(57)【要約】【課題】木材が持つ質感を外被部に備え、かつ、燃え代部の燃焼による影響が外荷重を負担する主要構造部分に及ぶこと防止することを可能とした木質耐火部材を提案する。【解決手段】中央に配設された木質荷重支持部２の周囲に、発泡性耐火被覆材で形成された耐火材層３と、空気層４と、木材からなる燃え代木材層５とが外側に向って順に積層されている木質耐火部材１であって、空気層４は、耐火材層３と燃え代木材層５との間に密閉されている。【選択図】図１
2018145654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の柱材、または梁材に使用される木質耐火部材であって、
中央に配設された木質荷重支持部の周囲に、耐火材層、空気層および燃え代木材層が外側に向って順に積層されており、
前記空気層は、前記耐火材層と前記燃え代木材層との間に密閉されていることを特徴とする、木質耐火部材。
【請求項２】
前記耐火材層は、板状の耐火被覆材またはシート状の耐火被覆材にて形成されており、
前記耐火材層と前記燃え代木材層との間に、当該耐火材層と非固定状態の連結部材が設けられていることにより前記空気層が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の木質耐火部材。
【請求項３】
前記耐火材層は、発泡性耐火塗料、または板状の発泡性耐火被覆材で形成されており、
前記燃え代木材層は、火災の熱により前記耐火材層が発泡する際の膨張圧、または火災の熱により接続部材が溶解することによって脱落する複数の仕上げ板材で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の木質耐火部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質荷重支持部の外側に、耐火材層、空気層、及び燃え代木材層を備えた木質耐火部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成２２年に「公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律」が施行されたことに伴い、建築物への木材利用の機運が高まっている。一方、可燃物である木材を柱材や梁材等の構造部材に使用する場合には、火災時等の安全性を確保するために耐火性を備えているのが望ましい。
木質構造部材の耐火性を確保することを目的として、荷重支持部に対して耐火被覆する耐火構造が多数開発されている。なお、耐火構造は、火災終了時においても荷重支持部が炭化することなく、構造部材本来の荷重支持性能が確保される必要がある。よって、木材で荷重支持部を形成する場合には、火災時および火災終了時における荷重支持部の温度が炭化開始温度である２６０℃を下回るように、荷重支持部を被覆する必要がある。
例えば、特許文献１には、木材で構成された荷重支持部と、荷重支持部の外周に配置された燃え止まり層と、燃え止まり層の外側に配置された燃え代層とを備える木質構造部材が開示されている。当該木質構造部材の燃え止まり層は、燃え止まり部材（モルタル板や石膏ボード等）および隣接する燃え止まり部材同士の間に配設された桟木板を備えている。よって、特許文献１の木質構造部材は、目標とする耐火時間に応じて燃え止まり部材の厚さが決まる。耐火時間を長くしようとすると、燃え止まり層が厚くなるので、供用空間の有効面積が減少するという課題があった。
また、特許文献２には、鉄骨部材を耐火被覆材によって被覆する耐火被覆構造が開示されている。しかし、耐火被覆材を燃え止まり層に採用した場合であっても、耐火時間を長くするためには、耐火被覆材を厚く被覆する必要がある。
そこで、耐火被覆材に、一定の温度で発泡して耐火層を形成する耐火塗料を燃え止まり層に採用すれば、燃え止まり層の薄層化が可能となるが、火災発生時に燃え代層によって耐火塗料の発泡障害が生じて、十分な耐火性能を確保できなくなるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２２７７４９号公報
