(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高強度繊維補強コンクリート製のコア部と、
前記コア部の周囲に設けられた耐火層と、
を具備し、
前記コア部の上方の支圧板と前記耐火層との接合部、前記コア部の下方の支圧板と前記耐火層との接合部、前記耐火層の中間部のうち少なくとも一箇所に、前記耐火層に軸力を伝達しないためのスリットまたは低剛性材からなる縁切り部が設けられ、
前記コア部と前記耐火層との間に、前記コア部の外周を被覆するように樹脂製の低剛性層が設けられ、前記低剛性層が、加熱されて溶融し気化する潜熱材料であることを特徴とする柱構造。
【請求項２】
前記コア部に中空部分が設けられ、前記コア部は、前記中空部分と前記低剛性層とを連通する孔を有することを特徴とする請求項１記載の柱構造。
【請求項３】
前記耐火層が、前記低剛性層と前記耐火層の表面とを連通する孔を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の柱構造。
【請求項４】
前記耐火層に有機繊維が埋設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の柱構造。
【請求項５】
前記有機繊維が立体繊維織物であることを特徴とする請求項４記載の柱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路トンネルなどの地下構造物などでは、大深度である場合あるいは断面が扁平である場合、土圧に抵抗するために、中壁・中柱などによって断面が複数に分割される。中柱は、円形または矩形の柱であって、常時においては上載土圧に抵抗し、地震時においてはトンネルの変形にも追随できるような変形性能が要求される部材である。
【０００３】
中柱には、鋼管やコンクリート充填鋼管（以下、ＣＦＴとする）などが用いられる。また、近年、国内外で各種開発された圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ2を超えるような超高強度繊維補強コンクリート（以下、ＵＦＣとする）も適用されている。道路トンネルの車線合流部の中柱については、運転者の視認性を確保するためにも、できるだけ間隔を開けて配置し、柱の断面は小さい方が好ましい。超高強度繊維補強コンクリートを用いた中柱は、その強度を活かし、柱の配置間隔を大きくしたり、柱断面を小さくできる点で優れている。
【０００４】
一方、道路トンネルにおいては、火災時の耐火性の確保も重要である。このため、従来、鋼管やＣＦＴを用いた中柱に対しては、耐火パネル、耐火塗装、耐火モルタルなどが施されている。
【０００５】
また、ＵＦＣのようなコンクリート系材料は、火災時においては、内部に含まれている水蒸気の膨張圧が高まり、また非定常熱応力が生じることにより、表面からウロコ状に剥離したり爆裂したりするなどの現象を起こしやすいことが明らかになっている（例えば、特許文献１参照）。したがって、ＵＦＣを利用した中柱においては、火災時に部材が剥離・爆裂し、これが進行することにより部材断面が縮小して断面耐力が低下し、崩壊することが懸念される。
【０００６】
ＵＦＣを利用した中柱における耐火対策としては、耐火パネル、耐火塗料、耐火モルタルなどの他、柱部材の断面を、構造上必要となる大きさよりも火災時に爆裂など損傷する分だけ大きくしておく方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３００２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、耐火対策として用いられる耐火パネルは、平板状の製品においても一般に高価である。中柱に適用する場合には、半割あるいは複数に分割した円筒形の部材となるため、さらに高価となる傾向がある。また、継目の処理が重要となり、火災発生時に隣り合う耐火パネル間の隙間から火炎が侵入して十分な耐火性能が確保できなくなる懸念がある。
