燃えしろ設計に付随する接合部の防火設計について(株)木質構造計画ラボ北村俊夫
スパン表の接合部は、燃えしろに非対応で、別途計算としている。燃えしろに対応するためには、焼失部分を適切に減じた接合部耐力の計算が必要になる。そこで、ここでは、1時間準耐火の燃えしろ設計を想定した床梁（床梁天端は防火上有効に被覆された3面燃えしろ）の製作金物の防火設計の例と、金物工法の規格金物（3面燃えしろ）を採用する際の注意点を解説する。 1.法令上の接合部の防火措置-1昭62建告第1901号の規定より、柱やはりの継手、柱とはりの仕口等の接合部に対して、次（①～④）の防火措置が必要になる。 ①柱又ははりを接合する継手又は仕口（床下の部分を除く）の部分表面から内側に、燃えしろに相当する部分を除いた断面が、その継手又は仕口の存在応力を伝えることができる。 →燃えしろ焼失後の断面で接合部の耐力の計算をする。 →今回の例は床下の部分＝梁天端はRCや石膏ボード等で防火上有効な被覆がされた3面燃えしろとする。
昭62建告第1901号の規定より、柱やはりの継手、柱とはりの仕口等の接合部に対して、次（①～④）の防火措置が必要になる。 ②継手又は仕口にボルト、ドリフトピン等を用いる場合は、木材その他の材料で防火上有効に被覆する。具体的には、接合部全体を燃えしろの値に相当する厚さの木材やその他の防火部材により被覆する。 →燃えしろと同じ埋木をすればよいが、設計上（接合耐力の不足等）や施工上（埋木手間が過大等）難がある。 →被覆の厚さを減ずる方法（耐火実験による確認）をこのあと解説する。
昭62建告第1901号の規定より、柱やはりの継手、柱とはりの仕口等の接合部に対して、次（①～④）の防火措置が必要になる。 ③継手又は仕口に添板鋼板を用いる場合、防火上有効に被覆するか、木材内部に埋め込むか、又は挟み込む。 →燃えしろと同じ埋木をすればよいが、設計上や施工上難がある。
昭62建告第1901号の規定より、柱やはりの継手、柱とはりの仕口等の接合部に対して、次（①～④）の防火措置が必要になる。 ④鋼製のピンジョイントを用いる場合、鋼板の厚さは9mm以上とする。 →3ヒンジ山形ラーメンの頂部のイメージ| ３ ||棟(頂部)接合部(ピン接合)示す例では、接合金物の小口やドリフトピンの頭部の防火被覆は必要である。厚さ9mm以上の鋼板を使用したピンジョイント部分で、長期荷重に対して材軸方向の圧縮力のみが作用する場合には、防火被覆は必要ない（露出してよい）。
設計上と施工上の難がある②と③について、日本集成材工業協同組合では、接合部の耐火試験を行い、安全性を確認した上で、接合部の防火設計の資料として「準耐火構造（集成材建築物）における接合部の防火設計の手引き」（以降、手引き）を発行している。その内容は日本建築センターの「木造建築物の防・耐火設計マニュアル」に引用され、設計資料として効果がある。
(3) Ｔ型金物による接合部T型金物を用いた標造用集成材の柱・はり仕口試験結果を表3.3-6に示す。何れの試験体育178.8柱・はりの相対変位量の少なく、T型金物部分の最高温度も、254. 4℃ (被覆厚さ20mm)、170. 1℃ （被覆厚さ30mm）、82.9℃（被覆厚さ45mm）と木材の炭化温度である260℃以下であった。（写II(3.3-2)写真3, 3–2  横造用集成材柱・はり接合部の加熱試験例日本集成材工業協同組合H22国土交通省補助事業報告書におけるT型接合部の試験の内容(木造建築物の防・耐火設計マニュアル（日本建築センター：令和4年1月第2版pp166 ～167）） 【恐省物による荘・はり什口就職務用
T型金物による柱・はり仕口試験結果
試験①：60分の加熱に対し、PL-9で構成されたT型金物のドリフトピン頭部の被覆を20mm、接合金物の小口の被覆20mmと、最小限の被覆とした場合にT型金物の温度が木材の炭化温度である260℃を下回ることを確認した。 →「準耐火構造（集成材建築物）における接合部の防火設計の手引き（日本集成材工業協同組合：平成24年3月）」の内容に反映図に示す例では、せん断面までの距離が十分でない場合のポルトの頭部や外部に露出した接合金物は、木材などによる防火被覆が必要である。
は、露出するホルト暗部やドリフトピンの暗部、金物の小口、倒節や下部は、い要がある。技み込みタイプの接合金物では、せん断面までの距離が十分である場合、接金物の小口は防火被覆する必要はない。
