能が損なわれる可能性がある。
【００１１】
本発明は、耐火被覆構造に隙間が形成されることを抑制することができると共に、高い耐火性能を発揮することが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】
【００１２】
本発明に係る耐火被覆構造は、鉛直方向に延在するウェブと、ウェブの下端において水平方向に延在する下フランジと、ウェブの上端において水平方向に延在する上フランジと、を備え、少なくともウェブ及び下フランジに耐火材が設けられた耐火被覆構造であって、耐火材は、下フランジの少なくとも一部を被覆する被覆式耐火材を含んでおり、被覆式耐火材の熱収縮率は１０％以下である。
【００１３】
この耐火被覆構造は、ウェブ、下フランジ及び上フランジを有する鉄骨梁の少なくとも下フランジ及びウェブに被覆される耐火材を備える耐火被覆構造である。耐火材は、下フランジの少なくとも一部を被覆する被覆式耐火材を含んでいる。このように、下フランジを被覆式耐火材で被覆することにより、下フランジに吹き付け材を吹き付けた場合と比較して、耐火材の落下をより確実に抑制することができる。また、下フランジに吹き付け材を吹き付ける場合、吹き付け材が下フランジから飛散することによって発塵が生じることが懸念される。すなわち、下フランジに吹き付け材を吹き付ける場合、多く発塵しうる。しかしながら、前述した耐火被覆構造では、下フランジが被覆式耐火材で被覆されるため、発塵を抑制することができると共に高い品質を確保することができる。また、被覆式耐火材の熱収縮率が１０％以下である。従って、加熱時における被覆式耐火材の収縮が低減し、熱による耐火材の収縮を抑えることができる。その結果、耐火材の収縮によって耐火被覆構造に隙間が生じることを抑制することができるので、高い耐火性能を発揮することができる。
【００１４】
また、耐火材は、ウェブに吹き付けられる吹付式耐火材を含んでおり、吹付式耐火材の熱収縮率は１０％以下であり、被覆式耐火材の主成分は、吹付式耐火材の主成分と同一であってもよい。この場合、鉄骨梁のウェブに吹付式耐火材が吹き付けられてウェブに耐火被覆構造が施工される。従って、ウェブに被覆式耐火材が被覆される場合と比較して、ウェブへの耐火被覆構造の施工を容易に行うことができ、ウェブに対する吹付式耐火材の吹き付けを機械等で自動的に行うことが可能である。また、吹付式耐火材の熱収縮率は１０％以下であり、吹付式耐火材の主成分と被覆式耐火材の主成分とは互いに同一である。すなわち、被覆式耐火材及び吹付式耐火材の双方の熱収縮率が共に１０％以下であり、更に、被覆式耐火材の主成分と吹付式耐火材の主成分とが互いに同一である。従って、加熱時における被覆式耐火材の挙動と吹付式耐火材の挙動とを互いに同一にすることができると共に、加熱時における被覆式耐火材の収縮及び吹付式耐火材の収縮を共に抑えることができる。従って、被覆式耐火材と吹付式耐火材の間に隙間が形成される可能性をより確実に低減させることができるので、高い耐火性能をより確実に発揮させることができる。
【００１５】
また、被覆式耐火材は、有機材料から成る有機系バインダーを含んでおり、被覆式耐火材における有機系バインダーの質量の割合は１．４％以下であってもよい。この場合、被覆式耐火材が有機系バインダーを含むことによって被覆式耐火材の結合力を高めることができるので、被覆式耐火材の落下をより確実に抑制することができる。また、被覆式耐火材における有機系バインダーの質量の割合が大きい場合、被覆式耐火材の熱収縮率が大きくなることが懸念される。これに対し、前述したように被覆式耐火材における有機系バインダーの質量の割合が１．４％以下である場合には、有機系バインダーの質量を必要最小限とすることができる。従って、被覆式耐火材の熱収縮率を小さくすることができるので、加熱時における被覆式耐火材の収縮を抑えることができる。
【００１６】
また、被覆式耐火材の密度は８０ｋｇ／ｍ３以上且つ１３０ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。この場合、被覆式耐火材の密度が８０ｋｇ／ｍ３以上であることにより、被覆式耐火材に隙間が生じる可能性を確実に低減させることができる。
【００１７】
また、被覆式耐火材は、三酸化二鉄を含んでおり、被覆式耐火材における三酸化二鉄の質量の割合は４％以上且つ１１％以下であってもよい。この場合、三酸化二鉄の質量の割合が４％以上であることにより、被覆式耐火材の密度を高くすることができる。従って、被覆式耐火材に隙間が生じる可能性をより確実に低減させることができる。