【０００９】
耐火塗装に用いられる耐火塗料は、基層である構造部材表面に、火災の熱により２０〜３０倍に発泡して断熱層を形成するものである。耐火塗装は鋼材の耐火対策としては有効であるが、発泡層が剥離しやすいためコンクリートには不向きである。こうした課題を改善しようとする試みもされているが、仮に剥離の問題が解決されたとしても、耐火塗装における耐火性能を維持するための上塗材は経年劣化するため、耐火性能を長期に亘って維持するには、施工後に定期的な検査や適切な補修又は塗り増し等の対策が必要である。
【００１０】
耐火モルタルは、耐火被覆材からなるモルタルを柱部材の表面に吹付けまたは型枠内へ充填注入し、モルタルが硬化して耐火層を形成することにより、部材表面に耐火被覆層を形成するものである。耐火モルタルは多くの空気泡を含んでおり、強度が低い材料であるため、柱部材にあらかじめ吹き付けておいて硬化した後に、この柱部材を吊り上げたり建て込んだりする施工方法、すなわち、工場等で耐火層と柱部材とを一体に形成した部材をトンネル内に搬入し据え付けるといった施工方法は不可能である。そのため、柱部材建込み後に吹付け等により施工する必要があり、現場での作業工程が長引く、吹付けプラントを狭いトンネル現場内に配置してセメントなどの吹付材料と供給水を搬入しなければならないといった欠点がある。さらに、吹付け施工時にはかなりの粉塵が発生し、落下した材料の清掃などに時間がかかるという難点がある。吹付け工法では、意匠性を出せないといった課題もある。
【００１１】
耐火層を一体に形成した高強度コンクリート製の柱部材では、爆裂の防止策として、高強度コンクリートにポリプロピレン等の合成繊維を混入することが行われる。ＵＦＣにおいても、ポリプロピレン等の樹脂繊維を混入して耐火性を高めることは可能であるが、樹脂繊維を混入すると、圧縮強度が低下するという問題点がある。また、鋼繊維と有機繊維を均一に拡散するには、製造時の練混ぜに高度の管理が必要である。さらに、ＵＦＣにおける爆裂防止効果は、高強度コンクリートに比べ十分ではない。
【００１２】
耐火層が柱部材と一体化している場合、耐火層にも高軸圧縮応力が発生する。耐火層は構造部材とはみなさないため、許容応力度を超えるような圧縮応力度が作用しても問題とはならないが、軸圧縮応力が生じた状態では、火災時に剥落したり爆裂しやすいといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、高い軸力が作用する柱部材に超高強度繊維補強コンクリートを適用するにあたり、耐火の問題を解決すると同時に、施工性に優れ、かつ耐火層が一体となった柱構造を提供することである。
【００１４】
前述した目的を達成するために、本発明は、超高強度繊維補強コンクリート製のコア部と、前記コア部の周囲に設けられた耐火層と、を具備し、前記コア部の上方の支圧板と前記耐火層との接合部、前記コア部の下方の支圧板と前記耐火層との接合部、前記耐火層の中間部のうち少なくとも一箇所に、前記耐火層に軸力を伝達しないためのスリットまたは低剛性材からなる縁切り部が設けられ、前記コア部と前記耐火層との間に、前記コア部の外周を被覆するように樹脂製の低剛性層が設けられ、前記低剛性層が、加熱されて溶融し気化する潜熱材料であることを特徴とする柱構造である。
【００１５】
本発明では、コア部の上方の支圧板と耐火層との接合部、コア部の下方の支圧板と耐火層との接合部、耐火層の中間部（上下方向の中央部付近）のうち少なくとも一箇所に、スリットまたは低剛性材からなる縁切り部を設ける。これにより、コア部の上下の支圧板から耐火層に軸力が伝達されず、火災時における爆裂のリスクを低減できる。
【００１６】
本発明では、前記コア部と前記耐火層との間に樹脂製の低剛性層をさらに設ける。
