(57)【要約】【課題】鉄骨梁に対する耐火性能を確保しつつ、鉄骨梁周りの断熱性能と気密性能を向上させることができる鉄骨梁の耐火被覆構造を提供する。【解決手段】不燃性の外壁３と不燃性の床のいずれか一方又は両方を支持する鉄骨梁４の耐火被覆構造であって、鉄骨梁４の外周のうち前記外壁３や床に対向又は当接しない剥出部４Ｃ，４Ｄを覆う熱膨張性の耐火被覆シート層１１ａと、耐火被覆シート層１１ａの表面を覆う金属膜の気密層１１ｂと、前記鉄骨梁４の剥出部４Ｃ，４Ｄと耐火被覆シート層１１ａの間に設けられるフェノール樹脂発泡体を主材とする断熱層１２とを備えている鉄骨梁４の耐火被覆構造とする。【選択図】 図２
2010043444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不燃性の外壁と不燃性の床のいずれか一方又は両方を支持する鉄骨梁の耐火被覆構造であって、
前記鉄骨梁の外周のうち前記外壁や床に対向又は当接しない剥出部を覆う熱膨張性の耐火被覆シート層と、該耐火被覆シート層の表面を覆う金属膜の気密層と、前記鉄骨梁の剥出部と耐火被覆シート層の間に設けられるフェノール樹脂発泡体を主材とする断熱層とを備えていることを特徴とする鉄骨梁の耐火被覆構造。
【請求項２】
前記鉄骨梁は、上下一対の板状のフランジを板状のウェブにより連結して形成されると共に前記床を支持しており、
前記耐火被覆シート層及び気密層は、前記鉄骨梁の剥出部となる上フランジの一方の側端部から下フランジ下方を周り込んで上フランジの他方の側端部までを覆っており、
前記断熱層は、前記剥出部となる上フランジの上端部から下フランジの下端部に亘って設けられると共に、これら上下一対のフランジ間に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨梁の耐火被覆構造。
【請求項３】
前記断熱層は、前記剥出部となる下フランジの下面部と耐火被覆シート層との間に充填されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄骨梁の耐火被覆構造。
【請求項４】
前記鉄骨梁は、上下一対の板状のフランジを板状のウェブにより連結して形成され、該上フランジにより前記床を支持すると共に前記外壁をウェブに対向させた状態で支持しており、
前記耐火被覆シート層及び気密層は、前記鉄骨梁の剥出部となる上フランジの一方の側端部から下フランジの下面までを覆った状態で前記床と外壁との間に設けられており、
前記断熱層は、前記剥出部となる上フランジの上端部から下フランジの下端部に亘って設けられると共にこれら上下一対のフランジ間に充填されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨梁の耐火被覆構造。
【請求項５】
前記外壁に沿って板状の沿外壁断熱材が設けられており、前記気密層の端部は、該沿外壁断熱材と前記外壁とに挟持されていることを特徴とする請求項４に記載の鉄骨梁の耐火被覆構造。
【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】
鉄骨造の躯体からなる建物を法令により防火地域と指定されている地域で建設する場合には、当該建物を耐火建築として建築する必要があり、この種の耐火建築においては躯体を構成する鉄骨に耐火被覆を施工するのが一般的である。鉄骨に耐火被覆を施工する方法として、鉄骨にロックウール等の繊維系の耐火材を添わせ、該耐火材の周辺を鉄骨の周囲に存在する耐火性を有する床材や壁の下地材等に於ける最適な部位に固定する方法がある。
また、省エネルギー化を実現する建物では、建物の外壁に沿って配置された鉄骨に気密性と断熱性を付与することで、建物全体の断熱気密性を確保することが必要になる場合が多い。
【０００３】
かかる要請に対応すべく、例えば特許文献１には、可撓性を有し且つ所定の厚さを持った耐火被覆材の少なくとも一方の面に気密性を有するシート状の部材を添わせて一体化した耐火気密シートを鉄骨梁に沿って配置すると共に、該気密耐火シートの端部が建物の壁と床に鋲着され、さらに、該鉄骨梁と外壁との間に断熱材を設けた気密耐火被覆構造が開示されている。
