JP2026055729A - 耐火構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】火災時における床部のたわみを低減できる耐火構造物を提供する。
【解決手段】耐火構造物１は、所定の耐火性能を有する複数の耐火性能梁１０と、所定の耐火性能を有し、複数の耐火性能梁に接合され、自身の一部及び複数の耐火性能梁全体で環状の耐火環状体３２を構成する複数の耐火性能柱３０と、耐火被覆４１が施されるが所定の耐火性能を有さず、両端部が複数の耐火性能梁にそれぞれ接合された減耐火性能梁３５と、コンクリート中に引張力伝達部材が設けられ、自身の外周縁が耐火環状体により支持されるとともに、減耐火性能梁により支持される床部５０と、を備え、床部の上面５０ａ内で互いに交差する方向を第１交差方向Ｘ、第２交差方向Ｙと規定したときに、引張力伝達部材は、床部の第１交差方向の端部間の引張力、及び、床部の第２交差方向の端部間の引張力をそれぞれ伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐火構造物に関する。

従来、耐火性能が要求される鉄骨造の耐火構造物では、柱や梁に耐火被覆を施すことで火災入熱を低減し倒壊を防止する手法が一般的である。
特許文献１では、耐火構造物のスラブ（床部）は、柱間に架け渡された大梁（耐火性能梁）と、大梁間に架け渡された鉄骨小梁とによって支持されている。大梁は、鉄筋コンクリート製とされ、大梁にはスラブの四辺が剛接合されている。

一方、特許文献１において、鉄骨小梁は、全体が耐火被覆処理されていないＨ形鋼梁からなる。鉄骨小梁の上フランジに溶接された複数のスタッドによって、鉄骨小梁はスラブと一体化されている。
スラブの厚さは、スラブに生じる長期応力のみを考慮して設計される。

ここで、特許文献１において、耐火構造物の火災時には、熱によって鉄骨小梁の耐荷重が低下したり、鉄骨小梁が溶解する場合がある。しかし、スラブは、鉄骨小梁が無くても長期応力に耐え得る厚さに設計されているため、スラブ自体の耐力によりスラブの脱落が抑制される。

特許第６８６４９９１号公報

火災時にはスラブの剛性が低下する等の理由により、平面視におけるスラブの中央部が、下方に向かって凸となるように撓む。
しかしながら、特許文献１の耐火構造物では、火災時における床部のたわみには、改善の余地がある

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、火災時における床部のたわみを低減できる耐火構造物を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１は、所定の耐火性能を有する複数の耐火性能梁と、前記所定の耐火性能を有し、前記複数の耐火性能梁に接合され、自身の一部及び前記複数の耐火性能梁全体で環状の耐火環状体を構成する複数の耐火性能柱と、耐火被覆が施されるが前記所定の耐火性能を有さず、両端部が前記複数の耐火性能梁にそれぞれ接合された減耐火性能梁と、コンクリート中に引張力伝達部材が設けられ、自身の外周縁が前記耐火環状体により支持されるとともに、前記減耐火性能梁により支持される床部と、を備え、前記床部の上面内で互いに交差する方向を第１交差方向、第２交差方向と規定したときに、前記引張力伝達部材は、前記床部の前記第１交差方向の端部間の引張力、及び、前記床部の前記第２交差方向の端部間の引張力をそれぞれ伝達する、耐火構造物である。

この発明では、火災が生じていない通常時には、床部は、複数の耐火性能梁及び減耐火性能梁を介して、複数の耐火性能柱により支持される。
一方、火災時には、床部に作用する重力等により、床部の平面視における中央部が下方に向かって凸となるように撓む。しかし、床部中に設けられた引張力伝達部材が床部に作用する第１交差方向の端部間の引張力、及び床部に作用する第２交差方向の端部間の引張力をそれぞれ伝達することにより生じるメンブレン効果により、床部の外周縁が耐火環状体により支持された状態で、床部の中央部が支持される。
減耐火性能梁は所定の耐火性能を有さないが耐火被覆が施されるため、火災時でも減耐火性能梁によって床部のたわみを一定程度抑えることができる。従って、引張力伝達部材によって作用する前記メンブレン効果に加えて、減耐火性能梁による上述の作用により、火災時における床部のたわみを低減することができる。

（２）本発明の態様２は、前記減耐火性能梁の前記耐火被覆の厚さは、「吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表」に規定される厚さ、及び「耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」に規定される厚さ、のうち厚い方よりも薄い、（１）に記載の耐火構造物であってもよい。
ここで、「吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表」に規定される厚さ、及び「耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」に規定される厚さ、のうち厚い方は、所定の耐火性能を有する。これに対して、この発明では、前記厚い方として規定される厚さよりも減耐火性能梁の耐火被覆の厚さが薄い。この場合であっても、前記メンブレン効果により、床部のたわみを低減することができる。

