(57)【要約】【課題】  建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁構造において、火災による建築物の崩壊を効果的に防止する。【解決手段】  立設されたスタッド１１の両側に建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁１２、１３がそれぞれ取り付けられ、上記建築物内で発生した火災による熱により間仕切壁１２、１３を自崩壊させ又は上記取り付けられたスタッド１１からこれを崩落させる。このとき、間仕切壁１２、１３は、シート状の熱膨張性材料を介して立設されたスタッドに取り付けられていてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立設されたスタッドの両側に建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁がそれぞれ取り付けられ、
上記建築物内で発生した火災による熱により上記間仕切壁を自崩壊させ又は上記取り付けられたスタッドからこれを崩落させること
を特徴とする間仕切壁構造。
【請求項２】
上記間仕切壁は、シート状の熱膨張性材料を介して上記立設されたスタッドに取り付けられてなること
を特徴とする請求項１記載の間仕切壁構造。
【請求項３】
上記スタッドの両側に取り付けられた各間仕切壁の間に形成される中空空間内には、火災による熱を受けて炭化膨張する感熱性発泡材が充填されてなること
を特徴とする請求項１記載の間仕切壁構造。
【請求項４】
上記間仕切壁は、火災による熱を受けて溶融する溶融性金具を介して上記スタッドへ取り付けられてなること
を特徴とする請求項１記載の間仕切壁構造。
【請求項５】
上記間仕切壁は、石膏ボード、強化石膏ボード、ケイ酸カルシウム板、スチールパネルの何れかであること
を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の間仕切壁構造。
【請求項６】
上記間仕切壁を自崩壊させ又はスタッドから崩落させることにより、上記間仕切された建築物の内部空間を再結合させ、上記発生した火災の燃焼範囲を制御することにより、上記建築物の架構への外力を分散させること
を特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項記載の間仕切壁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁構造に関し、特に発生した火災による建築物の崩壊を効果的に防止する際に好適な間仕切壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばビルなどの大型の建築物には、任意の形状からなる部屋を作り出すため、建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁構造が設けられるのが一般的である。この間仕切壁構造は、例えば図９に示すように、立設されたスタッド１０１の両側に間仕切壁１０２、１０３がそれぞれ取り付けられてなる。
【０００３】
スタッド１０１は、各間仕切壁１０２、１０３の面方向に沿って互いに所定間隔を開けて鉛直方向へ向けて立設される。このスタッド１０１における天井側と床側には、それぞれ横断面がコ字状の溝形鋼１０４、１０５が、その開口部を互いに相対向させるようにして固定されている。このスタッド１０１と溝形鋼１０４、１０５とは、例えばビス１０６等を介して互いに固着されるようにしてもよい。
【０００４】
また、間仕切壁１０２、１０３は、例えば石膏ボード、強化石膏ボード、ケイ酸カルシウム板、スチールパネル等で構成される。ここで強化石膏ボードとは、通常の石膏ボードに無機繊維を混入することにより耐火性や火災時の強度を高めたものである。
【０００５】
ところで、このような構成からなる間仕切壁構造が配設された建築物内部に火災が発生した場合において、かかる間仕切壁構造そのものに火災に対する耐久性を持たせるべく、従来の防火区画を構成する間仕切壁構造については、例えば、非特許文献１に示す間仕切壁構造が開示されている。この間仕切壁構造では、建築基準法施行令第１０７条の基準を満たす認定耐火構造とするため、１時間耐火構造に適合させる場合は強化石膏ボード１５ｍｍを２枚貼り、２時間耐火構造に適合させる場合は強化石膏ボード１５ｍｍを３枚貼りまたは２１ｍｍを２枚貼りとしていた。このため、間仕切壁構造の厚みが必要以上に増加してしまい、かつ、材工増に伴ってコストも上昇してしまうという問題点があった。
【０００６】
