構造系685 号【カテゴリーⅡ】

日本建築学会構造系論文集 第78巻 第685号，633-638，2013年 3 月
J. Struct. Constr. Eng., AIJ, Vol. 78 No. 685, 633-638, Mar., 2013

大断面広葉樹（ケヤキ）製材による軸組柱の防耐火性能予測に関する研究������(���)����������������������
������(���)����������������������
������(���)����������������������EXPERIMENTS
FOR THE VERIFICATION OF THE PREDICTABILITY OF STRUCTURAL FIRERESISTANCE OF HEAVY HARDWOOD (ZELKOVA) COLUMNSEXPERIMENTS
EXPERIMENTS FOR
FOR THETHE VERIFICATIONVERIFICATION OFOF THE
THE PREDICTABILITY
PREDICTABILITY OF
OF STRUCTURALSTRUCTURAL FIREFIRE
EXPERIMENTS RESISTANCEFOR THE VERIFICATIONOFTHE
PREDICTABILITYOF
STRUCTURAL FIREOF
HEAVY
HARDWOOD(ZELKOVA)
COLUMNSRESISTANCE
OF HEAVY HARDWOOD(ZELKOVA)
COLUMNS＊２
保川 みずほ＊１，安井昇，鈴木 あさ美＊３，長谷見雄二＊４
RESISTANCE
OF HEAVY
HARDWOOD(ZELKOVA)
COLUMNS＊５*2*4���
*5�
亀 山 直*1央，豊田 康 二＊６，門*3
岡 直 也＊７，上川 大 輔＊８�����������
*2���
*3����
*4��� ��*5��� ������*1����������������
*1��� �*2��� ＊９*3���� ＊10*4��� ��*5������������
*6���腰*7*8野*9��� ��*10 �原幹雄，小徹郎������������������ ��*6��� ��*7��� ��*8��� ��*9��� ��*10*6*7*8*9*10
�� �� ��� �� ��� �� ��� �� ��� ��
Mizuho YASUKAWA, Noboru YASUI, Asami SUZUKI,

MizuhoYASUI,
Asami
Yuji
Mizuho YASUKAWA,YASUKAWA,
NoboruYASUI,
Asami SUZUKI,SUZUKI,
Yuji HASEMI,HASEMI,
Yuji HASEMI,Noboru
Naohisa
KAMEYAMA,
Koji TOYODA,
MizuhoYASUKAWA,
NoboruYASUI,
Asami Naoya
SUZUKI,
Yuji HASEMI,
Naohisa
KAMEYAMA,
Koji
TOYODA,KADOOKA,
Naohisa
KAMEYAMA,
Koji
TOYODA,Naoya
KADOOKA,Naoya
KADOOKA,
Daisuke
MikioKADOOKA,KOSHIHARA
Naohisa
KAMEYAMA,
KojiKAMIKAWA,
TOYODA, Naoya
DaisukeDaisuke KAMIKAWA,
KAMIKAWA, Mikio
Mikio KOSHIHARA,
KOSHIHARA, Tetsuro
Tetsuro ONO
ONO
Daisuke KAMIKAWA,
Mikio
KOSHIHARA,
TetsuroONO
and Tetsuro ONOA
A series
series ofof experiments
experiments areare conductedconducted forfor thethe establishment
establishment ofof thethe predictive
predictive method
method ofof thethe structural
structural fire
fire resistanceresistance ofof heavy
heavy
A series of experiments are conducted for the establishment of the predictive method of the structural fire resistance of heavy
hardwood(Zelkova),
columnnormally
usedfortraditional
templebuildings.
Theexperiments
consistofhardwood (Zelkova), column normally used for traditional temple buildings. The experiments consist ofhardwood (Zelkova), column normally used for traditional temple buildings. The experiments consist of(1)(1) Measurement
Measurement ofof thethe Young’s
Young’s modulus
modulus ofof Zelkova
Zelkova at
at elevatedelevated temperaturestemperatures(1) Measurement of the Young’s modulus of Zelkova at elevated temperatures(2)
Measurementofcharring
velocityandinternaltemperature(2) Measurement of charring velocity and internal temperature ofof large
large size
size Zelkova
Zelkova column
column exposed
exposed toto ISO834
ISO834 Standard
Standard TimeTime(2) Measurement of charring velocity and internal temperature of large size Zelkova column exposed to ISO834 Standard Timetemperature
curve.
temperature curve.
temperature curve.
(3)(3) FullFull scale
scale tests
tests forfor thethe validation
validation ofof thethe predictivepredictive method
method ofof collapse
collapse time.
time.
(3) Full scale tests for the validation of the predictive method of collapse time.
The
experiments
revealonly
minor
differenceof
themechanicalThe experiments reveal only minor difference of the mechanical andand fire-resistive
fire-resistive performance
performance between
between Zelkova
Zelkova andand conventional
conventional
The experiments reveal only minor difference of the mechanical and fire-resistive performance between Zelkova and conventional
softwood.
Thevalidation
test
has
resultedinthepredictabilityof
thestructural
fireresistanceofZelkova
columnatroughlysoftwood. The validation test has resulted in the predictability of the structural fire resistance of Zelkova column at roughly 10%10%softwood. The validation test has resulted in the predictability of the structural fire resistance of Zelkova column at roughly 10%
over-estimate.
over-estimate.
over-estimate.

