日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2004年 8 月

3061

木質系構造の耐火性能に関する研究
その 6：実験概要と今後の展望
木質系構造
耐火被覆

耐火性能
集成材

正会員
同
同

耐火構造
燃え止り

１．はじめに独立行政法人建築研究所及び国土交通省国土技術政策総合研究所が実施している「木質複合建築構造技術の開発」プロジェクトにおいて、建築基準法に規定する耐火建築物を木質系建築物で実現することを目標に、これまで木製柱を耐火被覆した仕様、鋼製柱を木質系材料で耐火被覆した仕様に関して、長さ１ｍのモデル部材について１時間耐火構造の性能を有する結果を報告してきた。1)〜3)
実際の耐火建築物の主要構造部に耐火構造として用いるためには、ISO 834 に準拠した実大規模の試験による性能確認が必要となる。
前回の報告に引続いて報告する今回の一連の報告において、本報（その 6）では今回報告される実験の概要、これまでの知見の整理、今後の展望等について、（その 7）
では２時間の耐火性能を有する柱部材試験について、（その 8）では燃え止り柱部材の耐火性能について、（その9）では大断面梁部材の載荷加熱試験について、（その10）では小断面のそれについて、（その 11）では壁部材について、（その 12）では床の耐火性能試験について、及び（その 13）ではコンセントボックス設置壁の耐火性能についての結果を報告する。
２．実験概要本シリーズで報告する実験、及び参考になると思われ

表1

H15-1HC001L の仕様の試験体図を図 1 に、結果の概要を
表 2 及び図 2 に示す。試験は（財）建材試験センターで

No.

部位

SE-H15-1HC001

集成材表面温度は、辺部にあっては最高値 134℃、角部にあっては最高値 231℃、平均値の最高はそれぞれ 121℃

実験結果一覧
仕様
被 覆 材
含水率（％）

樹種

比重等級

鋼材温度から推定した非損傷性能力の有無

試験結果

試験体長さ（m）

ベイマツ集成材60mm

有（130.1℃）

火気残存有り。

1.0 燃え止まらず

有（234.5℃）

火気残存有り。

1.0 燃え止まる有（166.4℃）

火気残存有り。

中：スギ、外：カラマツ
60mm
中：スギ、外：ヒノキ60mm

SE-H15-1HC004

Ｈ250×250×9/14

カラマツ集成材80mm

1.0 燃え止まる

有（）SE-H15-1HC005

T75×75×5/7

カラマツ集成材60mm

1.0 燃え止まらず

無（ヒノキ：15.3）*3 （ヒノキ：0.47）*3

試験に関するコメント

1.0 燃え止まる

Ｈ300×300×10/15
柱SE-H15-1HC003

載荷No.

部位

SE-H15-1HC001L

柱

芯材
形鋼断面
Ｈ250×250×9/14

仕様
被 覆 材
含水率（％）

樹種

比重等級

鋼材温度から推定した非損傷性能力の有無

試験結果

試験体長さ（m）

カラマツ集成材60mm

3.3 燃え止まる有（161.9℃）

試験に関するコメント火気残存有り。

≪柱１時間耐火（被覆型）≫
載荷仕様
No.

部位

FP-H15-1HC001L

柱

集成材断面
スギ集成材
300×300

芯材
含水率（％）

比重

試験体長さ（m）

被覆材

等級

強化石膏ボード（15mm）＋強化石膏ボード（12.5mm）×2

試験結果

試験に関するコメント

3.3 燃え止まる≪柱 2 時間耐火（燃え止り型）≫
載荷
No.

部位

SE-H15-2HC001L

柱

芯材
形鋼断面
Ｈ250×250×9/14

樹種
ウェブ：不燃資材＋発泡黒鉛シート1.5mm×2＋カラマ
ツ集成材60mm仕様
被 覆 材
含水率（％）

比重等級

試験体長さ（m）

試験結果

鋼材温度から推定した非損傷性能力の有無

試験に関するコメント
炉の扉を開放した時点で火気有り

3.3 燃え止まる≪柱 2 時間耐火（被覆型）≫
非載荷仕様
No.

部位
集成材断面

FP-H15-2HC002

FP-H15-2HC003

芯材
含水率（％）

比重柱

強化石膏ボード（21mm）×2＋強化石膏ボード（15mm）×3
強化石膏ボード（21mm）×3＋強化石膏ボード（12.5mm）
×2
炭素繊維シート＋強化石膏ボード（21mm）×3＋強化石膏ボード（12.5mm）×2

スギ集成材
300×300
スギ集成材
250×150

FP-H15-2HC004

試験体長さ（m）

被覆材

等級

スギ集成材
300×300

試験結果

試験に関するコメント

1.0 燃え止まる

石膏ボード2枚脱落

1.0 燃え止まる

石膏ボード脱落なし

1.0 燃え止まる

石膏ボード1枚脱落≪梁１時間耐火（燃え止り型）≫
載荷
No.

