(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造であって、
木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材と、
前記構造用面材の屋外側の面に取り付けられて厚さが１２ｍｍ以上８０ｍｍ以下であるフェノールフォーム保温板と、
前記フェノールフォーム保温板の屋外側の面に外装材として取り付けられた軽量気泡コンクリートパネルと、を備え、
前記軽量気泡コンクリートパネルの密度をｄ（単位はｋｇ／ｍ３）、前記軽量気泡コンクリートパネルの厚さをｔ（単位はｍｍ）、前記軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値をα（単位はｗｔ％）、としたときに、
２５０≦ｄ≦４００、
４５≦ｔ≦７５、
８≦α≦１３、かつ、
３０００≦ｄ×ｔ３×α÷１０００００≦１５０００、
を満たし、
前記強熱減量値αは、α（ｗｔ％）＝（重量Ａ−重量Ｂ）×１００／重量Ｂにより算出され、前記重量Ａは、恒量になるまで乾燥させた前記軽量気泡コンクリートパネルの粉末の重量であり、前記重量Ｂは、前記重量Ａである前記粉末を１０００℃で１時間加熱した後の前記粉末の重量である、木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
【請求項２】
ｄ、ｔ及びαは、５０００≦ｄ×ｔ３×α÷１０００００≦１５０００、を満たす、請求項１に記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
【請求項３】
前記構造部材を構成するたて枠とたて枠との間、又は前記構造部材を構成する柱と間柱及び間柱と間柱の間に、断熱材が充填されている、請求項１又は２に記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、木造耐火建築物に関する研究がさかんに行われている。その背景としては、国の主導による木材のさらなる利用の推進、木造建築物の一層の普及、都市部における地震等による防災の観点からの建築物の耐火性能の向上などが挙げられる。
【０００３】
木造耐火建築物を構築するためには、建築物の主要構造部である、外壁、床、梁、柱、屋根、階段を耐火構造とすることが求められる。また、木造耐火建築物には、火災が発生しその消火後も、その建築物が倒壊せずに自立していることが求められる。
【０００４】
建築物の外壁が耐火構造であると認められるためには、耐火性能を評価する試験を行い基準に合格しなければならない。評価試験方法はＪＩＳ−Ａ−１３０４に規定されている。その試験方法は、外壁構造の試験体を屋外側からの加熱または屋内側からの加熱を計２回行う。加熱条件はＩＳＯ−８３４で規定されており、その条件は、試験体を設置した炉内の温度を１時間かけて約９５０℃まで上昇させた後、加熱を止めてそのまま３時間放置するといったものである。
【０００５】
従来の木造建築物の耐火外壁構造としては、火災が発生した時に木材で構成された構造部材が炭化や着火しないよう、構造部材が不燃材料で被覆された構造がある。その構造では、構造部材の屋内側に不燃性の内装部材が配置され、屋外側に不燃性の外装部材が配置されている。特に、外装部材については、さかんに研究開発が行われている。従来の木造建築物の耐火外壁構造としては、特許文献１および特許文献２に記載された構造が知られている。
【０００６】
特許文献１には、木材で構成された構造部材の屋外側の外装部材が軽量気泡コンクリートパネルを突き付け接合してからなる第１被覆層と、ケイ酸カルシウム板を突き付け接合してからなる第２被覆層とが積層されて構成されるとともに、第１被覆層が屋外側に設置され、軽量気泡コンクリートパネルの目地部と、ケイ酸カルシウム目地部とが、互いに重ならないようにした構造が開示されている。特許文献１に記載された断熱工法は、構造部材の中にグラスウール又はロックウール等が充填された、いわゆる充填断熱工法である。
【０００７】
特許文献２には、優れた断熱性能を有する外張り断熱工法の耐火外壁構造が開示されている。また、特許文献２には、１層のラスモルタル層と、３層のスラグせっこう板と、２層のアルミニウム箔層と、を重ね張りした外装部分の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２９９１９４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１３０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の木造建築物における耐火外壁構造の外装部材として、種類の異なる材料を複数重ねて張り合わせた構造や、同じ材料を複数重ねて張り合わせた構造が挙げられる。特許文献１の耐火外壁構造では、軽量気泡コンクリートパネルとケイ酸カルシウム板との２種類の外装材が用いられていると共に、外装部材の目地部を互いにずらす必要があった。また、特許文献２の耐火外壁構造では、ラスモルタル層と、スラグせっこう板と、アルミニウム箔層と、を重ね張りし、外装部材を数種類かつ複数重ねて張り合わせている。
【００１０】
しかし、外装部材が数種類存在すると、材料の調達や品質管理に非常に手間がかかり、コストアップに繋がっていた。また、外装部材を複数施工することにより工数が増加し、工期が長くなる場合があった。さらに外装部材の目地部を互いにずらす必要があったため、設計及び施工が複雑になり工期も長くなる傾向があった。
【００１１】
また、木造建築物の建築様式が枠組壁工法の外壁構造である場合を例示して説明すると、屋内側と屋外側との温度差が大きい場合には、枠組体の複数のたて枠間に区画された複数の中空領域に各々断熱材が充填された、いわゆる充填断熱仕様のものでは、断熱材がたて枠の部分で分断されることになり、たて枠の部分が熱橋となって屋内側と屋外側との間で熱が伝わり易くなるため、断熱性能が劣ってしまうという課題があった。そこで、枠組体の屋外側に、断熱材を分断させることなく連続して取り付けることで断熱性能を向上させた、いわゆる外張り断熱による断熱構造を採用することが検討されている。