しかしながら、特許文献１の気密耐火被覆構造においては、外壁と鉄骨の間にのみ断熱材が設けられている。かかる断熱材は、鉄骨梁の下方に設けられている断熱材により形成される建物の断熱ラインを鉄骨梁の側方にまで延設することとなるものの、室内側では耐火材と鉄骨とが直接接することとなるため、当該断熱材を鉄骨梁周りの耐火性能向上に関与させることができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００７−９６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鉄骨梁に対する耐火性能を確保しつつ、該鉄骨梁周りの断熱性能と気密性能を向上させることができる鉄骨梁の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】
【０００５】
上記課題解決のための具体的手段として、本願発明は、
（１）不燃性の外壁と不燃性の床のいずれか一方又は両方を支持する鉄骨梁の耐火被覆構造であって、
前記該鉄骨梁の外周のうち前記外壁や床に対向又は当接しない剥出部を覆う熱膨張性の耐火被覆シート層と、該耐火被覆シート層の表面を覆う金属膜の気密層と、前記鉄骨梁の剥出部と耐火被覆シート層の間に設けられるフェノール樹脂発泡体を主材とする断熱層とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
上記構成においては、当該鉄骨梁の下方にて火災等が発生する場合であっても、鉄骨梁と炎との間には、耐火被覆シート層のみならず、気密層と、フェノール樹脂発泡体からなる断熱層とが介在することとなる。
当該気密層により、鉄骨梁に向けての熱気の流入が防止される。また、該気密層は金属膜により形成されているために輻射熱の通過も抑制される。また、所定の温度以上となると耐火被覆シート層が膨張して不燃性の断熱層を形成することとなるので、これらによって当該火災による熱気の鉄骨梁に向けての流入は一次的に抑制される。
また、火災のない通常時においては、当該気密層により気密層を介しての空気の流通が著しく制限されるため、これによって、当該耐火被覆構造を介しての建物内外の気密性を確保することができるのである。
【０００７】
また、本願発明者らは、当該耐火被覆シート層と鉄骨梁との間にフェノール樹脂発泡体からなる断熱層を介在させることにより、耐火性能が著しく向上することを知見した。すなわち、本願発明者らは、実験等を通じて、火災時において、当該フェノール樹脂発泡体からなる断熱層は、過熱により炭化してしまうまでは熱気による３００℃以上の高温の温度域においても熱伝達を阻害する効果を発揮し、これによって鉄骨梁表面の温度上昇が鈍化（遅延化）することとなり、これによって耐火時間を確保することができることを確認している。また、当該断熱層は可燃性であるが非発火性、非発炎性であり、燃焼する場合にも、単に炭化するのみであって炎上や溶解等することはなく、さらには、発火や温度上昇の原因となりかねないガスの発生もないことを確認している。
したがって、当該断熱層は、火災時においても温度上昇の鈍化にのみ貢献し、温度上昇の原因となる諸要因を発現することはないので、上記気密層と耐火被覆シート層により形成される一次的な断熱を補助する二次的な断熱として有効に機能させることができると考え、上述の如き構成を採用することとした。
また、火災のない通常時においては、当該断熱層は所定の断熱性能を発揮することができ、これによって、当該耐火被覆構造を介しての建物内外間での断熱性能を確保することができるのである。
【０００８】
（２）また、前記鉄骨梁は、上下一対の板状のフランジを板状のウェブにより連結して形成されると共に前記床を支持しており、
前記耐火被覆シート及び気密層は、前記鉄骨梁の剥出部となる上フランジの一方の側端部から下フランジ下方を周り込んで上フランジの他方の側端部までを覆っており、
前記断熱層は、前記剥出部となる上フランジの上端部から下フランジの下端部に亘って設けられると共にこれら上下一対のフランジ間に充填されていることが好ましい。
これによれば、上下一対のフランジ間の空間を有効に利用して断熱層を設けることができ、当該耐火被覆構造の小型化を図ることができる。
【０００９】
（３）また、前記断熱層は、前記剥出部となる下フランジの下面部と耐火被覆シート層との間に充填されていることが好ましい。
これによれば、当該鉄骨梁の耐火性能をさらに向上させることができる。
【００１０】
（４）また、前記鉄骨梁は、上下一対の板状のフランジを板状のウェブにより連結して形成され、該上フランジにより前記床を支持すると共に前記外壁をウェブに対向させた状態で支持しており、
前記耐火被覆シート層及び気密層は、前記鉄骨梁の剥出部となる上フランジの一方の側端部から下フランジの下面までを覆った状態で前記床と外壁との間に設けられており、