低剛性層を設けることにより、コア部から耐火層への軸力の伝達をより確実に防ぐことができ、耐火層の中央付近における圧縮応力の発生を防止して、火災時における爆裂のリスクをさらに低減できる。
【００１７】
本発明では、前記コア部に中空部分が設けられ、前記コア部は、前記中空部分と前記低剛性層とを連通する孔を有してもよい。また、前記耐火層が、前記低剛性層と前記耐火層の表面とを連通する孔を有してもよい。
中空部分と低剛性層とを連通する孔や、低剛性層と耐火層の表面とを連通する孔を設けることにより、加熱により低剛性層の材料が気化するときの圧力を、中空部分や外界に逃すことができる。
【００１８】
前記耐火層には、例えば、有機繊維が埋設される。前記有機繊維は、立体繊維織物等である。
弾性係数の小さい樹脂を埋設することにより、耐火層の圧縮応力度を小さなものとし、火災時の爆裂を抑制することができる。また、立体繊維織物を用いることにより、火災時に有機繊維が溶融して水蒸気を逃す孔が形成され、コア部の剥落や爆裂を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い軸力が作用する柱部材に超高強度繊維補強コンクリートを適用するにあたり、耐火の問題を解決すると同時に、施工性に優れ、かつ耐火層が一体となった柱構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】柱構造１の概要を示す図
【図２】柱構造１ａの断面図
【図３】柱構造１ｂの断面図
【図４】柱構造１ｃの断面図
【図５】柱構造１ｄの断面図
【図６】柱構造１ｅの断面図
【図７】柱構造１ｆの垂直断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、柱構造１の概要を示す図である。図１の（ａ）図は、柱構造１の立面図である。図１の（ｂ）図は、柱構造１の断面図である。図１の（ｂ）図は、図１の（ａ）図に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。
【００２４】
図１に示すように、柱構造１は、台座部３、支圧板５、コア部７、耐火層９等からなる。台座部３は、コア部７の上下に設けられる。支圧板５は、台座部３とコア部７との接合部に設けられる。耐火層９は、コア部７の周囲に設けられる。
【００２５】
コア部７は、超高強度繊維補強コンクリート製である。コア部７は、鋼繊維や炭素繊維、ガラス繊維等を含有し、圧縮強度が１００〜２５０Ｎ／ｍｍ２、曲げ引張強度が１０〜４０Ｎ／ｍｍ２の性能を示すＵＦＣを用いることが望ましい。
【００２６】
耐火層９は、ポリプロピレン繊維補強コンクリート（以下、ＰＰコンクリートとする）等を用いることが望ましい。一般に、爆裂防止を目的とした有機繊維としてポリプロピレンの短繊維を混入する場合は、長さ１０ ｍｍ〜５０ｍｍ 程度、径５〜５００μｍ程度のものが用いられる。
【００２７】
コア部７の上下の支圧板５と耐火層９との接合部のうち少なくとも一方には、耐火層９に軸力を伝達しないための縁切り部であるスリット１１が設けられる。スリット１１を設けることにより、耐火層９の上下端部に圧縮応力度が作用しなくなる。
【００２８】
図１に示す柱構造１を構築する際には、コア部７と耐火層９とを、二次製品工場でプレキャスト部材として製作し、これらを現場に搬入して設置する方法が好ましい。耐火層９の製作にＰＰコンクリートを用いれば、製作性が高く、プレキャスト部材の運搬時に角欠けが生じる可能性が低い。
【００２９】
このように、第１の実施の形態によれば、コア部７の上下の支圧板５と耐火層９との接合部にスリット１１を設けることにより、耐火層９の上下端部に圧縮応力度が作用しなくなり、火災時に爆裂を抑制することができる。
【００３０】
