建物の耐火構造
【課題】天井材に開口部を形成して照明器具などの付帯設備が設置されていても、確実且つ比較的容易に耐火性能を確保することを可能にした建物の耐火構造を提供する。
【解決手段】上階の床材２と、下階の天井材６と、床材２と天井材６の間の天井裏空間Ｈに配置された鉄骨構造部材３とを備えてなる天井部１の耐火性能を確保するための建物の耐火構造Ａであって、天井材６に形成された付帯設備８を設置するための開口部７と、床材２及び／又は鉄骨構造部材３との上下方向Ｔ１の間に、板面を上下方向Ｔ１に向けて配設された不燃性板材１０を備えて構成する。
【解決手段】上階の床材２と、下階の天井材６と、床材２と天井材６の間の天井裏空間Ｈに配置された鉄骨構造部材３とを備えてなる天井部１の耐火性能を確保するための建物の耐火構造Ａであって、天井材６に形成された付帯設備８を設置するための開口部７と、床材２及び／又は鉄骨構造部材３との上下方向Ｔ１の間に、板面を上下方向Ｔ１に向けて配設された不燃性板材１０を備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨構造の建物の天井部の耐火構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、構造用の鋼材は、３５０〜４００℃程度で常温時に対し約２／３に強度が低下し、耐火鋼においても６００℃程度で常温時の約２／３に強度が低下することが知られている。このため、従来から鉄骨構造の建物においては、柱や梁の鉄骨構造部材の表面にロックウール材などの耐火被覆材を吹き付けたり、巻き付けるなどして、火災時に鉄骨構造部材に著しい強度低下が生じないように、耐火構造にすることが求められている。
【０００３】
この一方で、ロックウール材などの耐火被覆材を鉄骨構造部材の表面に吹き付ける場合、吹き付け工事の作業環境が悪く、また、周辺へ耐火被覆材が飛散したり、他の作業と吹き付け作業を同時に並行して行えない、表面仕上げができない、隙間なく耐火被覆することが難しい、被覆厚や比重の管理が難しいなどの不都合があった。
【０００４】
また、特に、オフィスビル等の建物において、上階の床材と下階の天井材の間の天井裏空間に配設された鉄骨構造部材（床材を支持する鉄骨梁など）に耐火被覆材を吹き付け施工する場合には、この鉄骨構造部材の下方、両側方の三方から耐火被覆を施さなければならないため、その施工に多大な労力と時間を要する。
【０００５】
これに対し、高耐火性の部材を天井材や床材として用い、天井裏空間内の鉄骨構造部材に耐火被覆を施すことなく、天井施工のみで天井部を耐火構造にし、天井部の鉄骨構造部材を一括して火災時の加熱から保護する工法（天井メンブレン技術）も提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１５６１４３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５２０４号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の天井部の耐火構造においては、天井材に開口部を形成し、この開口部に埋め込んで設置される照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備が熱的弱点となり、この付帯設備によって耐火性能が確保できなくなるおそれがある。すなわち、例えば、天井材に埋設される照明器具は、その外周が鋼板によって被覆形成されているため、火災時に鋼板に熱が吸収され、この吸収した熱が鋼板表面から天井裏空間に放射されてしまう。これにより、照明器具の直上に位置する鉄骨梁等の鉄骨構造部材が加熱され、強度低下が生じるおそれがある。
【０００８】
一方、特許文献３には、金属板と熱膨張性耐火シートを積層してなる熱膨張性複合シートを、天井材に埋設した照明器具を取り囲むように設置することにより、耐火性能を確保するようにした建物の耐火構造が開示されている。しかしながら、この耐火構造においては、オフィスビル等で、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの大きさ、形状が異なる多数の付帯設備に対し、それぞれ個別に熱膨張性複合シートを製作して取り付けることが必要になるため、施工性、経済性の著しい悪化を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、天井材に開口部を形成して照明器具などの付帯設備が設置されていても、確実且つ比較的容易に耐火性能を確保することを可能にした建物の耐火構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の建物の耐火構造は、上階の床材と、下階の天井材と、前記床材と前記天井材の間の天井裏空間に配置された鉄骨構造部材とを備えてなる天井部の耐火性能を確保するための建物の耐火構造であって、前記天井材に形成された付帯設備を設置するための開口部と、前記床材及び／又は前記鉄骨構造部材との上下方向の間に、板面を上下方向に向けて配設された不燃性板材を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備を天井材に設置するための開口部と、床材及び／又は鉄骨構造部材との間に不燃性板材が配設されているため、火災時に付帯設備が加熱され、この付帯設備（開口部）から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。これにより、付帯設備から放射された熱によって、天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材が加熱されることを防止できる。
【００１３】
また、本発明の建物の耐火構造においては、少なくとも、前記開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた前記開口部の上方領域に、前記不燃性板材が配設されていることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１５】
より好ましくは、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって、より効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１６】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって、さらに効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１７】
さらに、本発明の建物の耐火構造においては、前記不燃性板材が、前記天井材を吊り下げ支持するための前記吊り金具に上下方向に進退自在に支持されて設置されていることがより望ましい。
【００１８】