準耐火構造（集成材建築物）における接合部の防火設計の手引き※ 2.接合部の耐火試験の内容-3試験②：60分の加熱に対し、PL-9で構成されたT型金物のドリフトピン頭部の被覆を45mm、接合金物の小口の被覆45mmと、1時間の燃えしろ断面と等価な被覆とした場合の試験結果は、T型金物の温度は最大で82.9℃と木材の炭化温度である260℃を大きく下回ることを確認した。 →建告第1901号第二項、第三項の確認ができた。 →小梁の金物工法の接合部はこの考えとする。用される核合金物や核合思わし燃え代しを考慮する必要がありま第1901号・平12排告第1358号・平27回交告第253号な代寸法を第し引いた有効断面が、変受体物や方山荘、接合部町力を採用できます。金物工法の技術資料の例(タツミ)桁−床梁接合部接合部の防火設計の例3.接合部の納まり例3.1事務所小梁間隔1.0mの内, 180 × 400の納まり例（カラマツ・スパン6m・床梁間隔2m）の桁-床接合部を例とする。梁の上面は火上有効な措置がなされている3面燃えしろを煮正9ダッ前の恢え(45mm)上区に燃え、そあり燃えしろありの桁の埋木の仕様は削|きの埋木のルール設立日カン上口名所定の縁距離が確保できな各台具は耐力算定に有効ではなので注意が必要である。深燃えしろなし燃えしろあり深3.接合部の設計例3.2図に示す床梁の繊維直角方向に19.5kNの長期のせん断力を受けるドリフトピン接合部及び桁の繊維直角方向に19.5kNの長期のせん断力を受けるボルト接合部の検定を行う。なお、「製作金物の設計例の解説」と同じ床梁を対象としているため、以降、内容が違うところを赤字で示すので是非セットで見て頂きたい。
木　　材：構造用集成材（対称異等級構成集成材,
(2)耐力算定-1  ①床梁の単位接合部のp, ①単位接合部の降伏耐力p,（床梁）：事例集p.9～14に従い，まず始めに単位接合部の降伏せん断耐力p,を求める.事例集表2.2.3より⊥ F e = 12.7(N/mm²)，設計条件よりd = 16(mm)，ドリフトピンの有効長さは，I = 180 − 11 − 45 × 2 = 79(mm) ※有効長さ＝ドリフトピン全長180mm－（挿入鋼板厚9mm+クリアランス2mm） －燃えしろ45mm×2（両面）事例集表2.2.6より，降伏モードIとなり，C＝1（→接合種別JC）よって事例集(2.2)式より， l p v = 1 × 12.7 × 16 × 79 ＝ 16052(N) γ=F/Fe=235/12.7 F：接合具の基準強度235N/mm² F。：主材の基準支圧強度12.7N/mm² (2)耐力算定-2    ①床梁の単位接合部のp。 ②単位接合部の短期※1許容せん断耐力p。（床梁）：事例集p.9の(2.1)式に従って，単位接合部の短期許容せん断耐力p¸を求める.事例集表2.2.1よりK d = 2, 事例集表2.2.2よりK m = 1,事例集表2.2.6よりr n = 1.0（ドリフトピン），前述の①より⊥p n = 16052(N)よって事例集(2.1)式より， ⊥ p a = 1/3 × 2 × 1 × 1.0 × 16052 ＝ 10701(N)設計応力Q＝19.5(kN)＝19500(N)より，必要本数は，19500/ 10701 ＝1.8本　→3本とする. [規準602.2 (a) 単位接合部]単位接合部の設計用許容せん断耐力(p 。)は以下による。 Pa = − • jKd • jKm • ru • p., p, :単位接合部の降伏せん断耐力py = C • Fe • d • l −(2.2) （木想簿p.30 (6.4)式)
※1：燃えしろ設計：短期の許容耐力が長期の応力以上であることを確認する。
-スリット部で主材が割裂破壊しないようにすること
③接合部[全体]の短期許容せん断耐力P。（床梁）：次に，事例集p.15～28に従い，接合部[全体]の短期許容せん断耐力p,を求める。なお，本接合部は，事例集表2.3.1の③のケースに対応しており，せん断力をドリフトピンで負担している。葱2. 3. 1  耐力検討項目
P = :木材が和製みせん所, n：力の方向に関係なく，木材の繊維平行方向に１列に並ぶ接合具の本m :力の方向に関係なく，木材の繊雑直角方向に並ぶ接合具の本数
1) ⊥ Pujの算定図よりm＝3，n＝1，事例集表2.3.3よりr n＝1.0（ドリフトピン），前述①より⊥ργ＝ 16052(N) ※繊維に平行方向に並んだ接合具本数がn，直角方向がmよって事例集(2.7)式より， ⊥ P uj = 3 × 1 × 1.0 × 16052 ＝48156(N)
