(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材と鉄骨材の接合部の構造であって、
コンクリート部を介して前記木質材と前記鉄骨材を接合するように構成され、
前記コンクリート部は、前記接合部において前記鉄骨材を覆うとともに、前記鉄骨材と前記木質材との間に所定の間隔を保持するようにコンクリートを充填して構成されていることを特徴とする木質材と鉄骨材の接合部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の木質材と鉄骨材の接合部構造において、
前記木質材は木質柱で構成され、
前記鉄骨材は鉄骨梁で構成され、
前記接合部は、平面視において前記木質柱の平面内を前記鉄骨梁が横切るように配されており、
前記コンクリート部は、前記接合部において前記鉄骨梁を覆うとともに、前記鉄骨梁とその下方に配された前記木質柱との間に所定の間隔を保持するように前記コンクリートを充填して構成されていることを特徴とする木質材と鉄骨材の接合部構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の木質材と鉄骨材の接合部構造において、
耐火被覆を施して前記コンクリート部の周囲に耐火被覆層を設けることを特徴とする木質材と鉄骨材の接合部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質材と鉄骨材の接合部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐火木質柱１と鉄骨梁２とを直接接合する構法としては、図２９及び図３０に示すように、耐火木質柱１の荷重支持部（以下、芯材１ａと称す）にベースプレート、ガセットプレート３などを用いて鉄骨梁２を接合する構法や、図３１及び図３２に示すように、鉄骨梁２を耐火木質柱１の芯材１ａに貫通させて接合する構法とが多用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、一般に、鉄骨梁２は１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線）に対して耐火性（非損傷性）を確保するために、耐火被覆を施すようにしている。
【０００４】
耐火木質柱１は、芯材１ａの表層に燃え代層（自ら燃焼し炭化することで断熱層を形成）及び／又は燃え止まり層（燃え代層の燃焼・炭化を阻止）１ｂを設け、これら燃え代層、燃え止まり層１ｂを耐火被覆層として扱い、火災時における芯材１ａの荷重支持能力を確保するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５３４１５号公報
【特許文献２】特開２００６−０２２６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、１時間の火災加熱に対して耐火性を確保した鉄骨梁が１時間の火災加熱を受けた場合、鋼材温度が５００〜５５０℃程度まで上昇することが知られている。このため、耐火被覆を施した鉄骨梁と接触・接合する耐火木質柱の部位も５００〜５５０℃程度に達することになる。
【０００７】
このことから、上記従来の両接合構法においては、鉄骨梁と耐火木質柱の芯材が接触・接合する部分が火災時に木材の着火温度（２６０℃）を超え、耐火木質柱がその荷重支持能力を喪失するおそれがある。また、鉄骨梁の温度が木材の着火温度を超えなくても、２００℃近い温度になると耐火木質柱の芯材が炭化する可能性があり、やはり芯材の力学的特性が失われるおそれがある。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、木質材と鉄骨材の接合部が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線）を受けた場合であっても、鉄骨材に接触・接合する部分の木質材の芯材の温度を２６０℃以下、より好ましくは２００℃以下に抑えることを可能にし、優れた耐火性能を発揮する木質材と鉄骨材の接合部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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の木質材と鉄骨材の接合部構造は、木質材と鉄骨材の接合部の構造であって、コンクリート部を介して前記木質材と前記鉄骨材を接合するように構成され、前記コンクリート部は、前記接合部において前記鉄骨材を覆うとともに、前記鉄骨材と前記木質材との間に所定の間隔を保持するようにコンクリートを充填して構成されていることを特徴とする。