前記断熱層は、前記剥出部となる上フランジの上端部から下フランジの下端部に亘って設けられると共にこれら上下一対のフランジ間に充填されていることが好ましい。
これによれば、外壁に沿って設けられる鉄骨梁に対し、火災のない通常時において当該鉄骨梁周りの気密性能及び断熱性能を有効に発揮させることができると共に、火災時においても当該鉄骨梁周りの耐火性能を有効に発揮させることができる。
【００１１】
（５）また、前記外壁に沿って板状の沿外壁断熱材が設けられており、前記気密層の端部は、該沿外壁断熱材と前記外壁とに挟持されていることが好ましい。
上記構成によれば、これによれば、外壁と気密層との継目が沿外壁断熱材に覆われることとなり、気密層の表裏間での気密性能をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鉄骨梁の耐火被覆構造によれば、鉄骨梁に対する耐火性能を確保しつつ、該鉄骨梁周りの断熱性能と気密性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１及び図２に基づき、本発明を実施した形態につき、詳細に説明する。
図１に示す如く、本発明に係る鉄骨梁の耐火被覆構造が利用される典型的な建物は、基礎１と、該基礎１上に組み上げられる構造躯体２と、該構造躯体２に支持される外壁３とを備えて形成される地上２階の組立住宅である。
基礎１は、外壁３や間仕切り壁の長さ方向に連続する同一断面の鉄筋コンクリート製の布基礎として形成されている。
構造躯体２は、基礎１上に立設される鉄骨柱（図示省略）と、該鉄骨柱間に架け渡される鉄骨梁４と、基礎１や鉄骨梁４に支持される床スラブ５とを備えて形成される鉄骨の軸組構造として構成されている。
【００１４】
鉄骨柱は、鋼製の角パイプにより形成され、端部や中途部に鉄骨梁４を連結するための取付部が設けられている。
鉄骨梁４は、上下一対のフランジ６、７と、該上下一対のフランジ６、７の中央部間を連結するウェブ８とを備えて形成される所謂Ｈ型鋼により形成されており、端部に設けられたジョイント部材を介して鉄骨柱に高力ボルト接合されている。これによって、これら部材間での溶接接合を排することとして作業者の熟練によらず接合部位の品質を一定のものとしている。
床スラブ５は、複数枚の平板状の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ（Autoclaved Lightweight aerated Concreteの略））製の床パネルを敷設することにより形成されている。１階床スラブ５を形成する床パネルは、端部を基礎の上面に載置した状態で設置されている。また、２階の床スラブ５及び屋根スラブ５を形成する床パネルは、端部を鉄骨梁４の上フランジ６上面に載置した状態で、該梁４に取り付けられた剛床金物（図示省略）を介して当該鉄骨梁４に支持されている。
【００１５】
外壁３は、複数枚の平板状の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）製の外壁パネルを並べて配備することにより形成されている。
また、各外壁パネルは、当該階の床スラブ５の下面から鉄骨梁４の上フランジ６の上面に至る少なくとも各階の高さに相当する高さを有している。また、各階の外壁パネルは、鉄骨梁４から外壁パネルに向けて突出した状態に取り付けられる自重受け金具やイナズマプレート等の各種支持金物を適宜介して鉄骨梁４や基礎１に上下端部が支持されている。
上述の如く軽量気泡コンクリートにより形成される床スラブ５や外壁３は、軽量で且つ高い耐火性能を有するものとなる。
【００１６】
また、鉄骨梁４の上方には、該鉄骨梁４に支持される床スラブ５と該床スラブ５に対向する２階の外壁下端部との間となる位置に間隙が形成されており、該間隙は、上記剛床金物、自重受け金物やイナズマプレート等の各種金物を梁に取り付けるためのスペースであって、これら各種金物、床スラブ５及び外壁３の設置後にモルタルが充填される。
【００１７】
また、これら構造躯体２及び外壁３に沿って、居室の壁面９ａ及び天井面９ｂを形成する内装構造９が設けられ、これら構造躯体２及び外壁３と内装構造の間に沿外壁断熱材１０が設けられている。ここで、内装構造９の壁面９ａは、外壁に所定の間隔を空けて対向する位置で格子状に組み立てられて下地部材に、壁面９ａを構成する壁板敷設して形成されている。また、天井面９ｂは、床スラブ５に所定の間隔を空けて対向する位置で格子状に組み立てられた野縁部材に、天井面９ｂを構成する天井板が敷設されて形成されている。
【００１８】
