(57)【要約】【課題】新たに別部品を設けること無く、柱の温度が上昇するのを防止して、柱の強度が低下するのを抑制することができる建築物を得る。【解決手段】中空部１４Ａを備えるコンクリート柱１４の下端側に設けられた流入口３６から、新鮮な空気がコンクリート柱１４の中空部１４Ａへ流入する。流入した空気は、中空部１４Ａ内でコンクリート柱から熱が伝達され、これにより上昇して流出口３８から流出する。このように、コンクリート柱１４に中空部１４Ａを設け、コンクリート柱１４の熱が中空部１４Ａを流れる空気に伝達されるようにすることで、新たな別部品を設けること無く、コンクリート柱１４の温度が上昇するのを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空気が流れる中空部を有するコンクリート柱と、
前記コンクリート柱に設けられ、前記中空部に空気を流入させる流入口と、
前記コンクリート柱に設けられ、前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させる流出口と、
を備える建築物。
【請求項２】
前記流入口及び前記流出口のうち少なくても一方は、前記コンクリート柱の外周壁に設けられる請求項１に記載の建築物。
【請求項３】
前記流入口は、地盤に定着させる基礎と、前記基礎の上方に設けられる床スラブとの間に設けられ、
前記流出口は、最上部のスラブから突出した前記コンクリート柱の突出部に設けられる請求項１又は２に記載の建築物。
【請求項４】
前記流入口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して空気を前記中空部に流入させ、
前記流出口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して、前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させる請求項１又は２に記載の建築物。
【請求項５】
前記流入口から前記中空部へ空気を流入させ、前記流出口から前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させる空気強制流動手段が設けられる請求項１〜４何れか１項に記載の建築物。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート製の柱を備えた建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の建築物には、鉄骨柱と、この鉄骨柱を収容する空冷ダクトと、この空冷ダクトへ空気を送り込む送風機が記載されている。
【０００３】
この構成により、外部の熱が鉄骨柱に伝わるのを防止し、鉄骨柱の温度が上昇するのを抑制することで、鉄骨柱の温度を許容温度以下にして鉄骨柱の性能を低下させないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許平３−１７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この従来の工法では、鉄骨柱の温度の上昇を抑制するため、鉄骨柱とは別個に空冷ダクトを新たに設ける必要があり、高価な構造となっている。
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、新たに別部品を設けること無く、柱の温度が上昇するのを防止して、柱の強度が低下するのを抑制することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る建物の建築物は、内部に空気が流れる中空部を有するコンクリート柱と、前記コンクリート柱に設けられ、前記中空部に空気を流入させる流入口と、前記コンクリート柱に設けられ、前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させる流出口と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成による建築物によれば、内部に空気が流れる中空部を有するコンクリート柱が設けられている。さらに、このコンクリート柱には、コンクリート柱の形成された中空部に空気を流入させる流入口と、流入口より中空部に流入した空気を外部へ流出させる流出口とが設けられている。
【０００９】
この構成により、火災時には暖められたコンクリート柱の中空部の空気が上部に移動し、代わりに流入口から新鮮な空気がコンクリート柱の中空部に流入することで空気が自然に循環する。これにより、コンクリート柱の内部を伝導し中空部に達した熱は中空部を流れる空気に伝達される。
【００１０】
このように、中空部を流れる空気にコンクリート柱の熱が伝達されることで、新たに別部品を設けること無く、コンクリート柱の温度が上昇するのを防止してコンクリート柱の強度が低下するのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る建築物は、請求項１に記載において、前記流入口及び前記流出口のうち少なくても一方は、前記コンクリート柱の外周壁に設けられることを特徴とする。
【００１２】
上記構成による建築物によれば、流入口及び流出口のうち少なくても一方は、中空部を備えたコンクリート柱の外周壁に設けられる。このため、雨滴等の水滴が流入口及び流出口を通して中空部に浸入するのを防止することができる。
【００１３】
本発明の請求項３に係る建築物は、請求項１又は２に記載において、前記流入口は、地盤に定着させる基礎と、前記基礎の上方に設けられる床スラブとの間に設けられ、前記流出口は、最上部のスラブから突出した前記コンクリート柱の突出部に設けられることを特徴とする。
【００１４】