【００１２】
本発明は、以上のような従来技術が有する課題を解決するものであり、低コストかつ容易に施工を行うことが可能になると共に優れた断熱性能を発揮させることができる木造建築物の外張り断熱耐火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】
【００１３】
上記課題を解決すべく、本発明は、以下の［１］〜［６］に関する。
［１］木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造であって、木材で構成された構造部材の屋外側に取り付けられた構造用面材と、前記構造用面材の屋外側の面に取り付けられて厚さが１２ｍｍ以上８０ｍｍ以下であるフェノールフォーム保温板と、前記フェノールフォーム保温板の屋外側の面に取り付けられた軽量気泡コンクリートパネルと、を備え、前記軽量気泡コンクリートパネルの密度をｄ（単位はｋｇ／ｍ３）、前記軽量気泡コンクリートパネルの厚さをｔ（単位はｍｍ）、前記軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値をα（単位はｗｔ％）、としたときに、２００≦ｄ≦５５０、４５≦ｔ≦１００、５≦α≦１５、かつ、３０００≦ｄ×ｔ３×α÷１０００００≦３００００、を満たす。
［２］ｄは、２５０≦ｄ≦４００を満たす、［１］に記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
［３］ｔは、４５≦ｔ≦７５を満たす、［１］又は［２］に記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
［４］αは、８≦α≦１３を満たす、［１］〜［３］のいずれかに記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
［５］ｄ、ｔ及びαは、５０００≦ｄ×ｔ３×α÷１０００００≦１５０００、を満たす、［１］〜［４］のいずれかに記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
［６］前記構造部材を構成するたて枠とたて枠との間、又は前記構造部材を構成する柱と間柱及び間柱と間柱の間に、断熱材が充填されている、［１］〜［５］のいずれかに記載の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造。
【００１４】
上述した外壁構造は、外装部材として軽量気泡コンクリートパネルを備えている。この軽量気泡コンクリートパネルは、上述した設計パラメーターを有しているため、充分なパネル強度が確保され、パネル重量の増加を抑制しつつ、高い耐火性能を発揮することが可能である。パネル重量の増加が抑制されるので、施工性や建築物の耐震性の低下が抑制される。また、外装部材が一層の軽量気泡コンクリートパネルであるので、目地部を互いにずらすといった作業も不要になる。
また、構造用面材の屋外側の面にはフェノールフォーム保温板が取り付けられている。このフェノールフォーム保温板によれば、構造用面材に対してフェノールフォーム保温板が分断されることなく連続して取り付けられることになるので、外壁構造の断熱性能を向上させることができる。従って、優れた耐火性能と断熱性能とを有し、施工が容易であると共に低コストである木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造が提供される。
【００１５】
ここで、軽量気泡コンクリートの設計パラメーターと耐火性能との関係について詳細に説明する。木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造における外装部材を一層の軽量気泡コンクリートパネルで構成するには、軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能と大きく関わる以下の３個のパラメーターを考慮して、軽量気泡コンクリートパネルを設計する必要がある。３個のパラメーターとは、（１）軽量気泡コンクリートパネルの密度、（２）軽量気泡コンクリートパネルの厚さ、及び（３）軽量気泡コンクリートが有する「水」の量、つまり軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する「水」の量である。
【００１６】
軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能を決める要因は何であるか、本発明者らは鋭意研究を重ねた。研究の結果、本発明者らは、軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能は、軽量気泡コンクリートが有する「水」の量で決まることを見出した。ここで述べる「水」は、軽量気泡コンクリートを構成しているケイ酸カルシウム水和物が有する「水」である。つまり、ケイ酸カルシウムに水和している「水」である。軽量気泡コンクリートパネルの耐火性能は、ケイ酸カルシウム水和物が有する「水」の量が多いほど向上する。
【００１７】
ここで、軽量気泡コンクリートパネルの密度を大きくすれば、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が増えるため、耐火性能は向上する。逆に軽量気泡コンクリートパネルの密度を小さくすれば、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が減るため耐火性能は低下する。一方、密度を大きくしすぎると、パネル重量が増えるため、施工性が低下したり、建物重量の増加により耐震性能が低下する場合がある。また、密度を小さくしすぎると、軽量気泡コンクリートパネルの物理的強度が不足する場合がある。
