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日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2007年 8 月

木質系構造の耐火性能に関する研究
その 28：H 形鋼梁構造のスギ材被覆による
1 時間耐火性能試験
木質系構造
鋼材被覆型

耐火性能
集成材

正会員
同

耐火構造
梁部材

○金城 仁*
吉川 利文*

同
同遊佐 秀逸*並木 勝義**

１．はじめに
鉄 骨
本報告は、前々報（その 26）で得られた結果を踏まえ、床板スギ材を使用した１時間耐火構造の木質系梁部材の開発
集成材に関し、Ｈ形鋼梁をスギ集成材・強化石膏ボード・ステンレス鋼板の複合構成で耐火被覆した仕様について検討したものである。ここでは、鋼性梁耐火構造試験時の標桟準試験体である H-400×200×8×13mm のＨ形鋼の試験結木ねじ果について報告する。本研究は、農林水産省委託事業「平成 18 年度先端技術を活用した農林水産研究高度化事
取付金具Ａ
業-スギ・ヒノキ材を使用した耐火性複合構造材の開発取付金具Ｂ」研究の一環として実施したものである。
強化石膏ボード
２．実験概要埋木
ステンレス鋼板
２．１ 試験体
強化石膏ボード
集成材
試験体は幅362×高さ481×長さ6000mmのものを2体作製した。仕様はH-400×200×8×13mmのＨ形鋼に対して、被図１ 透視図
覆材として外側にスギ集成材（厚さ60 mm）内側に強化石膏ボード（厚さ15 mm）の二層構造被覆とし、耐火上弱点となるコーナー部と、強化石膏ボードの目地部分をステンレス鋼板（厚さ0.1mm）で補強した仕様とした。スギ集成材はこれまでの研究で使用したレゾルシノール系接着剤ではなく、水性高分子イソシアネートで接着したものを用いた。鋼材への取り付けは、桟木とＬ型金物を使用し、接着剤を使用せずにすべてビス止めによる取り付けとした。桟木はウエブにスギ集成材の桟木（105×80mm断面）を1m間隔に取り付けた。従ってウエブ部分は桟木を除き中空となっている。集成材は密度0.37，含水率10.5％のものを使用した。試験体の概要を図1〜2 に示す。
２．２ 実験方法
試験は、財団法人ベターリビング筑波建築試験センタ
図２ 断面図ーの水平炉を用いた載荷加熱試験とした。試験荷重は、
表１ 試験結果鋼材の長期許容応力度に相当する荷重（197.9kN）とし、加熱はISO834に規定する1時間の加熱を行った後、載荷を項目
試験体Ａ試験体Ｂしたまま火気が認められなくなるまで（燃え尽きるま加 熱 時 間 ( 分 )6060で）炉内に放置した。試験体のたわみは、加力点及び中最 大 鋼 材 温 度 (℃)
213241央部の変位を変位計で測定した。鋼材温度の測定は「防最大時の時間(時： 分)
18:10
21:34
耐火性能試験・評価業務方法書」に規定する載荷加熱試
平 均 鋼 材 温 度 (℃)
191215
験では不要であるが、参考値として3断面で計測した。
載 荷 加 重 （ ｋ Ｎ ）
197.9
197.9
３．実験結果及び考察
最 大 た わ み 量 (mm ）6.44.6
試験体Ａ、Ｂの試験結果を表１に、炉内温度、鋼材温最 大 た わ み 速 度 (mm/ 分 ）0.5
0.5
度及びたわみ量と時間の関係を図 3〜4 に示す。試験時間
は、試験体Ａは 26.5 時間、試験体Ｂは 25 時間であった。 は 1000℃を超えているが、鋼材温度は木材による断熱(図中Ａ) が一定時間継続し、木材の性能が無くなると強化試験前と試験後の状況を写真 1 に示す。炉内温度の最高
Fire resistance on hybrid wooden structure
Part28: Experimental results on one-hour fire resistance
performance for steel beam protected by Japanese Cedar