また、本実施形態の建物は、躯体を耐火構造とすべきと法令に定められている地域に建設されるものであって、構造躯体２のうち、床スラブ５を支持する鉄骨梁４と外壁３及び床スラブ５を支持する鉄骨梁４には本発明に係る耐火被覆構造がそれぞれ設けられている。
【００１９】
以下では、当該耐火構被覆構造のうち、まず、床スラブ５のみを支持する中通りの鉄骨梁４（以下、鉄骨中梁４Ａという）の耐火被覆構造を第１実施形態として説明し、床スラブ５及び外壁３を支持する外通りの鉄骨梁４（以下、鉄骨外梁４Ｂという）の耐火被覆構造を第２実施形態として説明する。もちろん、鉄骨柱にもそれぞれ所定の耐火被覆がなされているが、以下では説明を省略する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図２に示す如く、本実施形態において、耐火被覆構造は、不燃性の床スラブ５を支持する鉄骨中梁４Ａ周りに設けられており、該鉄骨中梁４Ａの外周のうち床スラブ５に当接しない剥出部４Ｃを覆う熱膨張性の耐火被覆シート層１１ａと、前記耐火被覆シート層１１ａの表面を覆う金属膜の気密層１１ｂと、鉄骨梁４の剥出部４Ｃと耐火被覆シート層１１ａの間に設けられるフェノール樹脂発泡体を主材とする可燃性の断熱層１２とを備えている。
なお、鉄骨梁４の剥出部４Ｃは、上フランジ６の上面を除く全ての面であって、上フランジ６の両側面及び下面、ウェブ８の両側面、下フランジ７の両側面及び上下面のことをいう。
【００２１】
耐火被覆シート層１１ａは、グラファイト粉末等の発泡顔料をエポキシ樹脂やブチル等の樹脂バインダーで固めたシート状に形成され、加熱により所定温度に達すると発泡・膨張し、膨張後に燃焼せずに断熱性を発揮する有機系の耐火材により形成されている。該膨張断熱シートは、通常の温度環境下では膨張することなく、２００℃程度以上に加熱されると厚さ方向に５〜４０倍程度に発泡して膨張し、当該膨張による発泡残渣が断熱層として機能するものであって、通常の温度環境下で厚さを１.０ｍｍ〜２.５ｍｍ程度とすると共に比重１.０〜２.０程度とし、火災時の高温雰囲気により上述の如く発泡膨張しつつも１時間耐火の性能が得られるものが好ましい。本実施形態においては、この種の耐火被覆シート層１１ａとして、フィブロック（登録商標フィブロック／Ｆｉｂｌｏｃｋ。商標権者：積水化学工業株式会社）を用いている。
なお、耐火被覆シート層１１としては、上記フィブロックに限定されず、無機系又は有機系の他の熱膨張性の断熱シートも採用可能である。
【００２２】
また、気密層１１ｂは、アルミニウム薄膜（アルミニウム箔）を用いており、これによって、当該気密層１１ｂは、耐火被覆シート層１１ａ側となる裏面側から表面側に向けて又は該表面側から裏面側に向けての通気を略完全に遮断するばかりでなく、きわめて薄く且つ軽量に形成されるものとなる。
また、アルミニウムは、きわめて高い熱反射率（一般には９７％程度）を有しているので、輻射熱がアルミニウム薄膜に到達する場合であっても、殆どの輻射熱はアルミニウム薄膜表面で反射され、きわめて僅かな輻射熱がアルミニウム薄膜を貫通するのみとなり、これによって、火災時においても気密層１１ｂを通じての鉄骨中梁４に向けての熱の移動が著しく抑制され、ひいては鉄骨中梁４Ａ表面の温度上昇の鈍化が図られている。
なお、本実施形態において耐火被覆シート層１１ａ及び気密層１１ｂは、上記耐火被覆シート層１１ａの表面に気密層１１ｂを被覆した一体のものを用いているが、気密層１１ｂとしては、アルミニウム箔をガラス繊維により補強してなるアルミガラスクロスやアルミニウムシート等を用い、耐火被覆シート層１１ａと別体として用いることも好ましい。
【００２３】
本実施形態においては、耐火被覆シート層１１ａと気密層１１ｂとは一体に形成されており、一方の端部が床スラブ５に釘や鋲等の固定具１３を介して止め付けられており、鉄骨中梁４Ａの剥出部４Ｃを周り込んで他方の端部も床スラブ５に固定具１３を介して止めつけられている。これによって、鉄骨中梁４Ａの剥出部４Ｃは耐火被覆シート層１１ａ及び気密層１１ｂに覆われることとなる。
【００２４】
断熱層１２は、フェノール樹脂発泡体等の成形体や発泡体を板状に形成して構成されている。具体的には、本件出願人が開発して既に国際出願（特願２０００−５５８１５８）した技術（ネオマフォーム（登録商標））に係るものを用いている。当該技術に係るフェノール樹脂発泡体は、断熱材として好ましく使用することが可能で、且つ気密材としても使用することが可能である。
【００２５】