なお、柱構造１を構築する際、耐火層９とコア部７との一体性を確実にする必要はない。むしろ、耐火層９とコア部７との一体性が確実でなく、耐火層９に軸力が作用しない方が、火災時における爆裂のリスクを低減できる。
【００３１】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２は、柱構造１ａの断面図である。柱構造１ａの構造および材質は、第１の実施の形態の柱構造１とほぼ同様であるが、耐火層９とコア部７との間に樹脂製の低剛性層１３を有する。
【００３２】
耐火層９に用いるＰＰコンクリートやコア部７に用いるＵＦＣの弾性係数はおよそ３０〜４５ ｋＮ／ｍｍ２である。低剛性層１３に用いる樹脂の弾性係数は、一般に、これよりも1桁以上小さい。耐火層９と支圧板との接合部にスリットを設けて耐火層９の上下端部に圧縮応力度が作用しないようにすると同時に、弾性係数の小さい材料を低剛性層１３として耐火層９とコア部７との間に介在させることにより、柱の高さ方向の全域において、耐火層９の圧縮応力度を小さなものとできる。なお、低剛性層１３は、耐火層９とコア部７とが滑るような構造としてもよい。
【００３３】
低剛性層１３には、潜熱作用を発現する材料（以下，潜熱材料と称す）を用いてもよい。この場合、潜熱材料の潜熱、すなわち融解熱・蒸発熱を利用して耐火性能を向上させることができる。
【００３４】
潜熱材料の例としては、ショウノウ、ナフタリン、あるいは硫黄などのように、熱分解温度が４５０℃よりも低い高分子化合物が知られている。コア部７に用いるＵＦＣは養生において蒸気養生を行うため、低剛性層１３に用いる潜熱材料の融点は１００℃以上であることが必要である。これを満たす材料としては、ポリエチレンあるいはポリプロピレンがある。
【００３５】
上述した潜熱材料を、薄層の低剛性層１３として耐火層９とコア部７との間に介在させることにより、火災時に時間に対する温度上昇速度を鈍化させることができる。柱構造１ａが火害に晒されて、表面から内部に向かって温度が上昇していく過程において、耐火層９とコア部７との境界に配置された低剛性層１３の潜熱材料は、加熱され溶融し、気化する。潜熱材料は、溶融および気化時に、状態変化に伴って吸熱し、コア部７のＵＦＣの温度上昇速度を減速させる。また、潜熱材料の散逸により、耐火層９とコア部７の表面との間に空隙層を形成するため、コア部７内の水蒸気圧の上昇を抑制する作用も発揮する。こうした作用により、潜熱材料を用いれば、必要な耐火層９の厚さを薄くできる。
【００３６】
柱構造１ａは、遠心成形により、以下のように構築することができる。まず、遠心成形の型枠にＰＰコンクリート等を投入し、遠心成形し所定の厚さの耐火層９を形成する。これが硬化あるいは凝結した後、潜熱材料を投入して、あるいはシート状の材料を敷設して、低剛性層１３を形成する。最後にＵＦＣを投入して遠心成形してコア部７を形成する。型枠内面に凹凸を施すことで、意匠性を付与することもできる。
【００３７】
柱構造１ａを構築する際には、コア部７および耐火層９を二次製品工場でプレキャスト部材として製作してもよい。この場合、プレキャスト部材であるコア部７および耐火層９、低剛性層１３を形成するシート材を現場に搬入して、柱構造１ａを構築する。
【００３８】
このように、第２の実施の形態では、耐火層９とコア部７との間に低剛性層１３を設ける。軸圧縮力が支圧板５を介して柱部材１ａに作用すると、コア部７には圧縮応力が発生する。耐火層９の上下端部にスリット１１があるだけでは、端部近傍には圧縮応力は作用しないが、上下端から離れるに従って耐火層９にも圧縮応力が発生する。低剛性層１３を設けることにより、コア部７に導入された軸圧縮応力度が外側の耐火層９に伝達されず、火災時における爆裂の抑制が可能である。
【００３９】
次に、第３の実施の形態について説明する。図３は、柱構造１ｂの断面図である。柱構造１ｂの構造および材料は、第２の実施の形態の柱構造１ａとほぼ同様であるが、コア部７に相当するコア部７ｂに、微細な孔１７が設けられる。孔１７は、コア部７ｂの中空部分１５と低剛性層１３とを連通する。孔１７は、例えば、コア部７ｂの製作時に形成される。