また、本発明の木質材と鉄骨材の接合部構造においては、前記木質材は木質柱で構成され、前記鉄骨材は鉄骨梁で構成され、前記接合部は、平面視において前記木質柱の平面内を前記鉄骨梁が横切るように配されており、前記コンクリート部は、前記接合部において前記鉄骨梁を覆うとともに、前記鉄骨梁とその下方に配された前記木質柱との間に所定の間隔を保持するように前記コンクリートを充填して構成されていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の木質材と鉄骨材の接合部構造においては、耐火被覆を施して前記コンクリート部の周囲に耐火被覆層を設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の木質材と鉄骨材の接合部構造においては、木質材と鉄骨材の接合部が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線）を受けた場合であっても、鉄骨梁に接触・接合する部分の木質材の芯材の温度を２６０℃以下、より好ましくは２００℃以下（さらに１５０℃以下）に抑えることが可能になり、優れた耐火性能を発揮する木質材と鉄骨材の接合部構造を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る木質材と鉄骨材の接合部構造を示す図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る木質材と鉄骨材の接合部構造の数値解析モデルを示す図である。
【図５】図４のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図６】図４のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図７】木質材と鉄骨材の接合部のパターンを示す図である。
【図８】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を１００ｍｍにした場合の断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ位置）と鋼材最高温度の関係を示す図である。
【図９】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を１００ｍｍにした場合の加熱側表層５０ｍｍのコンクリートの最高温度と鋼材表面からの垂直距離（コンクリート部の厚さ位置）の関係を示す図である。
【図１０】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を２００ｍｍにした場合の断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ位置）と鋼材最高温度の関係を示す図である。
【図１１】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を２００ｍｍにした場合の加熱側表層５０ｍｍのコンクリートの最高温度と鋼材表面からの垂直距離（コンクリート部の厚さ位置）の関係を示す図である。
【図１２】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を３００ｍｍにした場合の断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ位置）と鋼材最高温度の関係を示す図である。
【図１３】シミュレーション結果を示す図であり、断熱境界からの距離（コンクリート部の厚さ）を３００ｍｍにした場合の加熱側表層５０ｍｍのコンクリートの最高温度と鋼材表面からの垂直距離（コンクリート部の厚さ位置）の関係を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る木質材と鉄骨材の接合部構造（数値解析モデル）を示す図である。
【図１５】図１４のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図１６】図１４のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図１７】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を２００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを２０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図１８】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を２００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを４０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図１９】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を２００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを６０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２０】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を４００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを２０