上記技術に係るフェノール樹脂発泡体は、フェノール樹脂基体部と、多数の微細気泡から形成される気泡部とを有し、密度を１０ｋｇ／ｍ３〜１００ｋｇ／ｍ３とするフェノールフォームである。また、該フェノール樹脂発泡体は、微細気泡が炭化水素を含有し且つ平均気泡径が５μｍ〜２００μｍの範囲にあり、大部分の微細気泡の気泡壁が滑らかなフェノール樹脂基体面によって構成されている。そして、発泡剤が炭化水素であるにも関わらず、従来のフロン系発泡剤と遜色のない熱伝導率を持ち、且つ熱伝導率の経時的な変化もなく、圧縮強度等の機械的強度に優れ、脆性が改善される。
上記フェノール樹脂発泡体では、高い断熱性と気密性を有し、且つこれらの性能を長期間維持し得る性質を有している。フェノール樹脂発泡体に於ける断熱性は、気泡径が５μｍ〜２００μｍの範囲、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍと小さく、且つ独立気泡率を８０％以上と高く保持することによって確保することが可能である。
例えば、フェノール樹脂発泡体の密度を２７ｋｇ／ｍ３に設定した場合、２０℃に於ける熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍ・Ｋである。また、当該フェノール樹脂発泡体の耐熱温度（熱変形温度）は１６０℃〜２００℃程度であり、当該温度までは形状を保持して断熱性能を発揮し続けるため、これによって、当該フェノール樹脂発泡体からなる断熱層は、自らが高温となっても高い断熱性能を維持する。
また、フェノール樹脂発泡体は、上述の如く熱変形温度が１６０℃〜２００℃であって高い耐燃焼性を有しており、火炎が作用したとき、単に炭化するのみであって、着火することのない非発火性であり、さらには、爆発・燃焼や温度上昇に起因するガスの発生もない。
【００２６】
ところで、押出法発泡ポリスチレン３種は、熱伝導率；０．０２８Ｗ／ｍ・Ｋ、圧縮強さ；２０Ｎ／ｃｍ２、熱変形温度；８０℃であり、硬質ウレタンフォーム２種は熱伝導率；０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋ、圧縮強さ；８Ｎ／ｃｍ２、熱変形温度；１００℃である。そうすると、前記フェノール樹脂発泡体は、これら押出法発泡ポリスチレン３種や硬質ウレタンフォーム２種よりも充分に高い性能を有する。
このため、フェノール樹脂発泡体からなる断熱材では、従来の押出発泡ポリスチレンや硬質ウレタンフォームの約２／３程度の厚さで略同等の断熱性能を発揮することが可能である。
また、フェノール樹脂発泡体は、比較的脆い材料であるため、少なくとも片面にクラフト紙や不織布からなる保護層を設けるのが一般的である。特に、本件出願人が開発して特許出願している特開平１１−１９８３３２号公報に開示されたフェノール樹脂発泡体積層板は、保護層を形成する不織布を改良することによって接着性能を向上させたものであり、この不織布によってフェノール樹脂発泡体の強度を改善して、強度、断熱性共に優れた建築用断熱材料として提供されるものである。
【００２７】
本実施形態は、上記フェノール樹脂発泡体により断熱層１２を形成しているが、該断熱層１２は、鉄骨中梁４Ａの上フランジ６の一方の側面と同側の下フランジ７の側面の間に架設される薄板状の第１断熱部１２ａと、該第１断熱部１２ａに密着すると共に上下フランジ６、７間に充填される幅厚の第２断熱部１２ｂとを備え、これらが鉄骨中梁４Ａのいずれの側部にも設けられて構成されている。
なお、第１断熱部１２ａは、厚さを７ｍｍ〜４５ｍｍの範囲で設定されたものを用いることが好ましく、本実施形態においては厚さを７ｍｍとしたものを採用している。同様に、第２断熱部１２ｂは、厚さを７ｍｍ〜４５ｍｍの範囲で設定されたものを用いることが好ましく、本実施形態においては厚さを４５ｍｍとしたものを採用している。
この様に断熱層１２は、鉄骨中梁４Ａの側部を覆うものの、その殆どは上下フランジ６、７の間の空間に充填されることとなるため、該断熱層１２を設ける場合であっても、断熱層１２を含む当該鉄骨中梁４Ａの幅が過大に増大されるものとはならず、これによって、鉄骨中梁４Ａを覆う耐火被覆構造の小型化が図られている。
【００２８】
本実施形態によれば、鉄骨中梁４Ａの下方にて火災等が発生する場合であっても、鉄骨中梁４Ａと炎との間には、耐火被覆シート層１１ａのみならず、気密層１１ｂと、フェノール樹脂発泡体からなる非発火性の断熱層１２とが介在し、気密層１１ｂにより、鉄骨中梁４Ａに向けての熱気の流入が防止される。また、気密層１１ｂは金属膜により形成されているために輻射熱の通過も抑制される。さらに、所定の温度以上となると耐火被覆シート層１１ａが膨張して（不燃性の）断熱層を形成することとなるので、これらによって火災による熱気の鉄骨中梁４Ａに向けての流入は一次的に抑制される。