（３）本発明の態様３は、前記減耐火性能梁を複数備え、前記複数の減耐火性能梁の前記耐火被覆の厚さは、略互いに等しい、（１）又は（２）に記載の耐火構造物であってもよい。
この発明では、例えば、耐火被覆の総量が一定の場合に、耐火被覆の厚さが互いに異なる場合に比べて、火災が生じてからの時間が比較的短い場合に、床部のたわみを低減することができる。

本発明の耐火構造物では、火災時における床部のたわみを低減することができる。

本発明の一実施形態の耐火構造物を模式的に示す斜視図である。 図１中の切断線Ａ１－Ａ１の断面図である。 図１中の切断線Ａ２－Ａ２の断面図である。 比較例の耐火構造物１Ａの解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物１Ａの、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 実施例の耐火構造物１の解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物１の、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 比較例の耐火構造物１Ｂの解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物１Ｂの、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 実施例の耐火構造物１の解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物１の、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 比較例の耐火構造物２の解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物２の、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 実施例の耐火構造物２Ａの解析モデルの斜視図である。 同耐火構造物２Ａの、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 位置Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８における、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。 位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４における、時間に対するたわみの解析結果を説明する図である。

以下、本発明に係る耐火構造物の一実施形態を、図１から図１８を参照しながら説明する。

〔１．耐火構造物の構成〕
図１から図３に示すように、本実施形態の耐火構造物１は、複数の耐火性能梁１０と、複数の耐火性能柱３０と、複数（本実施形態では２つ）の減耐火性能梁３５と、床部５０と、を備える。なお、図１では、床部５０を二点鎖線で示し、後述する所定の耐火性能を有する複数の耐火性能梁１０及び複数の耐火性能柱３０に、ハッチングを付して示している。
図２では、耐火構造物１を模式的に示している。

以下では、方向を定義するために、まず、図１を用いて床部５０の概要について説明する。
床部５０は、平板状である。例えば、床部５０は、床部５０の厚さ方向Ｚに見たときに長方形状を呈する。床部５０は、厚さ方向Ｚが上下方向に沿うように配置されている。ここで言う「ＡがＢに沿う（沿って延びる）」とは、ＡとＢとのなす角度が３０°以下であることを意味する。このなす角度は、１５°以下であることがより好ましい。

ここで、床部５０の上面５０ａ内で互いに直交する方向を第１交差方向Ｘ、第２交差方向Ｙと規定する。第１交差方向Ｘは、例えば、厚さ方向Ｚに見たときの床部５０の長手方向である。第２交差方向Ｙは、例えば、厚さ方向Ｚに見たときの床部５０の短手方向である。
第１交差方向Ｘのうちの一方側を第１側Ｘ１（以下では、単に第１側Ｘ１と言う）と言う。第１交差方向Ｘのうち、第１側Ｘ１とは反対側を第２側Ｘ２（以下では、単に第２側Ｘ２と言う）と言う。
なお、第１交差方向Ｘ及び第２交差方向Ｙは、床部５０の上面５０ａ内で互いに交差する方向であれば、特に限定されない。

耐火性能梁１０は、複数の耐火性能柱３０間に架け渡される、いわゆる大梁である。図１に示すように、複数の耐火性能梁１０は、２つの第１耐火性能梁１１と、２つの第２耐火性能梁２１と、を有する。
２つの第１耐火性能梁１１は、第１交差方向Ｘに沿ってそれぞれ延びている。２つの第１耐火性能梁１１は、第２交差方向Ｙに互いに間隔を空けて配置されている。
２つの第２耐火性能梁２１は、第２交差方向Ｙに沿ってそれぞれ延びている。２つの第２耐火性能梁２１は、第１交差方向Ｘに互いに間隔を空けて配置されている。
第１耐火性能梁１１と第２耐火性能梁２１との間には、耐火性能柱３０が配置される隙間Ｓ１が形成されている。

図２に示すように、例えば、第２耐火性能梁２１は、耐火被覆２７が施されたＨ形鋼２２で形成されている。Ｈ形鋼２２は、圧延Ｈ形鋼でもよいし、溶接組立Ｈ形鋼でもよい。
耐火被覆２７には、ロックウール、グラスウール等の断熱材が用いられる。この場合、例えば、耐火被覆２７は、吹付け塗装工法でＨ形鋼２２に形成されてなる。