【特許文献２】特開２０１３−０８７４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、鉛直荷重や地震荷重を負担する主要構造部分に配置される木質耐火部材であって、木材が持つ質感を外被部に備え、かつ施工性が良く、なおかつ燃え代部の燃焼による影響が外荷重を負担する主要構造部分に及ぶことを防止した木質耐火部材を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、木質荷重支持部の周囲に耐火被覆部を備える木質耐火部材として、木質荷重支持部を覆うように耐火材層を設けるとともに、その外側の燃え代木材層との間に密閉された空気層を配置して、燃え代木材層および空気層により所定の断熱性能を確保しつつ、火災によって炭化した燃え代木材層を脱落させることで、耐火材層の性能を十分に発揮できることに着眼して、本発明の木質耐火部材に至った。
前記課題を解決するために、本発明に係る建物の柱材、または梁材に使用される第一の発明の木質耐火部材は、中央に配設された木質荷重支持部の周囲に、耐火材層、空気層および燃え代木材層が外側に向って順に積層されており、前記空気層は、前記耐火材層と前記燃え代木材層との間に密閉されていることを特徴としている。
かかる木質耐火部材（柱や梁）によれば、１時間〜３時間に至る所望の耐火性能が確保された建築基準法を満足する耐火構造を実現することができる。また、火災時には、燃え代木材層が燃焼して炭化が進むものの、燃え代木材層の内側面と耐火材層との間に、熱伝導率が０．０２（Ｗ/ｍ２・ｋ）と非常に小さい空気層が設けられているため、炭化の進行をくい止めることができる。
【０００６】
また、第二の発明の木質耐火部材は、前記耐火材層が板状の耐火被覆材またはシート状の耐火被覆材にて形成されている。また、前記耐火材層と前記燃え代木材層との間には、当該耐火材層と非固定状態の連結部材が設けられていることにより前記空気層が形成されている。
かかる木質耐火部材によれば、耐火材層が板状の耐火被覆材またはシート状の耐火被覆材で形成されるため、耐火被覆材を荷重支持部の外周面に設置する際に複雑な取付け作業が必要ではなく、貼付け、または巻き立てることで、所定の層厚さが確保できる。また、木質耐火部材は、燃え代木材層と耐火材層との間に介設された連結部材が耐火材層には固定されていないため、燃え代木材層の燃焼および炭化の範囲が拡大した際には、燃え代木材層とともに連結部材が耐火材層から脱落する。そのため、炭化した燃え代木材層の内側面からの熱輻射がなくなり、木質荷重支持部とその外周囲に設置された耐火材層により所定の耐火性能を有する耐火構造が実現される。
【０００７】
さらに、第三の発明の木質耐火部材は、前記耐火材層は、発泡性耐火塗料、または板状の発泡性耐火被覆材で形成されており、前記燃え代木材層は火災の熱により前記耐火材層が発泡する際の膨張圧、または火災の熱により接続部材が溶解することによって脱落する複数の仕上げ板材で形成されていることを特徴とする。
かかる木質耐火部材によれば、木質荷重支持部を覆う耐火材層が発泡性耐火塗料で形成されており、耐火材層には耐火材同士の接合面や重なり部が設けられていないので、火災時の熱が接合部分の隙間を熱の通り道として、木質耐火部材の中心部側に進展することはなく、耐火材層厚さ分の本来の耐火性能を確保することができる。
また、燃え代木材層は、火災の熱により耐火材層が発泡する際の膨張圧によって脱落する複数の仕上げ板材で形成されているので、耐火材層を形成する発泡性耐火塗料の発泡が燃え代木材層によって阻害されることがない。また別の燃え代木材層では、火災の熱により溶解する接続部材を介して仕上げ板材同士が接合させているので、発泡性耐火塗料や発泡性耐火被覆材と同様に、耐火材層が燃え代木材層によって阻害されることがない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の木質耐火部材によれば、木材が持つ質感を外被部に備え、かつ施工性が良く、なおかつ、燃え代部の燃焼による影響が外荷重を負担する主要構造部分に及ぶことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は第一実施形態に係る木質耐火部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ平断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ部分拡大図である。