【００１８】
また、前述した耐火被覆構造は、被覆式耐火材の内部において下フランジに接触する留付材を備えてもよい。この場合、加熱時に被覆式耐火材が収縮しようとするときに留付材が被覆式耐火材の収縮を抑制する。従って、留付材を備えることにより、被覆式耐火材に隙間が生じる可能性を更に低減させることができる。
【００１９】
また、吹付式耐火材の密度は０．３ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。この場合、吹付式耐火材の密度を高くすることができるので、加熱時に耐火材に生じうる隙間を一層確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、耐火被覆構造に隙間が形成されることを抑制することができると共に、高い耐火性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る耐火被覆構造を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線断面図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る耐火被覆構造を示す縦断面図である。
【図４】図４は、耐火被覆構造の実験が行われる実験装置を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、耐火被覆構造の実験における加熱曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、図面を参照しながら本発明に係る耐火被覆構造の実施形態について詳細に説明する。図面において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため、一部を簡略化又は誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。
【００２３】
本明細書において、「耐火被覆構造」は、鉄骨梁を覆って鉄骨梁における熱の伝達を抑制する構造を示しており、例えば、鉄骨梁を被覆して鉄骨梁への熱の伝達を抑制する構造を含んでいる。「耐火材」は、耐火被覆構造において鉄骨梁を被覆すると共に鉄骨梁に対する耐火性能を発揮する材料を示している。「被覆式耐火材」は、鉄骨梁を被覆した状態で鉄骨梁を熱から保護する耐火材である。「被覆」は物の表面を覆って物の表面を露出させない状態を示しており、物の全部を覆う場合、及び物の一部を覆う場合、の両方を含んでいる。「吹付式耐火材」は、鉄骨梁に吹き付けられることによって鉄骨梁を熱から保護する耐火材である。
【００２４】
「熱収縮率」は、一定時間一定温度で加熱を行ったときにおける被加熱部材の収縮率を示す値であり、例えば、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線に沿って加熱を行った後における被加熱部材の収縮率を示している。「主成分」とは、物質の全質量を基準として５０質量％以上（７０質量％以上、８０質量％以上、又は９０質量％以上であってもよい）である成分を示している。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る耐火被覆構造１の縦断面図である。図２は、図１のII−II線断面図である。図１及び図２に示されるように、耐火被覆構造１は、例えば、高層ビル等の建築物に設けられる。耐火被覆構造１は、鉄骨梁１０における熱の伝達を抑制する。鉄骨梁１０は、例えば、長手方向Ｄ１に沿って延びており、幅方向Ｄ２に一定の幅を有すると共に、鉛直方向Ｄ３に一定の高さを有する。
【００２６】
なお、「鉛直方向」は、厳密に鉛直方向である場合だけでなく、鉛直方向から若干傾いた方向を含んでいる。「水平方向」は、厳密に水平方向である場合だけでなく、水平方向から若干傾いた方向を含んでいる。一例として、鉄骨梁１０の幅方向Ｄ２の長さは１５０ｍｍ以上であり、鉄骨梁１０の鉛直方向Ｄ３の長さは２００ｍｍ以上である。但し、これらの値は適宜変更可能である。
【００２７】
鉄骨梁１０は、長手方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２の双方に板状に延在する下フランジ１１と、下フランジ１１から鉛直上方に延在する板状のウェブ１２と、ウェブ１２の上端において長手方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２の双方に板状に延在する上フランジ１３とを備える。下フランジ１１は、例えば、ウェブ１２の下端において水平方向に延在する。下フランジ１１及び上フランジ１３は上下一対に設けられ、例えば、鉄骨梁１０はＨ型鋼である。耐火被覆構造１は、下フランジ１１、ウェブ１２及び上フランジ１３に耐火材２０が被覆された耐火被覆構造である。