っている。最近の鋼板添板式ラグスクリュー接合部の実験結果りによると、1列の本数の増加に伴うラグスクリュー接合部の耐力低減は，ポルト接合と同様の傾向を示すことが確認されており。 K。値として表2.3.3の値を用いることができることとした．ただし，径の大きいものについては実験により確認するなどの検討が必要である...注2：上記の値は，2面せん断ボルト接合部の実験結果より導いたものであり，ボルト・ドリフトピンによる１面せん断接合部については，別途検討が必要である． 1. P M = m = n = ru = 1. py = m ・ n ・ r + ・ C ・ 1 F ・ d ・ 1 (2)耐力算定-5  ③床梁の接合部[全体]のPュ2) ⊥ P ωの算定（割裂破壊による終局耐力とせん断破壊による終局耐力） (a) ⊥Puw1の算定（割裂破壊による終局耐力）事例集表2.3.8よりC p = 12.0（J1）, ドリフトピンの有効長さI = 79(mm),図よりhe = 251(mm),   he / h = 251/355（焼失後） = 0.71よって事例集(2.11)式より， ⊥ P uw1 = 2 × 12.0 ×  79  × v((251/(1-0.71))) = 55779(N)
桁-床梁接合部※ h. :加力側材緑から最も遠い接合具までの距離 (mm)（図2.3.6又は木規準p.37 図6.4参照） I :材厚。ただし、I≥10d（d :ボルト径）の場合は、I=10dとする。
(b) ⊥Puw2の算定（せん断破壊による終局耐力）次に，材端接合部であるためξ＝1.0，図よりh e = 251 (mm),ドリフトピンの有効長さI＝ 79(mm)，事例集表2.3.6よりF、＝ 3.6(N/mm2)よって事例集(2.12)式より， ⊥ P uw2 = 2/3 × 1.0 ×  251  ×  79  × 3.6 = 47589(N)よって事例集(2.13)式より， ⊥ P uw = min （ ⊥ P uw1， ⊥ P uw2 ）＝ ⊥ P uw2 ＝ 47589(N)
注）括弧内の数値は幅方向の値を示す1. Puw2 =ニ・ξ・he・l・F, F, :木材のせん断基準強度 (N/mm²) （表2.3.6,表2.3.7による．本書p.152 資料表1.7参照）材緑から最も遠い接合具までの距離(mm)だし、1 ≥ 10d (d :ボルト径)の場合は、1 = 10dとする。  桁-床梁接合部※ 1. P xw = min ( 1 P xw1 x 1 P xw2 ) ー(2.13)
3) Puoの判定事例集(2.5)式より，P uo = min （_P uj, _P uw） = _P uw = 47589(N)以上より，当該接合部は終局時に木材のせん断により破壊するので，接合種別はJCで，事例集表2.3.9より¡K‚＝0.75となる.事例集表2.3.10より¡K đ = 2, 事例集表2.3.11より¡K m = 1,  P ω =  47589(N)であるから,事例集(2.15)式より， P¸ = 1/3 ×  0.75  ×  2  × 1 ×  47589  = 23794(N) > Q = 19500(N)     ...OK [規準602.1 (2) (c)基準終局せん断耐力]接合部［全体］の基準終局せん断面力：P o (N) P no = min( P nj, P nn ) ー(2.5)（木規準p.36 (6.15)式)
見準602.2 (2) (b) 接合部 [全体]]接合部［全体］の設計用許容せん断耐力(P.) Pa = - • JKr • JKr • JKm • Puo接合部［全体］の応力　≤　接合部［全体］の設計用許容せん断耐力　の確認(2)耐力算定-8    ④桁の単位接合部のpv ④単位接合部の降伏耐力p,（桁）：事例集p.9～14に従い，まず始めに単位接合部の降伏せん断耐力p,を求める.事例集表2.2.3よりĻF e = 12.7(N/mm²), 設計条件よりd = 16(mm),ボルトの有効長さは，I = 180 − 65 = 130(mm) ※有効長さ＝部材厚180mm－座堀深さ65mm事例集表2.2.8より，降伏モードIVとなり，C＝0.488（→接合種別JA）よって事例集(2.2)式より， ⊥ p y = 0.488 × 12.7 × 16 × 115 = 11419(N) γ=F/Fe=235/12.7 F：接合具の基準強度235N/mm² F。：主材の基準支圧強度12.7N/mm²
⑤単位接合部の短期許容せん断耐力p。（桁）：事例集p.9の(2.1)式に従い，単位接合部の短期許容せん断耐力p,を求める.事例集表2.2.1よりK d = 2, 事例集表2.2.2よりK m = 1,事例集表2.2.8よりr n = 1.2（ボルト），前述④より⊥p n =  11419 (N)よって事例集(2.1)式より， ⊥ p = 1/3 × 2 × 1 × 1.2 × 11419 ＝9135(N)設計応力Q＝19.5(kN)＝19500(N)より，必要本数は，19500/ 9135 ＝2.1本　→4本とする. [規準602.2 (a) 単位接合部]単位接合部の設計用許容せん断耐力(p e)は以下による. Pa = = * sKd * sKm * ru * p, p, :単位接合部の降伏せん断耐力(N) py = C ・ Fe ・ d ・ l ー(2.2) （木想簿p.30 (6.4)式)