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２１】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を４００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを４０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２２】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を４００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを６０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２３】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を６００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを２０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２４】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を６００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを４０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２５】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を６００ｍｍ、コンクリート部の被覆厚さを６０ｍｍとしたときの加熱面からの各深さにおける温度の経時変化を示す図である。
【図２６】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を２００ｍｍとしたときのコンクリート部の被覆厚さの違いによる加熱面からの深さと温度の関係を示す図である。
【図２７】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を４００ｍｍとしたときのコンクリート部の被覆厚さの違いによる加熱面からの深さと温度の関係を示す図である。
【図２８】シミュレーション結果を示す図であり、接合部の断面寸法を６００ｍｍとしたときのコンクリート部の被覆厚さの違いによる加熱面からの深さと温度の関係を示す図である。
【図２９】従来の耐火木質柱と鉄骨梁の接合部構造を示す正面視図である。
【図３０】図２９のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、従来の耐火木質柱と鉄骨梁の接合部構造を示す平断面図である。
【図３１】従来の耐火木質柱と鉄骨梁の接合部構造を示す正面視図である。
【図３２】図３１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、従来の耐火木質柱と鉄骨梁の接合部構造を示す平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１から図１３を参照し、本発明の第１実施形態に係る木質材と鉄骨材の接合部構造について説明する。
【００１５】
本実施形態は、耐火木質柱（木質材）と鉄骨梁（鉄骨材）を接合してなる接合部が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく火災加熱）を受けた場合に、耐火木質柱の芯材の温度を２６０℃以下、あるいは２００℃以下に抑制することを可能にする木質材と鉄骨材の接合部構造（耐火被覆構法）に関するものである。
【００１６】
そして、図１から図３に示すように、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａは、まず、耐火木質柱１が芯材１ａの表層に燃え代層及び／又は燃え止まり層１ｂを設けて形成されている。
【００１７】
また、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、耐火木質柱１と鉄骨梁２を直接接合せず、例えば鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、コンクリート充填鋼管構造などで構成されたコンクリート部４を介して接合するように構成されている。さらに、鉄骨梁２はその表面（周囲）に耐火被覆６が施されている。さらに、コンクリート部４においても耐火被覆７が施されている。
なお、図中の符号５はＲＣ床を示している。また、耐火木質柱１は、表面に耐火被覆を施すようにしてもよい。
【００１８】
ここで、接合部Ａ１にコンクリート部４を設けたとしても、火災時に鉄骨梁２と接触・接合している近傍のコンクリートの温度が２６０℃以上に上昇する可能性がある。このため、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間には芯材１ａの温度を許容温度以下に抑えるに必要な厚さのコンクリートが充填されていなければならない。
