JP6565434B2

JP6565434B2 - 鉄骨建造物

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Publication number: JP6565434B2
Application number: JP2015150455A
Authority: JP
Inventors: 慧木村; 浩資伊藤; 博巳平山; 半谷　公司; 公司半谷; 正人辻井; 菅野　良一; 良一菅野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: JP2017031592A

Description

本発明は、建造物の高さ方向に延びた複数の柱部材が設けられる鉄骨建造物に関する。

従来から、火災の局所性や、常温時と火災時における荷重支持メカニズムの違いを利用して、部材レベルではなく、建物全体レベルでの耐火設計をすることで、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構が提案されている。

非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構は、火災時に建物全体を崩壊させないことを目的とした耐火設計の実例を示すものであり、建物各階毎に応力伝達が完結するラーメン架構ではなく、複数階層を貫くブレースによって外力に耐えるメガトラス架構となっている。

非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構は、建物各階の外周部に設けられる曲げ柱、一部の免振装置及び妻側のブレースを無耐火被覆とするとともに、建物各階の内部に設けられる柱部材等、それ以外の部材にはロックウールを吹き付ける等の耐火被覆が施されている。

日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道）２００４年８月３０２８「メガトラス鉄骨架構の耐火設計」

非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、図２０に示すように、建物外周側９ａに無耐火被覆柱９０が配置されるとともに、建物内部側９ｂに耐火被覆柱９１が配置される。そして、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、建物外周側９ａにブレース９２が配置されて、無耐火被覆柱９０と耐火被覆柱９１とを梁９３で連結する。

非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、特に、建物外周側９ａの側面のみで、複数の無耐火被覆柱９０をブレース９２で互いに連結する。このとき、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、火災時に一部の無耐火被覆柱９０が耐力低下した場合に、耐力低下のない残部の無耐火被覆柱９０にブレース９２を介して鉛直荷重が伝達されることで、建物全体の崩壊が防止されるものとなる。

このため、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、建物外周側９ａの側面に複数の無耐火被覆柱９０を配置したうえで、これらの無耐火被覆柱９０をブレース９２で連結することが必要となる。このとき、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、建物外周側９ａで複数の無耐火被覆柱９０をブレース９２で連結することが前提となることで、ラーメン構造の建造物には導入できないという問題点があった。

また、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、建物外周側９ａの側面のみに無耐火被覆柱９０が配置されて、建物内部側９ｂには無耐火被覆柱９０が配置されないものとなる。このとき、非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構９は、建物内部側９ｂに配置される柱の本数が多くなった場合に、建物全体に配置される柱の大部分が耐火被覆柱９１となるため、ロックウール等の耐火被覆が大部分の柱において必要となるという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、火災時における建造物全体の崩壊を防止しながら、建造物内に配置される多数の柱部材を減耐火被覆柱部材として、室内有効空間の拡大及び施工性の向上を図ることのできる鉄骨建造物を提供することにある。

第１発明に係る鉄骨建造物は、建造物の高さ方向に延びた複数の柱部材が設けられる鉄骨建造物であって、耐火被覆が施される耐火被覆柱部材と、前記耐火被覆柱部材よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材と、前記減耐火被覆柱部材から前記耐火被覆柱部材まで延びる梁部材とを備え、前記梁部材は、前記減耐火被覆柱部材から、水平方向で前記減耐火被覆柱部材に隣り合って設けられる前記耐火被覆柱部材まで、水平方向に延びて配置されて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に接合され、前記減耐火被覆柱部材は、前記耐火被覆柱部材と等しい構造種別に前記耐火被覆の施された厚さが異なるものであることを特徴とする。

第２発明に係る鉄骨建造物は、第１発明において、前記梁部材は、前記減耐火被覆柱部材から、水平方向で前記減耐火被覆柱部材の四方に隣り合って設けられる複数の前記耐火被覆柱部材まで、水平方向で四方に延びて略十字状に複数配置されることを特徴とする。

第３発明に係る鉄骨建造物は、第１発明又は第２発明において、前記梁部材は、火災により鉛直荷重支持耐力が低下した前記減耐火被覆柱部材から、前記耐火被覆柱部材に鉛直荷重を伝達することができるように、前記梁部材に所定の強度を有する梁が用いられて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に剛接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に剛接合されることを特徴とする。

第４発明に係る鉄骨建造物は、第１発明又は第２発明において、前記梁部材に架設させて設けられる合成スラブをさらに備え、前記合成スラブは、建造物の水平方向に延びるスラブ筋と、前記スラブ筋が配設されたコンクリートと、前記梁部材に設置されるデッキプレートとを有し、前記スラブ筋を水平方向に一体化させることで、前記スラブ筋に剛結部が形成されて、前記梁部材は、前記梁部材に沿った部分に、前記スラブ筋の前記剛結部が配置されて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に半剛接合又はピン接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に半剛接合又はピン接合されることを特徴とする。

第５発明に係る鉄骨建造物は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記減耐火被覆柱部材は、断面略矩形状の角形鋼管、断面略円形状の円形鋼管、断面略Ｈ形状のＨ形鋼、又は、鋼管の内空間にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管が用いられることを特徴とする。

第１発明〜第５発明によれば、火災時における建造物全体の崩壊を防止しながら、建造物に配置される複数の柱部材を部分的に減耐火被覆柱部材とすることができるため、建造物内に配置される多数の柱部材で耐火被覆を大幅に省略することができる。第１発明〜第５発明によれば、柱部材に対するロックウール等の設置スペースや、設置工程を低減させて、室内有効空間の拡大及び施工性の向上を図ることが可能となる。