【００１８】
また、軽量気泡コンクリートパネルの厚さを大きくすれば、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が増えるため、耐火性能は向上する。逆に厚さを薄くすれば、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が減るため、耐火性能は低下する。一方、軽量気泡コンクリートパネルの厚さを大きくしすぎると、パネル重量が増えるため、施工性が低下したり、建物重量の増加により耐震性能が低下する場合がある。また、厚さを薄くしすぎると、軽量気泡コンクリートパネルの物理的強度が不足する場合がある。
【００１９】
また、軽量気泡コンクリートが有する水の量、つまり軽量気泡コンクリートパネルを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する水の量が増加すると、耐火性能は向上する。逆にケイ酸カルシウム水和物が有する水の量が減少すると、耐火性能は低下する。しかし、軽量気泡コンクリート中のケイ酸カルシウム水和物が有する水を実際に定量的に得ることは困難である。そこで、本発明では軽量気泡コンクリートが有する水の量は、軽量気泡コンクリートを加熱して減少した重量を軽量気泡コンクリートが有する水の量と定義する。その値を「強熱減量値」と定義する。従って、強熱減量値の値が大きいほど耐火性能が高いといえる。
【００２０】
上述したように、外壁構造に用いる軽量気泡コンクリートパネルは、耐火性能に深く関連する強熱減量値のみを考慮して設計することは適当でない。すなわち、耐震性能や施工性などに関わるパネル強度やパネル重量を考慮しつつ、軽量気泡コンクリートパネルの密度、厚さ及び強熱減量値を総合的に評価する必要がある。
【００２１】
本発明者らは上述した密度、厚さ及び強熱減量値の各パラメーターについて鋭意検討を重ねた結果、（１）密度ｄが２００ｋｇ／ｍ３以上５５０ｋｇ／ｍ３以下であり、（２）厚さｔが４５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、（３）強熱減量値αが５ｗｔ％以上１５ｔ％以下であり、かつｄ（ｋｇ／ｍ３）×ｔ３（ｍｍ３）×α（ｗｔ％）÷１０００００の値が３０００以上３００００以下である場合に、パネル重量とパネル強度と耐火性能との全てについて要求を満たすことが可能であることを見出した。
【００２２】
また、本発明の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造では、構造部材を構成するたて枠とたて枠との間、又は構造部材を構成する柱と間柱及び間柱と間柱の間に、断熱材が充填されていることが好ましい。かかる構成にすれば、より優れた断熱性能を得ることができる。
【００２３】
ここで述べる、「木造建築物」とは柱、梁、桁等の主要構造部材を木材で構成した建築物の総称であり、建築物の構法は木造軸組壁工法、木造枠組壁工法等、どのような構法でもかまわない。また、「木材」とは、木製の材料のことをいい、木材繊維を加工して形成される木質材料も含まれる。また、「構造部材」とは、木造軸組構法の軸組材（梁、柱、筋交い等）や木造枠組壁構法の枠組体等、建築物の荷重及び外力を支える主要な部分を言う。
【００２４】
本明細書で使用する「耐火構造」、「耐火性能」の用語の意義は、建築基準法第２条及び建築基準法施行令第１０７条に定めるものと同義である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、耐火性能かつ優れた断熱性能を有し、施工が容易であると共に低コストの木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造の一部を切り欠いて示した示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造の好適な一実施形態について詳細に説明する。
なお、本実施形態として、木造枠組壁工法の枠組体に外張り断熱耐火構造を適用した例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る外張り断熱耐火外壁構造の一部を切り欠いて示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る外張り断熱耐火外壁構造を示した水平断面図である。
【００２８】
ここで、「木造建築物」とは柱、梁、桁等の主要構造部材を木材で構成した建築物の総称であり、建築物の構法は木造軸組壁工法、木造枠組壁工法等、どのような構法でもかまわない。また、「木材」とは、木製の材料のことをいい、木材繊維を加工して形成される木質材料も含まれる。また、「構造部材」とは、木造軸組構法の軸組材（梁、柱、筋交い等）や木造枠組壁構法の枠組体等、建築物の荷重及び外力を支える主要な部分を言う。「耐火構造」、「耐火性能」の用語の意義は、建築基準法第２条及び建築基準法施行令第１０７条に定めるものと同義である。
【００２９】
＜外壁構造１＞
図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る木造建築物の外壁構造１は、建物の屋内と屋外とを仕切る壁体であり、本実施形態では枠組壁工法に用いられる構造を採用している。外壁構造１は、主に、構造部材２と、構造部材２の屋内側に設けられた内装部材３と、構造部材２の屋外側に設けられた断熱部材４と、断熱部材４の屋外側に設けられた外装部材５と、によって構成されている。
【００３０】
＜構造部材２＞