この発明においては、不燃性板材の上下方向の位置を自在に変えることできる。これにより、付帯設備を取り付ける開口部の大きさや天井裏空間に配置された鉄骨構造部材や配管などの位置に応じ、不燃性板材の位置を容易に調節することができるとともに、確実に付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。
【００１９】
また、本発明の建物の耐火構造においては、前記不燃性板材が石膏ボードであることがさらに望ましい。
【００２０】
この発明においては、不燃性板材が石膏ボードであることによって、付帯設備から放射された熱を確実に遮熱することができる。また、石膏ボードが加熱されると、この石膏ボードに含まれる水分の蒸発によって吸熱作用が生じるため、鉄骨構造部材や床材の温度を低温化させる効果を得ることができる。これにより、より確実に、付帯設備から放射された熱によって、天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材が加熱されることを防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の建物の耐火構造においては、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備を天井材に設置するための開口部と、床材及び／又は鉄骨構造部材との間に不燃性板材が設置されているため、火災時に付帯設備が加熱され、この付帯設備（開口部）から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。よって、付帯設備から放射された熱によって天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止できる。また、床材が加熱されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造を示す図である。
【図２】不燃性板材の大きさ、設置範囲を設定する方法の説明で用いた図である。
【図３】不燃性板材の大きさ、設置範囲を設定する方法の説明で用いた図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造の優位性を確認した実証実験の結果を示す図である。
【図５】実証実験で用いた４つの天井部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造について説明する。ここで、本実施形態は、例えばオフィスビルなどの複数階建ての建物における各階の天井部の耐火構造に関するものである。
【００２４】
はじめに、本実施形態の建物の耐火構造Ａの天井部１は、図１に示すように、上階の床材２を支持する鉄骨梁（鉄骨構造部材）３と、鉄骨梁３あるいは床材２に上端側を接続して配設された吊り金具４と、吊り金具４の下端側に接続した野縁５と、野縁５の下面にビスなどで固定して設けられた下階の天井材６と、天井材６に形成した開口部７に挿入固定して設置された付帯設備８とを備えて構成されている。
【００２５】
また、本実施形態の建物の耐火構造Ａは、上階の床材２と下階の天井材６と鉄骨梁３を備えてなる天井部１の耐火性能を確保するための構造であり、上記の天井部１と、天井部１の天井材６と床材２の間に配設された不燃性板材１０とを備えて構成されている。
【００２６】
本実施形態において、鉄骨梁３は、上フランジと下フランジと上下のフランジを連設するウェブからなるＨ形鋼であり、上フランジの上面に床材２を取り付けて支持するように設けられている。なお、図１で、鉄骨梁３が付帯設備８に対して平行且つ直上に取り付けられているように図示したが、鉄骨梁３の配設位置は、図１のように限定する必要はなく、例えば付帯設備８に対して鉄骨梁３が直交する方向など、どのような方向に配設されていてもよい。また、付帯設備８の直上に鉄骨梁３が配設されていなくてもよい。そして、この鉄骨梁３として耐火鋼を用いることがより好ましい。
【００２７】
吊り金具（吊りボルト）４は、鋼製であり、略円柱棒状に形成されるとともに外周面に雄ネジの螺刻が形成されている。また、本実施形態では、この吊り金具４に、ナット１１と、中央に挿通孔を備えた支持板１２とが取り付けられている。支持板１２は、挿通孔に吊り金具４を挿通し、吊り金具４の雄ネジに螺着したナット１１に当接して、吊り金具４に位置決め固定されている。すなわち、支持板１２は、ナット１１を回動させることによって、ナット１１とともに吊り金具４の軸線方向の上下位置を自在に調節できるように吊り金具４に取り付けられている。
【００２８】
天井材６は、例えば石膏ボードやロックウール吸音板などの耐火材（耐熱材）が適用される。ここで、ロックウール吸音板とは、ロックウール繊維をデンプンバインダーで成形して製作したものであり、軽量で吸音性、断熱性、加工性、意匠性に優れた天井用内装材である。また、ロックウール繊維は、耐熱性に優れた高炉スラグや玄武岩、その他の天然岩石などを主原料として、１５００〜１６００℃の高温で溶融し、その後、遠心力等で吹き飛ばして繊維状にした人工鉱物繊維である。
【００２９】
そして、この天井材６は、野縁５の下面にビスなどで固定して吊り金具４によって吊り下げ支持されている。これにより、天井材６は、下階の天井面を形成するとともに、上階の床材２との間に天井裏空間Ｈを形成している。
【００３０】
本実施形態において、付帯設備８は、照明器具であり、例えば光源として直管型蛍光ランプ８ａを備えている。また、直管型蛍光ランプ８ａが、図示せぬソケットホルダーに取り外し可能に装着され、この直管型蛍光ランプ８ａの上面部及び側面部を含む外周側に、直管型蛍光ランプ８ａを保護するための鋼板８ｂが取り付けられている。そして、この照明器具８は、天井材６に形成した開口部７に鋼板８ｂを挿入固定して、天井材６から天井裏空間Ｈ内に埋設されている。
なお、本実施形態では、付帯設備８が照明器具であるものとしたが、本発明にかかる付帯設備８は、天井材６に開口部７を形成して設置するものであれば、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などであってもよく、特に照明器具に限定する必要はない。
【００３１】
一方、本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいて、不燃性板材１０は、石膏ボードであり、鉄骨梁３と天井材６の開口部７との上下方向Ｔ１の間に、板面を上下方向Ｔ１に向けて設置されている。なお、天井材６の開口部７の上方に鉄骨梁３がない場合には、不燃性板材１０が床材２と天井材３の開口部７との上下方向Ｔ１の間に設置される。また、不燃性板材１０は、ロックウール材などを含んで成形した耐火材（耐熱材）であってもよく、耐火性能、遮熱性能に優れていれば特に限定を必要としない。
【００３２】