Ｈ形鋼２２は、２つのフランジ２３，２４と、フランジ２３，２４にそれぞれ接合されたウェブ２５と、を有する。フランジ２３は、フランジ２４よりも上方（床部５０に近い側）に配置されている。
第２耐火性能梁２１のＨ形鋼２２では、フランジ２３の上面を除いて、Ｈ形鋼２２の全長にわたって耐火被覆２７が施されている。

例えば、第２耐火性能梁２１におけるロックウール等の耐火被覆２７の厚さは、「吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表」の規定に準拠して、以下のように設定される。
なお、吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表は、ロックウール工業会の会員会社の個別的認定によるものであり、下記のURLに記載されている。
URL: https://www.rwa.gr.jp/download/data/taikahikaku.pdf
すなわち、はりである第２耐火性能梁２１に１時間耐火（１時間の耐火時間。1H）が要求される場合には、耐火被覆２７の厚さを２５ｍｍとする。同様に、第２耐火性能梁２１に２時間耐火が要求される場合には、耐火被覆２７の厚さを４５ｍｍとする。第２耐火性能梁２１に３時間耐火が要求される場合には、耐火被覆２７の厚さを６０ｍｍとする。

また、例えば、第２耐火性能梁２１におけるロックウール等の耐火被覆２７の厚さは、国土交通省住宅局建築指導課・日本建築主事会議・財団法人日本建築センター編集、「耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」、平成13年3月、p95-109（以下、耐火性能検証法の解説及び計算例と言う）の規定に準拠して、以下のように設定される。
例えば、第２耐火性能梁２１の断面形状がH400x200x8x13であり、限界部材温度が550度である場合、１時間耐火が要求される場合には、耐火被覆２７の厚さを約２１ｍｍとする。同様に、第２耐火性能梁２１に２時間耐火が要求される場合には、耐火被覆２７の厚さを約４０ｍｍとする。

吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表及び耐火性能検証法の解説及び計算例のいずれも、建築基準法で求められた基準である。
以下では、この施工品質管理指針吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表に規定される厚さ、及び耐火性能検証法の解説及び計算例に規定される厚さ、のうち厚い方に基づいた耐火性能を、被覆耐火性能（所定の耐火性能）と言う。２つの第２耐火性能梁２１は、それぞれ被覆耐火性能を有する。

なお、所定の耐火性能は、施工品質管理指針吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表に規定される厚さ、及び耐火性能検証法の解説及び計算例に規定される厚さ、のうち薄い方に基づいた耐火性能でもよい。所定の耐火性能は、施工品質管理指針吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表に規定される厚さでもよいし、耐火性能検証法の解説及び計算例に規定される厚さでもよい。
所定の耐火性能は、被覆耐火性能に限定されず、例えば、載荷加熱試験による保有耐火性能の評価に基づく耐火性能、耐火性能検証法による保有耐火性能の評価に基づく耐火性能等が挙げられる。

第１耐火性能梁１１は、長さ以外は、第２耐火性能梁２１と同様に構成されている。すなわち、第１耐火性能梁１１は、耐火被覆１７が施されたＨ形鋼で形成されている（図３参照）。２つの第１耐火性能梁１１は、それぞれ被覆耐火性能を有する。
なお、耐火被覆は、成形板工法又は巻付け工法で形成されてもよい。耐火性能梁は、鉄筋コンクリート（RC：Reinforced Concrete）、鉄骨鉄筋コンクリート（SRC：Steel Reinforced Concrete）、耐火処理された木材、又は耐火処理された木材及び鉄鋼で形成されてもよい。

図１に示すように、例えば、耐火性能柱３０は、耐火被覆３１が施されたＨ形鋼で形成されている。複数の耐火性能柱３０は、被覆耐火性能を有する。
複数の耐火性能柱３０は、厚さ方向Ｚに沿って延びている。
複数の耐火性能柱３０の上端部（一部）には、複数の耐火性能梁１０の端部が、剛接合により接合されている。複数の耐火性能柱３０の上端部及び複数の耐火性能梁１０全体で、角環状（環状）の耐火環状体３２を構成する。すなわち、耐火環状体３２により、耐火環状体３２内の領域Ｒ１が囲まれる。

なお、複数の耐火性能梁１０は、複数の耐火性能柱３０における厚さ方向Ｚの中間部や下端部等に接合されてもよい。
耐火性能柱は、耐火被覆が施された角形鋼管、耐火被覆が施された円形鋼管、コンクリート充填鋼管（CFT：Concrete Filled steel Tube）、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、耐火処理された木材、又は耐火処理された木材及び鉄鋼のいずれかで形成されてもよい。