構造部材２は、壁体の骨格となる部材であり、建築物の荷重及び外力を支える。図１に示されるように、構造部材２は、複数のたて枠２１と、複数のたて枠２１の上端同士を連結する上枠材２２と、複数のたて枠２１の下端同士を連結する下枠材２３と、を有している。そして、構造部材２の屋外側の面には、構造用面材２４がたて枠２１に取り付けられて配置されている。
【００３１】
たて枠２１、上枠材２２及び下枠材２３は、いずれも、枠組壁工法用の木材として知られる例えば３８ｍｍ×８９ｍｍの断面寸法を備えた長尺の木製部材であり、釘又はビス等で互いに止め付けられている。たて枠２１は、水平方向に４５５ｍｍ以下の間隔を空けて等間隔に立設されている。
【００３２】
構造用面材２４は、たて枠２１と上枠材２２と下枠材２３とで構成された骨組に釘打ちで固定され、この骨組に対して屋外側に設けられている。このように、たて枠２１と上枠材２２と下枠材２３と構造用面材２４とが一体化されることにより、構造部材２としての性能を発揮する。
【００３３】
構造用面材２４は、例えば、厚さが９ｍｍ、密度が０．５５ｇ／ｃｍ３である日本農林規格に適合した構造用合板を用いることができる。また、構造用面材２４としては、例えば、厚さが９ｍｍ以上の構造用合板、厚さが９ｍｍ以上の構造用パネル、厚さが９ｍｍ以上のパーティクルボード、厚さが１２ｍｍ以上のシージングボード等の木質系ボード、厚さが１２ｍｍ〜２５ｍｍの硬質木片セメント板、厚さが９ｍｍ以上のパルプセメント板、厚さが９ｍｍ以上のフレキシブル板、厚さが９ｍｍ以上のケイ酸カルシウム板、厚さが９ｍｍ以上の火山性ガラス質複層板、又は厚さが１２ｍｍ以上の石膏ボード等を用いることができる。
【００３４】
＜充填断熱材２５＞
外壁構造１の建築様式は木造枠組壁工法であるので、互いに隣り合うたて枠２１間に充填断熱材２５が充填されていることがさらなる断熱性能の向上の点から好ましい。充填断熱材２５として、例えば密度２４ｋｇ／ｍ３のグラスウールや、ロックウールなどを用いることができる。なお、外壁構造１の建築様式が木造軸組工法である場合には、柱と間柱の間および間柱と間柱の間に断熱材が充填してもよい。
【００３５】
＜内装部材３＞
内装部材３は、壁体の屋内側の壁面を構成し、屋内で発生した火災などの炎から構造部材２を保護する。内装部材３は、構造部材２の屋内側に取り付けられた強化石膏ボードによる内装下張層３１と、内装下張層３１の屋内側に積層された強化石膏ボードによる内装上張層３２とを有している。
【００３６】
内装下張層３１は、複数の強化石膏ボードの小口面を互いに突き合わせ接合して構成されている。内装下張層３１は、石膏ボード用の釘によって構造部材２に固定されている。
【００３７】
内装上張層３２は、複数の強化石膏ボードの小口面を互いに突き合わせ接合して構成されている。内装上張層３２は、石膏ボード用の釘によって、内装下張層３１を貫通して構造部材２に固定されている。
【００３８】
これら強化石膏ボードの厚さは２１ｍｍ以上であり、かさ比重が０．７５以上のものを用いることが好ましい。このような強化石膏ボードによれば、屋内での火災発生時に強化石膏ボード内の水分が火災の熱によって水蒸気化されるため、火災の熱を消費して熱の伝達を遅らせることが可能になる。従って、構造部材２の炭化や着火を防ぐことができ、屋内側からの熱に対する耐火性能を確保することができる。なお、内装部材３は、内装下張層３１と内装上張層３２との間に挟み込まれたアルミニウム箔を有していてもよい。
【００３９】
＜断熱部材４＞
断熱部材４は、優れた断熱性能を付与する役割を有するものである。断熱部材４は、構造用面材２４の屋外側の面に設けられている。断熱部材４としては、ＪＩＳ  Ａ  ９５１１によるフェノールフォーム保温板４１を用いることができる。フェノールフォーム保温板４１の厚さの範囲は、１２ｍｍ以上かつ８０ｍｍ以下であり、好ましくは２０ｍｍ以上かつ６０ｍｍ以下であり、より好ましくは２０ｍｍ以上かつ４０ｍｍ以下である。フェノールフォーム保温板４１の厚さが１２ｍｍ未満である場合には、優れた断熱性能を付与することができない。フェノールフォーム保温板４１の厚さが８０ｍｍを超える場合には、壁厚が大きくなるため実用的ではない。フェノールフォーム保温板４１は、テープや接着材を用いて、構造用面材２４の屋外側に貼り付けることが好ましい。
【００４０】
＜外装部材５＞
外装部材５は、壁体の屋外側の壁面を構成する部材であり、屋外で発生した火災などの炎から構造部材２を保護する。外装部材５は、断熱部材４の屋外側の面に形成された防水層５１と、防水層５１の屋外側の面に形成された軽量気泡コンクリートパネル層５２と、を有している。
【００４１】
防水層５１は、外装部材５の隙間から染み込んだ雨水等から構造部材２や断熱部材４を保護するものであり、断熱部材４の屋外側の面に接着材、テープ又はステープル等によって貼り付けられている。防水層５１は、直接断熱部材４に貼り付けられている。防水層５１としては、ＪＩＳ  Ａ  ６００６によるアスファルトフェルト又はＪＩＳ  Ａ  ６１１１による透湿防水シートを用いることが好ましい。
【００４２】
軽量気泡コンクリートパネル層５２は、複数の軽量気泡コンクリートパネル５３を突き付け接合して構成されている。
【００４３】
軽量気泡コンクリートパネル５３は、板状に成型されたパネルであり、軽量、高断熱性、高加工性、高耐火性能といった優れた特性を有している。従って、軽量気泡コンクリートパネルは、超高層ビルから一般住宅まで、幅広い分野で数多くの建築に採用されている。例えば、軽量気泡コンクリートパネルは、外壁、間仕切り、床、屋根等の部位に使われている。軽量気泡コンクリートパネルは、珪酸質原料、石灰質原料、水および発泡剤などを混合して得られたスラリーを型枠に注入し、混合物を発泡させる。続いて、半硬化状になった混合物をオートクレーブで高温高圧蒸気養生して得られる。
【００４４】
