(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、
耐火被覆を施して前記鉄骨材の周囲に耐火被覆層を形成するとともに、
前記鉄骨材の前記木質材側に、前記鉄骨材の他の部分の一般部よりも耐火被覆層の厚さを大にした増し厚部を設けて構成されており、
前記一般部の耐火被覆層の厚さを２０ｍｍとし、 
前記鉄骨材における加熱周長／断面積を０．１６９以下とし、
ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく１時間の火災加熱を受けた際に、
前記木質材の芯材の温度を２６０℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から０．７５ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを６０ｍｍ以上とし、
前記木質材の芯材の温度を２００℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から２．００ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを８０ｍｍ以上とし、
あるいは前記木質材の芯材の温度を２００℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から０．８０ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを１００ｍｍ以上と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。
【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の構造に関する。
【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９及び図１０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１１及び図１２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。
【００１２】
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、耐火被覆を施して前記鉄骨材の周囲に耐火被覆層を形成するとともに、前記鉄骨材の前記木質材側に、前記鉄骨材の他の部分の一般部よりも耐火被覆層の厚さを大にした増し厚部を設けて構成されており、前記一般部の耐火被覆層の厚さを２０ｍｍとし、前記鉄骨材における加熱周長／断面積を０．１６９以下とし、ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく１時間の火災加熱を受けた際に、前記木質材の芯材の温度を２６０℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から０．７５ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを６０ｍｍ以上とし、前記木質材の芯材の温度を２００℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から２．００ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを８０ｍｍ以上とし、あるいは前記木質材の芯材の温度を２００℃以下に抑制する場合には、前記木質材の芯材の表面から０．８０ｍ以上の前記鉄骨材の長さ範囲を前記増し厚部とし、且つ前記増し厚部の耐火被覆層の厚さを１００ｍｍ以上として構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
耐火木質柱と鉄骨梁とで構成される接合部の耐火性能を確保するために、鉄骨梁の全長に渡って耐火被覆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。
これに対し、本発明の木質材と鉄骨材の接合部構造によれば、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、且つ接合部の耐火性能を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一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】シミュレーション結果を示す図であり、増し厚部の厚さを４０ｍｍにした場合の鋼材最高温度を示す図である。
【図５】シミュレーション結果を示す図であり、増し厚部の厚さを６０ｍｍにした場合の鋼材最高温度を示す図である。
【図６】シミュレーション結果を示す図であり、増し厚部の厚さを８０ｍｍにした場合の鋼材最高温度を示す図である。
【図７】シミュレーション結果を示す図であり、増し厚部の厚さを１００ｍｍにした場合の鋼材最高温度を示す図である。
【図８】シミュレーション結果を示す図であり、増し厚部の厚さ、増し厚部の範囲と鋼材最高温度の関係を示す図である。
【図９】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１０】図９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１１】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１２】図１１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】
【００１５】
以下、図１から図８を参照し、本発明の一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。
【００１６】
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、耐火木質柱の芯材と鉄骨梁の接触位置（接合位置）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。
【００１７】
そして、図１から図３（図９から図１１参照）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。また、鉄骨梁２は、耐火木質柱１に適宜手段で接続して配設され、その表面（周囲）に耐火被覆４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】
さらに、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、耐火被覆４を施して鉄骨梁２の周囲に耐火被覆層（４）を形成するとともに、鉄骨梁２の耐火木質柱１側（接合部側）に、鉄骨梁２の他の部分の一般部６よりも耐火被覆層（４）の厚さを大にした増し厚部７を設けて構成されている。
【００１９】
