3027

日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2006年 9 月

木質系構造の耐火性能に関する研究
その 22：鋼構造の燃え尽き型木材被覆による耐火性能の確保
正会員 〇 遊佐秀逸＊１）同 吉川利文＊１）
同 須藤昌照＊１）同 金城 仁＊１）
同 並木勝義＊２）同 増田秀昭＊３）
鋼構造 耐火性能 木質系建築構造 木材被覆
１．はじめに「木質複合建築構造技術の開発」プロジェクト(国土交通省、建築研究所等)において、防火部門の主要な研究目標として、木質複合構造の 5 階建建築物が建築可能となるような構造方法の開発が掲げられていた。これらの研究成果では、鉄骨の耐火被覆として、カラマツ、ベイマツは燃え止まり性状を利用した耐火構造が国土交通大臣の認定を得ている。上記プロジェクトではスギ、ヒノキ等は 60 分加熱では燃え止まり性状を示さずに燃え尽きることが明らかになっている。ただし、当該木材に関しては、燃え尽きても鋼材断面が一定以上であれば耐火性能を確保できる可能性のあることが示唆されている。
本報告は長さ 1m のモデル柱部材に対して、スギ、ヒノキ集成材を被覆材として用い、これらの燃え尽き時における鋼材温度の上昇性状について検討したものである。なお、本報告及び次報(その 12)、(その 13)は、農林水産省
委託事業「平成 17 年度先端技術を活用した農林水産研究高度化事業-スギ・ヒノキ材を使用した耐火性複合構造材の開発-」研究の一環として実施したものである。
２．実験概要2．1 試験体
試験体の概要を表１に示す。２時間加熱用試験体の鋼材はH-300×300×10×15であり、１時間加熱用のそれはH-250×250×9×14である。被覆材としては、スギ集成材又はヒノキ集成材を用い、ウエブ部は不燃材(体積比：木炭40%、木片40%、セメント20%）を密実に充填したもの、又は、スギ、ヒノキ等を被覆材取り付け用の桟としてはめ込んだものとした。木材の被覆厚さはこれまでの研究結果から、１時間加熱は60mm、２時間加熱は100 mmとした。嵩比重はスギ材、ヒノキ材、それぞれ0.39及び0.44であり、含水率は絶乾測定でそれぞれ11%及び10.2%であった。集成材の接着には、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を使用した。試験体の概要及び熱電対取り付け位置を図1 に示す。

図1 試験体の概要及び熱電対取り付け位置
2．2 実験方法
試験装置は、財団法人ベターリビング筑波建築試験センターの水平炉を用いて、モデル柱試験体を5本ずつ設置してISO 834に規定する１時間及び２時間の加熱試験を行った。
それぞれの加熱を行った後、そのままの状態で火気が認められなくなるまで（燃え尽きるまで）炉内に放置した。
３．実験結果及び考察
実験結果を表2に示す。また、炉内温度及び鋼材の温度の一例を図2，3に示す。
試験終了時、加熱範囲内のスギ集成材及びヒノキ集成材は各試験体ともすべて燃え尽きていたが、不燃材は残存した。
(1) 1 時間加熱・試験体 No.1
加熱停止 3 時間 20 分後には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。
なお加熱停止 23 時間後には構造用集成材が燃え尽きて灰になっていた。鋼材平均温度は加熱停止 3 時間後近辺で約 425℃であり、最低400℃、最高 600℃であった。
・試験体 No.2
加熱停止 3 時間 20 分後には、構造用Fire Resistance on hybrid wooden structure,
Pat22: Experimental results on fire resistance performance for steel structure protected by wooden protection
YUSA Shuitsu, YOSHIKAWA Toshifumi, SUDO Masateru,
KINJYO Hitoshi , NAMIKI Yoshitomo and MASUDA Hideaki―61―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) 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4）柱部材の耐火性能試験：2004年度日本火災学会研究発表会概要集，2004年5月
5) 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5）梁部材の載荷加熱試験：2004年度日本火災学会研究発表会概要集，2004年5月
6) 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9）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年度日本火災学会研究発表会概要集，2005年5月
7)須藤昌照、遊佐秀逸他；木質系構造の耐火性能に関する研究（その10）木材被覆型平鋼梁の載荷加熱試験；日本火災学会研究発表会概要集，2005年5月