部位

SE-H15-B001LSE-H15-B002L

梁

芯材
形鋼断面仕様被覆材
含水率（％）樹種

比重等級

試験体長さ（m）

試験結果

鋼材温度から推定した非損傷性能力の有無

Ｈ400×200×8/13

カラマツ集成材60mm

6.0 燃え止まる

有Ｈ150×75×5/7

ベイマツ集成材60mm

5.5 燃え止まる

有Ｈ150×75×5/7

カラマツ集成材60mm

5.5 燃え止まる

有試験に関するコメント≪梁１時間耐火（被覆型）≫
載荷仕様
部位
集成材断面
FP-H15-B001L

芯材
含水率（％）

FP-H15-B002L

比重等級

被覆材

試験体長さ（m）

試験結果

スギ集成材400×200

強化石膏ボード（12.5mm）×3＋合板（2.5mm）

6.0 燃え止まる

スギ集成材400×200

発泡黒鉛シート1.5mm×2＋合板（2.5mm）

6.0 燃え止まらず

梁にあっては、約 90 分後から上昇し始めるものの、最高増田 秀昭**
並木 勝義***

Ｈ300×300×10/15

SE-H15-1HC002

No.

及び 198℃であった。30 分時に約 100℃まで上昇し、辺部芯材
形鋼断面
Ｈ300×300×10/15

SE-H15-B003L実施した。

同同≪柱１時間耐火（燃え止り型）≫
非載荷

る実験における部位、試験体仕様、及び実験結果等をまとめて表 1 に示す。本シリーズで報告されない No.FP-○遊佐 秀逸*川合 孝明**
斉藤 春重****

試験に関するコメント

130分座屈130℃程度であり、角部にあっては、60 分時より上昇し始のにあっても濃度はほぼ 0％となる。この理由は、建築研

め、約 120 分後に 160℃〜230℃のピークを示した後、漸究所の燃料が都市ガスであるのに対し、建材試験センタ減している。

ーのそれは軽油であり、供給空気量が多いためであると炉内酸素濃度は試験開始後 10 分時までに急減し、約考えられる。この相違は、木質系材料を試験体とする場5％で推移している。加熱停止後急速に気中濃度の約 21％合、後者の方が加熱条件が厳しくなる等の影響が生じるに復帰している。これは試験体の燃焼が生じていないた場合もありえよう。

めであろう。建築研究所の加熱炉においても酸素濃度を今回の被覆仕様、15mm 厚強化石膏ボード＋12.5mm 厚測定しており、加熱中当該試験体のような燃焼しないも強化石膏ボード×2 で、集成材柱が燃え進むことはなかっFire resistance on hybrid wooden structure,
Part6: General results and future direction.

YUSA Shuitsu, MASUDA Hideaki, KAWAI Taka-aki,
NAMIKI Yoshitomo, Saito Harushige

̶133̶

た。ただし、辺部と比較して角部のわずかな炭化、及びＰ Ｌ ‑16× 800× 800
Ｌ 形 ‑6× 50× 50

貫通するネジの周辺の炭化が確認されており、壁や床に12.5 15 12.5

対するメンブレン被覆とは、異なった対策を検討する必要があろう。また、被覆材を取り付ける釘、ネジ類は、

27 31 3 5最外層を避けて中間層に止めるべきであろう。なお、長④⑫⑳

強化石膏ボード
15mm25 2 6 2 7 2 837 38 39 4 026 30 34
28 32 36③⑪⑲⑦ ⑮ 2 3 300× 300

強化石 膏ボ ー ド
12.5mm40 4 4 4 8あった。

29 3 0 3 1 3 2①⑨⑰②⑩ ⑱

⑧ ⑯ 24

Ｃ断面⑰⑱ ⑲⑳
21 2 2 2 3 2 433 34 35 36
45 4 6 4 7 4 8

37 4 1 45

12.5

300
380

1512.51512.512.5

耐火被覆
Ｐ Ｌ ‑16× 800× 800

40

図1300800

40

試験体概要

表 2 試験結果
鋼材又は集成材表面
最高温度
（℃）
辺部
角部
FP-H1560
133.9
230.6
1HC001L（142分）（115分）（）内の時間は試験開始後からの時間を示す。
加熱時間
試験体No.
（分）