一方、一般の間仕切壁構造については、非特許文献２に耐火性に関する実験例が開示されているが、法規上の要求が内装不燃化以外ほとんど関係しないため、非特許文献２を除いて研究もほとんどなされておらず、どのような間仕切壁構造の場合に、どの程度の耐火性を有し、さらにはいつ崩壊するか不明の状況となっていた。
【非特許文献１】（社）鋼材倶楽部  鉄骨建築内外装構法委員会編  技報堂出版  鉄骨建築内外装構法図集（１９８５年１０月）
【非特許文献２】平成１７年度  日本火災学会研究発表会概要集ＰＰ.２６−２９（２００５年５月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に建築物内部で火災が発生した場合には、燃焼の継続に伴うフラッシュオーバー現象（初期火災がある規模まで成長した段階で、室内の可燃物が一斉に燃焼を始め、温度が急上昇する現象。より詳しい説明は以下のとおり：火災が拡大すると、高温煙層や火炎からの強い熱放射によって床に置かれた収納可燃物が一気に着火・燃焼し、室内全体が火炎に包まれる盛期火災へと移行する。この遷移は非常に短い時間に生じ、その間に数百℃の温度上昇を示し、またこの遷移期前後において室内は急激な酸素不足状態に陥るため有毒ガスが大量に発生する。この遷移現象をフラッシュオーバーと称する）が発生し、間仕切壁構造で間仕切された建築物の内部空間における各区画内において温度が急上昇してしまう。その結果、図１０に示すように、建築物１２０内において間仕切壁構造１３１により間仕切された区画１２１内に面している窓等の開口部１２２から火が激しく噴出することになり、外部空気と接触することにより火の勢いが更に大きくなる、いわゆる盛期火災となる。
【０００８】
この盛期火災では、建築物を構成する鉄骨柱や梁の各部に大きな火災外力が作用することになる。火災外力は、火災による熱により鉄骨架構全体が過剰に熱膨張すれば、火災階の梁が柱を押し出して柱に大きな部材角が生じて、層崩壊に至る可能性がある。このような事態を回避するため、耐火性能検証法告示（平１２建告第１４３３号）においては、火災室の床面積規模に応じて、柱および梁に温度制限を設けている。
【０００９】
このような火災による建築物の層崩壊メカニズムに対して、従来の間仕切壁構造における耐火処理は、あくまで火災による熱に耐えられるようにするため、部材そのものの耐火性を向上させることを念頭においていた。このため、発生した火災に基づく火災温度が相当高温になる場合においても、かかる耐火処理が施された間仕切壁構造は、認定耐火構造としての１時間耐火や２時間耐火の性能を有する一方、間仕切りされた建築物内部空間の各区画１２１の独立性、密閉性を却って助長する要因にもなっていた。これが区画１２１の火災性状を激しくし、区画１２１に面する部分の架構部材へ損傷を集中させることになっていた。
【００１０】
例えば、図１１に示すように、間仕切壁構造１３１の崩壊を抑えるべく耐火処理を施した場合には、図１１(a)に示すように、かかる間仕切壁構造１３１により間仕切された区画１２１において火災が発生した場合に、当該区画１２１内において火災１３３が拡大し、図１１(b)に示すようにフラッシュオーバーに至る。このフラッシュオーバーは、出火後、燃えつづけていた火が爆発を起したように一気に燃え上がる状態であり、単に温度が上昇するというだけでなく、区画１２１内の空気成分を著しく変化させるものである。このフラッシュオーバー時には、開口部１２２からも火が激しく噴出して盛期火災となる。
【００１１】
このとき、間仕切壁構造１３１の崩壊を防止すると、区画１２１内の密閉性が高くなることにより、火災に伴う放熱性が悪化してしまう。これに相乗して、区画１２１内の温度が急上昇し、間仕切壁構造１３１以外の鉄骨柱や梁に対して高い熱が加わることになるため、火災外力が短時間で一気に上昇し、区画１２１に面する部分の架構部材へ損傷が集中し、架構全体の崩壊へ進展する危険性が生ずる。
【００１２】
従って、耐火時間の長時間化を狙った従来の防火区画を構成する間仕切壁構造とは異なるコンセプトで建築物全体の層崩壊を抑制する必要があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、建築物の内部空間を間仕切りするための一般の間仕切壁構造において、火災による熱により上記間仕切壁を早期に自崩壊させることによって、火災による建築物の崩壊を効果的に防止し得る間仕切壁構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上述した課題を解決するために、立設されたスタッドの両側に建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁につき、特に建築物内で発生した火災による熱を受けて自崩壊させ、又は上記取り付けられるスタッドから崩落させることを特徴とする間仕切壁構造を発明した。