また、本実施形態では、不燃性板材１０が天井材６の開口部７の直上に局所的に設けられ、吊り金具４に取り付けた支持板１２で支持されている。これにより、不燃性板材１０は、吊り金具４に取り付けたナット１１を操作して支持板１２を上下方向Ｔ１に進退させることによって、支持板１２とともにその上下方向Ｔ１の位置を自在に調節できるように設けられている。なお、不燃性板材１０は、開口部７の直上だけでなく、天井部１の天井裏空間Ｈ内の水平面全面に設けるようにしてもよい。また、図１に示すように、天井材６の開口部７の直上に局所的に設ける場合には、他の部分の天井材６上に不燃性板材１３を積層配置しておくことが天井部１全体の耐火性能を確保する上で好ましい。
【００３３】
ここで、本実施形態では、天井材６の開口部７の直上に設ける不燃性板材１０の大きさを次のように設定する。
【００３４】
はじめに、図２（ａ）に示すように、微小面積要素ｄＡ１から熱エネルギーが放射されるものとした場合、この微小面積要素ｄＡ１を発して微小面積要素ｄＡ２に達する熱エネルギーｄｑ１−２は次の式（１）で表される。
【００３５】
【数１】
ここで、Ｅｂ１、Ｅｂ２はそれぞれ、面Ａ１、面Ａ２の放射能（Ｗ／ｍ２）である。
【００３６】
また、同様に微小面積要素ｄＡ２を発して微小面積要素ｄＡ１に達する熱エネルギーｄｑ２−１は式（２）で表される。
【００３７】
【数２】
【００３８】
したがって、上記の式（１）、式（２）により、面Ａ１から面Ａ２に達する正味の熱エネルギーＱ１−２は次の式（３）で表される。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、式（３）の∫Ａ２∫Ａ１ｃｏｓφ１ｃｏｓφ２（ｄＡ１ｄＡ２／πｒ２）は形態係数（＝Ｆ１−２）と呼ばれ、Ａ１、Ａ２の形状が分かれば積分可能な値である。
例えば、図２（ｂ）に示すように、直線ｄＡ１からｄＡ１に平行な長方形への形態係数Ｆｄ１−２は次の式（４）で表される。
【００４１】
【数４】
ここで、Ｘ＝ａ／ｃ、Ｙ＝ｃ／ｂである。
【００４２】
そして、図３（ａ）に示すように、照明器具８を平板にモデル化し、天井裏空間Ｈの高さを１０００ｍｍ、鉄骨梁３の梁成を７００ｍｍ、照明器具８の厚さを１５０ｍｍ、照明器具８の幅（開口部７の幅）を３００ｍｍとして、平板８の外周端（開口部７の周縁端７ａ）に位置する微小要素から床材２の下面への熱放射を考えると、式（４）からその大きさは図３（ｂ）で示すように求められる。
【００４３】
この図３（ｂ）において、横軸は微小要素直上の床材２の下面位置からの距離Ｌであり、縦軸はＬ＝０の位置におけるＦｄ１−２に対するＬ＝ｘの位置におけるＦｄ１−２の比αである。そして、α≧０．５の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから３０°方向よりも内側の領域）になることが導出される。
【００４４】
さらに、α≧０．２５の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから４５°方向よりも内側領域）になることが導出される。
【００４５】
さらに、α≧０．１の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから６０°方向よりも内側の領域）になることが導出される。
【００４６】
したがって、少なくともこの開口部７の上方領域をカバーする大きさの不燃性板材１０を、この上方領域をカバーすることができる位置に配設することによって、火災時に照明器具８を設置した開口部７から放射された熱が不燃性板材１０で遮断される。言い換えると、少なくともこの上方領域以上の面積を有する不燃性板材１０を開口部７の直上に設置することによって、火災時に照明器具８を設置した開口部７から放射された熱が不燃性板材１０で遮断される。
【００４７】
また、図３（ａ）に示したモデルでは、開口部７の上方領域をカバーする不燃性板材１０の水平長さが鉄骨梁３の寸法を考慮して算定すると１０００ｍｍ程度となり、不燃性板材１０の水平長さは開口部７の幅の１〜５倍程度に設定することが適当であると判断された。
【００４８】
そして、上記構成からなる本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいては、照明器具８の付帯設備を天井材６に取り付けるための開口部７と鉄骨梁３（床材２）の間に不燃性板材１０が介設されているため、火災時に照明器具８が加熱され、この照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によって遮熱される。このため、照明器具８からの放射熱によって天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３が加熱されて強度低下が生じることが防止されることになる。また、床材２が加熱されることも防止される。
【００４９】
さらに、このとき、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によって効率的、効果的に遮熱される。
【００５０】
より好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によってより効率的、効果的に遮熱される。
【００５１】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によってさらに効率的、効果的に遮熱される。
【００５２】
そして、本実施形態では、吊り金具４に取り付けたナット１１を操作して支持板１２の位置を調節することによって、不燃性板材１０の上下方向Ｔ１の位置が自在に調節される。このため、開口部７の上方領域に不燃性板材１０が容易に且つ確実に配置される。また、不燃性板材１０の位置を調節して、照明器具８、鉄骨梁３、配管などの存在による段差に柔軟に対応し、これら段差に干渉しないように容易に且つ確実に不燃性板材１０の設置が行える。
【００５３】
また、本実施形態の建物の耐火構造Ａでは、不燃性板材１０として石膏ボードを用いている。そして、石膏ボードを用いた場合には、石膏ボードに約２１％相当の水が結晶水として含まれているため、火災時に不燃性板材１０が炎や熱に晒されるとともに、この水が蒸気として放出され、これに伴い熱が吸収される。このため、不燃性板材１０として石膏ボードを用いた場合には、結晶水の蒸発時の吸熱作用に伴って、鉄骨梁３や床材２の加熱が抑制され、優れた耐火性能が発揮されることになる。
【００５４】
ここで、図４は、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１（図５（ａ））と、照明器具８があり、不燃性板材１０がないケース２（図５（ｂ））と、照明器具８があり、天井部１全体の天井裏空間Ｈ内に不燃性板材１０を設置したケース３（本発明：図５（ｃ））と、照明器具８があり、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明：図５（ｄ））の４つのケースに対して耐火性試験を行った結果を示している。
【００５５】