【図２】（ａ）木質耐火被覆柱体の加熱要素実験の試験体概要、（ｂ）実験結果による木質荷重支持部の表面温度の推移グラフである。
【図３】加熱試験後の木質耐火被覆柱体の切断面の写真である。
【図４】第一実施形態の木質耐火部材について実施した非定常熱伝導解析のモデル図である。
【図５】解析結果による燃え代木材層の表裏面温度の推移を示すグラフである。
【図６】（ａ）は第二実施形態に係る木質耐火部材を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部分拡大図、（ｃ）は（ａ）のＤ部分拡大図である。
【図７】中層建物を対象とした木質耐火部材の断面設計例である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は木質耐火部材の燃え代木材層の変形例を示す平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、仕上げ部分および燃え代部分に相当する燃え代木材層と、火災時の燃焼および炭化の進行を止めることができる燃え止まり部分に相当する空気層と、木質荷重支持部の耐火性能および耐熱性能を確保するための耐火材層とを備えた木質耐火部材である。なお、空気層は、耐火材層と燃え代木材層との間に連結部材を設置するとともに、上下端に其々耐火材層を配置することで。密閉された隙間（空間）である。
木質耐火部材の特徴は、火災時の延焼初期段階と、延焼拡大段階の２段階において、異なる耐火性能を有する耐火被覆層により木質荷重支持部の炭化を防止するものであり、延焼初期段階では燃え代木材層と空気層による第一の耐火被覆層が延焼進展に抵抗し、延焼拡大段階では発泡性耐火塗料、または耐火被覆材や発泡性耐火被覆材による耐火材層が木質荷重支持部の炭化を防止する点である。
本発明の第一実施形態（木質耐火柱）を図１に示し、第二実施形態（木質耐火梁）を図６に示す。以下、添付図面を参照して、本発明による木質耐火部材の各構成と、耐火性能に関する加熱実験結果と検証解析結果、及び断面設計例について、説明する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の木質耐火部材１は、建物の柱を構成する部材であって、図１（ａ）に示すように、上部構造（例えば、天井スラブや梁等）１１と下部構造（例えば床スラブ等）１２との間に立設されている。本実施形態の木質耐火部材１は、図１（ｂ）に示すように、断面視正方形を呈している。なお、木質耐火部材１の断面形状は限定されるものではなく、例えば、矩形状や円形状であってもよい。
木質耐火部材１は、工場において、中央に配設された木質荷重支持部２の周囲に、耐火材層３、空気層４および燃え代木材層５が外側に向って順に積層されてなることを特徴とする。
【００１２】
木質荷重支持部２は、いわゆる構造部材であって、図１（ａ）に示すように、上部構造１１と下部構造１２との間に立設されている。木質荷重支持部２は、木質耐火部材１に上載あるいは接続された屋根、梁、床等を支持することが可能な断面寸法を有している。なお、耐火材層３、空気層４および燃え代木材層５は、構造部材ではない。本実施形態の木質荷重支持部２は、図１（ｂ）に示すように、断面正方形のスギの集成材により構成されている。なお、木質荷重支持部２を構成する材料は、スギに限定されるものではなく、例えば、ヒノキやカラマツ等であってもよい。また、木質荷重支持部２は、集成材に限定されるものではなく、無垢材であってもよい。また、木質荷重支持部２の断面形状は、正方形に限定されるものではなく、例えば円形や矩形であってもよい。
【００１３】