複数の減耐火性能梁３５は、複数の耐火性能梁１０間に架け渡される、いわゆる小梁である。図２及び図３に示すように、本実施形態では、減耐火性能梁３５は、耐火被覆４１が施されたＨ形鋼３６で形成されている。ただし、減耐火性能梁３５は、被覆耐火性能を有さない。
減耐火性能梁３５の耐火被覆４１の厚さは、施工品質管理指針に規定される厚さよりも薄い。ここで言う施工品質管理指針に規定される厚さとは、耐火構造物１（減耐火性能梁）３５に１時間の耐火時間が要求される場合は２５ｍｍであり、耐火構造物１に２時間の耐火時間が要求される場合は４５ｍｍであり、耐火構造物１に３時間の耐火時間が要求される場合は６０ｍｍである。
すなわち、減耐火性能梁３５の耐火被覆４１の厚さは、耐火時間に応じて定まるこれらの厚さよりも薄く、かつ、０ｍｍよりも厚い。

具体的には、例えば、耐火被覆４１の厚さは、施工品質管理指針により要求される耐火時間に対応する厚さの１／２である。耐火被覆４１の厚さは、施工品質管理指針により要求される耐火時間に対応する厚さの、１／３であってもよいし、１／１０等であってもよい。

Ｈ形鋼３６は、２つのフランジ３７，３８と、フランジ３７，３８にそれぞれ接合されたウェブ３９と、を有する。フランジ３７は、フランジ３８よりも上方（床部５０に近い側）に配置されている。
減耐火性能梁３５のＨ形鋼３６では、フランジ３７の上面を除いて、Ｈ形鋼３６の全長にわたって耐火被覆４１が施されている。
図３に示すように、フランジ３７には、頭付きスタッド（せん断力伝達部材）４０が固定されていることが好ましい。頭付きスタッド４０は、フランジ３７から上方に向かって突出している。

図１に示すように、複数の減耐火性能梁３５は、それぞれ第２交差方向Ｙに沿って延びるとともに、第１交差方向Ｘに互いに間隔を空けて配置されている。複数の減耐火性能梁３５は、耐火環状体３２内、すなわち領域Ｒ１に配置されている。
複数の減耐火性能梁３５の両端部は、複数の耐火性能梁１０にそれぞれ接合されている。具体的には、図示はしないが、例えば、複数の減耐火性能梁３５の両端部は、第１耐火性能梁１１のウェブに設けられたガセットプレートに、ボルト等により固定されている。複数の減耐火性能梁３５の両端部は、いわゆるピン接合により第１耐火性能梁１１に接合されている。換言すれば、複数の減耐火性能梁３５の両端部と、第１耐火性能梁１１とは、ガセットプレートを介してピン接合されている。

複数の減耐火性能梁３５の耐火被覆４１の厚さは、互いに略等しいことが好ましい。ここで言う厚さが互いに略等しいとは、例えば、（一方の厚さ／他方の厚さ）の比が、０．７以上１．３以下であることを意味する。この比は、０．８以上１．２以下であることがより好ましい。
耐火構造物１は、小梁として、複数の減耐火性能梁３５のみを備える。

図３に示すように、本実施形態では、床部５０は、合成スラブで形成されている。
床部５０は、デッキプレート５１と、コンクリート５２と、複数の鉄筋（引張力伝達部材）５３と、を有する。
例えば、デッキプレート５１は、詳細には図示しないが、鋼板を曲げ加工して形成されている。デッキプレート５１は、複数の耐火性能梁１０及び複数の減耐火性能梁３５の上方に配置されている。
コンクリート５２は、厚さ方向Ｚに見たときに床部５０と同一形状を呈する。コンクリート５２は、デッキプレート５１上に配置されている。
複数の鉄筋５３は、コンクリート５２中に設けられている。すなわち、床部５０では、コンクリート５２中に複数の鉄筋５３が設けられている。

複数の鉄筋５３の構成は、第１交差方向Ｘに沿って延びる第１鉄筋と、第２交差方向Ｙに沿って延びる第２鉄筋と、を有していれば、特に限定されない。図３に示すように、本実施形態では、複数の鉄筋５３は、複数の第１鉄筋５３ａと、複数の第２鉄筋５３ｂと、を有する。なお、図３では、複数の第１鉄筋５３ａのうちの１つのみを示す。
例えば、複数の第１鉄筋５３ａは、コンクリート５２の第１交差方向Ｘの全長にわたって配置されている。複数の第１鉄筋５３ａは、第２交差方向Ｙに互いに間隔を空けて配置されている。
複数の第２鉄筋５３ｂは、コンクリート５２の第２交差方向Ｙの全長にわたって配置されている。複数の第２鉄筋５３ｂは、第１交差方向Ｘに互いに間隔を空けて配置されている。