【００１９】
これに対し、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、図１、図３に示すように、耐火木質柱１と１時間の耐火鉄骨梁２とがコンクリート（コンクリート部４）を介して接合する部分のうち、鉄骨梁２の直下に位置する耐火木質柱１（芯材１ａ）の温度（図１、図３の○と◎で示した部分の温度）が１時間の火災加熱を受けた場合に、２６０℃以下、あるいはそれよりも低い温度になるように、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間に介装するコンクリートの厚さｔ１を設定する。
【００２０】
なお、図１、図３において、○は鉄骨梁フランジ及び柱表面からの加熱の影響を受ける部分、◎は柱表面からの加熱の影響を受ける分、△は鉄骨梁フランジからの熱影響を受ける部分を示している。
【００２１】
そして、本実施形態では、このコンクリートの厚さｔ１を１００ｍｍとし、鉄骨梁２をコンクリートで被覆する範囲、及びコンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２の組み合わせによって、耐火木質柱１の耐火性能（非損傷性）を確保するように構成されている。
【００２２】
ここで、シミュレーション（数値解析）結果を示し、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａの優位性について説明する。
【００２３】
本シミュレーションでは、厚さ２０ｍｍの耐熱ロックウール６（例えばニチアス（株）のマキベエが厚さ２０ｍｍで１時間の耐火認定を取得している）によって耐火被覆された１時間耐火鉄骨梁２をコンクリート部４を介して耐火木質柱１の芯材１ａと接触・接合する。
【００２４】
このように構成した本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａの数値解析モデルは図４から図６のようになる。
【００２５】
図４から図６に示すように、耐火木質柱１、コンクリート部４及び耐火木質柱１の芯材１ａ部分の対称性を考慮し、且つコンクリートと芯材１ａの境界面及び鉄骨梁２の周囲を覆うコンクリートの表面を断熱境界Ｓ１、Ｓ２とすること（小口面、すなわちコンクリートの垂直表面は火災加熱に曝されること）によって、周囲への熱エネルギーの流出がなくなる。このため、耐火木質柱１の芯材１ａを直接モデル化した場合よりも鉄骨梁２の鋼材温度とコンクリート温度に関して保守的な結果が得られる。
【００２６】
図４において、１時間耐火鉄骨梁２はその領域を一般部２ａ（厚さ２０ｍｍの耐熱ロックウール６で耐火被覆された部分）とコンクリート部４内に埋設されたコンクリート埋設部２ｂとに分けて考える。なお、本実施形態において、コンクリート埋設部２ｂの範囲は耐火木質柱１の仕上げ表面と一致するものとする。
【００２７】
本シミュレーションでは、図４から図６に示すように、鉄骨梁２の断面をＨ−４００×２００×８×１３ｍｍの標準鋼材（耐火認定試験（性能評価試験）で標準として用いられる鋼材断面）とした。また、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間に介するコンクリート部４の厚さｔ１を１００ｍｍ（鉄骨断面の周囲を１００ｍｍ厚さで被覆、耐火被覆工法で直吹き・直張りといわれる断面形状）とした。
【００２８】
さらに、鉄骨梁２をコンクリートで被覆する範囲を柱部断熱境界Ｓ１から１００、２００、３００ｍｍとし、且つコンクリートの表面（小口面）を覆う耐火被覆７の厚さｔ２を２０、４０、６０ｍｍとした。また、本シミュレーションではコンクリートの含水率を５％と仮定した。
【００２９】
また、柱部断熱境界Ｓ１の取り方は図７に示すようにした。パターン１、パターン２は、水平断面における柱芯（柱の重心）に対して交差する梁の本数が２本の場合で、断熱境界が柱芯を通る。パターン３、パターン４、パターン５は、水平断面における柱芯（柱の重心）に対して交差する梁の本数が３本以上の場合で、交差する梁の長手方向フランジ小口面を断熱境界とする。
【００３０】
なお、小口面の耐火被覆６においては、厚さ２０ｍｍが鉄骨梁２の１時間耐火相当、 厚さ４０ｍｍが鉄骨梁２の２時間耐火相当、厚さ６０ｍｍが鉄骨梁２の３時間耐火相当の耐火被覆厚さである。
【００３１】
次に、図４に示した数値解析モデルの梁軸方向の鋼材最高温度分布を図８から図１３に示す。図８及び図９が断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が１００ｍｍの場合、図１０及び図１１が断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が２００ｍｍの場合、図１２及び図１３が断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が３００ｍｍの場合を示す。
【００３２】
図８に示すように、断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が１００ｍｍの場合、断熱境界位置の鉄骨梁鋼材温度は小口の耐火被覆７（コンクリート表面（小口面）の耐火被覆７）の厚さｔ２にかかわらず２６０℃以下となった。