【００２８】
鉄骨梁１０の上部には、例えば、床スラブ３０が設けられている。床スラブ３０は、一例として、平板状の軽量気泡コンクリート製の床パネルが敷設されて形成されている。床スラブ３０は、鉄骨梁１０の上フランジ１３の上に設けられる。このように、軽量気泡コンクリートによって形成される床スラブ３０は、軽量で且つ高い耐火性能を有する。耐火材２０は、例えば、巻き付け材である被覆式耐火材２１と、吹付式耐火材２２とを含む合成耐火被覆構造を構成する。
【００２９】
耐火材２０は、例えば、下フランジ１１に巻き付けられる被覆式耐火材２１と、ウェブ１２及び上フランジ１３に吹き付けられる吹付式耐火材２２と、被覆式耐火材２１の内部において下フランジ１１に接触する留付材２３とを備える。被覆式耐火材２１は、例えば、下フランジ１１に巻き付けられる巻付式耐火材である。被覆式耐火材２１は、例えば、下フランジ１１の下面１１ｂ、下フランジ１１の側面１１ｃ、下フランジ１１の上面１１ｄ、及びウェブ１２の下部１２ｂを覆う。吹付式耐火材２２は、ウェブ１２の下部１２ｂ以外の部分１２ｃ、上フランジ１３の下面１３ｂ、上フランジ１３の側面１３ｃ、及び床スラブ３０の下面３０ｂの一部を覆う。被覆式耐火材２１と吹付式耐火材２２の境界部Ｂ２は、例えば、ウェブ１２から延びている。
【００３０】
被覆式耐火材２１は、例えば、高耐熱粒状綿の巻き付け材（高耐熱ロックウールフェルト）である。なお、高耐熱粒状綿の巻き付け材（高耐熱ロックウールフェルト）は、熱収縮率が小さく、加熱により互いの継ぎ目が開きにくいという利点がある。被覆式耐火材２１は、例えば、基材、表面材及び接着剤を含む。例えば、被覆式耐火材２１の基材は無機繊維フェルトによって構成されている。例えば、被覆式耐火材２１（被覆式耐火材２１の基材）の厚さは、５０ｍｍ以上である。一例として、被覆式耐火材２１の密度は、８０ｋｇ／ｍ３以上且つ１３０ｋｇ／ｍ３以下である。また、被覆式耐火材２１の密度の下限は、９０ｋｇ／ｍ３、９５ｋｇ／ｍ３又は１００ｋｇ／ｍ３であってもよい。被覆式耐火材２１の密度の上限は、１２５ｋｇ／ｍ３、１２０ｋｇ／ｍ３又は１１０ｋｇ／ｍ３であってもよい。
【００３１】
一例として、被覆式耐火材２１の材料は、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、三酸化二鉄（酸化鉄（III）、酸化第二鉄又は第二酸化鉄とも称される）、及び有機系バインダーを含んでいる。このように被覆式耐火材２１は三酸化二鉄を含んでいるため、被覆式耐火材２１の色彩は、例えば、茶褐色とされている。
【００３２】
例えば、被覆式耐火材２１における二酸化ケイ素の質量の割合は３６％以上且つ４６％以下、被覆式耐火材２１における酸化カルシウムの質量の割合は１５％以上且つ３２％以下、被覆式耐火材２１における酸化アルミニウムの質量の割合は１０％以上且つ２２％以下、被覆式耐火材２１における酸化マグネシウムの質量の割合は５％以上且つ１２％以下、被覆式耐火材２１における三酸化二鉄の質量の割合は４％以上且つ１１％以下、被覆式耐火材２１における有機系バインダーの質量の割合は１．４％以下、被覆式耐火材２１におけるその他の無機酸化物の質量の割合は６％以下である。
【００３３】
被覆式耐火材２１における三酸化二鉄の質量の割合は、例えば、従来の被覆式耐火材における三酸化二鉄の質量の割合よりも高く、被覆式耐火材２１の無機材料の質量割合は従来の被覆式耐火材の無機材料の質量割合よりも大きい。また、被覆式耐火材２１における有機系バインダーの質量の割合は、例えば、従来の被覆式耐火材における有機系バインダーの質量の割合よりも低く、被覆式耐火材２１の有機材料の質量割合は従来の被覆式耐火材の有機材料の質量割合よりも小さい。
【００３４】
このように、被覆式耐火材２１の無機材料の割合を高めて有機材料の質量割合を小さくすることにより、被覆式耐火材２１の熱収縮率は１０％以下とされている。また、被覆式耐火材２１の熱収縮率は、１０％未満、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下又は１％以下であってもよく、例えば、被覆式耐火材２１の熱収縮率は小さいほど好ましい。
【００３５】