また、火災のない通常時においては、気密層１１ｂにより空気の流通が著しく制限されるため、これによって、当該耐火被覆構造を介しての建物内外の気密性を確保することができる。
【００２９】
また、本願発明者らは、耐火被覆シート層１１ａと鉄骨中梁４Ａとの間にフェノール樹脂発泡体からなる断熱層１２を介在させることにより、耐火性能が著しく向上することを知見した。すなわち、本願発明者らは、実験等を通じて、火災時において、当該フェノール樹脂発泡体からなる断熱層１２は、過熱により炭化してしまうまでは熱気による３００℃以上の高温の温度域においても熱伝達を阻害する効果を発揮し、これによって鉄骨梁４Ａ表面の温度上昇が鈍化（遅延化）することとなり、これによって耐火時間を確保することができることを確認している。また、断熱層１２が炭化する場合にも、単に炭化するのみであって炎上や溶解等することはなく、さらには、発火や温度上昇の原因となりかねないガスの発生もない。
したがって、断熱層１２は、火災時においても温度上昇の鈍化にのみ貢献し、温度上昇の原因となる諸要因を発現することはないので、気密層１１ｂと耐火被覆シート層１１ａにより形成される一次的な断熱を補助する二次的な断熱として有効に機能させることができる。
また、火災のない通常時においては、断熱層１２が所定の断熱性能を発揮することができ、これによって、当該耐火被覆構造を介しての断熱性能を確保することができる。特に、鉄骨中梁４Ａは床スラブ５に比して著しく熱伝達性が良いため、鉄骨中梁４Ａの位置によっては断熱気密を怠ると結露が生じる虞があるが、本実施形態においては、かかる結露を未然に防止することができる。
【００３０】
また、図３は、本実施形態の他の構成を示しており、本実施形態においては、鉄骨中梁４Ａの下フランジ７と耐火被覆シート層１１ａとの間にも第３断熱部１２ｃが設けられている。該第３断熱部１２ｃは、鉄骨中梁４Ａの下フランジ７の幅と略同一幅に形成されており、各側端部に第１断熱部１２ｃの下端部が当接している。これにより、鉄骨中梁４Ａの剥出部４Ｃは断熱層１２に完全に覆われることとなり、当該鉄骨中梁４Ａの耐火性能がさらに向上するものとなるのである。
なお、第３断熱部１２ｃは、厚さを７ｍｍ〜４５ｍｍの範囲で設定されたものを用いることが好ましく、本実施形態においては厚さを２５ｍｍとしたものを採用している。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図４は第２実施形態に係る鉄骨外梁４Ｂの耐火被覆構造を示すもので、本実施形態においては、鉄骨外梁４Ｂは、上フランジ６により床スラブ５を支持すると共に、金物１４を介して外壁３を支持しており、これによって鉄骨外梁４Ｂの一方の側部は僅かな隙間を介して外壁３に対向している。
このため、該鉄骨外梁４Ｂの剥出部４Ｄは、鉄骨外梁４Ｂの他方の側部となる上フランジ６の他方の側部の側面及び下面と、ウェブ８の他方の側面と、下フランジ７の他方の側部の上面及び側面と、下フランジ７の全下面となる。
【００３２】
耐火被覆構造は、これら鉄骨外梁４Ｂの剥出部４Ｄを覆うものであって、剥出部４Ｄを覆う熱膨張性の耐火被覆シート層１１ａと、耐火被覆シート層１１ａの表面に設けられる金属膜の気密層１１ｂと、前記鉄骨外梁４Ｂの剥出部４Ｄと耐火被覆シート層１１ａの間に設けられるフェノール樹脂発泡体を主材とする可燃性の断熱層１２とを備えている。
耐火被覆シート層１１ａと気密層１１ｂとは上記第１実施形態と同様に一体に形成されており、一方の端部が床スラブ５に釘や鋲、アングル等の固定具１３を介して止め付けられており、他方の端部も同様に外壁３に上述の固定具１３を介して止め付けられている。これによって、鉄骨外梁４Ｂの剥出部４Ｄは耐火被覆シート層１１ａ及び気密層１１ｂに覆われることとなる。
【００３３】
また、断熱層１２は、上記第１実施例と同様にフェノール樹脂発泡体により形成されており、鉄骨外梁４Ｂの他方の側部の上フランジ６と下フランジ７に架設される第１断熱部１２ａと、該第１断熱部１２ａに密着した状態でこれら上下一対のフランジ６、７間に充填される第２断熱部１２ｂとを備えている。第１断熱部１２ａは、下フランジ７よりも下方に突出している。
また、下フランジ７の下方には、該下フランジ７の全下面を覆う板状の第３断熱部１２ｃが設けられており、該第３断熱部１２ｃの一方の小口面は外壁３に突き合わされると共に他方の側面が第１断熱部１２ａに突き合わされている。