⑥接合部[全体]の短期許容せん断耐力P。（桁）：次に，事例集p.15～28に従い，接合部[全体]の短期許容せん断耐力P。を求める．なお，本接
合部は，事例集表2.3.1の③のケースに対応しており，せん断力をボルトで負担している．
んばり対力(N P = :木材が和製みせん所, π :力の方向に関係なく，木材の繊維平行方向に１列に並ぶ接合具の本m :力の方向に関係なく，木材の繊雑直角方向に並ぶ接合具の本数
1) ⊥ Pujの算定図よりm＝2，n＝2，事例集表2.3.3よりr,＝1.2（ボルト），前述④より⊥ρ,＝ 11419 (N) ※繊維に平行方向に並んだ接合具本数がn，直角方向がmよって事例集(2.6)式より， ⊥ P uj ＝ 2 × 2 × 1.2 × 11419 ＝ 54811(N)
っている。最近の鋼板添板式ラグスクリュー接合部の英験結果")によると，1列の本数の増加に使うラグスクリュー接合部の耐力低減は，ポルト接合と同様の傾向を示すことが確認されており，.k。値として表2.3.3の値を用いることができることとした．ただし，径の大きいものについては実験により確認するなどの検討が必要である...注2：上記の値は，2面せん断ボルト接合部の実験結果より導いたものであり，ボルト・ドリフトピンによる１面せん断接合部については，別途検討が必要である．桁-床梁接合部※ • ni: ru • C • 1 F • d • 1一(2.7)
2) ⊥ P wの算定（割裂破壊による終局耐力とせん断破壊による終局耐力） (a) ⊥Puw1の算定（割裂破壊による終局耐力）事例集表2.3.8よりC = 12.0（J1）, ボルトの有効長さI = 115(mm),図よりhe = 290(mm),   he / h = 290/355（焼失後） = 0.81よって事例集(2.11)式より， ⊥ Puw1 = 2 × 12.0 × 115 × V((290/(1-0.81))) = 109841(N)
ん。加力側材線から最も遠い接合具までの距離(mm)（図2.3.6又は木規準p.37 図6.4参照）
(b) ⊥ Puw2の算定（せん断破壊による終局耐力）次に，材中央接合部であるためξ＝2.0，図よりhe＝290(mm),ボルトの有効長さl = 115(mm)，事例集表2.3.6よりF、= 3.6(N/mm2)よって事例集(2.12)式より， ⊥ Puw2 ＝ 2/3 × 2.0 × 290 × 115 × 3.6 ＝ 160080(N)よって事例集(2.13)式より， ⊥ P uw ＝ min （ ⊥ P uw1 ,  ⊥ P uw2 ）＝ ⊥ P uw1 ＝ 109841(N)
内の数値は幅方向の値を示(表2.3.6, 表2.3.7による, 本書p.152 資料表1.7参照線から最も遠い接合具までの距離(mm) (函2.3.6,木規準p.37 函6.4参照) (d :ボルト径)の場合は、 / = 10dとする。桁-床梁接合部1 P w = min ( 1 P w 1 x  1 P w 2 ) ー(2.13)
3) Puoの判定事例集(2.5)式より，P uo = min （ P uj,   ⊥ P uw） =  ⊥ P uj = 54811(N)以上より，当該接合部は終局時に木材の割裂，せん断，引張りにより破壊しないので，接合種別はJAで，事例集表2.3.9よりiK r = 1.0となる．事例集表2.3.10より¡K d = 2,  事例集表2.3.11より¡Km = 1,   P uo = 54811(N)であるから,事例集(2.15)式より， P e = 1/3 × 1.0 × 2 × 1 × 54811 = 36540(N) > Q = 19500(N)　...OK →せん断応力に対して有効なボルトは4本でOK [規準602.1 (2) (c)基準終局せん断面力]接合部［全体］の基準終局せん断耐力：P o (N) P vo = min( P vi, P vo ) −(2.5)（木規海p.36 (6.15)式
表2, 3, 10  荷重雑貨警予数(K.) (木規準p.26, 601.2 (1)本文)
接合部［全体］の応力　≤　接合部［全体］の設計用許容せん断耐力
この資料で、燃えしろ設計のイメージを持っていただけたなら幸いです。ご清聴ありがとうございました。