耐火材層３は、木質荷重支持部２の外周面を覆っている。本実施形態の耐火材層３は、板状の耐火被覆材またはシート状の耐火被覆材、或いは発泡性耐火塗料や板状の発泡性耐火被覆材で形成される。板状やシート状の耐火被覆材は、木質荷重支持部２の外周面に、貼付け、または巻き立てることで、所定の層厚さを確保する。板状またはシート状の耐火被覆材とは、表面に着色不織布を備えた耐熱ロックウール材、またはゾノトライト系けい酸カルシウム耐火被覆材である。例えば、耐熱ロックウール材は、ニチアス株式会社製で鋼管に巻き付けるタイプの耐火被覆材マキベエ（登録商標）である。
発泡性耐火塗料または板状の発泡性耐火被覆材とは、数ｍｍ〜数十ｍｍ厚の塗膜で１時間〜３時間程の耐火性能を発揮する耐火被覆材であり、火災時には耐火塗料は２０〜１００倍に発泡して炭化層を形成することで、火災から木質荷重支持部２を守るものである。例えば、発泡性耐火塗料には、発泡性アクリル系樹脂塗料やエスケー化研株式会社製の水性発泡性耐火塗料のＳＫタイカコート（登録商標）等がある。
図１に示す耐火材層３は、パネル状の発泡性耐火被覆材を木質荷重支持部２の外周面に貼着することにより形成されている。図１（ａ）に示すように、耐火材層３の上端（木質耐火部材１と上部構造１１との接合部）および耐火材層３の下端（木質耐火部材１と下部構造１２との接合部）では、耐火材層３の層厚がそれ以外の部分に比べて大きい。すなわち、耐火材層３は、外側に開口する凹部を有していて、断面視コ字状を呈している。なお、耐火材層３の断面形状は限定されるものではなく、例えば平板状であってもよい。また、耐火材層３の断面形状はこれに限らず、空気層４や燃え代木材層５が、上部構造１１または下部構造１２に接してもよい。
発泡性耐火被覆材には、火災時等において木材が炭化し始める温度（炭化開始温度２６０℃）に達する前に発泡する材質を有したものを使用する。本実施形態では、約１００℃〜１２０℃の比較的低い温度で発泡し始める発泡性耐火被覆材を使用する。なお、耐火材層３に使用する発泡性耐火被覆材はこれに限定されるものではなく、例えば、一般的に使用されている約２００℃〜３００℃で発泡し始めるものを使用してもよい。また、耐火材層３の形成方法は限定されるものではなく、例えば、板状の発泡性耐火被覆材を木質荷重支持部２の外周面に貼り付けてもよいし、発泡性耐火塗料を木質荷重支持部２の外周面に塗布してもよいし、吹き付けてもよい。また、耐火材層３を構成する材料は、発泡性の耐火被覆材に限定されるものではない。
【００１４】
空気層４は、耐火材層３の外側に形成された密閉空間である。すなわち、空気層４は、耐火材層３と燃え代木材層５との間に形成された断面視枠状の隙間（空間）である。図１（ｂ）に示すように、空気層４の角部には、連結部材６，６，…が配設されている。すなわち、空気層４は、耐火材層３と燃え代木材層５との間にスペーサーとしての連結部材６が介設されていることにより形成されている。
本実施形態の連結部材６は、図１（ｃ）に示すように、断面視Ｌ字状に形成されていて、木質耐火部材１の軸方向（高さ方向）に所定の間隔をあけて複数配設されている。なお、連結部材６の形状、配置および数等は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、連結部材６を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、木材、鋼材、石膏ボード、ケイ酸カルシウム等を使用すればよい。連結部材６の一方の面は燃え代木材層５に接着されていて、連結部材６の他方の面は耐火材層３に非固定状態で当接している。なお、連結部材６の燃え代木材層５への接合方法は限定されるものではなく、例えば、木ビス等により固定してもよい。また、連結部材６は、必ずしも燃え代木材層５に固定する必要はない。さらに、連結部材６は、必要に応じて設置すればよい。
【００１５】