また、この耐火性試験では、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線に沿うように天井材６を下階の室内側から加熱し、上階の床材２の温度を計測した。そして、鋼材の強度が約２／３に低下する３５０℃を判定基準とし、この判定基準温度に達するまでの時間を計測して各ケースの評価を行った。
【００５６】
この結果を示す図４から、まず、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１に対し、照明器具８があり、不燃性板材１０がないケース２は、急激に床材２の温度が上昇することが確認され、火災時に、照明器具８（天井材６に形成した開口部７）に起因して床材２ひいては鉄骨梁３の温度が急激に上昇することが実証された。
【００５７】
一方、照明器具８があり、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明）では、照明器具８に起因した床材２ひいては鉄骨梁３の温度上昇が全く認められず、逆に、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１よりも床材２の温度の上昇傾向が小さく抑えられ、判定基準温度に達するまでに最も時間を要する結果となった。これにより、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明）は、優れた耐火性能を発揮することが実証された。
【００５８】
また、照明器具８があり、天井部１全体の天井裏空間Ｈ内に不燃性板材１０を介設したケース３（本発明）では、加熱開始からしばらくの間、ケース１、ケース４（本発明）よりも床材２の温度上昇が抑えられ、優れた耐火性能が発揮された。しかしながら、この間、天井材６と天井部１全体に配設された不燃性板材１０の間の空間に熱がこもり、加熱によって天井材６、不燃性板材１０が落下するとともに急激に床材２が加熱され、結果として、ケース１やケース４よりも判定基準温度に早期に達することが確認された。
【００５９】
このことから、天井材６と床材２の間に不燃性板材１０を介設することによって、耐火性能が大幅に向上し、優れた耐火性能が発揮されることが確認されるとともに、天井材６と不燃性板材１０の間の空間に熱がこもらないよう、不燃性板材１０を挟んで天井材６側の空間と床材２側の空間を連通させておくことがより効果的であることが確認された。
【００６０】
したがって、本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいては、照明器具などの付帯設備８を天井材６に取り付けるための開口部７と床材２及び／又は鉄骨梁３（鉄骨構造部材）の間に不燃性板材１０が設置されているため、火災時に付帯設備８が加熱され、この付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって遮熱することができる。これにより、付帯設備８からの放射熱によって天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３や鉄骨柱が加熱されて強度低下が生じることを防止できる。また、床材２が加熱されることを防止できる。
【００６１】
また、このとき、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６２】
より好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によってより効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６３】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によってさらに効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６４】
さらに、不燃性板材１０が、天井材６を吊り下げ支持するための吊り金具４に上下方向Ｔ１に進退自在に支持されて設置されていることで、不燃性板材１０の上下方向Ｔ１の位置を自在に変えることできる。これにより、付帯設備８を取り付ける開口部７の大きさや天井裏空間Ｈに配置された鉄骨構造部材３や配管などの位置に応じ、不燃性板材１０の位置を容易に調節することができるとともに、確実に付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって遮熱することができる。
【００６５】
また、不燃性板材１０が石膏ボードであることによって、付帯設備８から放射された熱を確実に遮熱することができる。さらに、石膏ボードが加熱されると、この石膏ボードに含まれる水分の蒸発によって吸熱作用が生じるため、鉄骨梁３や床材２の温度を低温化させる効果を得ることができる。これにより、より確実に、付帯設備８から放射された熱によって、天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材２が加熱されることを防止できる。
【００６６】
以上、本発明に係る建物の耐火構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 天井部
２ 床材
３ 鉄骨梁（鉄骨構造部材）
４ 吊り金具
５ 野縁
６ 天井材
７ 開口部
７ａ 周縁端
８ 照明器具（付帯設備）
８ａ 直管型蛍光ランプ
８ｂ 鋼板
１０ 不燃性板材
１１ ナット
１２ 支持板
１３ 不燃性板材
Ａ 建物の耐火構造
Ｈ 天井裏空間
ｍ１ 傾斜仮想面
ｍ２ 傾斜仮想面
ｍ３ 傾斜仮想面
Ｔ１ 上下方向（鉛直方向）
Ｔ２ 横方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨構造の建物の天井部の耐火構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、構造用の鋼材は、３５０〜４００℃程度で常温時に対し約２／３に強度が低下し、耐火鋼においても６００℃程度で常温時の約２／３に強度が低下することが知られている。このため、従来から鉄骨構造の建物においては、柱や梁の鉄骨構造部材の表面にロックウール材などの耐火被覆材を吹き付けたり、巻き付けるなどして、火災時に鉄骨構造部材に著しい強度低下が生じないように、耐火構造にすることが求められている。
【０００３】
この一方で、ロックウール材などの耐火被覆材を鉄骨構造部材の表面に吹き付ける場合、吹き付け工事の作業環境が悪く、また、周辺へ耐火被覆材が飛散したり、他の作業と吹き付け作業を同時に並行して行えない、表面仕上げができない、隙間なく耐火被覆することが難しい、被覆厚や比重の管理が難しいなどの不都合があった。
【０００４】
また、特に、オフィスビル等の建物において、上階の床材と下階の天井材の間の天井裏空間に配設された鉄骨構造部材（床材を支持する鉄骨梁など）に耐火被覆材を吹き付け施工する場合には、この鉄骨構造部材の下方、両側方の三方から耐火被覆を施さなければならないため、その施工に多大な労力と時間を要する。
【０００５】
