(57)【要約】【課題】本発明は、引張強度が弱く環境問題を引き起こすコンクリートを大幅に軽減し、強度の高い重量鉄骨造で軽量な建築構造物を建設することが課題である。【解決手段】このような諸課題は、構造物の強度向上のため、引張強度が弱いコンクリートの使用を極力避けて、強度の高いリサイクル性の高い厚肉の鉄鋼を多用し、該厚肉の鉄鋼の耐熱性・耐火性を向上させるため、軽くて断熱性があり環境に良い無機・有機の多孔質材料と、該材料の形状保持及び燃焼防止のため薄板鉄鋼板を用いることにより、解決することが可能であることを見いだした。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱、梁、壁、又は床を、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と、少なくとも多孔質炭化物を主体とする断熱材とから構成させ、該厚肉の鋼材と該断熱材とを、物理的又は化学的に接合させて、構造物の強度・構造物の耐熱性・外気からの保温性・吸湿性・防音性・室内遠赤外線加熱効果を持たせることを特徴とする建築鉄骨構造物
【請求項２】
柱、梁、壁、又は床を、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と、少なくとも多孔質有機材料又は木材又はもみ殻を主体とする断熱材と、該断熱材を覆う１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材とから構成させる該厚肉の鋼材と、該断熱材と該薄板の鋼材とを、物理的又は化学的に接合させることを特徴とする建築鉄骨構造物
【請求項３】
柱、梁、壁、又は床を、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と少なくとも多孔質ガラス又は石膏を主体とする断熱材とから構成させ、該厚肉の鋼材と該断熱材とを物理的又は化学的に接合させることを特徴とする建築鉄骨構造物
【請求項４】
柱、梁、壁、又は床を、
３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と、炭化物を主体とする断熱材、多孔質有機材料を主体とする断熱材、多孔質ガラスを主体とする断熱材、石膏、漆喰のうちの２種類以上の断熱材、
又は、該２種類以上の断熱材を覆う１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材とを
組み合わせて構成させ、
物理的又は化学的に接合させることを特徴とする建築鉄骨構造物
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重量鉄骨造の建築構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の重量鉄骨造の建築構造物の技術では、柱は角形鋼管又はＨ形鋼を芯としてコンクリート、発泡コンクリート等で耐火被覆されており、壁は形鋼及びコンクリート、発泡コンクリート等で構成されており、床は鋼製薄板デッキと鉄筋とコンクリート、発泡コンクリート等で構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の重量鉄骨造の建築構造物の技術では、鋼材と組み合わせて耐火性及び強度を持たせる為にコンクリートが多用されている。その場合、従来の重量鉄骨造の建築構造物では、１平方メートル当たりの鉄骨重量は１００乃至２００Ｋｇであるのに対し、コンクリートは１０００乃至１５００Ｋｇ用いられている。コンクリートは引張強度が弱いため鉄筋等で補強されるのが通常である。しかし、コンクリート厚さが大きくなって重量が増加し、該重量増加のため、柱・梁・デッキプレート・鉄筋等の補強が必要不可欠になる。また、コンクリートを用いた場合、建築物を解体した場合、コンクリートが大量の建築廃材となり、廃棄に問題となる。更に、コンクリートの製造には、砂・砂利等が用いられるがこれらは河川・海岸等の環境を破壊する要因となりうる。
【０００４】
【目的】
本発明は、引張強度が弱く環境問題を引き起こすコンクリートを大幅に軽減し、強度の高い重量鉄骨造で軽量な建築構造物を建設することを可能にすることを目的にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような諸課題は、鋭意研究の結果、構造物の強度向上のため、引張強度が弱いコンクリートの使用を極力避けて、強度の高いリサイクル性の高い厚肉の鉄鋼を多用し、該厚肉の鉄鋼の耐熱性・耐火性を向上させるため、軽くて断熱性があり環境に良い無機・有機の多孔質材料と、該材料の形状保持及び燃焼防止のため薄板鉄鋼板を用いることにより、解決することが可能であることを見いだした。