燃え代木材層５は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、耐火材層３の外側に隙間（空気層４）を介して積層されている。本実施形態の燃え代木材層５は、耐火材層３の外周面に形成された凹部に配置されている。すなわち、燃え代木材層５は、耐火材層３の開口部を遮蔽するように形成されている。この結果、空気層４は、耐火材層３および燃え代木材層５によって、密閉される。本実施形態の燃え代木材層５は、４枚の仕上げ板材５１，５１，…を角部において接合することにより断面視枠状に形成されている。仕上げ板材５１を構成する材料は、木材であれば限定されるものではなく、例えば、カラマツ、スギ、ヒノキ等を使用すればよい。また、仕上げ板材５１の板厚も限定されるものではなく、板の種類等に応じて適宜決定すればよい。
【００１６】
燃え代木材層５の角部では、図１（ｃ）に示すように、一方の仕上げ板材５１の端面が他方の仕上げ板材５１の板面に当接した状態で、仕上げ板材５１同士が接合されている。仕上げ板材５１同士は、両仕上げ板材５１に跨って配設された接続部材７を介して接合されている。接続部材７は、木質耐火部材１の軸方向（高さ方向）に所定の間隔をあけて複数配設されている。接続部材７は、一部が一方の仕上げ板材５１に挿入されていて、残りの部分が他方の仕上げ板材５１に挿入されていることで、仕上げ板材５１同士を接合している。本実施形態の接続部材７は、仕上げ板材５１に対して強固に固定されておらず、火災時等の発泡性耐火被覆材（耐火材層３）の膨張圧によって、仕上げ板材５１から抜け出す程度の摩擦力により仕上げ板材５１に挿入されている。これにより、発泡性耐火被覆材（耐火材層３）が膨張した際には仕上げ板材５１が脱落するため、発泡性耐火被覆材の膨張が妨げられることがない。または、接続部材７は、木材が炭化する温度よりも低い温度で溶解する材料により構成してもよい。これにより、火災時の熱によって接続部材７が溶解して仕上げ板材５１が脱落するため、発泡性耐火被覆材の膨張が妨げられることがない。具体的には、接続部材７に８０℃〜１１０℃で軟化するＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体系素材）、ＡＣＲ（アクリレート共重化合物系素材）、ＰＵＲ（ポリウレタン系素材）、ＰＡ（ポリアミド系素材）、ＰＯ（ポリオレフィン系素材）を使用しても良い。また、仕上げ板材５１同士の接合方法は、接続部材７を使用する場合に限定されるものではなく、例えば、接着剤により接着してもよい。このとき、接着剤は、発泡性耐火被覆材の膨張圧よりも低い接着力のもの、あるいは、木材が炭化する温度（炭化開始温度２６０℃）よりも低い温度で接着力が低下する材質を有したものを使用するのが望ましい。
また、木質耐火部材１は、工場において木質荷重支持部２の外面に、耐火材層３、空気層４、及び燃え代木材層５を設けた木質部材を製作したものを建設現場に搬入し、床スラブ上または柱頭部上に建て込み、柱梁架構を構築する。または、荷重支持部の外面側の耐火材層３まで工場で製作した木質耐火部材１の半工場品を建設現場に搬入し、所定位置に建て込んだ後、耐火材層３の外側に空気層４と燃え代木材層５を隙間なく形成しても良い。
【００１７】
本実施形態の木質耐火部材１によれば、所望の耐火性能を発現し、ひいては、建築基準法を満足する耐火構造を実現することができる。また、火災時には、燃え代木材層５が燃焼して炭化が進むものの、燃え代木材層５の内側面と耐火材層３との間に、熱伝導率が０．０２（Ｗ/ｍ２・ｋ）と非常に小さい空気層４が設けられているため、炭化の進行をくい止めることができる。そのため、耐火性能を備えた木質耐火部材１を構築することができ、ひいては、建築基準法を満足する耐火構造を実現することが可能となる。
また、木質耐火部材１は、木質荷重支持部２を含む全ての層、または耐火材層３までが工場で形成された工場製品であるために、空気層４や燃え代木材層５を容易に形成することができ、かつ、本発明の木質耐火部材１を用いた建物部位ごとに要求される多様な耐火性能（１時間耐火や２時間耐火等）を容易に確保することができる。また、木質耐火部材１は、施工性が良く、板材同士の目地部分であっても隙間なく耐火被覆材で覆うことができ、かつ木質荷重支持部２の外面側に、耐火材層３と燃え代木材層５を高い品質管理の元で一体化できる。また、木質耐火部材１を、短時間で大量生産できる。