Keywords
Keywords :: Hardwoods,
Hardwoods, Zelkova,
Zelkova, Mechanical
Mechanical fire
fire resistance,
resistance, Quasi-fireproof
Quasi-fireproof construction,
construction, Young’s
Young’s modulus
modulus ,, Charring
Charring raterate
Keywords : Hardwoods, Zelkova,
Mechanicalfireresistance,
Quasi-fireproof
construction,
Young’smodulus,Charring rate�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������

1.�
�������������������������������
1.� ����
�����������������������������������
1.� �����������������������������������
�����������������������������
�������1�����������������������������
�������1 ����������������������������������������������
�����������������������������
�������1 �����������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1)���
������������������
�������������������������������
������������������ 11 �������������� 1)���������������������������������������������������� 1 ������� 1)���
�������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������
2.�
������������������������������
2.� ������������������������������
������������������������������2.� ���������������������������������������������
�����������������������������������������������������������
������������������������������
����������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������2)���������������������������
���������������������������������������������������������������� 2)���������������������������2)���������������������������
��������������������������������3)��������������������
�������������������������������������������������������������������������������� 3)��������������������3)��������������������
�������������������������������� �����������
��������������������� ��������������������������������������������������� ���������������������������������
������������������� �����������������������������
������������������������������
2.1�
������������������������������2.1� ��������������������������������������2.1� �����������������������������������
������������(���������������������������������������������(�� 1)��1)��JISJIS Z2101
Z2101 ��������������
�������������������������������������������(�� 1)��JIS Z2101 �������������������������������������
�������280mm
����3��������������
������������������������������
������� 280mm ���� 3 ��������������������������������������������
������� 280mm ���� 3 ��������������
������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
7)��������
本論文の実験の骨子は文献7）で口頭発表した。
������������7)��������
＊１*1������������
*1ofWaseda
University������������
7)��������
早稲田大学大学院 修士課程
GraduateSchool
School ofUniversity*1 ＊２������������
*1 Graduate
Graduate
Schoolof Waseda
WasedaUniversity*2���������������������(��)*2Visiting
Researcher,
RISE,