KINJO Hitoshi, YUSA Shuitsu, YOSHIKAWA Toshifumi,
NAMIKI Yoshitomo―103―

<<参考文献>>
1) 遊佐秀逸、増田秀昭他；木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その 1）耐火構造の実験的確認方法：2003 年度日本火災学会研究発表会概要集，2003 年 5 月
2) 増田秀昭、遊佐秀逸他；木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その 2）木製柱を耐火被覆した仕様について：2003 年度日
本火災学会研究発表会概要集，2003 年 5 月
3) 川合孝明、遊佐秀逸他；木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その 3）鋼製柱を木質系材料で耐火被覆した仕様について：
2003 年度日本火災学会研究発表会概要集，2003 年 5 月
4)川合孝明、遊佐秀逸他；木質系構造の耐火性能に関する研究（その 3）鋼製柱を木質系材料で耐火被覆した仕様について、2003 年度大会（東海）日本建築学会学術講演梗概集，2003 年 9 月
5)並木勝義、伊藤久他；木材被覆鋼材の耐火性能、第52回日本木材学会大会研究発表要旨集，2002年4月
6)遊佐秀逸、増田秀昭他；木質系構造の耐火性能に関する研究（その14）鋼材被覆型部材におけるボルト接合部の燃え止まり性状、
2005年度大会（近畿）日本建築学会学術講演梗概集，2005年9月
7)遊佐秀逸、吉川利文他；木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その11）鋼構造の燃え尽き型木材被覆による耐火性能の確
保：2006年度日本火災学会研究発表会概要集，2006年5月
8) 並木勝義、遊佐秀逸他；木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その13）H形鋼梁構造のスギ材被覆による2時間耐火性能試
験：2006年度日本火災学会研究発表会概要集，2006年5月*財団法人 ベターリビング筑波建築試験センター**三重県科学技術振興センター

1200

20
耐火1時間梁試験体ＡＩＳＯ加熱曲線
1000

15A 木材による断熱Ｂ 石膏ボードによる断熱

炉内温度

10

たわみ量
600

54000A

たわみ量（ｍｍ）

温度(℃)

800B200-5鋼材温度0-1002468101214時間(時)16182022242628

図 3 炉内・鋼材温度・たわみ量と時間の関係Ａ
120020
耐火1時間梁試験体ＢＩＳＯ加熱曲線
100015A 木材による断熱Ｂ 石膏ボードによる断熱
10
炉内温度
たわみ量

60054000A

たわみ量（ｍｍ）

800

温度(℃)

石膏ボードが能力を発揮する結合水の蒸発温度の 100℃近くまで徐々に上昇し、100℃程度の状態を一定時間継続する(図中Ｂ)。強化石膏ボードの性能が無くなると鋼材温度は再び上昇を始め、燃え残った炭化層が灰化する過程で放出する熱量と、鋼材の熱容量とのせめぎ合いとなり、試験終了時まで鋼材が崩壊する温度を超えなければ耐火性能を有することになる。
試験結果は、最大たわみ量は規定値 182.2mm に対し、試験体Ａ：6.4mm、Ｂ：4.6mm、最大たわみ速度は規定値 8.
１2mm/分に対し試験体Ａ：0.5mm/分、Ｂ：0.5mm/分であった。鋼材温度は、最高は試験体Ａ：213℃(試験開始後18 時間 10 分)、Ｂ：241℃(試験開始後 21 時間 34 分)、平均は、試験体Ａ：191℃(試験開始後 18 時間 9 分)、Ｂ：215℃(試験開始後 21 時間 34 分)であった。試験終了時には、被覆材のスギ集成材は全て燃え尽きていたが試験荷重を充分支持し、構造耐力上支障のある変形、破壊等の損傷は認められなかった。
今回の試験では、荷重支持部材であるＨ形鋼にスギ集成材、および強化石膏ボードを被覆したＨ形鋼梁は、加熱終了後に可燃物である被覆材であるスギ集成材が全て燃え尽きた時点で、業務方法書に示す最大軸方向収縮量および収縮速度の規定値を大きく下回り、１時間耐火性能が充分にあることが確認された。
４．まとめ
これまでの研究ではカラマツ、ベイマツを使用した燃え止まり型タイプの研究を多く実施してきたが、今回の一連の研究により、日本の主要な森林資源であるスギ材の使用を可能とする、１時間耐火の梁材について、燃え尽き型タイプとしての複合構成を明らかにすることができた。なお、実際の建築物に使用する場合には、国土交通大臣の認定取得が必要である。

B200-5鋼材温度0-1002468101214時間(時)16182022242628

図 4 炉内・鋼材温度・たわみ量と時間の関係Ｂ

写真１ 試験前と試験後の状況【謝辞】
本研究の実施に当たり、強化石膏ボードに関する予備実験にご協力いただきました、チヨダウーテ株式会社開発本部の皆様方、共同機関としてご協力いただきました
株式会社ジャパンテクノメイト皆様方、そして三重県科学技術振興センターの皆様方に対し感謝の意を表します。

* Tsukuba Building Test Laboratory, Center for Better Living** Mie prefectural Science and Technology Promotion Center―104―