また、木質耐火部材１の材端部（柱端部）では、燃え代木材層５の上下端に耐火材層３が設けられ、燃え代木材層５を覆うように木質耐火部材１の外表面側まで形成されていることで、木質耐火部材１と接する建物部位（上部構造１１および下部構造１２）が燃焼したとしても、燃え代木材層５に延焼することを防止することができる。また、燃え代木材層５に比べて圧縮剛性が低い耐火材層３を材端部に設けているため、地震時に木質耐火部材１に大変形が生じた場合であっても、耐火材層３の露出部分が変位を吸収することで、木質耐火部材１と建物部位（上部構造１１または下部構造１２）との当接部における破損を防止することができる。
【００１８】
また、燃え代木材層５は、炭化後に脱落するため、燃焼が木質荷重支持部２に燃え移ることが防止されている。そのため、火災が発生した場合であっても、構造部材としての機能を維持することができる。耐火材層３と燃え代木材層５との間に介設された連結部材６は、耐火材層３とは非固定状態であるため、燃え代木材層５の炭化が進行した場合には、燃え代木材層５とともに脱落する。そのため、炭化した燃え代木材層５の内側面からの熱輻射がなくなるとともに、燃え代木材層５から耐火材層３に燃え移ることが無くなり、木質荷重支持部２による構造体としての性能を維持することができる。
また、燃え代木材層５は、発泡性耐火被覆材からなる耐火材層３の膨張圧によって脱落するため、燃え代木材層５が耐火材層３の膨張を妨げることがない。そのため、火災時には、耐火材層３が必要な厚さに膨張し、所望の耐火性能（例えば１時間または２時間の耐火性能）を発現する。その結果、木質荷重支持部２に火災時等の熱による影響が及ぶことがなく、木質荷重支持部２による構造体としての性能が維持される。
耐火材層３に発泡性耐火被覆材を使用しているため、常時の耐火材層３の層厚を薄く抑えることができる。そのため、木質耐火部材１の小断面化が可能となり、ひいては、供用空間の利用の自由度が向上する。
【００１９】
（加熱実験）
図２に、本発明の木質耐火部材を模擬した木質耐火被覆柱体の加熱要素実験の試験体概要と、その実験結果を示す。
図２（ａ）は、燃え代木材層と空気層を取り除き、耐火材層と木質荷重支持部のみで形成された木質耐火被覆柱体であり、木質荷重支持部の外周面に、厚さ５０ｍｍの板状の発泡性耐火被覆材が接着剤を使用して貼着されている。本実験では、断面正方形の木材（木質荷重支持部２）の外周囲に発泡性耐火被覆材を被覆した供試体を、加熱炉内において国際規格である標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）に従って加熱開始２時間後に１０４９℃まで炉内温度を上昇させた後、加熱を停止し、木質荷重支持部２の表面温度の変化を計測するとともに、２４時間放置した後、試験体の炭化状態を観察した。
本実験では、図２（ａ）に示すように、木質荷重支持部２の各角部と、各辺の中間部に設置した温度センサー（熱電対、Ｐ１〜Ｐ８）により温度を測定した。図２（ｂ）に示すように、木質荷重支持部２の表面温度は、１２０分時点において全測定箇所で、１１０℃以下であった。また、図３に、加熱試験後、試験体を加熱炉内に２４時間放置した後の木質荷重支持部２の切断断面を示す。加熱試験後の木質荷重支持部の切断断面は、図２（ｂ）に示すように表面温度が炭化開始温度２６０℃以下であることを裏付けるように、木質荷重支持部２に炭化や亀裂などは確認されなかった。よって、本実施形態の木質耐火部材１によれば、２時間の加熱試験によって、木材の炭化開始温度である２６０℃には到達せず、構造材としての性能が維持されることが確認された。
【００２０】
（熱伝導解析）
図４と図５に、本実施形態の木質耐火部材１を対象に、標準加熱曲線（ＩＳＯ８３４）に従って２時間加熱を実施した場合の燃え代木材層５の表面側角部（Ｐ１１）と裏面側角部（Ｐ１２）の温度変化について、非定常熱伝導解析を行った結果を示す。熱伝導解析には、汎用ＦＥＭプログラムであるＡＢＡＱＵＳを使用した。