【００４０】
柱構造１ｂでは、第２の実施の形態の柱構造１ａと同様に、火災時に、耐火層９とコア部７ｂとの境界に配置された低剛性層１３の潜熱材料が加熱され、溶融し、気化する。孔１７は、低剛性層１３の潜熱材料が気化するときの圧力を逃すために設けられる。コア部７ｂの中空部分は、上下の取り付け部分を介して外界に連通させる構造とする。なお、柱構造１ｂでは、コア部７ｂの中空部分１５に水を溜めておき、火災時にこれが蒸発する時の気化熱を潜熱として利用してもよい。水の気化により発生する圧力は、中空部分１５から上下の取り付け部分を介して外界に逃す。
【００４１】
柱構造１ｂを構築する際には、例えば、孔１７を有するコア部７ｂおよび耐火層９を二次製品工場でプレキャスト部材として製作する。そして、プレキャスト部材であるコア部７ｂおよび耐火層９、低剛性層１３を形成するシート材を現場に搬入して、柱構造１ｂを構築する。
【００４２】
このように、第３の実施の形態では、コア部７ｂの中空部分１５と低剛性層１３とを連通する孔１７が設けられる。これにより、火災時に、低剛性層１３の潜熱材料が加熱されて気化するときの圧力を、孔１７から確実に逃し、爆裂を抑制することができる。
【００４３】
次に、第４の実施の形態について説明する。図４は、柱構造１ｃの断面図である。柱構造１ｃの構造および材質は、第２の実施の形態の柱構造１ａとほぼ同様であるが、耐火層９に相当する耐火層９ｃに、微細な孔１９が設けられる。孔１９は、耐火層９ｃの表面と低剛性層１３とを連通する。孔１９は、例えば、耐火層９ｃの製作時に形成される。
【００４４】
柱構造１ｃでは、第２の実施の形態の柱構造１ａと同様に、火災時に、耐火層９ｃとコア部７との境界に配置された低剛性層１３の潜熱材料が加熱され、溶融し、気化する。孔１９は、低剛性層１３の潜熱材料が気化するときの圧力を逃すために設けられる。なお、柱構造１ｃでは、コア部７の中空部分１５に水を溜めておき、火災時にこれが蒸発する時の気化熱を潜熱として利用してもよい。水の気化により発生する圧力は、中空部分１５から上下の取り付け部分を介して外界に逃す。
【００４５】
柱構造１ｃを構築する際には、例えば、コア部７および孔１９を有する耐火層９ｃを二次製品工場でプレキャスト部材として製作する。そして、プレキャスト部材であるコア部７および耐火層９ｃ、低剛性層１３を形成するシート材を現場に搬入して、柱構造１ｃを構築する。
【００４６】
このように、第４の実施の形態では、耐火層９ｃの表面と低剛性層１３とを連通する孔１９が設けられる。これにより、火災時に、低剛性層１３の潜熱材料が加熱されて気化するときの圧力を、孔１９から確実に逃し、爆裂を抑制することができる。
【００４７】
次に、第５の実施の形態について説明する。図５は、柱構造１ｄの断面図である。柱構造１ｄの構造は、第１の実施の形態の柱構造１とほぼ同様であるが、コア部７に相当するコア部７ｄと、耐火層９に相当する耐火層９ｄとが一体に形成される。コア部７ｄは、ＵＦＣ製とする。耐火層９ｄは、径の小さな有機繊維等による立体繊維織物が埋設される。立体繊維織物は、例えば、植物のヘチマの乾燥繊維の様に立体網目形状に成型したものや、立体網目構造で繊維が螺旋状のループを巻いた製品等を使用する。
【００４８】
柱構造１ｄでは、火災時に、耐火層９ｄに埋設された立体繊維織物が溶融して、コア部７ｄを爆裂させる水蒸気を逃す孔を形成する。立体繊維織物の材料としては、比較的溶融・蒸発温度の低い素材として、ポリプロピレン系、ポリビニルアルコール系、ビニリデン系などの有機材料が好ましい。例えば、ポリプロピレン、ポリビニルアルコールの重量残存率は１５〜２０％であり、好適である。ポリ塩化ビニル、アクリル繊維は、重量残存率が３０％を超えるため、十分な耐爆裂性の効果は期待できない。