被覆式耐火材２１の表面材は、例えば、ポリプロピレン系不織布、ポリエステル系不織布、ポリプロピレン系フィルム及びポリエステル系フィルムを含む有機材、ガラスクロス及びガラスペーパーを含むガラス系材料、並びに、貼り合わせアルミニウム箔、の少なくともいずれかを含む。この場合、例えば、上記有機材の単位面積当たりの質量は３０ｇ／ｍ２以下である。
【００３６】
すなわち、被覆式耐火材２１の表面材の単位面積当たりの有機材料の質量は３０ｇ／ｍ２以下である。例えば、上記ガラス系材料の単位面積質量は５０ｇ／ｍ２以上且つ３００ｇ／ｍ２以下であり、上記貼り合わせアルミニウム箔の厚さは０．０２ｍｍ以上である。また、被覆式耐火材２１の接着剤は、例えば、合成ゴム系接着剤及びポリオレフィン系接着剤の少なくともいずれかを含む。上記接着剤の単位面積質量は一例として２０ｇ／ｍ２以下である。
【００３７】
吹付式耐火材２２は、例えば、高耐熱粒状綿の吹き付け材である。吹付式耐火材２２は、例えば、無機繊維によって構成されている。吹付式耐火材２２の熱収縮率は、例えば、被覆式耐火材２１の熱収縮率と同様であり、１０％未満、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下又は１％以下であってもよい。例えば、吹付式耐火材２２の熱収縮率は、被覆式耐火材２１の熱収縮率より小さくてもよいし、被覆式耐火材２１の熱収縮率と略同一であってもよい。吹付式耐火材２２の熱収縮率は小さいほど好ましい。
【００３８】
例えば、吹付式耐火材２２の厚さ（吹き付け厚さ）は４０ｍｍ以上である。吹付式耐火材２２の密度は、例えば、０．３０ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは０．３５ｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは０．３８ｇ／ｃｍ３以上である。一例として、吹付式耐火材２２は、無機繊維及びポルトランドセメントの少なくともいずれかを含んでいる。
【００３９】
例えば、吹付式耐火材２２の無機繊維の材料は、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び三酸化二鉄を含んでいる。吹付式耐火材２２の材料の主成分は、被覆式耐火材２１の材料の主成分と同一であり、例えば、当該主成分は、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び三酸化二鉄である。
【００４０】
一例として、吹付式耐火材２２における二酸化ケイ素の質量の割合は３６％以上且つ４６％以下、吹付式耐火材２２における酸化カルシウムの質量の割合は１５％以上且つ３２％以下、吹付式耐火材２２における酸化アルミニウムの質量の割合は１０％以上且つ２２％以下、吹付式耐火材２２における酸化マグネシウムの質量の割合は５％以上且つ１２％以下、吹付式耐火材２２における三酸化二鉄の質量の割合は４％以上且つ１１％以下、吹付式耐火材２２におけるその他の無機酸化物の質量の割合は６％以下である。
【００４１】
吹付式耐火材２２が無機繊維及びポルトランドセメントの両方を含む場合、例えば、吹付式耐火材２２における無機繊維の質量の割合は５５％以上且つ６５％以下であり、吹付式耐火材２２におけるポルトランドセメントの質量の割合は３５％以上且つ４５％以下である。吹付式耐火材２２のポルトランドセメントは、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、高炉セメント及び白色セメントの少なくともいずれかを含む。
【００４２】
例えば、下フランジ１１の下面１１ｂには２つの留付材２３が設けられており、下フランジ１１の上面１１ｄには２つの留付材２３が設けられている。一例として、下フランジ１１の下面１１ｂに設けられる一対の留付材２３、及び下フランジ１１の上面１１ｄに設けられる一対の留付材２３は、共に、ウェブ１２に対して互いに対称となる位置に配置されている。上面１１ｄに設けられた留付材２３とウェブ１２との距離Ｌ１は、例えば、２５ｍｍ以上且つ３５ｍｍ以下であり、下面１１ｂに設けられた一対の留付材２３の間隔Ｌ２は９０ｍｍ以上且つ１１０ｍｍ以下である。
【００４３】
下面１１ｂに設けられた一対の留付材２３の間隔Ｌ２は、上面１１ｄに設けられた一対の留付材２３の間隔よりも広い。例えば、長手方向Ｄ１（図２の紙面に直交する方向）に沿って複数の留付材２３が配置されている。この場合、長手方向Ｄ１に並ぶ上面１１ｄの留付材２３の間隔は、例えば、３５０ｍｍ以上且つ４５０ｍｍ以下であり、長手方向Ｄ１に並ぶ下面１１ｂの留付材２３の間隔は、１５００ｍｍ以上且つ１７００ｍｍ以下である。