解析モデルは、仕上げ板材５１を板厚が１０ｍｍのスギ板とし、図４に示すように、燃え代木材層５を１０ｍｍ角のメッシュで分割した。燃え代木材層５の裏面側は、熱伝導率が小さい空気層４を想定して、空気層４の内部側を断熱条件としてモデル化した。スギ板の物性値は、密度３００ｋｇ／ｍ３、比熱１．３６ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）、熱伝導率０．１０７Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした。
解析の結果、図５に示すように、着火から１．８分後には、燃え代木材層５の裏面温度が、耐火材層３が発泡し始める１００℃に達する。このとき、燃え代木材層５の表面温度は、２８０℃に達して、燃え代木材層５の炭化が開始されるが、耐火材層３の膨張圧により、燃え代木材層５は脱落する。または、接続部材７が溶解して仕上げ板材５１が脱落する。そのため、燃え代木材層５の熱が、耐火材層３および木質荷重支持部２に伝達することはない。
【００２１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の木質耐火部材１は、建物の床スラブ（上部構造１１）を支持する梁を構成する部材であって、図６（ａ）に示すように、断面視矩形状を呈している。なお、木質耐火部材１の断面形状は限定されるものではなく、例えば、正方形状であってもよい。
木質耐火部材１は、木質荷重支持部２と、耐火材層３と、空気層４と、燃え代木材層５とを備えている。
【００２２】
木質荷重支持部２は、いわゆる構造部材であって、一対の柱に横架された状態で、上載された床スラブ等を支持することが可能な断面寸法を有している。本実施形態の木質荷重支持部２は、矩形状のスギの集成材により構成されている。なお、木質荷重支持部２を構成する材料は、スギに限定されるものではなく、例えば、ヒノキやカラマツ等であってもよい。また、木質荷重支持部２は、集成材に限定されるものではなく、無垢材であってもよい。さらに、木質荷重支持部２の断面寸法および断面形状は限定されるものではなく、木質耐火部材１に作用する応力に応じて適宜決定すればよい。本実施形態の木質荷重支持部２の上面は、上部構造１１に当接している。
【００２３】
耐火材層３は、木質荷重支持部２の外面を被覆している。本実施形態の耐火材層３は、木質荷重支持部２の左右の側面および底面に、第一実施形態と同様、発泡性耐火塗料を刷毛引きや吹き付け方式で所定の塗膜厚さを確保する場合と、板状またはシート状の耐火被覆材、或いは板状の発泡性耐火被覆材を接着剤や固定ピンを使用して貼着させる。
図６に示す耐火材層３は、木質荷重支持部２に発泡性耐火被覆塗料を複数回重塗ることで所定の厚さを確保している。なお、耐火材層３は、図６のように木質荷重支持部２の上面に上部構造１１が接合される場合には、コ型状の３面のみに貼着させ、木質荷重支持部２の全周囲を覆っていてもよい。
耐火材層３は、木質荷重支持部２と上部構造１１との角部において、外側に張り出している（増厚されている）。すなわち、耐火材層３は、図６（ｂ）に示すように、上部構造１１との接合部において、空気層４および燃え代木材層５の上端部を覆っている。
【００２４】
空気層４は、図６（ａ）に示すように、耐火材層３の外側に形成された密閉空間である。すなわち、空気層４は、耐火材層３と燃え代木材層５との間に形成された断面Ｕ字状（凹字状）の隙間（空間）である。空気層４の角部および上端部には、連結部材６，６，…が配設されている。すなわち、空気層４は、耐火材層３と燃え代木材層５との間にスペーサーとしての連結部材６が介設されていることにより形成されている。
連結部材６は、木質耐火部材１の軸方向（横方向）に所定の間隔をあけて複数配設されている。また、連結部材６を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、木材、鋼材、石膏ボード、ケイ酸カルシウム等を使用すればよい。連結部材６の一方の面は燃え代木材層５に接着されていて、連結部材６の他方の面は耐火材層３に非固定状態で当接している。なお、連結部材６の燃え代木材層５への接合方法は限定されるものではなく、例えば、木ビス等により固定してもよい。また、連結部材６は、必ずしも燃え代木材層５に固定する必要はない。さらに、連結部材６は、必要に応じて設置すればよい。