上記構成による建築物によれば、地盤に定着させる基礎と、基礎の上方に設けられる床スラブとの間に設けられた流入口から中空部へ流入した空気は上方へ流れ、最上部のスラブから突出したコンクリート柱の突出部に設けられた流出口から流出する。
【００１５】
このように、コンクリート柱の下端近傍から空気を流入させ、コンクリート柱の上端近傍から空気を流出させることで、満遍なくコンクリート柱の中空部に空気を流すことができる。
【００１６】
本発明の請求項４に係る建築物は、請求項１又は２に記載において、前記流入口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して空気を前記中空部に流入させ、前記流出口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して、前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させることを特徴とする。
【００１７】
上記構成による建築物によれば、流入口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して空気を中空部に流入させ、流出口は、建築物の外壁を貫通する貫通ダクトを通して中空部に流入した空気を流出させる。
【００１８】
このように、外壁を貫通する貫通ダクトを通して空気の流入及び流出を行うことで、コンクリート柱の上側及び下側のレイアウトの制約を受けることなく、空気を中空部へ流入させ、空気を中空部から流出させることができる。
【００１９】
本発明の請求項５に係る建築物は、請求項１〜４何れか１項に記載において、前記流入口から前記中空部へ空気を流入させ、前記流出口から前記流入口より前記中空部に流入した空気を外部へ流出させる空気強制流動手段が設けられることを特徴とする。
【００２０】
上記構成による建築物によれば、空気強制流動手段が、流入口から中空部へ空気を流入させ、流出口から中空部に流入した空気を外部へ流出させる。
【００２１】
このように、強制的に空気を循環させることで、空気強制流動手段を用いないで自然循環させる場合と比較して、効果的にコンクリート柱の温度が上昇するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、新たに別部品を設けること無く、コンクリート柱の温度が上昇するのを防止してコンクリート柱の強度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る建築物を示した構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る建築物に採用されたコンクリート柱及び梁部材の結合部を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る建築物に採用されたコンクリート柱及び梁部材の結合部を示した断面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る建築物を評価したグラブを示した図面、及び評価に用いたコンクリート柱のモデルを示した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る建築物を示した構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る建築物を示した構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る建築物を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１実施形態に係る建築物の一例について図１〜図５に従って説明する。
【００２５】
（全体構成）
【００２６】
図５に示されるように、建築物１０は、グランドラインより下方に設けられ、水平方向に広がる基礎１２を備えており、基礎１２を介して建物１０を地盤に定着させている。
【００２７】
基礎１２からは、垂直方向へ延びる複数本の円筒状のコンクリート柱１４が立設されている。そして、複数本のコンクリート柱１４には、コンクリート柱１４を支える水平方向に延びた梁部材１８の端部が接続されている。
【００２８】
（要部構成）
【００２９】
図２、図３に示されるように、コンクリート柱１４は、遠心成形により形成され、中空部１４Ａを備える円筒形状とされている。また、コンクリート柱１４の内部には、円環状の帯筋部材２０がコンクリート柱１４を補強するように水平方向に設けられ、垂直方向に決められた間隔を空けて複数個設けられている。
【００３０】
さらに、帯筋部材２０の内側には、帯筋部材２０の内周面と接合される軸鉄筋部材２２が、垂直方向に延びて複数本設けられ、コンクリート柱１４を補強するようになっている。
【００３１】
また、図示せぬＰＣ（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）鋼材が、コンクリート柱１４の内部に設けられ、ＰＣ鋼材によって、コンクリート柱１４に圧縮力がかかった状態となっている。つまり、本実施形態のコンクリート柱１４は、ＰＲＣ柱（プレストレスト鉄筋コンクリート）とされている。
【００３２】
さらに、コンクリート柱１４の外周壁１４Ｂに沿って梁部材１８接合用の環状の鋼管２６が設けられており、鋼管２６の内周面における梁部材１８の接合部に対応する部分にはインナープレート２８が接合されている。インナープレート２８は環状であって、鋼管２６と同心状に設けられ、溶接によって鋼管に接合される。
【００３３】
また、本実施形態では梁部材１８としてＨ型鋼が用いられており、このＨ型鋼のフランジ部１８Ａ，１８Ｂに対応する部分に、インナープレート２８がコンクリート柱１４内に入り込むように配置されている。これにより、梁部材１８の接合部の強度を維持できるようになっている。
【００３４】