【０００６】
そこで、請求項１に係る発明では、柱、梁、壁、又は床の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材、及び、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保し外気からの保温性・吸湿性・防音性・室内遠赤外線加熱効果を持たせる多孔質炭化物を主体とする保温材、及び、該鋼材及び該炭化物を主体とする断熱材を物理的又は化学的に接合させることから構成されている。本発明の新規性は、鋼材に対し耐熱性・断熱性・保温性・吸湿性・防音性・遠赤外放射能力等が高く軽量な多孔質炭化物を使用していること、及び該構成の組み合わせにある。特に、壁や床などには引張強度の低いコンクリートなどが多量に使用されているので、本発明は建築物の重量を軽減するのには効果的である。
【０００７】
即ち、請求項１に係る発明では、芯となる３ｍｍ以上の厚肉の鋼材で柱、梁、壁、又は床を構造物としての強度を持たせて製作・建設し、該厚肉の鋼材に多孔質炭化物を主体とする断熱材を取り付けて、構造物としての強度・耐熱性・環境性を持たせ、且つ、外気からの保温性・吸湿性・室内遠赤外線加熱効果を持たせることを特徴としている。この場合、厚肉の鋼材の肉厚は３ｍｍ乃至５０ｍｍ程度であり、該厚肉の鋼材に取り付ける炭化物を主体とする断熱材は、練り製品・板状であり、該鋼材に吹き付け、塗装、ボルト、スタッド、型枠などによる機械的貼り付け、又は接着等により取り付ける。
【０００８】
請求項２に係る発明では、柱、梁、壁、又は床の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材、及び、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保する多孔質有機材料を主体とする断熱材、及び、該断熱材を火炎等から保護して耐熱性を確保する１ｍｍ以下の薄板の鋼材、及び、該鋼材と該断熱材と該薄板の鋼材とを物理的又は化学的に接合させることから構成させている。本発明の新規性は、鋼材の耐熱性確保に、耐熱性は低いが断熱性の高い多孔質有機材料を用い、耐熱性の低い多孔質有機材料を火炎等から保護して耐熱性を確保する薄板の鋼材を用いること、及び、該構成の組み合わせにある。多孔質有機材料は直接の耐熱性はないが、薄板鋼材により火炎等からの燃焼を防ぎ、多孔質有機材料は熱により炭化することにより耐熱性・断熱性が確保されて、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保することに新規性がある。
【０００９】
即ち、請求項２に係る発明では、芯となる３ｍｍ以上の厚肉の鋼材で柱、梁、壁、又は床を構造物としての強度を持たせて製作・建設し、該厚肉の鋼材に多孔質有機材料を主体とする断熱材及び耐熱性を確保する薄板の鋼材を取り付けて、構造物としての強度・耐熱性・環境性を持たせ、且つ、外気からの保温性効果を持たせることを特徴としている。この場合、厚肉の鋼材の肉厚は３ｍｍ乃至５０ｍｍ程度であり、該厚肉の鋼材に取り付ける多孔質有機材料を主体とする断熱材は、ブロック状又は板状であり、該厚肉の鋼材にボルト・スタッドなどによる機械的貼り付け、又は接着等により取り付ける。
【００１０】
請求項３に係る発明では、柱、梁、壁、又は床の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材、及び、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保する多孔質ガラス又は石膏を主体とする断熱材、及び、該厚肉の鋼材と該断熱材とを物理的又は化学的に接合させることから構成させている。本発明の新規性は、厚肉の鋼材の耐熱性確保に、リサイクル性の高い断熱性の高い多孔質ガラス又は石膏を用いることにある。
【００１１】