複数の第１鉄筋５３ａは、床部５０の第１交差方向Ｘの端部間の引張力を伝達する。複数の第２鉄筋５３ｂは、床部５０の第２交差方向Ｙの端部間の引張力を伝達する。
例えば、複数の第１鉄筋５３ａは、火災が発生していない通常時及び火災時において、床部５０の第１側Ｘ１の端部に生じた第１交差方向Ｘの引張力を床部５０の第２側Ｘ２の端部に伝達するとともに、床部５０の第２側Ｘ２の端部に生じた引張力を床部５０の第１側Ｘ１の端部に伝達する。この引張力は、床部５０の自重や、床部５０上に置いた設備等により生じる。
床部５０の第２交差方向Ｙの端部間の引張力の伝達は、床部５０の第１交差方向の端部間の引張力の伝達と同様である。

図１に示すように、床部５０の外周縁は耐火環状体３２により、床部５０の外周縁の下方から全周にわたって支持されている。床部５０は、複数の減耐火性能梁３５により、床部５０の下方から支持されている。
図３に示すように、複数の減耐火性能梁３５の頭付きスタッド４０は、床部５０のコンクリート５２に埋設されている。

なお、床部５０が、複数の鉄筋５３を有さず、デッキプレート５１を引張力伝達部材として機能させてもよい。
耐火構造物１が備える減耐火性能梁３５の数は限定されず、１つでもよし、３つ以上でもよい。
床部は、鉄筋コンクリートスラブで構成されてもよい。

耐火構造物１は、例えば、複数の層（階）を有する建築物６（図１参照）に用いられる。

〔２．耐火構造物の耐火性能の検討〕
次に、実施例及び比較例の耐火構造物の耐火性能を、床部５０のたわみで評価した結果について説明する。
耐火構造物の耐火性能の検討には、有限要素法による解析を用いた。
なお、以下の耐火構造物において、複数の耐火性能梁１０及び複数の耐火性能柱３０の構成については、被覆耐火性能を有していれば限定されない。床部５０の構成については、コンクリート中に引張力伝達部材が設けられれば、限定されない。

以下では、施工品質管理指針に基づいて、耐火構造物に２時間の耐火時間（耐火被覆の厚さが４５ｍｍ）が要求される場合で説明する。耐火被覆には、ロックウール（ＲＷ）が用いられるとする。
図４に示す比較例の耐火構造物１Ａは、耐火構造物１の各構成において、２つの減耐火性能梁３５に代えて、１つの減耐火性能梁３５及び１つの第１減耐火性能梁３５Ａを備える。なお、以下では、耐火構造物の解析モデルを、模式的に示す。
減耐火性能梁３５の耐火被覆の厚さは、２５ｍｍ（ＲＷ２５ｍｍ）とし、第１減耐火性能梁３５Ａの耐火被覆の厚さは、０ｍｍ（無耐火被覆）とした。
なお、複数の耐火性能梁１０の耐火被覆の厚さは、４５ｍｍ（ＲＷ４５ｍｍ）とした。
耐火構造物１Ａに対して、ＩＳＯ ８３４に規定される「標準加熱時間－温度曲線」に基づいて、複数の耐火性能梁１０、床部５０、梁３５、３５Ａの下面をそれぞれ加熱した。

耐火構造物１Ａにおいて、図４に示す位置Ｐ１、Ｐ２における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ１は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ２は、床部５０における第１減耐火性能梁３５Ａの第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図５に示す。図５において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ１、Ｐ２におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ１におけるたわみを線Ｌ１で表し、位置Ｐ２におけるたわみを線Ｌ２で表す。
位置Ｐ１、Ｐ２のいずれにおいても、時間が大きくなる（時間が経過する）のに従い、たわみが大きくなる。ただし、１５０分位までは、位置Ｐ１におけるたわみよりも位置Ｐ２におけるたわみが大きいが、１５０分位を超えると、位置Ｐ１におけるたわみが大きくなる。

図６に示す実施例の耐火構造物１において、２つの減耐火性能梁３５の耐火被覆の厚さは、１２ｍｍ（ＲＷ１２ｍｍ）とした。
耐火構造物１において、図６に示す位置Ｐ３、Ｐ４における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ３は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ４は、床部５０における減耐火性能梁３５の第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図７に示す。図７において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ３、Ｐ４におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ３におけるたわみを線Ｌ３で表し、位置Ｐ４におけるたわみを線Ｌ４で表す。
位置Ｐ３、Ｐ４のいずれにおいても、時間が大きくなるのに従い、たわみが大きくなる。時間によらず、位置Ｐ３におけるたわみが、位置Ｐ４におけるたわみよりも大きくなる。