【００４４】
留付材２３は、例えば、金属製であり、溶接によって下フランジ１１に固定されている。一例として、留付材２３は、ウェブ１２に沿って延びる棒状部２３ｂと、棒状部２３ｂの下フランジ１１との反対側の端部において拡張する板状部２３ｃとを有する。例えば、棒状部２３ｂの板状部２３ｃとの反対側の端部は下フランジ１１にアーク溶接されている。一例として、棒状部２３ｂは丸棒状とされており、板状部２３ｃは円板状とされている。例えば、棒状部２３ｂの直径は２ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下であり、棒状部２３ｂの長さ（鉛直方向Ｄ３の長さ）は４０ｍｍ以上且つ５０ｍｍ以下である。一例として、板状部２３ｃの直径は３０ｍｍ以上且つ４０ｍｍ以下であり、板状部２３ｃの厚さは０．４ｍｍ以上且つ０．６ｍｍ以下である。
【００４５】
棒状部２３ｂは、例えば、下フランジ１１に溶接固定される固定ピンである。棒状部２３ｂの材料は、例えば、冷間圧造用炭素鋼、軟鋼線材及び溶接用ステンレス鋼線材の少なくともいずれかを含む。板状部２３ｃは、例えば、棒状部２３ｂから拡径するワッシャである。板状部２３ｃの材料は、溶融亜鉛メッキ鋼板、塗装溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、冷間圧延ステンレス鋼板及び塗装ステンレス鋼板の少なくともいずれかを含む。
【００４６】
以上、被覆式耐火材２１、吹付式耐火材２２及び留付材２３の材料、形状、大きさ、数及び配置態様の例について説明した。しかしながら、被覆式耐火材２１、吹付式耐火材２２及び留付材２３の材料、形状、大きさ、数及び配置態様は、前述した例に限られず適宜変更可能である。以下では、耐火被覆構造１を施工する施工方法の例について説明する。
【００４７】
まず、留付材２３を下フランジ１１に固定し、その後、被覆式耐火材２１を下フランジ１１に巻き付ける。このとき、被覆式耐火材２１に隙間が生じて下フランジ１１が露出しないように被覆式耐火材２１を留付材２３及び下フランジ１１に巻き付ける。また、被覆式耐火材２１に隙間が生じないように被覆式耐火材２１の表面材を重ね合わせたり、目地テープを被覆式耐火材２１に貼り付けたりしてもよい。
【００４８】
次に、吹付式耐火材２２をウェブ１２及び上フランジ１３に吹き付ける。具体例として、無機繊維とセメントが調合された吹付式耐火材２２をノズル付きの吹き付け装置に収容し、吹き付け装置のノズルから吹付式耐火材２２を噴霧する。このとき、上フランジ１３の側面１３ｃ、上フランジ１３の下面１３ｂ及びウェブ１２に吹付式耐火材２２を吹き付けると共に、被覆式耐火材２１とウェブ１２との境界部分Ｂ１に吹付式耐火材２２を噴霧する。例えば、ウェブ１２への吹付式耐火材２２の吹き付け幅（吹き付け厚さ）は、下フランジ１１の幅方向Ｄ２の片幅Ｌ３の１／２以上としてもよいし、４０ｍｍ以上としてもよい。
【００４９】
また、吹付式耐火材２２を現場で調合してもよい。この場合、水とセメントを撹拌機によって混合してスラリーとする。例えば、セメントに対する水の量は、１９５質量％以上且つ２０５質量％以下である。そして、吹付式耐火材２２の無機繊維とスラリー中のセメントとの比が６：４となるように調整し、無機繊維とスラリーとを混合しながら吹き付け装置によって吹付式耐火材２２をウェブ１２及び上フランジ１３に吹き付ける。このとき、隙間が生じてウェブ１２又は上フランジ１３が露出しないように吹付式耐火材２２を満遍なく且つ十分にウェブ１２及び上フランジ１３に吹き付ける。
【００５０】
以上のように吹付式耐火材２２を吹き付けた後には、例えば、厚さ測定器によって吹き付け面積５ｍ２ごとに吹付式耐火材２２の厚さを測定し、吹付式耐火材２２の厚さが４０ｍｍ以上であることを確認する。そして、吹付式耐火材２２の厚さが均一になるように鏝均しを行ってもよい。更に、吹付式耐火材２２の表面に、乾燥後のセメントの単位面積当たりの質量が０．２ｋｇ／ｍ２以上となるようにセメントスラリーを吹き付けてもよい。以上のように、吹き付けた吹付式耐火材２２が硬化乾燥した後に耐火被覆構造１の施工が完了する。
【００５１】
次に、本実施形態に係る耐火被覆構造１から得られる作用効果について詳細に説明する。耐火被覆構造１は、ウェブ１２及び下フランジ１１を有する鉄骨梁１０に被覆される耐火材２０を備える耐火被覆構造である。耐火材２０は、下フランジ１１の少なくとも一部を被覆する被覆式耐火材２１を含んでいる。このように、下フランジ１１を被覆式耐火材２１で被覆することにより、下フランジ１１に吹付式耐火材を吹き付けた場合と比較して、耐火材２０の落下をより確実に抑制することができる。