軽量気泡コンクリートパネル５３は、板状のパネルである。ビス等を軽量気泡コンクリートパネル５３と防水層５１及び断熱部材４とに貫通させることによって、構造部材２に固定されている。軽量気泡コンクリートパネル５３は、その密度ｄが２００ｋｇ／ｍ３以上かつ５５０ｋｇ／ｍ３以下であり、かつその厚さｔは、４５ｍｍ以上かつ１００ｍｍ以下であり、かつその強熱減量値αは、５ｗｔ％以上かつ１５ｗｔ％以下である。そして、密度ｄ（ｋｇ／ｍ３）×厚さｔ３×強熱減量値α÷１０００００の値が３０００以上かつ３００００以下である。このようなパラメーターを満たす軽量気泡コンクリート５４によれば、屋外からの火災に対しても、構造部材２の炭化や着火を防ぐことができる。
【００４５】
軽量気泡コンクリートパネル５３は、その内部に補強鉄筋や補強金網を埋設していることが好ましい。ここで、補強鉄筋とは、鉄筋を所望の形状に配列し、交差接点を溶接加工したものである。また、補強金網とは、鉄を網状に加工したもので、例えばラス網等がその代表例である。補強鉄筋又は補強金網の形状、寸法、鉄筋の太さ、金網の目の大きさ等は限定されるものではない。これら補強鉄筋又は補強金網は、耐久性上有効な防錆材処理が施されていることが好ましい。防錆材としては、公知の合成樹脂系材料等を使用できる。
【００４６】
軽量気泡コンクリートパネル５３の密度ｄが大きいほど、軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物の絶対量が多くなり、耐火性能は向上する。しかし、軽量気泡コンクリートパネル５３の密度ｄが大きいほど、パネル重量が重くなる。このパネル重量の増加によれば、施工性が低下したり、建物重量が重くなるので耐震性能が低下したり、軽量気泡コンクリートパネル５３を製造する時の原材料が増加するので製造コストが増大するといった場合が生じ得る。
【００４７】
一方、軽量気泡コンクリートパネル５３の密度ｄが小さいほど、パネル重量が軽くなる。従って、施工性が向上したり、建物重量が軽くなることによって耐震性能が向上したり、軽量気泡コンクリートパネル５３を製造する時の原材料が低減して製造コストが低減するといったメリットがある。しかし、軽量気泡コンクリートパネル５３の密度ｄが低いほど、ケイ酸カルシウム物の絶対量が減るので耐火性能が低下したり、パネル強度が低下する場合も生じ得る。
【００４８】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル５３の密度ｄの範囲は、２００ｋｇ／ｍ３以上５５０ｋｇ／ｍ３以下であり、好ましくは２３０ｋｇ／ｍ３以上５００ｋｇ／ｍ３以下であり、より好ましくは２５０ｋｇ／ｍ３以上かつ４００ｋｇ／ｍ３以下であることを見出した。ここで、密度ｄが２００ｋｇ／ｍ３未満になると、パネル強度が低く、かつ耐火性能が低いため、実用的ではない。一方、軽量気泡コンクリートパネル５３の密度が５５０ｋｇ／ｍ３を超えると、パネル重量が重いため、施工性が低下し、かつ建物重量が重くなり耐震性能は低下するため、実用的ではない。
【００４９】
また、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さｔが大きいほど、軽量気泡コンクリートパネル５３を構成するケイ酸カルシウム水和物の絶対量が多くなるので耐火性能は向上する。しかし、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さｔが大きい場合ほど、パネル重量が重くなる。このパネル重量の増加によれば、施工性が低下したり、建物重量が重くなるので耐震性能が低下したり、軽量気泡コンクリートパネル５３を製造する時の原材料が増加するので製造コストが増大するといった場合が生じ得る。
【００５０】
一方、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さｔが小さいほど、パネル重量が軽くなる。パネル重量の軽量化によれば、施工性が向上したり、建物重量が軽くなるので耐震性能が向上したり、及び軽量気泡コンクリートパネル５３を製造する時の原材料が低減するので製造コストが低減するといったメリットがある。しかし、ケイ酸カルシウム水和物の絶対量が減ることによる耐火性能が低下する場合が生じ得る。
【００５１】
そこで、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さｔの範囲は、４５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、好ましくは４５ｍｍ以上８０ｍｍ以下であり、より好ましくは４５ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることを見出した。ここで、厚さｔが４５ｍｍ未満になると、耐火性能が低いため、実用的ではない。一方、厚さｔが１００ｍｍを超えると、施工性が低下し、実用的ではない。
【００５２】
また、軽量気泡コンクリートパネル５３の強熱減量値αが大きいほど、その軽量気泡コンクリートパネル５３の耐火性能は高い。すなわち、強熱減量値αが大きい場合には、軽量気泡コンクリートパネル５３が有する水の量、つまり軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物が有する「水」が軽量気泡コンクリート中に多く存在しているためである。しかし、ケイ酸カルシウム水和物を多く含有する軽量気泡コンクリートパネル５３の製造は、技術的に困難であるため軽量気泡コンクリート中に存在できるケイ酸カルシウム水和物の量には上限がある。一方、強熱減量値αが小さいほど、その軽量気泡コンクリートパネル５３の耐火性能は低いといえる。
【００５３】
そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、軽量気泡コンクリートパネル５３の強熱減量値αの範囲を５ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であり、好ましくは７ｗｔ％以上１４ｗｔ％以下であり、より好ましくは８ｗｔ％以上１３ｗｔ％以下であることを見出した。ここで、強熱減量値αが５ｗｔ％未満になると、耐火性能が低いため、外壁構造１に要求される耐火性能を満足することができない。
【００５４】
しかし、軽量気泡コンクリートパネル５３に要求されるパネル重量とパネル強度と耐火性能とを全て満足するためには、軽量気泡コンクリートパネル５３が上記の３個のパラメータである、（１）密度ｄ（ｋｇ／ｍ３）、（２）厚さｔ（ｍｍ）、（３）強熱減量値α（ｗｔ％）が上記の数値範囲に存在する場合でも十分ではない場合が生じ得る。
【００５５】
例えば、密度ｄと厚さｔと強熱減量値αとが上記の数値範囲に入っている場合であっても、上記数値範囲の上限値に近い密度ｄと厚さｔとを有する軽量気泡コンクリートパネル５３は、耐火性能を満たすが、パネル重量が大きくなるので施工性が低下し実用的ではない場合がある。
【００５６】
また、密度ｄが上記の数値範囲に入っているが、密度ｄが上記数値範囲の下限値に近い軽量気泡コンクリートパネル５３は、耐火性能を満足しない場合も生じ得る。その場合には、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さｔ、または強熱減量値αを大きくする必要がある。
【００５７】
従って、軽量気泡コンクリートパネル５３に要求されるパネル重量、パネル強度および耐火性能の全てを満足するためには、軽量気泡コンクリートパネル５３は、上記の３個のパラメーターを総合的に評価する必要がある。その評価方法について本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、密度ｄ（ｋｇ／ｍ３）×（厚さｔ）３（ｍｍ３）×強熱減量値α（ｗｔ％）÷１０００００という新たなパラメーターにより評価し得ることを見出した。
【００５８】
そして、新たなパラメーターである密度ｄ（ｋｇ／ｍ３）×（厚さｔ）３（ｍｍ３）×強熱減量値α（ｗｔ％）÷１０００００の値が３０００以上３００００以下であり、好ましくは４０００以上２５０００以下、より好ましくは５０００以上１５０００以下である場合に、パネル重量とパネル強度と耐火性能とを好適に満足し得ることを見出した。
【００５９】
軽量気泡コンクリートパネル５３を備える外壁構造１によれば、軽量気泡コンクリートパネル５３に要求されるパネル重量と、パネル強度と、耐火性能とをバランスよく満たすことが可能である。従って、外装部材５を僅か一種類の材料で、かつ一層の外装部材すなわち軽量気泡コンクリートパネル５３で構成することができる。このため、施工が簡易で、かつ低コストの耐火外壁構造１を実現できる。例えば、外壁構造１によれば、屋外側または屋内側からのＩＳＯ−８３４で規定された加熱条件で１時間の加熱を行い、その加熱を止めてから３時間放置させた後構造部材に炭化や着火は全く見られないことが確認できている。そして、外壁構造１によれば、木造の耐火建築物を容易に建築することが可能となり、木造建築のより大きな普及を図ることができる。
【００６０】
また、外壁構造１は、木材で構成された構造部材２の屋内側は、強化石膏ボードによる内装下張層３１と、内装下張層３１の屋内側に、強化石膏ボードによる内装上張層３２とを積層してなる二層構造を有している。この二層構造によれば、屋内からの火災に対して、木材で構成された構造部材２に伝達される火災の熱を減少させ、構造部材２の炭化や着火を防ぐことができる。
【００６１】
次に、図１及び図２に示される外壁構造１を用いて、耐火性能評価試験を行った場合の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に例示される具体的な寸法に限定されるものではない。
【００６２】
まず外壁構造１について詳しく説明する。外壁構造１は、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５から構成されており、木造枠組壁工法に用いられる構造を採用している。
【００６３】
＜構造部材２＞
構造部材２は、複数のたて枠２１と、複数のたて枠２１の上端同士を連結する上枠材２２と、複数のたて枠２１の下端同士を連結する下枠材２３と、たて枠２１の屋外側の面に取り付けられた構造用面材２４から構成されている。たて枠２１、上枠材２２及び下枠材２３は、いずれも枠組壁工法用の木材として用いられる３８ｍｍ×８９ｍｍの断面寸法を備えた長尺の木製部材である。たて枠２１、上枠材２２及び下枠材２３はビスで互いに留め付けた。たて枠２１は、４５５ｍｍの等間隔を空けて立設させた。構造用面材２４としては、厚さが９ｍｍの構造用合板を用いた。その構造用面材２４は、たて枠２１の屋外側の面に釘を打ち付けて、たて枠２１、上枠材２２および下枠材２３に固定した。
【００６４】
＜内装部材３＞
内装部材３は、構造部材２の屋内側に、内装下張層３１である厚さが２１ｍｍの強化石膏ボードと、内装下張層３１の屋内側に位置する内装上張層３２である厚さが２１ｍｍの強化石膏ボードと、が積層された２層構造で構成した。内装下張層３１は、複数の強化石膏ボードが互いに突き合わされ接合されることによって構成されている。内装下張層３１は、石膏ボード用の釘によって構造部材２に打ち付けた。内装上張層３２は、複数の強化石膏ボードが互いに突き合わされ接合されることによって構成されている。内装上張層３２は、釘を内装上張層３２と内装下張層３１とに貫通させることによって、構造部材２に打ち付けた。また、内装上張層３２の目地部には、内装材用目地処理剤としてＪＩＳ  Ａ  ６９１４による石膏ボード用目地処理剤を施し、平滑に仕上げた。
【００６５】
＜断熱部材４＞