これに対し、高耐火性の部材を天井材や床材として用い、天井裏空間内の鉄骨構造部材に耐火被覆を施すことなく、天井施工のみで天井部を耐火構造にし、天井部の鉄骨構造部材を一括して火災時の加熱から保護する工法（天井メンブレン技術）も提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１５６１４３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５２０４号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の天井部の耐火構造においては、天井材に開口部を形成し、この開口部に埋め込んで設置される照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備が熱的弱点となり、この付帯設備によって耐火性能が確保できなくなるおそれがある。すなわち、例えば、天井材に埋設される照明器具は、その外周が鋼板によって被覆形成されているため、火災時に鋼板に熱が吸収され、この吸収した熱が鋼板表面から天井裏空間に放射されてしまう。これにより、照明器具の直上に位置する鉄骨梁等の鉄骨構造部材が加熱され、強度低下が生じるおそれがある。
【０００８】
一方、特許文献３には、金属板と熱膨張性耐火シートを積層してなる熱膨張性複合シートを、天井材に埋設した照明器具を取り囲むように設置することにより、耐火性能を確保するようにした建物の耐火構造が開示されている。しかしながら、この耐火構造においては、オフィスビル等で、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの大きさ、形状が異なる多数の付帯設備に対し、それぞれ個別に熱膨張性複合シートを製作して取り付けることが必要になるため、施工性、経済性の著しい悪化を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、天井材に開口部を形成して照明器具などの付帯設備が設置されていても、確実且つ比較的容易に耐火性能を確保することを可能にした建物の耐火構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の建物の耐火構造は、上階の床材と、下階の天井材と、前記床材と前記天井材の間の天井裏空間に配置された鉄骨構造部材とを備えてなる天井部の耐火性能を確保するための建物の耐火構造であって、前記天井材に形成された付帯設備を設置するための開口部と、前記床材及び／又は前記鉄骨構造部材との上下方向の間に、板面を上下方向に向けて配設された不燃性板材を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備を天井材に設置するための開口部と、床材及び／又は鉄骨構造部材との間に不燃性板材が配設されているため、火災時に付帯設備が加熱され、この付帯設備（開口部）から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。これにより、付帯設備から放射された熱によって、天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材が加熱されることを防止できる。
【００１３】
また、本発明の建物の耐火構造においては、少なくとも、前記開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた前記開口部の上方領域に、前記不燃性板材が配設されていることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１５】
より好ましくは、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって、より効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１６】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた開口部の上方領域に、不燃性板材が配設されていることで、すなわち、天井裏空間全体に不燃性板材を設置せず、少なくとも前記開口部の上方領域に不燃性板材を部分的に設置しておくことにより、付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって、さらに効率的、効果的に遮熱することができる。
【００１７】
さらに、本発明の建物の耐火構造においては、前記不燃性板材が、前記天井材を吊り下げ支持するための前記吊り金具に上下方向に進退自在に支持されて設置されていることがより望ましい。
【００１８】
この発明においては、不燃性板材の上下方向の位置を自在に変えることできる。これにより、付帯設備を取り付ける開口部の大きさや天井裏空間に配置された鉄骨構造部材や配管などの位置に応じ、不燃性板材の位置を容易に調節することができるとともに、確実に付帯設備から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。
【００１９】
また、本発明の建物の耐火構造においては、前記不燃性板材が石膏ボードであることがさらに望ましい。
【００２０】
この発明においては、不燃性板材が石膏ボードであることによって、付帯設備から放射された熱を確実に遮熱することができる。また、石膏ボードが加熱されると、この石膏ボードに含まれる水分の蒸発によって吸熱作用が生じるため、鉄骨構造部材や床材の温度を低温化させる効果を得ることができる。これにより、より確実に、付帯設備から放射された熱によって、天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材が加熱されることを防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の建物の耐火構造においては、照明器具、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などの付帯設備を天井材に設置するための開口部と、床材及び／又は鉄骨構造部材との間に不燃性板材が設置されているため、火災時に付帯設備が加熱され、この付帯設備（開口部）から放射された熱を不燃性板材によって遮熱することができる。よって、付帯設備から放射された熱によって天井裏空間内に配置された鉄骨構造部材が加熱されて強度低下が生じることを防止できる。また、床材が加熱されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造を示す図である。
【図２】不燃性板材の大きさ、設置範囲を設定する方法の説明で用いた図である。
【図３】不燃性板材の大きさ、設置範囲を設定する方法の説明で用いた図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造の優位性を確認した実証実験の結果を示す図である。