【００１５】
即ち、本発明を適用した間仕切壁構造は、立設されたスタッドの両側に建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁がそれぞれ取り付けられ、上記建築物内で発生した火災による熱により上記間仕切壁を自崩壊させ又は上記取り付けられたスタッドからこれを崩落させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る間仕切壁構造においては、立設されたスタッドの両側に建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁につき、特に建築物内で発生した火災による熱を受けて自崩壊させ、又は上記取り付けられるスタッドから崩落させる。
【００１７】
これにより、本発明に係る間仕切壁構造では、間仕切壁が崩落又は自崩壊した場合には、隣接する区画に火が燃え広がることになるが、隣接区画が可燃物量の少ない空間であれば、火の勢いは希釈されることになる。即ち、この間仕切壁構造は、火災の希釈と冷却をする装置の起動スイッチとしての役割を果たすことになる。また火力がある程度弱められる結果、単位体積あたりの火災による発熱量を低くすることが可能となり、火災による温度上昇を低く抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、建築物の内部空間を間仕切りするための間仕切壁構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
本発明を適用した間仕切壁構造１は、例えば図１に示すように、立設されたスタッド１１の両側に間仕切壁１２、１３がそれぞれ取り付けられて構成される。
【００２０】
スタッド１１は、各間仕切壁１２、１３の面方向に沿って互いに所定間隔を開けて鉛直方向へ向けて立設される。スタッド１１は、長手方向に沿って開口部２１が設けられた溝形鋼で構成されてなり、この開口部の両側にフランジ２２、２３がそれぞれ形成されてなるとともに、この開口部２１に向かうリブ２４を設けた断面Ｃ字状で構成される。
【００２１】
間仕切壁１２、１３は、例えば石膏ボード、強化石膏ボード、ケイ酸カルシウム板、スチールパネル等で構成される。ここで強化石膏ボードとは、通常の石膏ボードに無機繊維を混入することにより耐火性や火災時の強度を高めたものである。
【００２２】
間仕切壁１２、１３は、例えば図２に示すように、シート状の熱膨張性材料２６を介して立設されたスタッド１１におけるフランジ２２、２３にそれぞれネジ８０を介して取り付けられている。この熱膨張性材料２６は、２００℃〜２５０℃を超えると発泡して高密度の炭化層を形成しつつ、その厚さ方向に膨張する特性を有する。この熱膨張性材料２６は、例えば、積水化学工業（株）製のフィブロック（登録商標）を適用してもよい。このフィブロック（登録商標）は、ブチルゴム系のシート又はテープで構成されるが、２００℃以上の高温に触れると、厚さ方向に５〜４０倍膨張するものである。また、この熱膨張性材料２６として、例えば、エスケー化研（株）製のＳＫタイカシート（登録商標）を適用してもよい。このＳＫタイカシート（登録商標）は、アクリル樹脂製の発泡性耐火シートであり、２５０℃以上の高温に触れると厚さ方向に２０〜３０倍膨張するものである。
【００２３】
これら熱膨張性材料２６は、間仕切壁１２、１３一面に亘り貼着するようにしてもよいが、少なくとも間仕切壁１２、１３が取り付けられるスタッド１１におけるフランジ２２、２３に貼着されていればよい。
【００２４】
図３は、他の実施の形態としての間仕切壁構造２の構成を示している。この間仕切壁構造２において、上述した間仕切壁構造１と同一の構成要素、部材に関しては、図１に示す番号をそのまま付すことにより、以下での説明を省略する。
【００２５】
この間仕切壁構造２においては、スタッド１１におけるフランジ２２、２３に対してそれぞれ間仕切壁１２、１３が直接的に取り付けられている。その一方において、このスタッド１１の両側に取り付けられた各間仕切壁１２、１３の間に形成される中空空間３１内には、火災による熱を受けて炭化膨張する感熱性発泡材３２が充填されている。感熱性発泡剤３２は、例えばパテ状のグラファイト（黒鉛）系膨張材であって、火災により３００℃以上まで熱せられた場合に、高密度の炭化層を形成しつつ、その厚さ方向に膨張する特性を有している。この感熱性発泡剤３２は、例えば古河テクノマテリアル社製のダンシール−Ｐを適用するようにしてもよい。このダンシール−Ｐは、３００℃以上まで加熱された場合に１０〜１５倍に亘り膨張するものである。