【００５２】
また、下フランジ１１に吹付式耐火材を吹き付ける場合、吹付式耐火材が下フランジ１１から飛散することによって発塵が生じることが懸念される。しかしながら、耐火被覆構造１では、下フランジ１１に被覆式耐火材２１が被覆されるため、発塵を抑制することができると共に高い品質を確保することができる。
【００５３】
また、被覆式耐火材２１の熱収縮率が１０％以下である。従って、加熱時における被覆式耐火材２１の収縮が低減し、熱による耐火材２０の収縮を抑えることができる。その結果、耐火材２０の収縮によって耐火被覆構造１に隙間が生じることを抑制することができるので、高い耐火性能を発揮することができる。
【００５４】
また、耐火材２０は、ウェブ１２に吹き付けられる吹付式耐火材２２を含んでおり、吹付式耐火材２２の熱収縮率は１０％以下であり、被覆式耐火材２１の主成分は吹付式耐火材２２の主成分と同一であってもよい。この場合、鉄骨梁１０のウェブ１２に吹付式耐火材２２が吹き付けられてウェブ１２に耐火被覆構造１が施工される。従って、ウェブ１２に被覆式耐火材が被覆される場合と比較して、ウェブ１２への耐火被覆構造１の施工を容易に行うことができ、ウェブ１２に対する吹付式耐火材２２の吹き付けを機械等で自動的に行うことが可能である。更に、例えばウェブ１２が貫通部を有する場合であっても、当該貫通部の処理を容易に行うことができる。
【００５５】
また、吹付式耐火材２２の熱収縮率は１０％以下であり、更に、被覆式耐火材２１の主成分と吹付式耐火材２２の主成分とは互いに同一である。すなわち、被覆式耐火材２１及び吹付式耐火材２２の双方の熱収縮率が共に１０％以下であり、更に、被覆式耐火材２１の主成分と吹付式耐火材２２の主成分とが互いに同一である。従って、加熱時における被覆式耐火材２１の挙動と吹付式耐火材２２の挙動とを互いに同一にすることができると共に、加熱時における被覆式耐火材２１の収縮及び吹付式耐火材２２の収縮を共に抑えることができる。従って、被覆式耐火材２１と吹付式耐火材２２の間に隙間が形成される可能性をより確実に低減させることができるので、高い耐火性能をより確実に発揮させることができる。
【００５６】
また、被覆式耐火材２１は、有機材料からなる有機系バインダーを含んでおり、被覆式耐火材２１における有機系バインダーの質量の割合は１．４％以下であってもよい。この場合、被覆式耐火材２１が有機系バインダーを含むことによって被覆式耐火材２１の結合力を高めることができるので、被覆式耐火材２１の落下をより確実に抑制することができる。
【００５７】
また、被覆式耐火材における有機系バインダーの質量の割合が大きい場合、被覆式耐火材の熱収縮率が大きくなることが懸念される。これに対し、前述したように被覆式耐火材２１における有機系バインダーの質量の割合が１．４％以下である場合には、有機系バインダーの質量を必要最小限とすることができる。従って、被覆式耐火材２１の熱収縮率を小さくすることができるので、加熱時における被覆式耐火材２１の収縮を抑えることができる。
【００５８】
また、被覆式耐火材２１の密度は８０ｋｇ／ｍ３以上且つ１３０ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。この場合、被覆式耐火材２１の密度が８０ｋｇ／ｍ３以上であることにより、被覆式耐火材２１に隙間が生じる可能性をより確実に低減させることができる。
【００５９】
また、被覆式耐火材２１は、三酸化二鉄を含んでおり、被覆式耐火材２１における三酸化二鉄の質量の割合は、４％以上且つ１１％以下であってもよい。この場合、三酸化二鉄の質量の割合が４％以上であることにより、被覆式耐火材２１の密度を高くすることができる。従って、被覆式耐火材２１に隙間が生じる可能性をより確実に低減させることができる。
【００６０】
また、耐火被覆構造１は、被覆式耐火材２１の内部において下フランジ１１に接触する留付材２３を備えてもよい。この場合、加熱時に被覆式耐火材２１が収縮しようとするときに留付材２３が被覆式耐火材２１の収縮を抑制する。従って、留付材２３を備えることにより、被覆式耐火材２１に隙間が生じる可能性をより確実に低減させることができる。
【００６１】