断熱部材４は構造用面材２４の屋外側の面にテープを用いて貼り付けた。断熱部材４は、厚さが２０ｍｍである複数のフェノールフォーム保温板４１（メーカー：旭化成建材（株）  商品名：ネオマフォーム）を互いに付き合わせ接合することによって構成した。上記フェノールフォーム保温板の縦横の目地部には専用のテープを施した。
【００６６】
＜外装部材５＞
外装部材５は、断熱部材４の屋外側の面に配置する防水層５１と、防水層５１の屋外側の面に配置する軽量気泡コンクリートパネル層５２から構成されている。防水層５１は、透湿防水シート（メーカー：旭・デユポン・フラッシュ・スパンプロダクト（株）  商品名：タイベック）であり、接着材を用いて断熱部材４の屋外側の面に貼り付けた。上記透湿防水シートの継ぎ目は縦横共に９０ｍｍで重ね合わせた。軽量気泡コンクリートパネル層５２は、複数の軽量気泡コンクリートパネル５３を突き付け接合して構成させた。軽量気泡コンクリートパネル５３は、ビスを軽量気泡コンクリートパネル５３と防水層５１と断熱部材４とに貫通させて構造部材２に打ち付けることにより、固定させた。また、軽量気泡コンクリートパネル層５２の目地部には、アクリル系のシーリング材を施した。
【００６７】
本実施例の外壁構造１は、上記の構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成させた。
【００６８】
次に軽量気泡コンクリートパネル５３についての各値の測定方法及び外壁構造１の耐火性能評価試験法について説明する。
【００６９】
＜軽量気泡コンクリートパネルの密度ｄ＞
軽量気泡コンクリートパネル５３を１００（ｍｍ）×１００（ｍｍ）×４０（ｍｍ）のサイズのブロックとして切りだし、そのブロックを１０５℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量Ｗ（ｋｇ）と、そのブロックの体積Ｖ（ｍ３）とを測定し、式（１）により密度ｄを算出する。
ｄ（ｋｇ／ｍ３）＝Ｗ／Ｖ                （１）
【００７０】
＜軽量気泡コンクリートパネルの厚さｔ＞
ノギスによって、１ｍｍの単位で厚さｔを測定した。
【００７１】
＜軽量気泡コンクリートパネルの強熱減量値α＞
軽量気泡コンクリートを粉末状になるまで粉砕させた。その粉末を１０５℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量をＡ（ｇ）とする。次に、その恒量になった粉末を１０００℃の電気炉を用いて１時間加熱した。そして、加熱後の重量を計測し、その重量をＢ（ｇ）とする。強熱減量値αは式（２）により算出する。
α（ｗｔ％）＝（Ａ−Ｂ）×１００／Ｂ      （２）
【００７２】
＜軽量気泡コンクリートパネルの含水率β＞
軽量気泡コンクリートパネル５３を６００（ｍｍ）×６００（ｍｍ）×４０（ｍｍ）のサイズのブロックとして切りだし、そのブロックの重量Ｃ（ｋｇ）を計測する。そのブロックを１０５℃の乾燥機で恒量になるまで乾燥させた。その乾燥後の重量Ｄ（ｋｇ）を計測する。軽量気泡コンクリートパネルの含水率βは式（３）により算出する。
β（ｗｔ％）＝（Ｃ−Ｄ）×１００／Ｄ    （３）
【００７３】
＜外壁構造の耐火性能評価法＞
外壁構造１の試験体を屋外又は屋内から、ＩＳＯ−８３４に規定された加熱曲線に従って１時間加熱し、その後、加熱を止め、そのまま３時間放置させる。その後、試験体を解体し、構造部材２の炭化や着火の有無を目視で検査する。
【００７４】
（実施例１）
実施例１では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝３７５（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝５０（ｍｍ）
α＝１１．５（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝５３９１
β＝２．６（ｗｔ％）
【００７５】
（実施例１の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００７６】
（実施例２）
実施例２では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝４９０（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝５０（ｍｍ）
α＝８．１（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝４９６１
β＝２．８（ｗｔ％）
【００７７】
（実施例２の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００７８】
（実施例３）
実施例３では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝３５０（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝５０（ｍｍ）
α＝８．３（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝３６３１
β＝２．５（ｗｔ％）
【００７９】
（実施例３の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００８０】
（実施例４）
実施例４では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝２７５（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝７５（ｍｍ）
α＝１１．１（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝１２８７８
β＝２．５（ｗｔ％）
【００８１】
（実施例４の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００８２】