【００２６】
図４は、他の実施の形態としての間仕切壁構造３の構成を示している。この間仕切壁構造３において、上述した間仕切壁構造１と同一の構成要素、部材に関しては、図１に示す番号をそのまま付すことにより、以下での説明を省略する。
【００２７】
この間仕切壁構造３においては、スタッド１１におけるフランジ２２、２３に対して溶融性金具４１を介してそれぞれ間仕切壁１２、１３に取り付けられている。この溶融性金具４１は、火災による熱を受けて溶融する金属で構成されたネジ、ボルトである。溶融性金具４１は、火災により１５０℃以上まで熱せられた場合に、その強度が常温時の１／２になり、また３００℃以上まで熱せられた場合に、その強度が１／１０となり、さらに融点が６６０℃程度であるアルミニウム合金のネジで構成されていてもよい。この溶融性金具４１は、例えば、（株）ウィルコ社製の十字穴付皿小ねじや、（有）竹澤鋲螺社製の十字穴付皿小ねじを用いるようにしてもよい。
【００２８】
ここで、図５(a)に示すように、上述した構成からなる間仕切壁構造１〜３により間仕
切された区画６１において火災が発生した場合には、例えば当該区画６１内において火災が拡大し、図５(b)に示すようにフラッシュオーバーに至る。このフラッシュオーバーは
、出火後、燃えつづけていた火が爆発を起したように一気に燃え上がる状態であり、単に温度が上昇するというだけでなく、区画６１内の空気成分を著しく変化させるものである。このフラッシュオーバー時には、窓６２からも火が激しく噴出して盛期火災となり、外気中の酸素等によりさらに火力が強まることになる。
【００２９】
このとき、間仕切壁構造１〜３に対しても盛期火災による高温の熱が伝わり、かかる間仕切壁構造１〜３自体の温度が急上昇することになる。その結果、例えば間仕切壁構造１は、温度上昇に伴って例えば図６(a)に示すように厚さ方向に膨張し、これに伴って間仕
切壁１２、１３はスタッド１１から崩落することになる。同様に間仕切壁構造２は、温度上昇に伴って例えば図６(b)に示すように厚さ方向に膨張し、これに伴って間仕切壁１２
、１３はスタッド１１から崩落することになる。さらに間仕切壁構造３は、温度上昇に伴って溶融性金属４１自体の強度が低下し、間仕切壁１２、１３を支えきれなくなる。その結果、間仕切壁１２、１３は崩落することになる。
【００３０】
このようにして各間仕切壁構造１〜３において間仕切壁１２、１３が崩落した場合には、例えば図５(c)に示すように、区画６１に隣接する区画７１に火が燃え広がることにな
る。しかしながら、この間仕切壁１２、１３を崩落させることにより、区画６１内の火は区画７１へと燃え広がることにはなるが、図５(c)に示すように火力がある程度弱められ
る結果、この区画６１、７１全体における単位体積あたりの火災による発熱量を低くすることが可能となる。換言すれば、区画６１、７１を通じて火災の範囲は広がるが、燃焼物の密度（燃焼物の個数／床面積）を小さくすることができる。その結果、火災による温度上昇を低く抑えることが可能となる。
【００３１】
図７は、本発明を適用した間仕切壁構造１〜３が配設された区画６１と、従来の間仕切壁構造により間仕切りされた区画における火災温度の推移の比較実験結果を示している。
【００３２】
試験体の構成を図８(a)〜(c)に示す。各試験体は、厚さ２５ｍｍのセラミックボードで周壁１１０、天井、床面を構成し、間仕切り開口１１１から最も遠い隅角部にエゾマツからなるクリブ１１２を設置したものとしている。寸法は、図中に示すとおりである。ちなみに、このクリブ１１２としてのエゾマツは、２０ｘ２０ｘ３００ｍｍのサイズで構成され、１段あたりエゾマツ７本×１５段でクリブ１１２を構成している。
【００３３】
図８(a)は、試験体としての内室に幅２００×高さ３００の間仕切り開口を設けた本発明に係る間仕切り壁１〜３を設けた場合である。即ち、この例では、間仕切り壁１〜３として、厚さ３ｍｍの合板を設けている。図８(b)は、試験体としての内室に幅２００×高さ３００の間仕切り開口を設けた場合であり、比較例に相当する。この図８(b)の例では、板厚２５ｍｍのセラミックボード１２１を間仕切り壁として構成したものである。
【００３４】