請求項１及び２及び３に係る発明では、該厚肉の鋼材は、柱の場合角形鋼管又はＨ形鋼の形態であり、梁の場合Ｈ形鋼が主体であり、壁及び床はＨ形鋼、Ｌ形鋼、又はＣ形鋼と鋼板との組み合わせの形態であり、該鋼材のそれぞれの肉厚は建築物の大きさにより３ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲であり、３乃至１０階建て建築物では８ｍｍ乃至３０ｍｍ程度である。
【００１２】
請求項４に係る発明では、柱、梁、壁、又は床の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材、
及び、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保する炭化物を主体とする断熱材、多孔質有機材料を主体とする断熱材、多孔質ガラスを主体とする断熱材、石膏、漆喰のうちの２種類以上の断熱材、又は、該二つ以上の断熱材を覆う２ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材、
及び、該厚肉の鋼材と該断熱材とを、場合により薄肉の鋼材を含めて、物理的又は化学的に接合させること
から構成させている。
【００１３】
請求項４に係る発明の新規性は、厚肉鋼材の耐熱性確保のために、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と２種類以上の断熱材を組み合わせて、その要求度に合わせて１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材により該２種類以上の断熱材を覆うことにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例１
請求項１の実施例であるが、図４から図７にわたり示すように、柱１、梁３又は４、壁５、又は床１２の３ｍｍ以上の厚肉の鋼材に対し、杉・檜等の木炭、竹炭、又は稲の籾殻を炭化させたくん炭、ユズ、野菜屑などを炭化させた炭化物を砕いた粉末、鱗片、又は塊状態の多孔質炭化物をバインダーとして微量のセメント、モルタル、漆喰、にかわ、又は水ガラスを加えて練った状態にして塗布するか、又は、固めて板状に敷設して、練った状態の多孔質炭化物又は接着剤で該厚肉の鋼材と接合させて、構造物の強度・構造物の耐熱性・外気からの保温性・室内遠赤外線加熱効果を持たせることを特徴とする建築鉄骨構造物を建設することが出来る。図１、図２、及び図３に示すように、従来工法による柱・梁・床等では、角形鋼管柱１・Ｈ形鋼梁３又は４・デッキプレート等にコンクリート２、５、６等を被覆乃至敷設させており、該コンクリートの引張強度が低いために厚肉となり鉄筋等で補強する場合がある。その場合、コンクリートの重量が大きくなる。一例で言えば、鉄骨造の建物では１平方メートル当たりの重量は通常１〜１．２トンであり、そのうち鉄骨だけの重量は１００乃至２００Ｋｇである。このようにして建設した鉄骨造の重量は１平方メートル当たり約５００Ｋｇ程度の重量をえることが出来る。本発明に係る建築物は、従来のコンクリートを主体とした工法による建物の約半分の重量となる。なお、木炭、竹炭、くん炭はそれ自身が多孔質であり、また、粒子間の隙間も多孔質の効果をもつので、軽量化と断熱性に寄与する。
【００１５】
実施例２
請求項１の発明に係る建築鉄骨構造物において、実施例１における練った状態の多孔質炭化物を塗布する代わりに厚肉鋼材に吹き付けて付着させ建設することも可能である。
【００１６】
実施例２
請求項１の発明に係る建築鉄骨構造物では、実施例１において、固めて板状に敷設して練った状態の多孔質炭化物又は接着剤で該厚肉の鋼材と接合させる代わりに、型枠をはめて物理的に取り付けることも可能である。
【００１７】
実施例３
請求項１の発明に係る建築鉄骨構造物では、実施例１において、発泡剤を用いて更に多孔質な炭化物を製造して、厚板鋼材に塗布、吹き付け、又は板状のものを貼り付けることも可能である。
【００１８】
実施例４
請求項２の発明に係る建築鉄骨構造物では、
柱、梁、壁、又は床を、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と、図８に１例として床の場合に示すように、少なくとも多発砲ウレタン、発砲スチレン又は木材又はもみ殻等の多孔質有機材料を主体とする断熱材と、該断熱材を覆う１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材とから構成させる該厚肉の鋼材と、該断熱材と該薄板の鋼材とを、物理的又は化学的に接合させることを特徴とする建築鉄骨構造物