表２ 試験結果の概要

1200
標準加熱温度曲線
No.1
No.2No.3No.4No.5
No.7
No.8
No.9
No.10
No.11
No.12
No.13
No.14
No.15
No.16
No.17
No.18
No.191000温度（℃）

800

600

400

200002468101214161820

図2 加熱温度測定結果（2時間加熱）

2224時間（時）800
No.1-1
No.1-2
No.1-3
No.1-4No.1-5
No.1-6
No.1-7
No.1-8No.1-9
No.1-10
No.1-11
No.1-12
No.1-13
No.1-14
No.1-15
No.1-16
No.1-17
No.1-A
No.1-B

700
600
500温度（℃）

集成材はほぼ燃え尽きていた。
なお加熱停止 23 時間後には桟に用いた不燃材は健全であったが構造用集成材は燃え尽きて灰になっていた。鋼材平均温度は加熱停止 2 時間後近辺で約 420℃であり、最低 340℃、最高 500℃であった。
・試験体 No.3
加熱停止 3 時間 20 分を経過しても燃え止まりを確認できなかったが、加熱停止 23 時間後には燃え止まっていた（集成材は殆ど燃え尽きていた）。また加熱停止23時間後にはH形鋼のウエブ部に充てんした不燃材は健全で、構造用集成材の一部は燃え止まって残っていた。
鋼材平均温度は加熱停止5 時間後近辺で約170℃であり、最低 120℃、最高 225℃であった。
・試験体 No.4
加熱停止 3 時間 20 分を経過しても燃え止まりが確認できず、加熱停止 4 時間 50 分には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。
なお加熱停止 23 時間後には構造用集成材が燃え尽きて灰になっていた。鋼材平均温度は加熱停止 4 時間後近辺で約 490℃であり、最低420℃、最高 670℃であった。
・試験体 No.5
加熱停止 3 時間 20 分を経過しても燃え止まりが確認できず、加熱停止 4 時間 50 分には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。
なお加熱停止 23 時間後には桟に用いた不燃材は健全であったが構造用集成材は燃え尽きて灰になっていた。鋼材平均温度は加熱停止 4時間後近辺で約 510℃であり、最低 450℃、最高 660℃であった。
(2) 2 時間加熱
・試験体No.1,4
加熱停止6時間後には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。なお加熱停止23時間後には構造用集成材が燃え尽きて灰になっていた。No.1の鋼材平均温度は加熱停止1時間後近辺で約640℃であり、最低630℃、最高720℃であった。No.4の鋼材平均温度は加熱停止4時間後近辺で約600℃であり、最低550℃、最高770℃であった。
・試験体 No.2,5
加熱停止 6 時間後には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。
なお加熱停止 23 時間後には桟に用いた不燃材は健全であったが構造用集成材は燃え尽きて灰になっていた。
・試験体 No.3
加熱停止 6 時間後には、構造用集成材はほぼ燃え尽きていた。なお加熱停止 23 時間後には H形鋼のウエブ部に充てんした不燃材は健全であったが構造用集成材は燃え尽きて灰になっていた。
以上の結果から本試験に供した各試験体仕様の１時間及び2時間加熱結果は、
実大試験体による耐火性能試験に供する部材仕様設計の参考になるものと考えられる。

400300200（参考文献）
1001) 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0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

024681012141618

図3 試験体No.1 鋼材温度測定結果（2時間加熱）*１)（財）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*３)
独立行政法人 建築研究所*２)

Tsukuba Building Test Laboratory of Center for Better Living
Mie prefectural Science and Technology Promotion Center
Building Research Institute―62―2022
24
時間（時）