空気層４の上端部に配設された連結部材６は、図６（ｂ）に示すように、断面視矩形状を呈している。一方、空気層４の角部に配設された連結部材６は、図６（ｃ）に示すように、断面視Ｌ字状を呈している。なお、連結部材６の形状、配置および数等は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
【００２５】
燃え代木材層５は、図６（ａ）に示すように、空気層４を介して耐火材層３の外側を覆っている。本実施形態の燃え代木材層５は、３枚の仕上げ板材５１を、互いの端部同士を接合することにより、断面視Ｕ字状（凹字状）に形成されている。図６（ｃ）に示すように、燃え代木材層５の角部では、一方の仕上げ板材５１の端面が他方の仕上げ板材５１の板面に当接した状態で、接着剤により接着されている。なお、仕上げ板材５１同士の接合方法は限定されるものではなく、例えば、木ビス、釘、ダボ材等により接合してもよい。本実施形態の仕上げ板材５１にはスギ板を使用する。なお、仕上げ板材５１を構成する材料はスギ板に限定さえるものではない。また、燃え代木材層５の層厚および仕上げ板材５１の板厚は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。例えば、仕上げ板材５１の接着面積（他の仕上げ板材５１との当接面の面積）が、耐火材層３の膨張圧によりも小さな接着力となるように、板厚を設定してもよい。このようにすれば、火災時の熱により耐火材層３が膨張した際に、その膨張圧によって燃え代木材層５が脱落するため、耐火材層３の発泡が、燃え代木材層５によって阻害されることがない。
以上、本実施形態の木質耐火部材１によれば、第一実施形態の木質耐火部材１と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
＜実施例＞
図７に、２時間耐火が必要な中層建物の柱（最上階から数えて５以上１４以内の階）を対象とした木質耐火部材１の断面設計例（実施例１）を示す。
木質耐火部材１は、柱断面が６６０ｍｍ×６６０ｍｍの正方形状の場合で、木質荷重支持部２が６００ｍｍ×６００ｍｍである。実施例１では、木質荷重支持部２はスギ集成材で形成し、当該木質荷重支持部２から外側に向って、耐火材層３、空気層４、燃え代木材層５を順に積層した。耐火材層３は、厚さ１０ｍｍのシート状の発泡性耐火被覆材を貼着した。なお、耐火材層３には、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲内で発泡性耐火被覆塗料を塗布または吹き付けてもよい。空気層４は、隙間を１０ｍｍ確保した。燃え代木材層５は、厚さ１０ｍｍのスギ板を枠状に配設した。
木質荷重支持部２および燃え代木材層５を形成するスギは、乾燥時の比重は約０.４０で、其々の強度特性として、圧縮強度Ｆｃは約２０Ｎ/ｍｍ２、引張強度Ｆｔは約１３Ｎ/ｍｍ２、せん断強度Ｆｓは約２Ｎ/ｍｍ２である。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記各実施形態では、平板の仕上げ板材５１を組み合わせることにより燃え代木材層５を形成する場合について説明したが、仕上げ板材５１は、平板に限定されるものではない。例えば、図８（ａ）に示すように、一対の断面視コ字状の成形木材５２，５２を組み合わせることにより枠状の燃え代木材層５を形成してもよいし、図８（ｂ）に示すように、一対のＬ字状の成形木材５３，５３を組み合わせることにおりＵ字状（凹字状）の燃え代木材層５を形成してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１    木質耐火部材（木質耐火柱、木質耐火梁）
２    木質荷重支持部
３    耐火材層
４    空気層
５    燃え代木材層
５１  仕上げ板材
６    連結部材
７    接続部材
【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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