【００１９】
実施例５
請求項２の発明に係る建築鉄骨構造物では、図８に１例として床の場合に示すように、柱、梁、壁、又は床１２を、３ｍｍ以上の厚肉の鋼材と、木材又はもみ殻を無加工又はチップ化又は粉砕化しバインダーとして微量のセメント、モルタル、漆喰、にかわ、又は水ガラスを加えて加圧・固化した断熱材９と、該断熱材９を覆う１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材１３とから構成させ、該厚肉の鋼材と該断熱材と該薄板の鋼材とを、物理的又は化学的に接合させることを特徴とする建築鉄骨構造物
【００２０】
実施例６
実施例４及び５において、薄板の鋼材に、２０μｍ乃至１ｍｍ厚さのステンレス鋼又は炭素鋼をもちいたもの。薄板の鋼材は、空気中の酸素を遮断し中の有機材料を燃やさず炭化させて耐熱性・耐火性を持たせる特徴がある。
【００２１】
実施例７
請求項３に係る発明では、図４乃至図７において、
柱、梁、壁、又は床の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材、及び、リサイクルされたガラスの破砕片、リサイクルされた鉱滓の破砕片、又は発泡ガラスの破砕片、又は石膏を主成分として、
及び、バインダーとして微量のセメント、モルタル、漆喰、にかわ、又は水ガラスを加えて固化した断熱材９を用いて、
該厚肉の鋼材と該断熱材とを物理的又は化学的に接合させることから構成させている。
【００２２】
実施例７
請求項３に係る発明の実施例７において、物理的には、型枠、アンカー、釘打ちなどで接合を行い、化学的には、接着剤、水ガラス等で接合を行う。
【００２３】
実施例７
請求項４に係る発明では、一例で図９に示すように、
柱、梁、壁、又は床１２の構造物としての強度を確保する３ｍｍ以上の厚肉の鋼材３、４、１０
及び、該厚肉の鋼材の耐熱性を確保する炭化物を主体とする断熱材９
及び、多孔質有機材料を主体とする断熱材１４
及び、二つ以上の断熱材を覆う１ｍｍ以下の厚さの薄板の鋼材１３、
及び、該厚肉の鋼材と該断熱材とを、場合により薄肉の鋼材を含めて、物理的又は化学的に接合させること
から構成させている。
【００２４】
実施例８
請求項４に係る発明の実施例７において、物理的には、型枠、アンカー、釘打ちなどで接合を行い、化学的には、セメント、接着剤、水ガラス、漆、漆喰等で接合を行う。
【発明の効果】
本発明による効果は、従来方法に比較し次の通りである。
１．  強度部材として、強度の高い鋼材をコンクリートの代わりに、用いるので建築鉄骨造の重量が半減する。
２．  建築鉄骨造の重量が半減するので、地震荷重に対する負荷が小さくなり、安全な建築鉄骨構造物が得られる。
３．  コンクリートを使わないので、産業廃棄物が出ず、環境破壊が起こらない。
【符号の説明】
１  角形鋼管
２  コンクリート被覆
３  鋼製Ｈ形鋼
４  鋼製Ｈ形鋼小梁
５  コンクリート壁
６  コンクリートスラブ
７  鉄筋
８  デッキプレート
９  本発明に係る耐熱被覆又は耐火被覆
１０  厚肉鋼板
１１  厚肉鋼板と梁を接合する溶接
１２  床
１３  炭素鋼又はステンレス鋼の薄板
１４  本発明に係る符号９とは別の耐熱被覆又は耐火被覆
【図面の簡単な説明】
【図１】角形鋼管柱にコンクリート等耐火被覆の断熱材を巻いた従来方法の断面図
【図２】部屋の間仕切りにコンクリート製の壁を設置した従来方法の壁
【図３】Ｈ形鋼梁又は小梁の上に敷設されたデッキプレートとコンクリートスラブとそれを補強する鉄筋を示す床の断面図
【図４】角形鋼管柱に本発明に係る耐火被覆の断熱材を巻いた場合の断面図
【図５】Ｈ形鋼梁に本発明に係る耐熱・耐火被覆の断熱材を巻いた場合の断面図
【図６】壁に厚板鋼材又は鋼板を用いて耐熱・耐火被覆の断熱材を接合させた場合の断面図
【図７】床に厚板鋼材又は鋼板を用いて耐熱・耐火被覆の断熱材を接合させた場合の断面図
【図８】床に厚板鋼材又は鋼板を用いて耐熱・耐火被覆の断熱材を設置し薄い鋼材で覆い接合させた場合の断面図
【図９】床に厚板鋼材又は鋼板を用いて２種類以上の耐熱・耐火被覆の断熱材を設置し薄い鋼材で覆い接合させた場合の断面図
【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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