（実施例５）
実施例５では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝５００（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝５０（ｍｍ）
α＝１２．０（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝７５００
β＝２．５（ｗｔ％）
【００８３】
（実施例５の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００８４】
（実施例６）
実施例６では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。また、構造部材２を構成するたて枠２１とたて枠２１との間に密度２４ｋｇ／ｍ３のグラスウールを充填断熱材２５として充填させた。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝３７５（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝５０（ｍｍ）
α＝１１．０（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝５１５６
β＝２．６（ｗｔ％）
【００８５】
（実施例６の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
【００８６】
（比較例１）
比較例１では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝３７５（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝３７（ｍｍ）
α＝１１．１（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝２１０８
β＝２．５（ｗｔ％）
【００８７】
（比較例１の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化が見られた。
【００８８】
（比較例２）
比較例２では、構造部材２、内装部材３、断熱部材４及び外装部材５で構成された外壁構造１の耐火性能評価を行った。軽量気泡コンクリートパネル層５２を構成する軽量気泡コンクリートパネル５３は以下の物を用いた。
ｄ＝５００（ｋｇ／ｍ３）
ｔ＝３７（ｍｍ）
α＝８．１（ｗｔ％）
ｄ×ｔ３×α÷１０００００＝２０５１
β＝２．５（ｗｔ％）
【００８９】
（比較例２の耐火性能評価結果）
屋内からの加熱：構造部材２に炭化や着火は見られなかった。
屋外からの加熱：構造部材２に炭化が見られた。
【００９０】
実施例１〜６に示すように、屋内側及び屋外側からの加熱を行った結果、構造部材２に炭化や着火は見られなかったことから、外壁構造１は「耐火構造」であることがわかった。
【００９１】
木造建築物の外壁構造を、優れた断熱性能を発揮できる外張り断熱工法であって、施工が簡便で、かつ低コストであり、外装部材が僅か一種類で、かつ一層の外装部材だけで耐火構造として達成するには、鋭意検討の結果、その外装材を軽量気泡コンクリートパネルである結論に至った。本実施形態の外壁構造１は、木材で構成された構造部材２の屋外側に取り付けられた構造用面材２４と、該構造用面材２４の屋外側の面に取り付けられて厚さが１２ｍｍ以上８０ｍｍ以下であるフェノールフォーム保温板と、このフェノールフォーム保温板の屋外側の面に外装部材として軽量気泡コンクリートパネル５３が構成されている。
【００９２】
この軽量気泡コンクリートパネル５３の密度をｄ（ｋｇ／ｍ３）、軽量気泡コンクリートパネル５３の厚さをｔ（単位ｍｍ）、軽量気泡コンクリートパネル５３の強熱減量値をα（ｗｔ％）、としたときに、２００≦ｄ≦５５０、４５≦ｔ≦１００、５≦α≦１５、かつ、３０００≦ｄ×ｔ３×α÷１０００００≦３００００、を満たしている。
【００９３】
本発明の木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造をより優れた断熱性能を付与するために、建築様式が木造軸組壁工法である場合においては、柱と間柱の間及び間柱と間柱の間に充填断熱材２５を充填させてもよい。また、建築様式が木造枠組壁工法である場合においては、上述したようにたて枠２１とたて枠２１との間に充填断熱材２５を充填させても良い。
【００９４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本実施形態では、木造枠組壁工法に用いる壁体に本発明を適用した場合を一例として説明したが、木造軸組工法等の他の壁体に適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明によれば、優れた断熱性能を付与できる外張り断熱工法であり、外装部材を僅か一種類の材料でかつ一層の外装部材、すなわち軽量気泡コンクリートパネル５３で構成することができ、施工が容易な、低コストの木造建築物の外張り断熱耐火外壁構造を提供することができる。よって、断熱性能が優れた木造の耐火建築物を容易に建築することが可能となり、木造建築のより大きな普及を図ることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１…外壁構造、２…構造部材、３…内装部材、４…断熱部材、５…外装部材、２１…たて枠、２２…上枠材、２３…下枠材、２４…構造用面材、３１…内装下張層、３２…内装上張層、４１…フェノールフォーム保温板、５１…防水層、５２…軽量気泡コンクリートパネル層、５３…軽量気泡コンクリートパネル。
【図１】
0006499435.tif 000002
【図２】
0006499435.tif 000003