さらに、鋼管２６の外周面には梁部材１８のフランジ部１８Ａ，１８Ｂを支持するウェブプレート１８Ｃと溶接等で接合される板状のブラケット３０が溶接等でコンクリート柱１４の径方向へ突出するように接合されている。そして、このブラケット３０と梁部材１８のウェブプレート１８Ｃをボルト等により接合することで、コンクリート柱１４と梁部材１８を接合する構成となっている。
【００３５】
さらに、図５に示されるように、コンクリート柱１４に接合された梁部材１８の上面には、板状の各階のスラブ３２が設けられている。
【００３６】
一方、図１に示されるように、基礎１２と基礎１２の上方に設けられたスラブ３２との間には、コンクリート柱１４の中空部１４Ａへ空気を流入させる流入口３６が、コンクリート柱１４の外周壁１４Ｂに設けられている。
【００３７】
これに対し、最上部のスラブ３２から突出したコンクリート柱１４の突出部１４Ｃには、流入口３６より中空部１４Ａに流入した空気を外部へ流出させる流出口３８が、コンクリート柱１４の外周壁１４Ｂに設けられている。
【００３８】
次に、このコンクリート柱１４を用いた施工手順の概略について説明する。
【００３９】
先ず、遠心成形によって製造されたコンクリート柱１４を用意する。このコンクリート柱１４は、工場等において成形された後、建築現場に搬入される。その際、コンクリート柱１４の形状が略円柱であるため、運搬などの際に効率のよい積載ができる。
【００４０】
次に、図２、図３に示されるように、コンクリート柱１４の鋼管２６に、梁部材１８に接合されるブラケット３０を溶接等により接合する。このとき、鋼管２６の内側にインナープレート２８を設けたことで、鋼管２６からコンクリート部２へ熱が伝達されにくくなり、溶接によるコンクリート柱１４への熱の影響を低減することができるようになっている。なお、この接合工程は、建築現場、または鉄骨工場（ファブリケーター）にて行われる。
【００４１】
次に、図１に示されるように、ブラケット３０（図３参照）が接合されたコンクリート柱１４を建築物１０の基礎１２に建て込む。このとき、コンクリート柱１４は、隣り合うコンクリート柱１４のブラケット３０同士が同一直線上に並ぶように建て込む。
【００４２】
また、複数本のコンクリート柱１４を長手方向に連結させる場合には、図にせぬ連結金具を用いて連結する。連結する際には、コンクリート柱１４の中空部１４Ａが、コンクリート柱１４間で塞がれないように連結される。つまり、コンクリート柱１４の中空部１４Ａは、一端部から他端部まで連通するようになっている。
【００４３】
その後、図３に示されるように、隣り合うコンクリート柱１４のブラケット３０へ梁部材１８のウェブプレート１８Ｃをボルト等で接合する。そして、各階の床に相当する位置にスラブ３２を設ける（図１参照）。
【００４４】
（作用・効果）
【００４５】
コンクリート柱１４の下端側に設けられた流入口３６から、基礎１２と基礎１２の上側に配置されるスラブ３２の間の新鮮な空気がコンクリート柱１４の中空部１４Ａへ流入する。
【００４６】
ここで、建築物１０で火災等があった場合には、コンクリート柱１４が加熱されコンクリート柱１４の温度は上昇する。コンクリート柱１４の熱は、中空部１４Ａへ放射され、中空部１４Ａへ流入した空気へ伝達される。
【００４７】
コンクリート柱１４の熱が伝達された空気は、中空部１４Ａ内で上昇して流出口３８から流出される。これにより、さらに流入口３６から新鮮な空気が中空部１４Ａへ流入し、中空部１４Ａに流入した新鮮な空気へコンクリート柱１４の熱が伝達され、熱が伝達されて温度が上昇した空気は、上昇して流出口３８から流出される。
【００４８】
このように、コンクリート柱１４に中空部１４Ａを設け、コンクリート柱１４の熱が中空部１４Ａを流れる空気に伝達されるようにすることで、新たな別部品を設けること無く、コンクリート柱１４の温度が上昇するのを防止することができる。
【００４９】
また、コンクリート柱１４の温度上昇が防止されるため、コンクリート柱１４の強度が低下するのを抑制することができる。
【００５０】
火災時に、コンクリート柱１４の強度が低下するのが抑制されるため、柱の耐火性能（火災時耐力）を向上させることができる。
【００５１】
また、工場で予め成形されたコンクリート柱１４を使用するため、ＲＣ柱や鉄骨柱に比べて工期を短縮することができる。
【００５２】
また、コンクリート柱１４の表面を平滑に仕上げることで、鉄骨柱の場合に必要な耐火被覆等を不要とすることができる。
【００５３】
また、中空部１４Ａに空気を流入させる流入口３６と、空気を流出させる流出口３８を設けるだけの構成となっているため、重量及びコストがＵＰするのを防止することができる。
【００５４】
また、コンクリート柱１４の下端近傍から空気を流入させ、コンクリート柱１４の上端部近傍から空気を流出させることで、満遍なくコンクリート柱１４の中空部に空気を流すことができる。
【００５５】
また、流入口３６及び流出口３８をコンクリート柱１４の外周壁に設けることで、雨滴等の水滴が流入口３６及び流出口３８を通して中空部１４Ａに浸入するのを防止することができる。
【００５６】
次に、本願発明者は、上記構成を用いて空冷システムの効果を確認するため、徐々に加熱されるコンクリート柱の温度上昇について解析にて評価を行った。
【００５７】
図４（Ｂ）に示されるように、外径４００ｍｍ、厚さ７０ｍｍの円筒状のコンクリート柱を用い、図４（Ｃ）に示されるように、このコンクリート柱の一部を解析モデルとして使用した。
【００５８】
解析手法としては、一次元差分法に基づく熱伝導解析（日本建築学会  鋼構造耐火設計指針に示す）を使用し、解析条件としては下記値を採用した。
【００５９】
・加熱・・・・・・・・・・・・・ＩＳＯ８３４標準加熱温度曲線
・対流熱伝導率α・・・・・・・・２５（Ｗ／ｍ２・Ｋ）
・ε  ｍ、ｃｏｎ  ｌ・・・・・・０．９