図８に示す比較例の耐火構造物１Ｂは、耐火構造物１の各構成において、２つの減耐火性能梁３５に代えて、第１減耐火性能梁３５Ａ及び耐火性能梁３５Ｂを有する。耐火性能梁３５Ｂの耐火被覆の厚さは、４５ｍｍ（ＲＷ４５ｍｍ）とした。
耐火構造物１Ｂにおいて、図８に示す位置Ｐ５、Ｐ６における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ５は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ６は、床部５０における第１減耐火性能梁３５Ａの第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図９に示す。図９において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ５、Ｐ６におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ５におけるたわみを線Ｌ５で表し、位置Ｐ６におけるたわみを線Ｌ６で表す。
位置Ｐ５、Ｐ６のいずれにおいても、時間が大きくなるのに従い、たわみが大きくなる。時間によらず、位置Ｐ６におけるたわみが、位置Ｐ５におけるたわみよりも大きくなる。

図１０に示す実施例の耐火構造物１において、２つの減耐火性能梁３５の耐火被覆の厚さは、２５ｍｍ（ＲＷ２５ｍｍ）とした。
耐火構造物１において、図１０に示す位置Ｐ７、Ｐ８における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ７は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ８は、床部５０における減耐火性能梁３５の第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図１１に示す。図１１において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ７、Ｐ８におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ７におけるたわみを線Ｌ７で表し、位置Ｐ８におけるたわみを線Ｌ８で表す。
位置Ｐ７、Ｐ８のいずれにおいても、時間が大きくなるのに従い、たわみが大きくなる。時間によらず、位置Ｐ７におけるたわみが、位置Ｐ８におけるたわみよりも大きくなる。

図１２に示す比較例の耐火構造物２は、耐火構造物１の各構成において、２つの減耐火性能梁３５に代えて、２つの第１減耐火性能梁３５Ａ及び耐火性能梁３５Ｂを有する。第１減耐火性能梁３５Ａ、耐火性能梁３５Ｂ、及び第１減耐火性能梁３５Ａは、第１側Ｘ１から第２側Ｘ２に向かってこの順に配置されている。
耐火構造物２において、図１２に示す位置Ｐ１１、Ｐ１２における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ１１は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ１２は、床部５０における第１減耐火性能梁３５Ａの第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図１３に示す。図１３において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ１１、Ｐ１２におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ１１におけるたわみを線Ｌ１１で表し、位置Ｐ１２におけるたわみを線Ｌ１２で表す。
位置Ｐ１１、Ｐ１２のいずれにおいても、時間が大きくなるのに従い、たわみが大きくなる。ただし、１１５分位までは、位置Ｐ１１におけるたわみよりも位置Ｐ１２におけるたわみが大きいが、１１５分位を超えると、位置Ｐ１１におけるたわみが大きくなる。

図１４に示す実施例の耐火構造物２Ａは、耐火構造物１の各構成において、２つの減耐火性能梁３５に代えて、３つの減耐火性能梁３５を有する。
耐火構造物２Ａにおいて、図１４に示す位置Ｐ１３、Ｐ１４における床部５０の下方に向かうたわみの大きさを計算した。位置Ｐ１３は、平面視における床部５０の中心である。位置Ｐ１４は、床部５０における最も第１側Ｘ１に配置された減耐火性能梁３５の第２交差方向Ｙの中心に対応する部分である。

計算した結果を、図１５に示す。図１５において、横軸は加熱開始からの時間（分）であり、縦軸は位置Ｐ１３、Ｐ１４におけるたわみ（ｍｍ）である。
位置Ｐ１３におけるたわみを線Ｌ１３で表し、位置Ｐ１４におけるたわみを線Ｌ１４で表す。
位置Ｐ１３、Ｐ１４のいずれにおいても、時間が大きくなるのに従い、たわみが大きくなる。時間によらず、位置Ｐ１３におけるたわみが、位置Ｐ１４におけるたわみよりも大きくなる。

図１６に、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４における結果を示す。
３０分位までは、実施例の耐火構造物１の位置Ｐ３におけるたわみが、比較例の耐火構造物１Ａの位置Ｐ１におけるたわみよりも小さくなる。時間によらず、実施例の耐火構造物１の位置Ｐ４におけるたわみが、比較例の耐火構造物１Ａの位置Ｐ２におけるたわみよりも小さくなる。
すなわち、３０分位までの加熱初期では、位置Ｐ３、Ｐ４のいずれにおいても、耐火被覆の厚さを１２ｍｍ、１２ｍｍと分けた場合の方が、耐火被覆の厚さを０ｍｍ、２５ｍｍと偏らせる場合よりもたわみが低減できる。