【００４９】
立体繊維織物の材料は、水蒸気の抜け穴となるように減容するだけでなく、加熱によって受ける熱量が溶融等の変化のために使用され、その変化に使用された熱量分だけ耐火被覆材の温度上昇が抑えられるような材料であると、より好適である。こうした有機質材料としては、合成樹脂又はゴムの発泡物等が利用可能である。具体例としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合物、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、天然ゴム、合成ゴム等がある。
【００５０】
立体繊維織物の繊維直径は、５〜５００μｍが望ましい。直径が小さすぎると水蒸気の経路として好ましい大きさの空孔を形成し難い。径が大きすぎると、火災時のコア部７ｄの剥離・爆裂に対して十分な抵抗性が期待できない。
【００５１】
繊維は、１本の繊維でなくともよく、細い繊維を束ねたものを立体織物状に加工したものでもよい。強固に束ねない繊維は、コア部７ｄのＵＦＣ打設後に、ペースト成分の流動や振動などによって適度にほぐれ、繊維が分散する。また、遠心成形時に立体繊維がつぶれないで所定の厚さを確保するために、金属製の立体繊維と一体となったものでもよい。
【００５２】
柱構造１ｄを構築する際には、遠心成形用の型枠内面に筒状に加工した立体繊維織物を敷設し、ＵＦＣを投入して締め固める。これにより、立体繊維織物の空隙にペースト成分が浸透した耐火層９ｄとコア部７ｄとを一体的に形成する。または、遠心成形用の型枠内面に立体繊維織物を敷設し、ＵＦＣを投入して締め固め、立体繊維織物にペースト成分が浸透した耐火層９ｄが硬化した後、耐火層９ｄの内部に改めてＵＦＣを投入して締め固め、コア部７ｄを形成してもよい。遠心成形用の型枠内面に凹凸を施すことで、意匠性を付与することもできる。
【００５３】
このように、第５の実施の形態では、耐火層９ｄに、径の小さな有機繊維等による立体繊維織物が埋設される。これにより、火災時に立体繊維織物が溶融して、コア部７ｄを爆裂させる水蒸気を逃す孔が耐火層９ｄに形成され、剥落や爆裂を抑制することが可能となる。
【００５４】
第５の実施の形態では、耐火層９ｄを形成する際に立体繊維織物を埋設することにより、有機短繊維を混入する方法に比べ、練混ぜ時の流動性が向上する。また、有機繊維が耐火層９ｄにだけ配置され、荷重を支持するコア部７ｄには含有されないので、有機繊維の含有により構造部材の圧縮強度が低下するといった従来の問題が解決する。立体繊維織物をポリプロピレンの繊維を熱溶着した構造とした場合、酸・アルカリに強く、化学的にも安定しているため、コア部７ｄのＵＦＣを打設する際に有害物質を溶出することがない。
【００５５】
次に、第６の実施の形態について説明する。図６は、柱構造１ｅの断面図である。柱構造１ｅの構造は、第５の実施の形態の柱構造１ｄとほぼ同様であるが、コア部７ｄと耐火層９ｄとの間に鋼繊維２１が配置される。コア部７ｄは、鋼繊維を含有するＵＦＣ製とする。耐火層９ｄは、第５の実施の形態の柱構造１ｄと同様に、径の小さな有機繊維等による立体繊維織物が埋設される。
【００５６】
柱構造１ｅを構築する際には、遠心成形用の型枠内面に筒状に加工した立体繊維織物を敷設し、鋼繊維を含むＵＦＣを投入して締め固める。これにより、ＵＦＣのペースト分が立体繊維織物の空隙に浸透した耐火層９ｄとコア部７ｄとを一体的に形成する。このとき、鋼繊維２１は、比重（７．８５）がＵＦＣのペーストの比重（３〜４）より重いので、立体繊維織物の空隙に浸入できず、立体繊維織物の内側面に沿って集中して配置される。通常の打設方法では鋼繊維が３次元方向にランダムに配向されるが、遠心成形の場合は、２次元内に配向される。遠心成形用の型枠内面に凹凸を施すことで、意匠性を付与することもできる。