同最大平均温度（℃）
辺部
121.3（157分）1000

試験荷重 最大伸び（kN）（㎜）

角部
198.0（126.5分）

510

最大軸方向収縮速度（㎜/分）

3.60.1以下

荷重（ｋN）
1000

変位量（mm）
15800

10

炉内温度

800

5600

載荷荷重

600

0400

400-5

角部

20003060

図290120
150
時間（分）

変位量
200-10辺部

00420-15180

2100240

温度測定結果木質ハイブリッド構造の耐火性能に関する研究（その120180240
時間（分）300360変位量等測定結果

25≪参考文献≫
1) 遊佐秀逸、増田秀昭他；

60

図320
酸素濃度（％）

温度（℃）

・燃え止りに関して
木質構造部材が耐火構造となるためには、燃え止まるか炭化を生じない必要がある。これまで、山口らがベイマツのエンジニアリングウッド（断面寸法 550×550mm、60 分又は 120 分加熱）やケヤキ（Φ300mm、60 分加熱）
ヒバ（150×150mm、45 分加熱）の製材で、その性状を調査した結果 4) では、すべての場合において、加熱終了後15 分〜30 分程度で試験体表面の残炎は一旦消滅するものの、炉を開放した時点で試験体表面から炎が立ち上がる再燃現象が見られている。また、須藤らのカラマツ集成材、スギ製材等に関しての燃え止りに関する研究 5)では、15 分加熱ではすべて燃え止まっており、20 分加熱では、スギを除いて燃え止りが観察されている。30 分加熱では、いずれも燃え止まらなかった。
本研究では、H 形鋼をカラマツ被覆した場合、H250×250×9/14 で 60 分加熱で燃え止まっている。カラマツ、ベイマツに関しては、これまで H150×75×5/7、H300×300×10/15 で燃え止りが確認されており 1) 3) 、スギ集成材被覆の場合は、いずれも燃え止まっていない。さらに、
よ り 小 さ い 鋼 材 （ T75 × 75 × 5/7 、 H100 × 50 × 4/6 ） を60mm 厚のカラマツ集成材で被覆したものは、いずれも燃え止まっていない 6)。これらの結果から、① 30 分以上の加熱では、ムクの集成材や製材は燃え止まらない。
② H 型鋼等の鋼材に集成材を密実に被覆した仕様では、60 分加熱でも燃え止まる樹種はカラマツ及びベイマツ集成材被覆（厚さ 50mm 以上）で、最小鋼材断面積
約 18cm2 である。
③ スギ集成材で被覆した仕様では、これまで燃え止り

Ｂ断面
⑨⑩⑪⑫
⑬⑭⑮⑯
41 4 2 4 3 4 425 2 9 3 3

12.5 15 12.5

れているが、強化石膏ボードの合計厚さは、88mm 必要で38 4 2 46

3,300
2,950

スギ集成材

380300

さ 1m のモデル部材に対しては、2 時間耐火仕様も開発さが確認されていない。

Ａ断面①② ③ ④⑤⑥⑦⑧

39 4 3 47⑥ ⑭ 22⑤ ⑬ 2115101）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 550030

図46090120150
時間（分）180210240

酸素濃度測定結果

月2) 増田秀昭、遊佐秀逸他；同上（その 2）木製柱を耐火被覆した仕様について
3) 川合孝明、遊佐秀逸他；同上（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
4)山口純一、村岡宏他、大断面木材の加熱実験、平成 14 年度
日本火災学会研究発表会概要集、2002 年 5 月
5)須藤昌照、山田誠他、本質系構造部材の燃え止りに関する

３．今後の展望木質系構造に関して、主要構造部の耐火性能を得るた研究、日本建築学会大会学術講演梗概集、2003 年 9 月
6)未発表資料

めの仕様が明らかになり、耐火建築物が実現できる可能【謝辞】
本研究は「木質複合建築構造技術の開発」（委員長：坂性が拡大したといえる。今後は、例えば燃え止りに関するより詳細な判定方法の確立、コンセントボックスや区本功東京大学教授）防火分科会 （主査：菅原進一東京理画貫通部等の詳細部に関する確認が必要となるであろう。 科大学教授）における研究の一環として実施されたものである。関係各位に深甚なる謝意を表する。
* 財団法人 ベターリビング筑波建築試験センター** 独立行政法人 建築研究所*** 三重県科学技術振興センター**** 財団法人 建材試験センター* Tsukuba Building Testing Laboratory, The Center for Better Living** Building Research Institute*** Mie prefectural Science and Technology Promotion Center**** Japan Testing Center for Construction Materials

̶134̶