また、加熱初期において、耐火構造物１Ａの位置Ｐ１、Ｐ２におけるたわみのうち、大きい方（最大たわみ）は、位置Ｐ２におけるたわみであり、線Ｌ２で表される。加熱初期において、耐火構造物１の位置Ｐ３、Ｐ４におけるたわみのうち、大きい方は、位置Ｐ３におけるたわみであり、線Ｌ３で表される。加熱初期では、耐火構造物１の最大たわみは、耐火構造物１Ａの最大たわみよりも低減できる。

図１７に、位置Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８における結果を示す。
５０分位までは、実施例の耐火構造物１の位置Ｐ７におけるたわみが、比較例の耐火構造物１Ｂの位置Ｐ５におけるたわみよりも小さくなる。時間によらず、実施例の耐火構造物１の位置Ｐ８におけるたわみが、比較例の耐火構造物１Ｂの位置Ｐ６におけるたわみよりも小さくなる。
すなわち、５０分位までの加熱初期では、位置Ｐ７、Ｐ８のいずれにおいても、小梁の耐火被覆の厚さを２５ｍｍ、２５ｍｍと分けた場合の方が、小梁の耐火被覆の厚さを０ｍｍ、４５ｍｍと偏らせる場合よりもたわみが低減できる。

また、加熱初期において、耐火構造物１Ｂの位置Ｐ５、Ｐ６におけるたわみのうち、大きい方は、位置Ｐ６におけるたわみであり、線Ｌ６で表される。加熱初期において、耐火構造物１の位置Ｐ７、Ｐ８におけるたわみのうち、大きい方は、位置Ｐ７におけるたわみであり、線Ｌ７で表される。加熱初期では、耐火構造物１の最大たわみは、耐火構造物１Ｂの最大たわみよりも低減できる。

図１８に、位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４における結果を示す。
２０分位までは、実施例の耐火構造物２Ａの位置Ｐ１３におけるたわみが、比較例の耐火構造物２の位置Ｐ１１におけるたわみよりも小さくなる。９０分位までは、実施例の耐火構造物２Ａの位置Ｐ１４におけるたわみが、比較例の耐火構造物２の位置Ｐ１２おけるたわみよりも小さくなる。
すなわち、２０分位までの加熱初期では、位置Ｐ１３、Ｐ１４のいずれにおいても、小梁の耐火被覆の厚さを１２ｍｍ、１２ｍｍ、１２ｍｍと分けた場合の方が、小梁の耐火被覆の厚さを０ｍｍ、４５ｍｍ、０ｍｍと偏らせる場合よりもたわみが低減できる。

また、加熱初期において、耐火構造物２の位置Ｐ１１、Ｐ１２におけるたわみのうち、大きい方は、位置Ｐ１２におけるたわみであり、線Ｌ１２で表される。加熱初期において、耐火構造物２Ａの位置Ｐ１３、Ｐ１４におけるたわみのうち、大きい方は、位置Ｐ１３におけるたわみであり、線Ｌ１３で表される。加熱初期では、耐火構造物２の最大たわみは、耐火構造物２Ａの最大たわみよりも低減できる。

なお、この結果から、耐火構造物１において、小梁の耐火被覆の総量が一定の場合に、小梁の耐火被覆の厚さが互いに略等しい方が、小梁の耐火被覆の厚さが互いに異なる場合に比べて、火災が生じてからの時間が短い場合に、床部のたわみを低減できると考えられる。

〔３．本実施形態の効果〕
以上説明したように、本実施形態の耐火構造物１では、火災が生じていない通常時には、床部５０は、複数の耐火性能梁１０及び減耐火性能梁３５を介して、複数の耐火性能柱３０により支持される。
一方、火災時には、床部５０に作用する重力等により、床部５０の平面視における中央部が下方に向かって凸となるように撓む。しかし、床部５０中に設けられた複数の鉄筋５３が床部５０に作用する第１交差方向Ｘの端部間の引張力、及び床部５０に作用する第２交差方向Ｙの端部間の引張力をそれぞれ伝達することにより生じるメンブレン効果により、床部５０の外周縁が耐火環状体３２により支持された状態で、床部５０の中央部が支持される。
減耐火性能梁３５は所定の耐火性能を有さないが耐火被覆４１が施されるため、火災時でも減耐火性能梁３５によって床部５０のたわみを一定程度抑えることができる。従って、複数の鉄筋５３によって作用する前記メンブレン効果に加えて、減耐火性能梁３５による上述の作用により、火災時における床部５０のたわみを低減することができる。