【００３４】
また、壁内空間Ｓ１には、前述のように、外壁３に沿って沿外壁断熱材１０が設けられているが、該沿外壁断熱材１０は、上記第１実施形態と同様にフェノール樹脂発泡体を板状に形成したものが用いられており、上端部の小口面は、気密層１１ｂ及び耐火被覆シート層１１ａを介して断熱層１２の第３断熱部１２ｃに突き付けられている。これによって、該気密層１１ｂ及び耐火被覆シート層１１ａはこれら第３断熱部１２ｃと沿外壁断熱材１０に挟持されると共に、気密層１１ｂ及び耐火被覆シート層１１ａの端部と外壁３との継目は沿外壁断熱材１０によって覆われることとなる。また、沿外壁断熱材１０の上端部の小口面が気密層１１ｂ及び耐火被覆シート層１１ａを介して断熱層１２の第３断熱部１２ｃに突き付けられていることで、当該沿外壁断熱材１０と気密層１１ｂとは密着することとなり、これらの間に形成される継目に気密テープなどで気密処理を施すことにより、当該継目からの漏気は著しく低減され、これによって気密層内外の気密性能がさらに向上することとなる。
なお、図４中、１５は前述の下地部材、１６は野縁部材、Ｓ２は天井裏空間を示す。
【００３５】
また、上記構成により、沿外壁断熱材１０→下フランジ７に沿う第３断熱部１２ｃ→ウェブ８に沿う第１、第２断熱部１２ａ、１２ｂとして連続する断熱ラインが形成されることとなる。また、これら断熱材は、上記実施例と同様、フェノール樹脂発泡体により形成されているため断熱性のみならず気密性も有しており、かつ継目を気密テープなどで気密処理されているので、上述の如き構成により、断熱材→気密層１１ｂとして連続する気密ラインが形成されることとなる。
【００３６】
本実施形態によれば、鉄骨外梁４Ｂの近傍にて火災等が発生する場合であっても、鉄骨外梁４Ｂと炎との間には、耐火被覆シート層１１ａ、気密層１１ｂ、非発火性の断熱層１２が介在し、気密層１１ｂにより鉄骨外梁４Ｂに向けての熱気の流入が防止され、また輻射熱の通過も抑制される。さらに、所定の温度以上となると耐火被覆シート層１１ａが膨張して非発火性の断熱層を形成し、火災による熱気の鉄骨外梁４Ｂに向けての流入が一次的に抑制される。
特に、耐火被覆シート層１１ａと鉄骨外梁４Ｂとの間に介在させたフェノール樹脂発泡体からなる断熱層１２が耐火性能を向上させる。すなわち、該断熱層１２は、過熱により炭化してしまうまでは熱気による３００℃以上の高温の温度域においても熱伝達を阻害し、鉄骨外梁４Ｂ表面の温度上昇を遅延させ、耐火時間を確保することができ、また非発火性であるので、燃焼しても単に炭化するのみで、炎上や溶解等することがなく、ガスを発生させることもない。したがって、断熱層１２は、火災時においても温度上昇の鈍化にのみ貢献し、温度上昇の原因となる諸要因を発現することはなく、気密層１１ｂと耐火被覆シート層１１ａにより形成される一次的な断熱を補助する二次的な断熱として有効に機能させることができる。
【００３７】
一方、火災のない通常時においては、断熱層１２、気密層１１ｂが所定の断熱性・気密性を発揮することができる。特に、鉄骨外梁４Ｂは、断熱気密を適正に行わなければ結露が生じるが、本実施形態においては、気密層１１ｂと外壁３、床スラブ５によって気密ラインが確保され、沿外壁断熱材１０と断熱層１２によって断熱ラインが確保され、結露が回避できる。すなわち、耐火被覆構造として用いた気密層１１ｂ及び断熱層１２が建物の断熱・気密ラインの一部を兼ねることとなり、夫々を別々に設ける必要はなく、これによって鉄骨外梁４Ｂ周りの納まりが簡素化され、施工性も向上する。  
【００３８】
以上、本発明の耐火被覆構造の実施形態について詳述したが、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではない。
例えば、上記耐火被覆構造は、角パイプ等によって鉄骨梁４を形成する場合であっても同様の作用効果を奏する。また、中間階の鉄骨梁４のみでなく、最上階の鉄骨梁４に対しても採用することができる。
【実施例】
【００３９】
本願発明の構成は以上であって、本願発明の有効性を確認するために行った比較実験を以下に示す。
なお、いずれの試験体においても、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、鉄骨梁としてＨ−２５０×１００×４.５×９のものを長さ１５２０ｍｍとして用いると共に、当該鉄骨梁の上フランジ６上に厚さ５０ｍｍ、幅２５０ｍｍ、長さを１２００ｍｍとしたけい酸カルシウム板を載置する。
【００４０】
＜実施例１＞