【図５】実証実験で用いた４つの天井部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の耐火構造について説明する。ここで、本実施形態は、例えばオフィスビルなどの複数階建ての建物における各階の天井部の耐火構造に関するものである。
【００２４】
はじめに、本実施形態の建物の耐火構造Ａの天井部１は、図１に示すように、上階の床材２を支持する鉄骨梁（鉄骨構造部材）３と、鉄骨梁３あるいは床材２に上端側を接続して配設された吊り金具４と、吊り金具４の下端側に接続した野縁５と、野縁５の下面にビスなどで固定して設けられた下階の天井材６と、天井材６に形成した開口部７に挿入固定して設置された付帯設備８とを備えて構成されている。
【００２５】
また、本実施形態の建物の耐火構造Ａは、上階の床材２と下階の天井材６と鉄骨梁３を備えてなる天井部１の耐火性能を確保するための構造であり、上記の天井部１と、天井部１の天井材６と床材２の間に配設された不燃性板材１０とを備えて構成されている。
【００２６】
本実施形態において、鉄骨梁３は、上フランジと下フランジと上下のフランジを連設するウェブからなるＨ形鋼であり、上フランジの上面に床材２を取り付けて支持するように設けられている。なお、図１で、鉄骨梁３が付帯設備８に対して平行且つ直上に取り付けられているように図示したが、鉄骨梁３の配設位置は、図１のように限定する必要はなく、例えば付帯設備８に対して鉄骨梁３が直交する方向など、どのような方向に配設されていてもよい。また、付帯設備８の直上に鉄骨梁３が配設されていなくてもよい。そして、この鉄骨梁３として耐火鋼を用いることがより好ましい。
【００２７】
吊り金具（吊りボルト）４は、鋼製であり、略円柱棒状に形成されるとともに外周面に雄ネジの螺刻が形成されている。また、本実施形態では、この吊り金具４に、ナット１１と、中央に挿通孔を備えた支持板１２とが取り付けられている。支持板１２は、挿通孔に吊り金具４を挿通し、吊り金具４の雄ネジに螺着したナット１１に当接して、吊り金具４に位置決め固定されている。すなわち、支持板１２は、ナット１１を回動させることによって、ナット１１とともに吊り金具４の軸線方向の上下位置を自在に調節できるように吊り金具４に取り付けられている。
【００２８】
天井材６は、例えば石膏ボードやロックウール吸音板などの耐火材（耐熱材）が適用される。ここで、ロックウール吸音板とは、ロックウール繊維をデンプンバインダーで成形して製作したものであり、軽量で吸音性、断熱性、加工性、意匠性に優れた天井用内装材である。また、ロックウール繊維は、耐熱性に優れた高炉スラグや玄武岩、その他の天然岩石などを主原料として、１５００〜１６００℃の高温で溶融し、その後、遠心力等で吹き飛ばして繊維状にした人工鉱物繊維である。
【００２９】
そして、この天井材６は、野縁５の下面にビスなどで固定して吊り金具４によって吊り下げ支持されている。これにより、天井材６は、下階の天井面を形成するとともに、上階の床材２との間に天井裏空間Ｈを形成している。
【００３０】
本実施形態において、付帯設備８は、照明器具であり、例えば光源として直管型蛍光ランプ８ａを備えている。また、直管型蛍光ランプ８ａが、図示せぬソケットホルダーに取り外し可能に装着され、この直管型蛍光ランプ８ａの上面部及び側面部を含む外周側に、直管型蛍光ランプ８ａを保護するための鋼板８ｂが取り付けられている。そして、この照明器具８は、天井材６に形成した開口部７に鋼板８ｂを挿入固定して、天井材６から天井裏空間Ｈ内に埋設されている。
なお、本実施形態では、付帯設備８が照明器具であるものとしたが、本発明にかかる付帯設備８は、天井材６に開口部７を形成して設置するものであれば、エアコン、スピーカー、スプリンクラー、点検口などであってもよく、特に照明器具に限定する必要はない。
【００３１】
一方、本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいて、不燃性板材１０は、石膏ボードであり、鉄骨梁３と天井材６の開口部７との上下方向Ｔ１の間に、板面を上下方向Ｔ１に向けて設置されている。なお、天井材６の開口部７の上方に鉄骨梁３がない場合には、不燃性板材１０が床材２と天井材３の開口部７との上下方向Ｔ１の間に設置される。また、不燃性板材１０は、ロックウール材などを含んで成形した耐火材（耐熱材）であってもよく、耐火性能、遮熱性能に優れていれば特に限定を必要としない。
【００３２】
また、本実施形態では、不燃性板材１０が天井材６の開口部７の直上に局所的に設けられ、吊り金具４に取り付けた支持板１２で支持されている。これにより、不燃性板材１０は、吊り金具４に取り付けたナット１１を操作して支持板１２を上下方向Ｔ１に進退させることによって、支持板１２とともにその上下方向Ｔ１の位置を自在に調節できるように設けられている。なお、不燃性板材１０は、開口部７の直上だけでなく、天井部１の天井裏空間Ｈ内の水平面全面に設けるようにしてもよい。また、図１に示すように、天井材６の開口部７の直上に局所的に設ける場合には、他の部分の天井材６上に不燃性板材１３を積層配置しておくことが天井部１全体の耐火性能を確保する上で好ましい。
【００３３】
ここで、本実施形態では、天井材６の開口部７の直上に設ける不燃性板材１０の大きさを次のように設定する。
【００３４】
はじめに、図２（ａ）に示すように、微小面積要素ｄＡ１から熱エネルギーが放射されるものとした場合、この微小面積要素ｄＡ１を発して微小面積要素ｄＡ２に達する熱エネルギーｄｑ１−２は次の式（１）で表される。
【００３５】
【数１】
ここで、Ｅｂ１、Ｅｂ２はそれぞれ、面Ａ１、面Ａ２の放射能（Ｗ／ｍ２）である。
【００３６】
また、同様に微小面積要素ｄＡ２を発して微小面積要素ｄＡ１に達する熱エネルギーｄｑ２−１は式（２）で表される。
【００３７】
【数２】
【００３８】
したがって、上記の式（１）、式（２）により、面Ａ１から面Ａ２に達する正味の熱エネルギーＱ１−２は次の式（３）で表される。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、式（３）の∫Ａ２∫Ａ１ｃｏｓφ１ｃｏｓφ２（ｄＡ１ｄＡ２／πｒ２）は形態係数（＝Ｆ１−２）と呼ばれ、Ａ１、Ａ２の形状が分かれば積分可能な値である。
例えば、図２（ｂ）に示すように、直線ｄＡ１からｄＡ１に平行な長方形への形態係数Ｆｄ１−２は次の式（４）で表される。
【００４１】
【数４】
ここで、Ｘ＝ａ／ｃ、Ｙ＝ｃ／ｂである。
【００４２】
そして、図３（ａ）に示すように、照明器具８を平板にモデル化し、天井裏空間Ｈの高さを１０００ｍｍ、鉄骨梁３の梁成を７００ｍｍ、照明器具８の厚さを１５０ｍｍ、照明器具８の幅（開口部７の幅）を３００ｍｍとして、平板８の外周端（開口部７の周縁端７ａ）に位置する微小要素から床材２の下面への熱放射を考えると、式（４）からその大きさは図３（ｂ）で示すように求められる。
【００４３】