【００３３】
また、耐火被覆７の厚さｔ２が４０ｍｍと６０ｍｍの場合で結果に大差がないことが確認された。これは、コンクリート中の含水の効果であると考えられる。
【００３４】
すなわち、コンクリート中の水分（自由水）はコンクリート温度が１００℃程度になると蒸発して失われるが、水分が残っている間は蒸発潜熱の効果でコンクリート温度が上昇しない。耐火被覆７の厚さｔ２が２０ｍｍである場合にはコンクリートへの熱流入が大きくなるため、コンクリート中の水分が蒸発で失われる時間も早くなる。一方、被覆厚さｔ２が４０ｍｍの場合には水分が蒸発で完全に失われるまでの時間が長くなる。
このことから、被覆厚さ４０ｍｍと６０ｍｍの差異が小さくなったと考えられ、火災加熱時間が１時間を超えて長くなるほど、被覆厚さｔ２の違いが顕著になる。
【００３５】
次に、図９に示すように、鋼材表面からの垂直距離（離隔距離）が大きくなると、表層 ５０ｍｍ（ここではコンクリートの加熱面から深さ５０ｍｍの位置を意味する）のコンクリート温度が低くなる傾向が認められた。すなわち、垂直距離（コンクリート部４の厚さｔ１）が１００ｍｍ以内であると、鋼材表面に近いほど表層５０ｍｍのコンクリート温度が高い。
【００３６】
一方で、垂直距離が１００ｍｍの位置では、鋼材表面からの垂直距離に関係なく概ね一定の温度に収束していると言える。これは、鋼材からコンクリートに供給される熱エネルギーよりも加熱側の表面（小口面）から耐火被覆７を介してコンクリートに流入する熱エネルギーの方が支配的になることを意味している。
【００３７】
次に、図１０に示すように、断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が２００ｍｍの場合、断熱境界Ｓ１位置の鉄骨梁鋼材温度は加熱側の表面（小口面）の耐火被覆７の厚さｔ２にかかわらず２６０℃以下であり、いずれも１００℃程度となった。これは断熱境界Ｓ１位置付近のコンクリートは表層付近に比べて温度上昇開始時間が遅くなるため、その分、水分の蒸発が遅くなることが影響していると言え、蒸発潜熱の効果によって１００℃程度の温度に抑制されたものと考えられる。
また、耐火被覆７の厚さｔ２が４０ｍｍと６０ｍｍの場合で計算結果に大差がないのは、図８と同様の理由による。
【００３８】
次に、図１１に示すように、鋼材表面からの垂直距離が大きくなると、表層５０ｍｍ（コンクリートの加熱面から深さ５０ｍｍの位置）のコンクリート温度が低くなる傾向が認められた。また、加熱側の表面（小口面）の耐火被覆７の厚さｔ２が２０ｍｍの場合は、垂直距離が１００ｍｍを超えると、鋼材表面からの垂直距離に関係なく概ね一定の温度に収束する傾向が認められた。
【００３９】
一方、耐火被覆７の厚さｔ２が４０ｍｍと６０ｍｍの場合は、垂直距離が５０〜６０ｍｍ程度を超えると、概ね一定の温度に収束する傾向が認められた。
【００４０】
次に、図１２に示すように、断熱境界Ｓ１からのコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）が３００ｍｍの場合、断熱境界Ｓ１位置の鉄骨梁鋼材温度は、加熱側の表面（小口面）の耐火被覆７の厚さｔ２にかかわらず、いずれも１００℃以下になった。コンクリート部４の厚さｔ３を１００、２００、３００ｍｍとして解析を行ったが、被覆範囲が大きくなるほど、内部への温度の伝達が遅くなることが影響していると言える。このため、コンクリート中の水分の蒸発潜熱の効果も大きくなると言える。
また、耐火被覆７の厚さｔ２が４０ｍｍと６０ｍｍの場合で計算結果に大差がないのは、図８と同様の理由による。
【００４１】
次に、図１３に示すように、鋼材表面からの垂直距離が大きくなると、表層５０ｍｍ（コンクリートの加熱面から深さ５０ｍｍの位置）のコンクリート温度が低くなる傾向が認められた。また、加熱側の表面の耐火被覆７の厚さｔ２が２０ｍｍの場合には、垂直距離が１００ｍｍを超えると、鋼材表面からの垂直距離に関係なく概ね一定の温度に収束する傾向が認められた。
【００４２】
耐火被覆７の厚さｔ２が４０ｍｍの場合には、コンクリート部４の厚さｔ３が２００ｍｍの場合と概ね同等な傾向を示し、垂直距離が５０〜６０ｍｍ程度を超えると、概ね一定の温度に収束する傾向が認められた。
【００４３】
さらに、耐火被覆７の厚さｔ２が６０ｍｍの場合は、コンクリート部４の厚さｔ３が２００ｍｍの場合よりも垂直距離が大きくなることによる温度上昇の抑制効果が、垂直距離が５０〜６０ｍｍ程度を超えても認められるが、概略的には一定の温度に収束する傾向が認められた。
【００４４】
以上の計算結果から、耐火木質柱１と１時間耐火鉄骨梁２をコンクリート部４を介して接合し、コンクリートの厚さｔ１を１００ｍｍとし、且つ鉄骨梁２をコンクリートで被覆する範囲及びコンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２の組み合わせによって、耐火木質柱１の耐火性能（非損傷性）を十分に確保できることが確認された。
【００４５】