また、吹付式耐火材２２の密度は０．３ｇ／ｃｍ３以上であってもよい。この場合、吹付式耐火材２２の密度を高くすることができるので、加熱時に耐火材２０に生じる隙間を一層確実に抑制することができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る耐火被覆構造３１について図３を参照しながら説明する。耐火被覆構造３１は被覆式耐火材４１及び吹付式耐火材２２を備えており、被覆式耐火材４１の構成が第１実施形態の被覆式耐火材２１とは異なっている。以降の説明では、重複を回避するため、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。
【００６３】
被覆式耐火材４１は、下フランジ１１の下面１１ｂに設けられる耐火シートである。例えば、被覆式耐火材４１は、ロックウール及びグラスウールの少なくともいずれかがバインダー樹脂によって結合されて形成されている。被覆式耐火材４１は、例えば、弾性を有する。被覆式耐火材４１の熱収縮率は、被覆式耐火材２１と同様、１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下又は１％以下であってもよく、小さいほど好ましい。
【００６４】
耐火被覆構造３１は、鉄骨梁１０の長手方向Ｄ１に沿って配置される複数の被覆式耐火材４１と、複数の被覆式耐火材４１を互いに接続するジョイント部４２とを有する。被覆式耐火材４１は、長手方向Ｄ１の一端且つ鉛直方向Ｄ３の一方側において長手方向Ｄ１に突出する第１凸部４１ｂと、長手方向Ｄ１の他端且つ鉛直方向Ｄ３の他方側において長手方向Ｄ１に突出する第２凸部４１ｃとを有する。被覆式耐火材４１の第１凸部４１ｂが隣接する被覆式耐火材４１の第２凸部４１ｃに鉛直方向Ｄ３に重なった状態で長手方向Ｄ１に並ぶ２つの被覆式耐火材４１が互いに接合される。
【００６５】
ジョイント部４２は、例えば、前述した第１凸部４１ｂ、第２凸部４１ｃ及びピン４３を含む。ピン４３は、第２凸部４１ｃ及び第１凸部４１ｂに下から挿入された状態で第１凸部４１ｂ及び第２凸部４１ｃを互いに固定する。一例として、ピン４３は、棒状の軸部４３ｂと、軸部４３ｂの一端において拡径する頭部４３ｃとを有する。この場合、軸部４３ｂが第２凸部４１ｃ及び第１凸部４１ｂを貫通すると共に頭部４３ｃが第２凸部４１ｃの下面に接触することより、２つの被覆式耐火材４１が互いに接合される。なお、第１凸部４１ｂ、第２凸部４１ｃ及びピン４３のそれぞれの形状、大きさ、数、材料及び配置態様は、上記の例に限られず適宜変更可能である。
【００６６】
以上、第２実施形態に係る耐火被覆構造３１において、被覆式耐火材４１の熱収縮率は１０％以下である。従って、加熱時における被覆式耐火材４１の収縮が低減し、熱による被覆式耐火材４１の収縮を抑えることができる。その結果、被覆式耐火材４１の収縮によって耐火被覆構造３１に隙間が生じることを抑制することができるので、高い耐火性能を発揮することができると共に、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、被覆式耐火材４１は一端に形成された第１凸部４１ｂと他端に形成された第２凸部４１ｃとを有し、第２凸部４１ｃに第１凸部４１ｂが載せられてピン４３が第２凸部４１ｃ及び第１凸部４１ｂに挿入されることによって２つの被覆式耐火材４１が連結される。従って、第１凸部４１ｂ、第２凸部４１ｃ及びピン４３を含むジョイント部４２によって２つの被覆式耐火材４１を強固に連結することができるので、被覆式耐火材４１の脱落をより確実に抑制することができる。
【００６８】
以上、本発明に係る耐火被覆構造の実施形態について説明した。しかしながら、本発明に係る耐火被覆構造は、前述した各実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、耐火被覆構造の各部の構成は、各請求項の要旨を変更しない範囲において種々の変形が可能である。
【００６９】
例えば、前述の実施形態では、下フランジ１１に巻き付けられる被覆式耐火材２１と、ウェブ１２及び上フランジ１３に吹き付けられる吹付式耐火材２２とを備える耐火被覆構造１について説明した。しかしながら、被覆式耐火材及び吹付式耐火材の施工箇所は適宜変更可能である。また、前述の実施形態では、被覆式耐火材２１と吹付式耐火材２２の境界部Ｂ２がウェブ１２から延びる例について説明した。しかしながら、被覆式耐火材と吹付式耐火材の境界部の位置は、例えば下フランジの上面又は上フランジの下面であってもよく、適宜変更可能である。
【００７０】