この図３（ｂ）において、横軸は微小要素直上の床材２の下面位置からの距離Ｌであり、縦軸はＬ＝０の位置におけるＦｄ１−２に対するＬ＝ｘの位置におけるＦｄ１−２の比αである。そして、α≧０．５の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから３０°方向よりも内側の領域）になることが導出される。
【００４４】
さらに、α≧０．２５の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから４５°方向よりも内側領域）になることが導出される。
【００４５】
さらに、α≧０．１の範囲における位置で平板（照明器具８）からの熱放射を遮蔽すると仮定すると、図３に示すように、微小要素からの熱放射を考慮すべき範囲が、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域（鉛直上向きから６０°方向よりも内側の領域）になることが導出される。
【００４６】
したがって、少なくともこの開口部７の上方領域をカバーする大きさの不燃性板材１０を、この上方領域をカバーすることができる位置に配設することによって、火災時に照明器具８を設置した開口部７から放射された熱が不燃性板材１０で遮断される。言い換えると、少なくともこの上方領域以上の面積を有する不燃性板材１０を開口部７の直上に設置することによって、火災時に照明器具８を設置した開口部７から放射された熱が不燃性板材１０で遮断される。
【００４７】
また、図３（ａ）に示したモデルでは、開口部７の上方領域をカバーする不燃性板材１０の水平長さが鉄骨梁３の寸法を考慮して算定すると１０００ｍｍ程度となり、不燃性板材１０の水平長さは開口部７の幅の１〜５倍程度に設定することが適当であると判断された。
【００４８】
そして、上記構成からなる本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいては、照明器具８の付帯設備を天井材６に取り付けるための開口部７と鉄骨梁３（床材２）の間に不燃性板材１０が介設されているため、火災時に照明器具８が加熱され、この照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によって遮熱される。このため、照明器具８からの放射熱によって天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３が加熱されて強度低下が生じることが防止されることになる。また、床材２が加熱されることも防止される。
【００４９】
さらに、このとき、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によって効率的、効果的に遮熱される。
【００５０】
より好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によってより効率的、効果的に遮熱される。
【００５１】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域に不燃性板材１０を介設することによって、照明器具８から放射された熱が不燃性板材１０によってさらに効率的、効果的に遮熱される。
【００５２】
そして、本実施形態では、吊り金具４に取り付けたナット１１を操作して支持板１２の位置を調節することによって、不燃性板材１０の上下方向Ｔ１の位置が自在に調節される。このため、開口部７の上方領域に不燃性板材１０が容易に且つ確実に配置される。また、不燃性板材１０の位置を調節して、照明器具８、鉄骨梁３、配管などの存在による段差に柔軟に対応し、これら段差に干渉しないように容易に且つ確実に不燃性板材１０の設置が行える。
【００５３】
また、本実施形態の建物の耐火構造Ａでは、不燃性板材１０として石膏ボードを用いている。そして、石膏ボードを用いた場合には、石膏ボードに約２１％相当の水が結晶水として含まれているため、火災時に不燃性板材１０が炎や熱に晒されるとともに、この水が蒸気として放出され、これに伴い熱が吸収される。このため、不燃性板材１０として石膏ボードを用いた場合には、結晶水の蒸発時の吸熱作用に伴って、鉄骨梁３や床材２の加熱が抑制され、優れた耐火性能が発揮されることになる。
【００５４】
ここで、図４は、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１（図５（ａ））と、照明器具８があり、不燃性板材１０がないケース２（図５（ｂ））と、照明器具８があり、天井部１全体の天井裏空間Ｈ内に不燃性板材１０を設置したケース３（本発明：図５（ｃ））と、照明器具８があり、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明：図５（ｄ））の４つのケースに対して耐火性試験を行った結果を示している。
【００５５】
また、この耐火性試験では、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線に沿うように天井材６を下階の室内側から加熱し、上階の床材２の温度を計測した。そして、鋼材の強度が約２／３に低下する３５０℃を判定基準とし、この判定基準温度に達するまでの時間を計測して各ケースの評価を行った。
【００５６】
この結果を示す図４から、まず、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１に対し、照明器具８があり、不燃性板材１０がないケース２は、急激に床材２の温度が上昇することが確認され、火災時に、照明器具８（天井材６に形成した開口部７）に起因して床材２ひいては鉄骨梁３の温度が急激に上昇することが実証された。
【００５７】
一方、照明器具８があり、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明）では、照明器具８に起因した床材２ひいては鉄骨梁３の温度上昇が全く認められず、逆に、照明器具８及び不燃性板材１０がないケース１よりも床材２の温度の上昇傾向が小さく抑えられ、判定基準温度に達するまでに最も時間を要する結果となった。これにより、照明器具８の直上に不燃性板材１０を介設し、他の部分は天井材６上に不燃性板材１３を設置したケース４（本発明）は、優れた耐火性能を発揮することが実証された。
【００５８】
また、照明器具８があり、天井部１全体の天井裏空間Ｈ内に不燃性板材１０を介設したケース３（本発明）では、加熱開始からしばらくの間、ケース１、ケース４（本発明）よりも床材２の温度上昇が抑えられ、優れた耐火性能が発揮された。しかしながら、この間、天井材６と天井部１全体に配設された不燃性板材１０の間の空間に熱がこもり、加熱によって天井材６、不燃性板材１０が落下するとともに急激に床材２が加熱され、結果として、ケース１やケース４よりも判定基準温度に早期に達することが確認された。
【００５９】
このことから、天井材６と床材２の間に不燃性板材１０を介設することによって、耐火性能が大幅に向上し、優れた耐火性能が発揮されることが確認されるとともに、天井材６と不燃性板材１０の間の空間に熱がこもらないよう、不燃性板材１０を挟んで天井材６側の空間と床材２側の空間を連通させておくことがより効果的であることが確認された。