すなわち、鉄骨梁２を被覆するコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）、コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２を表１のように設定すると、柱の断熱境界Ｓ１位置の鋼材の許容温度を２６０℃以下、２００℃以下、１５０℃以下に抑制することができる。
また、鉄骨梁２を被覆するコンクリートの範囲（コンクリート部４の厚さｔ３）、コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２を表２のように設定すると、加熱側の表層５０ｍｍ（コンクリートの加熱面から深さ５０ｍｍの位置）のコンクリートの許容温度を２６０℃以下、２００℃以下、１５０℃以下に抑制することができる。
【００４６】
【表１】
0006528275.tif 000002
【００４７】
【表２】
0006528275.tif 000003
【００４８】
なお、これら表１、表２の仕様では、耐熱ロックウールを用い、鉄骨梁２に対する耐火被覆６の厚さを２０ｍｍ（１時間耐火相当）とし、鉄骨梁２の周囲に施すコンクリート部４の厚さｔ１を１００ｍｍ以上とし、鋼材２の加熱周長／断面積を０．１６９以下にしている。また、耐火木質柱１は、燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂを設けることにより、あるいはこれらと同等な性能を有する耐火被覆で表面を被覆することにより、耐火性能を付与している。
【００４９】
ここで、本実施形態では、耐火被覆６、７が耐熱ロックウールであるものとして説明を行っているが、同等な耐火性能を有する他の耐火被覆材料、すなわち、１時間加熱に対する鋼材温度上昇が耐熱ロックウールと同等かそれ以下、２時間加熱に対する鋼材温度上昇が耐熱ロックウールと同等かそれ以下、３時間加熱に対する鋼材温度上昇が耐熱ロックウールと同等かそれ以下となる他の耐火被覆材料を用いても勿論構わない。
【００５０】
よって、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、耐火木質柱１と鉄骨梁２の接合部Ａ１（Ａ）が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線）を受けた場合であっても、鉄骨梁２に接触・接合する部分の耐火木質柱１の芯材１ａの温度を２６０℃以下、より好ましくは２００℃以下（さらに１５０℃以下）に抑えることが可能になり、優れた耐火性能を発揮する木質材と鉄骨材の接合部構造Ａを提供することが可能になる。
【００５１】
ここで、耐火木質柱１と鉄骨梁２とで構成される接合部Ａ１（Ａ）の耐火性能を確保するために、鉄骨梁２の耐火被覆６の厚さを増すことがもっとも単純な方法であるが、この構法では余分な耐火被覆６が必要となり、材料の使用量が増えるとともに施工の歩掛りの低下を招く。
【００５２】
これに対し、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａによれば、材料の使用量の増加及び歩掛りの低下を最低限度に留めることができ、且つ接合部Ａ１（Ａ）の耐火性能を確保することが可能になる。
【００５３】
また、被覆厚さで目標の耐火性能（耐火木質柱１の芯材温度が許容温度を超えない）を満足するために被覆厚さを３時間耐火相当とするだけでは不足する可能性があり、３時間耐火相当を超える耐火被覆を施すのはあまり現実的ではない。
【００５４】
これに対し、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａによれば、鉄骨梁２の耐火被覆６の厚さは通常の１時間耐火相当とすることができ、鉄骨梁２と天井との取り合いなどが通常の設計の範囲で行うことができる。また、耐火被覆６のみによる場合よりも、より高い耐火性能の確保が可能になる。
【００５５】
次に、図１４から図２８を参照し、本発明の第２実施形態に係る木質材と鉄骨材の接合部構造について説明する。
【００５６】
ここで、本実施形態は、第１実施形態と同様、耐火木質柱（木質材）と鉄骨梁（鉄骨材）を接合してなる接合部が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく火災加熱）を受けた場合に、耐火木質柱の芯材の温度を２６０℃以下、あるいは２００℃以下に抑制することを可能にする木質材と鉄骨材の接合部構造（耐火被覆構法）に関するものである。
【００５７】
また、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、図１４から図１６に示すように、耐火木質柱１と鉄骨梁２を直接接合せず、例えば鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、コンクリート充填鋼管構造などで構成されたコンクリート部４を介して接合するように構成されている。すなわち、芯材１ａの温度を許容温度以下に抑える対策として、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間に十分な厚さｔ１のコンクリートを充填し（コンクリート部４を介設し）、且つ芯材１ａ側面に十分な厚さの燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂを設けて構成されている。