日本国内では、耐火被覆工の労働者不足が顕在化しており、火災による加熱を受ける鉄骨部材の実挙動を適切に評価することで、耐火被覆を削減した新しい耐火構造の実用化が期待されている。
発明者等は鋭意検討の結果、特許文献１の耐火構造物の各構成において、全体が耐火被覆処理されていない鉄骨小梁に代えて、減耐火性能梁３５を用いることを検討した。
また、＿一般社団法人日本建築学会編「鋼構造耐火設計指針」、丸善出版株式会社に基づくと、床部のすぐ下方の層が使用される用途によって、その層に要求される耐火時間（火災時間）が異なる。
例えば、ある層が、可燃物が比較的少ないと考えられるホテルとして使用される場合に、その層の耐火時間は、６０分である。一方、その層が、可燃物が比較的多いと考えられる商業施設として使用される場合に、その層の耐火時間は、１２０分である。
このように、床部のすぐ上方の層の用途により、その層に要求される耐火時間が変化する。

発明者等は、コンクリート５２中に複数の鉄筋５３が設けられて構成された床部５０により生じるメンブレン効果により、減耐火性能梁３５が被覆耐火性能を有さなくても、火災時における床部５０のたわみを低減することができることを見出した。
例えば、この減耐火性能梁３５が支持する床部５０のすぐ上方の層の用途が変わり、その層に要求される耐火時間が長くなっても、前記メンブレン効果により、この床部５０のたわみを低減することができる。

特許文献１の耐火構造物のように、鉄骨小梁が耐火被覆処理されていないＨ形鋼梁からなる場合であっても、Ｈ形鋼梁に防錆塗料を塗る等することにより防錆処理をする必要がある。一方、減耐火性能梁３５に耐火被覆４１が施されていれば、Ｈ形鋼３６に防錆処理をする必要がない。
従って、減耐火性能梁３５に対する防錆処理の費用を、無くすことができる。

ここで、施工品質管理指針に規定される厚さは、被覆耐火性能を有する。これに対して、この発明では、前記施工品質管理指針に規定される厚さよりも減耐火性能梁３５の耐火被覆４１の厚さが薄い。この場合であっても、前記メンブレン効果により、床部５０のたわみを低減することができる。
複数の減耐火性能梁３５の耐火被覆４１の厚さは、互いに略等しい場合がある。この場合には、例えば、耐火被覆の総量が一定の場合に、耐火被覆４１の厚さが互いに異なる場合に比べて、火災が生じてからの時間が比較的短い場合に、床部５０のたわみを低減することができる。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。

１ 耐火構造物
１０ 耐火性能梁
３０ 耐火性能柱
３２ 耐火環状体
３５ 減耐火性能梁
４１ 耐火被覆
５０ 床部
５２ コンクリート
５３ 鉄筋（引張力伝達部材）
Ｘ 第１交差方向
Ｙ 第２交差方向

Claims (3)

1. 所定の耐火性能を有する複数の耐火性能梁と、
   前記所定の耐火性能を有し、前記複数の耐火性能梁に接合され、自身の一部及び前記複数の耐火性能梁全体で環状の耐火環状体を構成する複数の耐火性能柱と、
   耐火被覆が施されるが前記所定の耐火性能を有さず、両端部が前記複数の耐火性能梁にそれぞれ接合された減耐火性能梁と、
   コンクリート中に引張力伝達部材が設けられ、自身の外周縁が前記耐火環状体により支持されるとともに、前記減耐火性能梁により支持される床部と、
   を備え、
   前記床部の上面内で互いに交差する方向を第１交差方向、第２交差方向と規定したときに、
   前記引張力伝達部材は、前記床部の前記第１交差方向の端部間の引張力、及び、前記床部の前記第２交差方向の端部間の引張力をそれぞれ伝達する、耐火構造物。
2. 前記減耐火性能梁の前記耐火被覆の厚さは、「吹付けロックウール被覆耐火構造の新旧比較表」に規定される厚さ、及び「耐火性能検証法の解説及び計算例とその解説」に規定される厚さ、のうち厚い方よりも薄い、請求項１に記載の耐火構造物。
3. 前記減耐火性能梁を複数備え、
   前記複数の減耐火性能梁の前記耐火被覆の厚さは、互いに略等しい、請求項１又は２に記載の耐火構造物。