【００６０】
したがって、本実施形態の建物の耐火構造Ａにおいては、照明器具などの付帯設備８を天井材６に取り付けるための開口部７と床材２及び／又は鉄骨梁３（鉄骨構造部材）の間に不燃性板材１０が設置されているため、火災時に付帯設備８が加熱され、この付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって遮熱することができる。これにより、付帯設備８からの放射熱によって天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３や鉄骨柱が加熱されて強度低下が生じることを防止できる。また、床材２が加熱されることを防止できる。
【００６１】
また、このとき、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ１で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６２】
より好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の４５°方向に延びる傾斜仮想面ｍ２で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によってより効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６３】
さらに好ましくは、少なくとも、開口部７の周縁端７ａを基点とし、鉛直方向Ｔ１から横方向Ｔ２外側の６０°方向に延びる傾斜仮想面ｍ３で囲まれた開口部７の上方領域に、不燃性板材１０が配設されていることで、すなわち、天井裏空間Ｈ全体に不燃性板材１０を設置せず、少なくとも開口部７の上方領域に不燃性板材１０を部分的に設置しておくことにより、付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によってさらに効率的、効果的に遮熱することができる。
【００６４】
さらに、不燃性板材１０が、天井材６を吊り下げ支持するための吊り金具４に上下方向Ｔ１に進退自在に支持されて設置されていることで、不燃性板材１０の上下方向Ｔ１の位置を自在に変えることできる。これにより、付帯設備８を取り付ける開口部７の大きさや天井裏空間Ｈに配置された鉄骨構造部材３や配管などの位置に応じ、不燃性板材１０の位置を容易に調節することができるとともに、確実に付帯設備８から放射された熱を不燃性板材１０によって遮熱することができる。
【００６５】
また、不燃性板材１０が石膏ボードであることによって、付帯設備８から放射された熱を確実に遮熱することができる。さらに、石膏ボードが加熱されると、この石膏ボードに含まれる水分の蒸発によって吸熱作用が生じるため、鉄骨梁３や床材２の温度を低温化させる効果を得ることができる。これにより、より確実に、付帯設備８から放射された熱によって、天井裏空間Ｈ内に配置された鉄骨梁３が加熱されて強度低下が生じることを防止でき、また、床材２が加熱されることを防止できる。
【００６６】
以上、本発明に係る建物の耐火構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 天井部
２ 床材
３ 鉄骨梁（鉄骨構造部材）
４ 吊り金具
５ 野縁
６ 天井材
７ 開口部
７ａ 周縁端
８ 照明器具（付帯設備）
８ａ 直管型蛍光ランプ
８ｂ 鋼板
１０ 不燃性板材
１１ ナット
１２ 支持板
１３ 不燃性板材
Ａ 建物の耐火構造
Ｈ 天井裏空間
ｍ１ 傾斜仮想面
ｍ２ 傾斜仮想面
ｍ３ 傾斜仮想面
Ｔ１ 上下方向（鉛直方向）
Ｔ２ 横方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上階の床材と、下階の天井材と、前記床材と前記天井材の間の天井裏空間に配置された鉄骨構造部材とを備えてなる天井部の耐火性能を確保するための建物の耐火構造であって、
前記天井材に形成された付帯設備を設置するための開口部と、前記床材及び／又は前記鉄骨構造部材との上下方向の間に、板面を上下方向に向けて配設された不燃性板材を備えて構成されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項２】
請求項１記載の建物の耐火構造において、
少なくとも、前記開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた前記開口部の上方領域に、前記不燃性板材が配設されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の建物の耐火構造において、
前記不燃性板材が、前記天井材を吊り下げ支持するための前記吊り金具に上下方向に進退自在に支持されて設置されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の建物の耐火構造において、
前記不燃性板材が石膏ボードであることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項１】
上階の床材と、下階の天井材と、前記床材と前記天井材の間の天井裏空間に配置された鉄骨構造部材とを備えてなる天井部の耐火性能を確保するための建物の耐火構造であって、
前記天井材に形成された付帯設備を設置するための開口部と、前記床材及び／又は前記鉄骨構造部材との上下方向の間に、板面を上下方向に向けて配設された不燃性板材を備えて構成されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項２】
請求項１記載の建物の耐火構造において、
少なくとも、前記開口部の周縁端を基点とし、鉛直方向から横方向外側の３０°方向に延びる傾斜仮想面で囲まれた前記開口部の上方領域に、前記不燃性板材が配設されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の建物の耐火構造において、
前記不燃性板材が、前記天井材を吊り下げ支持するための前記吊り金具に上下方向に進退自在に支持されて設置されていることを特徴とする建物の耐火構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の建物の耐火構造において、
前記不燃性板材が石膏ボードであることを特徴とする建物の耐火構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１２９９７（Ｐ２０１３−１１２９９７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６００６５（Ｐ２０１１−２６００６５）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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