【００５８】
よって、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５９】
ここで、接合部Ａ１にコンクリート部４を設けたとしても、火災時に鉄骨梁２と接触・接合している近傍のコンクリートの温度が２６０℃以上に上昇する可能性があり、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間には芯材１ａの温度を許容温度以下に抑えるに必要な厚さのコンクリートが充填されていなければならない。
【００６０】
これに対し、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、コンクリート部４を備えた接合部Ａ１がその側面から １時間の火災加熱を受けた場合に当該部材内部への熱の伝導の影響を受けるコンクリート造の接合部Ａ１と接する芯材温度（図１及び図３参照：図１、図３の○と◎で示した部分）を許容温度以下（２６０℃以下、あるいはより低い温度）になるように、（１）コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２と、（２）耐火木質柱１の加熱面から＜燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂ＞と＜芯材１ａ＞との境界面までの最適な距離を組み合わせることによって、耐火木質柱１の耐火性能（非損傷性）を確保するように構成されている。
【００６１】
ここで、厚さ２０、４０、６０ｍｍの耐熱ロックウール（ニチアス株式会社製マキベエ：厚さ２０ｍｍで１時間、４０ｍｍで２時間、６０又は６５ｍｍで３時間の耐火認定を取得）によって、耐火木質柱１の上部に位置するコンクリート造の接合部Ａ１を耐火被覆したモデルについて数値解析を行い、耐火木質柱１の芯材１ａの温度の上昇を抑制する効果を確認した。
【００６２】
図１４から図１６はこのシミュレーションの数値解析モデルを示す。 
温度の数値解析は、前述の通り、耐火木質柱１の上部のコンクリート部４を対象として行い、芯材１ａの温度を許容温度以下に抑える対策として、鉄骨梁２と耐火木質柱１の芯材１ａとの間に十分な厚さｔ１のコンクリートが充填され、且つ芯材側面に十分な厚さｔ４の燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂがある場合を前提としている。
【００６３】
そして、（１）コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２と、（２）耐火木質柱１の加熱面から＜燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂ＞と＜芯材１ａ＞との境界面までの最適な距離を変え、コンクリート部４の下端と芯材１ａの上端の境界面の温度が耐火木質柱１（芯材１ａ＝荷重支持部分）の非損傷性を損なわないための組み合わせの検討を行った。
【００６４】
また、本シミュレーションでは、接合部Ａ１の断面寸法と耐火木質柱１の断面寸法（燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂを含む）を同等とし、２００×２００ｍｍ、４００×４００ｍｍ、６００×６００ｍｍの３水準の断面で検討を行った。さらに、コンクリート部４の耐火被覆７は耐熱ロックウールとし、その厚さｔ２を２０、４０、６０ｍｍの３水準とした。なお、耐火被覆７の厚さ２０ｍｍは鉄骨梁２の１時間耐火相当、厚さ４０ｍｍは鉄骨梁２の２時間耐火相当、厚さ６０ｍｍは鉄骨梁２の３時間耐火相当の厚さである。また、コンクリートの含水率は５％と仮定した。
【００６５】
図１４から図１６に示した数値解析モデル（コンクリート部の水平断面）に関する計算で得られた内部温度（表層１００ｍｍまでの範囲）の経時変化を図１７から図２５に、最高履歴温度の分布（表層１００ｍｍまでの範囲）を図２６から図２８に示す。
【００６６】
なお、図１７から図１９は、接合部Ａ１の断面寸法を２００×２００ｍｍとし、被覆厚さを２０ｍｍ（図１７）、４０ｍｍ（図１８）、６０ｍｍ（図１９）としたときの結果を示し、各図の（ａ）が隅角部、（ｂ）が平面部の結果を示している。
図２０から図２２は、接合部Ａ１の断面寸法を４００×４００ｍｍとし、被覆厚さを２０ｍｍ（図２０）、４０ｍｍ（図２１）、６０ｍｍ（図２２）としたときの結果を示し、各図の（ａ）が隅角部、（ｂ）が平面部の結果を示している。
図２３から図２５は、接合部Ａ１の断面寸法を６００×６００ｍｍとし、被覆厚さを２０ｍｍ（図２３）、４０ｍｍ（図２４）、６０ｍｍ（図２５）としたときの結果を示し、各図の（ａ）が隅角部、（ｂ）が平面部の結果を示している。
【００６７】
また、図２６は接合部Ａ１の断面寸法を２００×２００ｍｍとしたときの結果、図２７は接合部Ａ１の断面寸法を４００×４００ｍｍとしたときの結果、図２８は接合部Ａ１の断面寸法を６００×６００ｍｍとしたときの結果をそれぞれ示している。