このとき、ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく１時間の火災加熱を受けた際に、耐火木質柱１（芯材１ａ）の温度を２６０℃以下に抑制する場合には増し厚部７の耐火被覆層（４）の厚さｔを一般部６の耐火被覆層（４）の３倍以上とし、耐火木質柱１の温度を２００℃以下に抑制する場合には増し厚部７の耐火被覆層（４）の厚さｔを一般部６の耐火被覆層（４）の４倍以上として構成することが好ましい。
【００２０】
さらに、ＩＳＯ８３４に規定される標準加熱温度時間曲線に基づく１時間の火災加熱を受けた際に、耐火木質柱１（芯材１ａ）の温度を２６０℃以下に抑制する場合には、耐火木質柱１の表面から０．７５ｍ以上の鉄骨梁２の長さ範囲を増し厚部７とし、且つ増し厚部７の耐火被覆層（４）の厚さｔを６０ｍｍ以上として構成することがより好ましい。
【００２１】
また、耐火木質柱１の温度を２００℃以下に抑制する場合には、耐火木質柱１の表面から２．００ｍ以上の鉄骨梁２の長さ範囲を増し厚部７とし、且つ増し厚部７の耐火被覆層（４）の厚さｔを８０ｍｍ以上とし、あるいは耐火木質柱１の温度を２００℃以下に抑制する場合には、耐火木質柱１の表面から０．８０ｍ以上の鉄骨梁２の長さ範囲を増し厚部７とし、且つ増し厚部７の耐火被覆層（４）の厚さｔを１００ｍｍ以上として構成することがより好ましい。
【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（耐火被覆４：例えばニチアス株式会社製のマキベエが厚さ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時間の耐火鉄骨梁２を耐火木質柱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１のようになる。
【００２５】
図１に示すように、耐火木質柱１と接触・接合する部分を断熱境界Ｓとすることによって、接合部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保守的な結果が得られる。
【００２６】
図１において、１時間耐火鉄骨梁２はその領域を一般部６（厚さ２０ｍｍの耐熱ロックウール（マキベエ）４で耐火被覆）と接合部付近の増し厚部７に分けて考える。
【００２７】
本シミュレーションでは、鉄骨断面を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、増し厚部７の被覆厚さｔを２０、４０、６０、８０、１００ｍｍの４水準、増し厚部７の接合部からの長さ範囲を０．２、０．６、１．０、２．０ｍとした。
なお、鉄骨梁は全長Ｌを７．０ｍとしている。
【００２８】
図１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４から図７に示す。
この結果から、耐火被覆４の増し厚範囲、すなわち増し厚部７の長さ範囲を広げると、右側断熱境界層（耐火木質柱１との接触・接合位置）の鋼材最高温度は下がるが、増し厚範囲が１ｍと２ｍの場合では大きな差異がないことが確認された。
【００２９】
次に、図４から図７に示した計算結果について、耐火被覆４の増し厚と増し厚範囲による鋼材最高温度の低減効果をまとめた結果を図８に示す。
【００３０】
図８に示すように、増し厚部７の耐火被覆厚さｔが４０ｍｍでは芯材１ａと接触・接合する鉄骨梁２の鋼材最高温度を木材の着火温度である２６０℃以下にすることができない。
【００３１】
この図８の結果に基づいて、「耐火木質柱１と１時間耐火鉄骨梁２とで構成される接合部において、接合部付近の耐火被覆厚ｔを増すことによって耐火木質柱１の芯材１ａの耐火性能を確保する構法」の目標性能と耐火被覆厚・範囲の組み合わせを導出すると次のようになる。
【００３２】
耐熱ロックウールなどの耐火被覆４を鉄骨梁２に施し、一般部６の被覆厚さｔを２０ｍｍ、加熱周長／断面積を０．１６９以下、接合部の耐火木質柱１の耐火被覆を燃え止まり層及び／又は燃え代層１ｂで構成するか、これらの構法と同等な性能を有する耐火被覆で被覆する。
【００３３】
そして、図８から、接合部（芯材１ａ）表面から０．７５ｍ以上の範囲を６０ｍｍ以上の厚さｔで耐火被覆すれば、芯材１ａの温度を木材の着火温度である２６０℃以下に抑制できる。
また、接合部表面から２．０ｍ以上の範囲を８０ｍｍ以上の厚さｔで耐火被覆すれば、芯材１ａの温度を木材の炭化温度の目安である２００℃以下に抑制できる。さらに、接合部表面から０．８ｍ以上の範囲を１００ｍｍ以上の厚さｔで耐火被覆しても、芯材１ａの温度を木材の炭化温度の目安である２００℃以下に抑制できる。
【００３４】
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の接合部が１時間の火災加熱を受けた場合であっても、鉄骨梁に接触・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。
【００３５】
ここで、耐火木質柱１と鉄骨梁２とで構成される接合部の耐火性能を確保するために、鉄骨梁２の全長Ｌに渡って耐火被覆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４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。
【００３６】
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、且つ接合部の耐火性能を確保することが可能になる。
【００３７】
以上、本発明に係る木質材と鉄骨材の接合部構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一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。
【００３８】
例えば、本実施形態では、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】
【００３９】
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）
３      ガセットプレート
４      耐火被覆（耐火被覆層）
５      ＲＣ床
６      一般部
７      増し厚部
Ａ      木質材と鉄骨材の接合部構造
【図１】
0006590187.tif 000002
【図２】
0006590187.tif 000003
【図３】
0006590187.tif 000004
【図４】
0006590187.tif 000005
【図５】
0006590187.tif 000006
【図６】
0006590187.tif 000007
【図７】
0006590187.tif 000008
【図８】
0006590187.tif 000009
【図９】
0006590187.tif 000010
【図１０】
0006590187.tif 000011
【図１１】
0006590187.tif 000012
【図１２】
0006590187.tif 000013