図６（ａ）に示す如く、鉄骨梁４Ａの両側部に第１断熱部及び第２断熱部を設けて断熱層１２とし、当該断熱層１２と鉄骨梁４Ａの剥出部４Ｃを覆って耐火被覆シート層１１ａ及び気密層１１ｂを設ける。
なお、断熱層１２としては、ネオマフォームを用いている。第１断熱部の厚さは７ｍｍ、第２断熱層の厚さは４０ｍｍである。耐火被覆シート層１１ａとしては、気密層１１ｂとしてのアルミニウム表面を有するフィブロックを用いており、その厚さは２.５ｍｍである。
＜実施例２＞
図６（ｂ）に示す如く、上記実施例１の構成に加えて、鉄骨梁の下フランジと耐火被覆シート層１１ａ、１１ｂとの間に第３断熱部１２ｃを設ける。該第３断熱部１２ｃもネオマフォームにより形成されており、その厚さは２５ｍｍである。
＜比較例１＞
図６（ｃ）に示す如く、上記実施例１の構成のうち、断熱層１２ａ、１２ｂを取り除いたものである。
【００４１】
＜試験方法＞
各実施例及び比較例（以下、試験体という）を耐火試験炉内に設置し、その後、鉄骨梁の剥出部に向けて火炎を放射して火災時を再現し、当該火炎放射による鉄骨梁の温度変化を記録する
なお、各試験体には、図５（ａ）（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｃ）中に丸囲みの数字により示す（１）〜（７）に対応する位置にそれぞれ熱電対を仕込んでおき、これら（１）〜（７）の平均値を測定温度として、当該測定温度の経時変化を記録してグラフに示すこととする。
【００４２】
＜試験結果＞
図７は、上記実施例１、実施例２、比較例１の試験結果を示すグラフであって、当該グラフは、横軸を経過時間とすると共に縦軸を温度として設定し、グラフ（イ）は炉内温度、グラフ（ロ）は比較例１の温度曲線、グラフ（ハ）は実施例１についての温度曲線、グラフ（ニ）は実施例２についての温度曲線を示している。
図から明らかなとおり、実施例１及び実施例２の耐火時間は比較例１の耐火時間よりも長く、これによって実施例１及び実施例２の構成は耐火性能の向上に効果的であることが確認される。
さらには、実施例２の温度上昇は実施例１の温度上昇よりも小さく、これによって、第３断熱部が耐火性能の向上に効果的であることが確認される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る鉄骨梁の耐火被覆構造を用いた建物の断面図である。
【図２】鉄骨梁が中梁である第１実施形態に係る耐火被覆構造を示す断面図である。
【図３】図２の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図４】鉄骨梁が外梁である第２実施形態に係る耐火被覆構造を示す側断面図である。
【図５】比較実験に使用した鉄骨梁及び比較実験において温度測定をした位置を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】比較実験に使用した耐火被覆構造を示す概略図で、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は比較例１をそれぞれ示す。
【図７】比較実験の結果を示すグラフで、（イ）は炉内温度、（ロ）は比較例１、（ハ）は実施例１、（ニ）は実施例２の温度曲線を示している。
【符号の説明】
【００４４】
１            基礎
２            構造躯体
３            外壁
４            鉄骨梁
４Ａ          鉄骨中梁
４Ｂ          鉄骨外梁
４Ｃ、４Ｄ    剥出部
５            床スラブ
６            上フランジ
７            下フランジ
８            ウエブ
９            内装構造
９ａ          壁面
９ｂ          天井面
１０          沿外壁断熱材
１１ａ        耐火被覆シート層
１１ｂ        気密層
１２          断熱層
１２ａ        第１断熱部
１２ｂ        第２断熱部
１２ｃ        第３断熱部
１４          金物
１５          下地部材
１６          野縁部材
Ｓ１          壁内空間
Ｓ２          天井裏空間
【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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