【００６８】
これらの結果から、コンクリート部４の内部温度は平面部よりも隅角部の方が高くなることが確認された。これにより、芯材温度を許容温度以下にするためにはコンクリート部４の隅角部の温度上昇を抑制しなければならないことが明らかとなった。
【００６９】
また、これらの結果に基づき、表３に示す通りに、耐火木質柱１の耐火性能（非損傷性）を確保することが可能な（１）コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２と、（２）耐火木質柱１の加熱面から＜燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂ＞と＜芯材１ａ＞との境界面までの最適な距離の組み合わせを得ることができる。
【００７０】
【表３】
0006528275.tif 000004
【００７１】
よって、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａにおいては、（１）コンクリートの表面を覆う耐火被覆７の厚さｔ２と、（２）耐火木質柱１の加熱面から＜燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂ＞と＜芯材１ａ＞との境界面までの距離（深さ）の最適な組み合わせを実現できる。
【００７２】
すなわち、本実施形態の木質材と鉄骨材の接合部構造Ａによれば、第１実施形態の作用効果に加え、耐火木質柱１と鉄骨梁２の接合部Ａ１が１時間の火災加熱（ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線）を受けた場合であっても、鉄骨梁２に接触・接合する部分の耐火木質柱１の芯材１ａの温度を２６０℃以下、より好ましくは２００℃以下（さらに１５０℃以下）に抑えることが可能になり、確実に優れた耐火性能を発揮し、信頼性の高い木質材と鉄骨材の接合部構造Ａを提供することが可能になる。
【００７３】
以上、本発明に係る木質材と鉄骨材の接合部構造の第１、第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第１、第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７４】
例えば、第１、第２実施形態では、本発明に係る木質材と鉄骨材がそれぞれ、耐火木質柱、鉄骨梁であるものとして説明を行ったが、特に部材の種類（柱、梁）に限定を必要とするものではなく、本発明は木質材と鉄骨材を接合するあらゆる接合部の構造に適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１      耐火木質柱（木質材）
１ａ    芯材
１ｂ    燃え代層及び／又は燃え止まり層
２      鉄骨梁（鉄骨材）
２ａ    一般部
２ｂ    コンクリート埋設部
３      ガセットプレート
４      コンクリート部
５      ＲＣ床
６      耐火被覆（耐火被覆層）
７      耐火被覆（耐火被覆層）
Ａ      木質材と鉄骨材の接合部構造
Ｓ１    断熱境界
Ｓ２    断熱境界
【図１】
0006528275.tif 000005
【図２】
0006528275.tif 000006
【図３】
0006528275.tif 000007
【図４】
0006528275.tif 000008
【図５】
0006528275.tif 000009
【図６】
0006528275.tif 000010
【図７】
0006528275.tif 000011
【図８】
0006528275.tif 000012
【図９】
0006528275.tif 000013
【図１０】
0006528275.tif 000014
【図１１】
0006528275.tif 000015
【図１２】
0006528275.tif 000016
【図１３】
0006528275.tif 000017
【図１４】
0006528275.tif 000018
【図１５】
0006528275.tif 000019
【図１６】
0006528275.tif 000020
【図１７】
0006528275.tif 000021
【図１８】
0006528275.tif 000022
【図１９】
0006528275.tif 000023
【図２０】
0006528275.tif 000024
【図２１】
0006528275.tif 000025
【図２２】
0006528275.tif 000026
【図２３】
0006528275.tif 000027
【図２４】
0006528275.tif 000028
【図２５】
0006528275.tif 000029
【図２６】
0006528275.tif 000030
【図２７】
0006528275.tif 000031
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
0006528275.tif 000035
【図３２】
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