WasedaUniversity,
早稲田大学理工学研究所 客員上級研究員・博士（工学） *1
SeniorVisiting
Researcher,
RISE,
WasedaUniversity,
Ph. D. Ph.D.
*1������������
Graduate
Schoolof Waseda
University*2 ＊３���������������������(��)*2 Senior
SeniorVisiting
Researcher,
RISE,
WasedaUniversity,
Ph.D.
(����������)���
(�)����
*3*3Obayashi
Corporation(formerlyGraduate
WasedaUniv),㈱大林組
工修
ObayashiCorporation,
M.
Eng.
*2
���������������������(��)*2Visiting
Researcher, RISE,
Waseda School,
University,
Ph.D.
(����������)���
*3 (�)����
*3 Senior
ObayashiCorporation(formerlyGraduate
School,WasedaUniv), M.Eng.
M.Eng.
(FormerlyGraduateofSchool,WasedaGraduate
Univ.)（当時 早稲田大学大学院）*4���������������
*4Prof.,Department
Architecture,
WasedaUniversity,
Dr.
Eng.
(����������)���
(�)����
*3*3Obayashi
Corporation(formerlySchool,Waseda*4 ＊４���������������
*4 Prof., Department of Architecture, Waseda University, Dr. Univ),Eng. M.Eng.
早稲田大学理工学術院 教授・工博Prof.,
DepartmentofWaseda
University,
Dr. Eng.
*5����(�)����������
*5President,
Kameyama
Construction,
M.Eng.
*4 ＊５���������������
*4DepartmentofArchitecture,
Architecture,
WasedaUniversity,
Dr. Eng.
*5
����(�)����������
*5 Prof.,President,
Kameyama
Construction,
M.Eng.
亀山建設㈱ 代表取締役社長・工修President,
Kameyama
Construction,
M. Eng.
*6(�)������������(��)*6General
BuildingResearchCorporationofJapan,
Ph.D.
*5����(�)����������
*5President,
Kameyama
Construction,M.Eng.
*6 ＊６(�)������������(��)*6General
Building
Research
CorporationofJapan,
Ph.D.
一般財団法人日本建築総合試験所 博士（工学）
GeneralBuilding
Building Research
Corporationof Japan,
Ph. D.
*7(�)���������
*7Research
Corporationof*6(�)������������(��)*6Japan,*7 ＊７(�)���������
*7 General
GeneralResearch
Corporationof Japan
Japan Ph.D.
一般財団法人日本建築総合試験所
GeneralBuilding
Building
Research
Corporationof Japan*8(�)����������(��)*8Forestry
andForest
Products
ResearchInstitute,
Ph.D.
*7(�)���������
*7General
Building
Research
CorporationofJapan＊８*8 (�)����������(��)*8 Forestry
andProducts
ResearchInstitute,
独立行政法人森林総合研究所 博士（工学）
ForestryandForest
ForestProducts
ResearchInstitute,
Ph. D.Ph.D.
*9����������������(��)*9Prof.,
Instituteof
Industrial
Science,
The
UniversityofTokyo,Ph.D.
*8(�)����������(��)*8andForest
Products
ResearchInstitute,Ph.D.
*9 ＊９����������������(��)*9 Forestry
Prof.,
InstituteofIndustrial
Science,
The
Universityof Ph.
Tokyo,
東京大学生産技術研究所
教授・博士
（工学）
Prof.,
InstituteofIndustrial
Science,
The
UniversityofTokyo,
D. Ph.D.
������������*10*10Prof.,
Sugiyama
Dr.
Eng.
*9����������������(��)*9Instituteof Jogakuen
Industrial University,Science, The
Universityof Tokyo, Ph.D.
������������
*10＊10*10Prof.,Prof.,
Jogakuen
University,
Dr.
Eng.
椙山女学園大学 教授・工博
Prof., Sugiyama
Sugiyama Jogakuen
University,Dr. Eng.
*10 ������������
*10 Prof., Sugiyama Jogakuen University, Dr. Eng.