【００５７】
このように、第６の実施の形態では、鋼繊維２１が、立体繊維織物の内側面に沿って集中して配置される。この結果、円筒状の製品としての曲げ引張強度が向上する、圧縮破壊するときの靭性が向上する、そして火災時の爆裂防止に効果的な配向方向となるなどのメリットがある。
【００５８】
なお、耐火層９ｄにペースト成分だけが浸透することを考慮し、練混ぜ時の鋼繊維２１の量を少なくすることも可能である。その場合は、練混ぜが容易になるといったメリットもある。
【００５９】
次に、第７の実施の形態について説明する。図７は、柱構造１ｆの垂直断面図である。柱構造１ｆの構造は、第１の実施の形態の柱構造１とほぼ同様であるが、耐火層９に相当する耐火層９ｆの上下方向の中間付近にもスリット１１が設けられる。柱が長い場合には、耐火層９ｆの柱中間部における圧縮応力度が上端部および下端部における圧縮応力度に比べて大きくなる。柱構造１ｆのように、耐火層９ｆの中間部にスリット１１を設けることにより、耐火層９の中間部に圧縮応力度が作用しなくなる。
【００６０】
図７に示す柱構造１ｆを構築する際には、コア部７と耐火層９ｆとを、二次製品工場でプレキャスト部材として製作し、これらを現場に搬入して設置する方法が好ましい。
【００６１】
このように、第７の実施の形態によれば、コア部７の上下の支圧板５と耐火層９ｆとの接合部、および、耐火層９ｆの中間部にスリット１１を設けることにより、耐火層９ｆの上下端部および中間部に圧縮応力度が作用しなくなり、火災時に爆裂を抑制することができる。
【００６２】
なお、第１から第６の実施の形態では、耐火層の上端部および下端部に、第７の実施の形態では耐火層の上端部、下端部および中央部にスリット１１を設けて縁切り部としたが、スリットは、上端部、下端部、中央部うち少なくとも一箇所に設ければよい。また、スリット１１の部分に耐火性能を有する低剛性材を設置して縁切り部としてもよい。
【００６３】
さらに、第３の実施の形態の柱構造１ｂではコア部７ｂに孔１７を、第４の実施の形態の柱構造１ｃでは耐火層９ｃに孔１９を設けたが、コア部と耐火層の双方に孔を設けて、低剛性層１３の材料が気化することにより生じる圧力を逃してもよい。
【００６４】
第１から第７の実施の形態では、柱構造の断面を中空の円形としたが、断面の形状はこれに限らない。プレキャスト部材として製作する場合は、矩形や、中空のない円形等でもよい。
【００６５】
耐火層の厚さとしては、ＰＰコンクリートを用いた場合には、一般に６０〜１００ｍｍ程度である。耐火層に立体繊維織物を埋設する方法と、耐火層とＵＦＣ製のコア部との間に低剛性層を設ける方法とは、併用することも可能である。低剛性層の厚さは、５〜１０ｍｍ程度とするのが望ましい。この場合は、耐火層の厚さをさらに薄くすることができる。
【００６６】
耐火層に立体繊維織物を埋設する方法と、耐火層とＵＦＣ製のコア部との間に低剛性層を設ける方法とを併用して柱構造を構築する際には、遠心成形用の型枠内面に筒状に加工した立体繊維織物を敷設し、ＵＦＣを投入して遠心成形し所定の厚さの耐火層を形成する。これが硬化あるいは凝結した後、潜熱材料を投入して、あるいはシート状の材料を敷設して、低剛性層を形成する。最後にＵＦＣを投入して遠心成形してコア部を形成する。
【００６７】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ………柱構造
３………台座部
５………支圧板
７、７ｂ、７ｄ………コア部
９、９ｃ、９ｄ、９ｆ………耐火層
１１………スリット
１３………低剛性層
１５………中空部分
１７、１９………孔
２１………鋼繊維
【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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