・ε  ｆ・・・・・・・・・・・・０．９
・ステファンボルツマン係数・・・５．６７（Ｗ／ｍ２・Ｋ４）
・熱伝導率・・・・・・・・・・・ＥＵＲＯＣＯＤＥ（×０．９倍）
・比熱・・・・・・・・・・・・・ＥＵＲＯＣＯＤＥ
・密度・・・・・・・・・・・・・２３００ｋｇ／ｍ３
・含水率・・・・・・・・・・・・３％
【００６０】
そして、図４（Ｃ）に示す一方側（紙面右側）から加熱し、他方側（紙面左側）を断熱条件として、本願の比較例（従来例）として評価を行い、本願の構成の評価としては、他方側を放熱条件とした。また、本願の比較例として行った従来構造（空気が流れない構造）については実験でも評価を行った。
【００６１】
本願の解析結果、比較例の解析結果、及び比較例の実験結果について、図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）における比較例の解析結果（点線）及び比較例の実験結果（実線）から分るように、本解析は、実験をシミュレートしていることが分る。
【００６２】
本願の構成（一点鎖線）では、９０分後（コンクリート外表面が約１０００℃）に、中空側表面温度が２３０℃となり、比較例の４５０℃に対して約半分の温度になっている。
【００６３】
つまり、この解析結果からも、流入口及び流出口を設けて中空部に空気を流すことで、コンクリート柱の温度が上昇するのを防止することができることが分かる。
【００６４】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、円筒状のコンクリート柱１４をもいて本願の構成を説明したが、円筒状に限られず、四角形状、五角形状等であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、コンクリート柱としてＰＲＣ柱を用いて説明したが、特にＰＲＣ柱に限定されることなく、コンクリートを材料とする柱であればよい。
【００６６】
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る建築物の一例について図６に従って説明する。
【００６７】
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図６に示されるように、第２実施形態に係る建築物４０には、建築物４０の外壁４２を貫通する貫通ダクト４４が複数本設けられ、貫通ダクト４４の一端は、外壁４２から外側に突出して開放されている。
【００６９】
そして、コンクリート柱１４の外周壁１４Ｂに設けられた流入口４６は、貫通ダクト４４の他端に連結され、貫通ダクト４４を通して外気を中空部１４Ａへ流入させるようになっている。
【００７０】
同様に、コンクリート柱１４の外周壁１４Ｂに設けられた流出口４８は、貫通ダクト４４の他端に連結され、流入口４６を通して中空部１４Ａに流入した空気を貫通ダクト４４を通して外部へ流出させるようになっている。
【００７１】
このように、外壁４２を貫通する貫通ダクト４４を通して空気の流入、及び流出を行うことで、コンクリート柱１４の上側及び下側のレイアウトの制約を受けることなく、空気を中空部１４Ａへ流入させ、空気を中空部１４Ａから流出させることができる。
【００７２】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、特に説明しなかったが、コンクリート柱１４を防火区画内に設けてもよい。
【００７３】
次ぎに、本発明の第３実施形態に係る建築物の一例について図７に従って説明する。
【００７４】
なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図７に示されるように、第３実施形態に係る建築物５０のコンクリート柱１４の流入口３６には、空気強制流動手段としての押込ファン５２が設けられている。
【００７６】
この押込ファン５２が、流入口３６から空気を中空部１４Ａに押し込むことで、中空部１４Ａ内の空気は上方へ流れ、流出口３８から流出する。
【００７７】
このように、強制的に中空部１４Ａ内に空気の流れを作ることで、効果的に、コンクリート柱１４の温度が上昇するのを防止することができる。
【００７８】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、空気強制流動手段として空気を中空部１４Ａに押し込む押込ファン５２を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではなく、流出口３８に中空部１４Ａの空気を外部へ吸い出す吸出ファン等を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０          建築物
１２          基礎
１４          コンクリート柱
１４Ａ        中空部
１４Ｂ        外周壁
１４Ｃ        突出部
３２          スラブ
３６          流入口
３８          流出口
４０          建築物
４２          外壁
４４          貫通ダクト
４６          流入口
４８          流出口
５０          建築物
５２          押込ファン（空気強制流動手段）
【図１】
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【図２】
2010242299.tif 000004
【図３】
2010242299.tif 000005
【図４】
2010242299.tif 000006
【図５】
2010242299.tif 000007
【図６】
2010242299.tif 000008
【図７】
2010242299.tif 000009