− 633 −

������������������������������

3.1� ��������

�������� 80 ������������ 20mm�20mm�

�����������������������������320mm�2 ������������ 120 �����(� 1)���

������������������������������

�����������������������������

������������� 1.0m ������� 12 �����(�2�����������������������������1��� 2)�������������������������

������������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 70�
134tf/cm2 ������������� 103tf/cm2 ��������������

������ 4)105tf/cm2 ��������������������������(�����������������)����50��100��150��180�� 5 �����������������������(������������������)�������������� 5) �������������������������������������������
���������� 20mm �����������������
�������(� 1)���������������������
1 ������������������������������

�������� 20 ���� 100 ���������� 20 ����������������������

� 1 ����

16030 �����������������������������50�
100�
150�
180�

140

���� 2 ��������������������������
��������������������������������
������������������������ 3 ������

��������(tf/cm2)�

���������������������� 10mm/������ �����������������������������

120

100

80

60

�������������������180�� 0.73 �� 0.024�
150�� 0.84 �� 0.011�100�� 0.92 �� 0.013�50�� 0.97 ��

40

0.021 ���������������������������50����150��100�180������������(� 3)�������

������������������ ������������������������ 3)��������������������

��������

0.90�

150����
��:0.84n=20
����:0.011

0.85�

0.80�

180����
��:0.73n=20
����:0.024������������������������������
������������������������������
������������������������������

0.75�

���(����)180�
�������(�� 3))
�� (50.100.150�)
�� (100.150.180)

0.70�

�������������������������������
�������������������������������
�������������������������������
��������

− 634 −

����100����
��:0.92n=22
����:0.013

0.95�

� 60�90tf/cm2 �����������������������

�����������������������������

����

50����
��:0.97n=22
����:0.021

1.00��������������������������������3� ������������������������
����
����
��������(tf/cm2)

1.05�(��)����������������������������

�����������������������������

���

� 2� ����������������

�������������������������������

70�134tf/cm2 ������������������������y�=�x���������������������������������

2.2� ���������� 1� ������������(�����������)�������������������������������

����

��� 280mm

�
��
�
�
�
��
�
�
�
�
�
�

0.65�
�

��

���

���
��(�)

���

���

� 3� �������������������

������������������������������

�������������������������������

������������������������������

��(�������������)�����������������

���� 150mm �����������������������������������������������������

���������� No.6,No.7 �������(� 1, 2, 3mm����������������������������������30mm,50mm)������������������������

�������������������������������

���������������������(� 1)�������� ��������������������������������(���������������������������������� No.1�3)� 0.7�0.8mm/�����150mm ��(���(No.9�11���������������� No.2,4,5,7 ����������12)��������������������0.6mm/�������

������������������������������

������������������ 37.9%�����������

��������������������� K ���(�0.65mm)��������������������������������

������������� 265mm�������������

������

������� (� 4-1�4-4)���������(�� 2m�7m)�

(2)����������������

��� 4 �����(�� 3)�� 3 � 12 ���������� ���������������������������������

����������������������1 �����������������������������������������

�������������������� 60 ���������

����150mm ������ 60 ������������������ISO834 ������������������� 4 �������
��
��
��

������������������� 63 ����������
3.2� ���������

����
�����

����
�����

��
��

��
��

��

�������

����
�����

3.2.1� �������
����������������� 5-1�� 5-12 ������
�����������������(����(mm)/60(�))�� 1
���������������������������� No.1
�5 ��������������������� No.6�7 ���

��
��
��

�������
� 4-2 ��� No.6�7(�����������������)������

��
��
�� ��

��

���

������������������������������

����
�����

����
�����

�������
� 4-1 ��� No.1�5�������������� No.8�12 �����������

��������������������������������
(1)������� ������������������������������� ����� ����� 4-3 ��� No.8

����� ���������������

� 4-4 ��� No.9�12

���������������������������� 3 �

�� 2 � ��� No.4(�����356)
����������

�� 3� �������� �� �1m

� 1� ������������

��������������������������������������������������������������������������������������
�����a���� ����������

���� ����������

���� ����������

���� ����������

����������

��������� ������

������������������������������������

�������� ������������ ���� ��������� ��� ��� ���������������� ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ������������ ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

�a ������������������������b� �����������������������������������− 635 −������(��)����� �����

��

����

� 5-2 ��� No.2(���)� � � ������
���

����

���

��������
���

����

����

����

(��)�
����
�����
(mm)

��

��

���

� 5-10 ��� No.10(��)������

������������������ 4.0mm ������ 1.0 mm/�������
������������������

��� 40mm �������������������������

��

��
���

� 5-11 ��� No.11(���)������� ��� No.6�No.7 �����(� 1.5�4.5mm��� 50mm ����������������������������������

���

��

���

�����

(3)������������� ��������������������������������

��

� 5-7 ��� No.7(���)� � � ���������

� 5-8 ��� No.8(���)� � � ������30mm )���������������������������

���

��

� 5-9 ��� No.9(���)������

��

�����

���

���

����

��

��

��

��

��

���

���

��

� 5-6 ��� No.6(���)� � � ���������

��

���

��

���

���

� 5-5 ��� No.5(���)� � � ������

��

����
����
����
(��)�
�

��

��

���

��

�������

������������������������������(� 5-6�5-7)�

���

� 5-12 ��� No.12(��)������

3.2.2� ��������� ������ No.1�7��������������������
������
����� 1 ����������������(���200180�������������
�������������
����10mm�300�
10�20mm�200�
20�30mm�80�
30mm��50���160������(�)���������

����������

���

� 5-4 ��� No.4(���)� � � ��������

����

� 5-3 ��� No.3(��)� � � ������
��������������

����

��
(��)� �����

������������

� 5-1 ��� No.1(���)� � � ������

��

�����
����

��

���

��
����
������ �(����)�

����

��

����

��

140120��������)�� 6 ������������������������������������

������������������������ 2 ����� 10���������������� 6 ���������������100�� ������������������������������80������������������������������

60
404.� �����������������������

200�

��

��

��

� 6� 1 ��������������

������
�����mm�� ���������2.���������������� 3.��������������������������������
������������������������������
���3.��������������� 3500mm �������������������������������������

�������

���������������������� E65-F255�����

35003500�������� �������������������������������������������������������������
������������������������������
�������������������������������
����������
4.1� �����
�� 4 �����������

− 636 −

�� 5 ����������

�������������������������������

343mm��� 3500mm ������ 3 ��������������

��������������������������

������������ 23
� 330mm ����� 1 �����(� 2)�

���������������������������� 1 �

�30������������������������������

�������������������������������

��������������������������������

�������������(� 6 ���)� 1 ���������

��������������������������������

������������������������������

���� 3.������ No.4 ����������(��)������

������������������������������

�������������������������(�� 4�5)�

������������������������������

4.2� ���������������

�������������� 74 ������� 79 ���������������������������5)6)

��������

���������������������������������

� 94 ������� 70 �������(� 2)�
4.3� ��������(� 2)��������������������������������

��������� 82 ������������������

�����������3.��������������������

������������������������������

�������������������������� 0.8mm/ ��� 94.5 ������� 111 ������� 78.5 �������

����� 0.8mm/�������
�������������(� 1)�

������������������������������

������������������������������

����������������(� 2)�

������������������������������

��������������������������

������������������������������

0.8mm/���������������������������

���������������

����� 0.5mm/����������������������

4.2.1� �������

�������������� 1 ���������������� ���������������������������� 60����������������(� 2)�4 ����������
������������������������������
�������������������������1 �������
���������������������

���� ×����(�)=����(mm)0.8mm/������ 1 ������������������������
����������� ���������������������������������������������������

�����������������������������E�����E
����E�����������������������
����������������
����10mm� 300� �0.2E
10� 20mm� 200��0.525E
20� 30mm� 80��0.85E
30mm��50����E������������������������������������������������������������
��������������������� 1/2 �����������������������������������������6)�������������� 5 ��������� ����������������� ������������
�����������

4.2.2� �������� ����� 60 �����������������������
����� 60 �����������������������

�

Pk������kN�
2E�������kN/mm �I����������
4������mm �L������mm�

��2 EI �Pk �1.062 � 2 ��������� 7 �����������������������

� L�

� 7 ���������������

� 2���������������
���������������� �����

����������������������d���� ���� �������� �������� ���� ��

1 � 8 �������
5�(�����No.4 ���)�������������

�d�c�������������������

5�������������������������������������� ����������������������� ���������� ��������������� ����� ���� ������ ����������������� ����� ��������� ����� ����������� ����� ��������������

�e�e��� ������������������������� ���� ��� ���������������������������������� ���������� ������������������������������� ������� ������ �������

�������� ������� ������ �������

��������� ������� ������

���(82 �)

�����c: ������������������������������������������������JIS Z2101 ����������������
������������������������������������
�d: 60 ������(������� 60mm �����������)����������������������� 12 ������� 1452 ������
����������������� 21N/mm2 ���� 20 ��������� 117 ������������������� E65-F255 �������
20.6N/mm2 �����
�e:���������� ��������������������������������������� � � ���������h/100� ��������������3h/1000− 637 −������������������������������
��������(94.5 ���)������ No.4(60 ���)����
��������������������������������

��

���

��

���

������� 8mm �����������
������ 1 �����
�����������������
������� 3 ���������������������
�������� 4.2 ��������������������
��������������������

� 8-1� ����������� ���� 2450mm(��� 82 ���)�

� 8-2� ����������
���� 1750mm(��� 94.5 ���)���������� 10�20%������������������

��

���

���

������������������� 1 ����������
�������������������������������
�������������������������������
���������������������� 1 ��������
��������� ���������������������60 ��������������������������1 �����
����������������������������

��������
� 8-3� ����������
���� 2450mm(��� 111 ���)� 8-4� ����������

���� 1750mm(����� 78.5 ���)

� ��

�

5.� ��� ������(���)�������������������
������������������������������
��������
����� 180�����������������������
����������������������
������������������������������
�������(� 3mm �)��� 0.8mm/����������
�������������������
����������������� 1 ������������
���������������
�����������������������������
0.8mm/�������������������� 10�20������������
������������������������������
������1 ������������ 1 ���������
������������� ���
���2.�������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 21 ��������
������������������������������(�)������������(�)���������������
����(�)��������������������(�)���
�����������������(�)������������

��� 1)�������������������30 �����������
��� 1 ���������������(��������� 129 ��2 � 3 � 1 �)����� 1 �����������������1 �����������1 ������������������������������������������������������
�����������������
����������(�� 12 � ����� 1358 �)�������
������������������������� JAS(������)������������������(�� 16 � �������333 �)�����������������������������
������������������� JAS ���������������JAS ����������������������������������������������������������
������� 2)�������������������������������
�����������������������(� 7 ��)��
� 3)������������������������������
������:�������������������������������������������
�������:�����(�������������������)������������������������������������� 4) ������������������� 1 ����������(���� QF060CN-0001)����������������1) ����������������, �����, 2006.92) �����������, pp.140-144, ���, 19853) ��������� 180�������������, �����,vol.38, No.11, pp.985-994, 19924) ���������������������� 4 �, ��, 2004.15) ��������������������������������
�����������������������������, ������������ � 574 �, pp.1-6, 2003.126) ���������������������������������������������������������, ������������ � 635 �, pp.1-7, 2009.17) ����������������������������������������������������������������
���������������������������(�� 1)�������������������������������, ��������������� ��, pp.165-168, 2011�������������������������������
（2012年11月10日原稿受理，2012年12月17日採用決定）− 638 −