火災実験は、クリブ１１２に着火させた後、図中の熱電対１１３、１１４、１１５の配置位置において火災温度を測定した。図８(c)は、各試験体の立面図を示している。熱電対１１３、１１４、１１５の配置位置は、高さ方向に向けて互いに異なる位置となるように設定している。即ち、熱電対１１３、１１４、１１５の順で高い位置から低い位置へ２００ｍｍ間隔で設けられている。
【００３５】
実際にこの図７に示す結果は、これら熱電対１１３、１１４、１１５により計測した火災温度の平均値の時間に対する推移を示している。
【００３６】
この火災温度の推移によれば、間仕切りを崩壊させる本発明の間仕切壁構造１〜３においては、上述したメカニズムに基づいて火力がある程度弱められる結果、穏やかに燃えるため、火災による温度上昇を抑制することが可能となる。また建築物の骨格を形成する鉄骨柱や梁に対して負荷される火災外力も低減することができることから、建築物そのものの層崩壊を抑えることが可能となる。
【００３７】
これに対して、従来の間仕切壁構造では、温度上昇に応じて壁が崩壊することがなくなることから、区画内の密閉性が高くなり、火災に伴う放熱性が悪化するため、却って温度上昇を招くことになる。その結果、火災外力が上昇してしまい、建築物の骨格を形成する鉄骨柱や梁が降伏してしまい、層崩壊を起してしまうことが示されている。
【００３８】
即ち、従来の間仕切構造では、火災面積を減らすことができる一方で、架構の一部に損傷が集中し、崩壊に至りやすいのに対して、本発明は、その逆転の発想をとり、あえて火災面積を広げることにより火災による温度上昇を抑え込み、鉄骨柱や梁の火災外力に基づく変形を小さくすることができ、ひいては建築物全体に与えるダメージを小さくすることが可能となる。即ち、本発明を適用した間仕切壁構造１〜３は、火災面積を少なくできる一方で建築物全体に甚大なダメージを与えてしまう従来の間仕切構造と比較して、優れた施工といえるものである。
【００３９】
さらに本発明では、例えば図７に示すような火災温度の推移を予め十分に識別しておくことにより間仕切壁１２、１３を意図的に指定した時間で崩落させることも可能である。即ち、本発明では、間仕切壁１２、１３の崩落過程を積極的に制御することにより、火災開始から所定時間経過した後に間仕切壁１２、１３を崩落させて、いわゆる熱排出装置として機能させることが可能となる。
【００４０】
さらに本発明では、間仕切壁１２、１３を崩落させることにより火災の燃焼範囲を制御することにより、換言すれば火災性状を制御することにより、建築物の骨格としての鉄骨柱や梁へ負荷する火災外力を分散させることができ、一の鉄骨柱や梁に負荷する火災外力を低減させることができ、層崩壊を効果的に抑えることができることに加え、建築物全体につき多様な耐火設計を施すことが可能となる。
【００４１】
なお、上述した例では、間仕切壁構造１、２が火災による熱を受けて崩落する場合を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではない。即ち、この間仕切壁構造１〜３が火災による熱を受けて自崩壊するものであってもよい。即ち、火災による熱に基づく間仕切壁の目地の開きや脱落により間仕切壁構造１、２を自崩壊させるようにしても、上述と同様の効果を得ることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用した間仕切壁構造の構成図である。
【図２】シート状の熱膨張性材料を介して立設されたスタッドを有する間仕切壁構造の構成図である。
【図３】火災による熱を受けて炭化膨張する感熱性発泡材を各間仕切壁の間に形成される中空空間内に充填する例を示す図である。
【図４】スタッドに対して溶融性金具を介してそれぞれ間仕切壁を取り付ける例につき示す図である。
【図５】本発明の動作につき説明するための図である。
【図６】本発明を適用した間仕切壁構造の崩落過程につき示す図である。
【図７】火災温度の推移の比較実験結果を示す図である。
【図８】火災温度の推移の比較実験結果において利用した試験体について説明するための図である。
【図９】従来の間仕切壁構造につき示す図である。
【図１０】盛期火災の発生例につき説明するための図である。
【図１１】従来技術を適用した場合における火災の傾向につき説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１〜３  間仕切壁構造
１１  スタッド
１２、１３  間仕切壁
２１  開口部
２２、２３  フランジ
２４  リブ
２６  熱膨張性材料
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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