また、前述の実施形態では、巻付式耐火材である被覆式耐火材２１、吹付式耐火材２２、及び耐火シートである被覆式耐火材４１、について説明した。しかしながら、耐火被覆構造を形成する耐火材の種類、形状、大きさ、数、材料及び配置態様は適宜変更可能である。例えば、被覆式耐火材２１及び吹付式耐火材２２に代えて、巻き付け式の被覆式耐火材２１のみを有する耐火材であってもよいし、耐火塗料等を含むシート状の耐火部材、又はケイ酸カルシウム板の組み合わせであってもよい。このように、耐火材の種類の数も適宜変更可能である。
【００７１】
（実施例）
続いて、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。この実施例の実験では、図４に示される実験装置Ｅを用いた。実験装置Ｅは、耐火被覆構造を保持する凹状の保持部Ｅ１を備えており、保持部Ｅ１に耐火被覆構造を保持した状態で耐火被覆構造を加熱することが可能である。
【００７２】
この実験では、実験装置Ｅを用いて耐火被覆構造の耐火特性について確認した。この実験は、建築基準法施行令第１０７条第１号（建築基準法第２条第７号の認定に係る耐火構造の耐火性能試験）に基づいて行った。実験装置Ｅは、一辺が約３ｍの試験炉Ｅ２に５ｍの鉄骨梁１０に施工された耐火被覆構造１を試験炉Ｅ２の上部の保持部Ｅ１に配置して、試験炉Ｅ２の側面に設けられた複数のバーナーＥ３によって実施例に係る耐火被覆構造を加熱した。
【００７３】
実施例に係る耐火被覆構造は、前述した耐火被覆構造１と同様の構成を備えており、吹付式耐火材２２の厚さは４０ｍｍ、被覆式耐火材２１の厚さは５０ｍｍとした。吹付式耐火材２２の密度は０．４２ｋｇ／ｍ３、被覆式耐火材２１の密度は１００ｋｇ／ｍ３とし、吹付式耐火材２２の含水率は１．５質量％、被覆式耐火材２１の含水率は０．５質量％とした。
【００７４】
被覆式耐火材２１における二酸化ケイ素の質量の割合を４７％、被覆式耐火材２１における酸化カルシウムの質量の割合を１４％、被覆式耐火材２１における酸化アルミニウムの質量の割合を１２％、被覆式耐火材２１における酸化マグネシウムの質量の割合を１１％、被覆式耐火材２１における三酸化二鉄の質量の割合を８％、被覆式耐火材２１におけるその他無機酸化物の質量の割合を７％、被覆式耐火材２１における有機系バインダーの質量の割合を１％とした。
【００７５】
一方、吹付式耐火材２２における二酸化ケイ素の質量の割合を４２％、吹付式耐火材２２における酸化カルシウムの質量の割合を２４％、吹付式耐火材２２における酸化アルミニウムの質量の割合を１６％、吹付式耐火材２２における酸化マグネシウムの質量の割合を８％、吹付式耐火材２２における三酸化二鉄の質量の割合を７％、吹付式耐火材２２におけるその他無機酸化物の質量の割合を３％とした。
【００７６】
以上の実施例に係る耐火被覆構造を保持部Ｅ１に配置して実験装置Ｅの蓋及び扉を閉めて複数のバーナーＥ３によって実施例に係る耐火被覆構造を２時間加熱し、その後３時間放置して耐火被覆構造のたわみ量を測定した。実施例に係る耐火被覆構造には２７２ｋＮの荷重をかけた状態で加熱を行い、図５に示される加熱曲線に従ってバーナーＥ３で実施例に係る耐火被覆構造を加熱した。図５の加熱曲線は、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線を示している。
【００７７】
以上のように実施例に係る耐火被覆構造に対して加熱の実験を行った結果、最大たわみ量は５２ｍｍ〜５５ｍｍであり、規定値である１６４ｍｍよりも加熱時の最大たわみ量を低減できることが分かった。従って、熱収縮率が１０％以下である被覆式耐火材２１及び吹付式耐火材２２を備える実施例の耐火被覆構造において高い耐火性能が得られることが実験によって確認できた。
【符号の説明】
【００７８】
１，３１…耐火被覆構造、１０…鉄骨梁、１１…下フランジ、１１ｂ…下面、１１ｃ…側面、１１ｄ…上面、１２…ウェブ、１２ｂ…下部、１２ｃ…部分、１３…上フランジ、１３ｂ…下面、１３ｃ…側面、２０…耐火材、２１，４１…被覆式耐火材、２２…吹付式耐火材、２３…留付材、２３…留付材、２３ｂ…棒状部、２３ｃ…板状部、３０…床スラブ、３０ｂ…下面、４１ｂ…第１凸部、４１ｃ…第２凸部、４２…ジョイント部、４３…ピン、４３ｂ…軸部、４３ｃ…頭部、Ｂ１…境界部分、Ｂ２…境界部、Ｄ１…長手方向、Ｄ２…幅方向、Ｄ３…鉛直方向、Ｅ…実験装置、Ｅ１…保持部、Ｅ２…試験炉、Ｅ３…バーナー、Ｌ１…距離、Ｌ２…間隔、Ｌ３…片幅。
【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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