特に、第２発明によれば、減耐火被覆柱部材に負担させていた鉛直荷重を、減耐火被覆柱部材から四方に向けた全方向で、鉛直荷重支持耐力が大幅に低下していない耐火被覆柱部材に負担させることができる。第２発明によれば、建造物全体で必要な鉛直荷重支持耐力を確保して、建造物にブレース等が設けられていなくても、火災時における建造物全体の崩壊を防止しながら、建造物に配置される複数の柱部材を部分的に減耐火被覆柱部材とすることが可能となる。

特に、第３発明によれば、火災時に減耐火被覆柱部材の鉛直荷重支持耐力が低下した場合でも、常温時に減耐火被覆柱部材に負担させていた建造物の鉛直荷重を、梁部材を介して、減耐火被覆柱部材から耐火被覆柱部材に伝達することが可能となる。

特に、第４発明によれば、火災時に減耐火被覆柱部材の鉛直荷重支持耐力が低下した場合でも、常温時に減耐火被覆柱部材に負担させていた建造物の鉛直荷重を、スラブ筋の剛結部を介して、減耐火被覆柱部材から耐火被覆柱部材に伝達することが可能となる。

本発明を適用した鉄骨建造物が導入される複数の柱部材が設けられる建造物を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の剛接合された減耐火被覆柱部材を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の剛接合された耐火被覆柱部材を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の梁部材を示す側面図である。本発明を適用した鉄骨建造物の第１実施形態で火災時の梁部材を示す斜視図である。（ａ）は、本発明を適用した鉄骨建造物の第１実施形態の柱部材を示す断面図であり、（ｂ）は、その梁部材を示す断面図である。本発明を適用した鉄骨建造物の合成スラブを示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の半剛接合された減耐火被覆柱部材を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の半剛接合された耐火被覆柱部材を示す斜視図である。（ａ）は、本発明を適用した鉄骨建造物の合成スラブを示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。本発明を適用した鉄骨建造物の第２実施形態でスラブ筋の溶接接合された剛結部を示す拡大正面図である。（ａ）は、本発明を適用した鉄骨建造物の第２実施形態でスラブ筋の機械的に接合された剛結部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その水平方向に連続する線材による剛結部を示す拡大正面図である。本発明を適用した鉄骨建造物の第２実施形態で火災時の合成スラブを示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物の第２実施形態で合成スラブの縁端部を示す拡大正面図である。本発明を適用した鉄骨建造物で円形鋼管の減耐火被覆柱部材を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物でコンクリート充填鋼管の減耐火被覆柱部材を示す斜視図である。本発明を適用した鉄骨建造物が導入される複数の柱部材が設けられる建造物を示す平面図である。本発明を適用した鉄骨建造物が導入される複数の柱部材が設けられる建造物を示す側面図である。非特許文献１に開示されるメガトラス鉄骨架構を示す斜視図である。

以下、本発明を適用した鉄骨建造物１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、図１に示すように、主に、住宅、学校、事務所又は病院施設等において、複数の柱部材２が設けられる建造物に導入される。また、本発明を適用した鉄骨建造物１は、柱部材２及び梁部材３とともに所定の床構造７が設けられる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、単一の階層Ｆからなる平屋の建造物、又は、複数の階層Ｆからなる低層建造物若しくは高層建造物に導入されるものであり、これら建造物の水平方向Ｘに延びる各々の階層Ｆに、高さ方向Ｙに延びた複数の柱部材２が設けられる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、建造物の水平方向Ｘに延びる各々の階層Ｆの内部において、耐火被覆が施される耐火被覆柱部材２１と、耐火被覆柱部材２１よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材２０と、減耐火被覆柱部材２０から耐火被覆柱部材２１まで延びる梁部材３とを備える。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、建造物の水平方向Ｘに延びる各々の階層Ｆに設けられる複数の柱部材２で、建造物の内部に設けられる一部の柱部材２を減耐火被覆柱部材２０とするとともに、水平方向Ｘで減耐火被覆柱部材２０に隣り合って設けられる柱部材２を耐火被覆柱部材２１とする。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、図２に示すように、例えば、１箇所の減耐火被覆柱部材２０に対して、水平方向Ｘの幅方向Ｘ１及び奥行方向Ｘ２で四方に離間させて、４箇所に耐火被覆柱部材２１が設けられる。本発明を適用した鉄骨建造物１は、１箇所の減耐火被覆柱部材２０と４箇所の耐火被覆柱部材２１とが、４箇所の梁部材３で連結される。

減耐火被覆柱部材２０は、図３に示すように、例えば、断面略矩形状に形成された角形鋼管が用いられる。減耐火被覆柱部材２０は、特に、柱部材２の外面２ａにロックウール又はグラスウール等が巻き付けられたり吹き付けられたりすることなく、角形鋼管に耐火被覆が施されない状態（ロックウール等の被覆厚０ｍｍ）で用いられる。

また、耐火被覆柱部材２１は、図４に示すように、例えば、断面略矩形状に形成された角形鋼管が用いられる。耐火被覆柱部材２１は、柱部材２の外面２ａにロックウール又はグラスウール等の断熱材４が巻き付けられたり吹き付けられたりすることで、角形鋼管に耐火被覆が施された状態で用いられる。

減耐火被覆柱部材２０は、図２に示すように、耐火被覆が施されない状態の柱部材２に限らず、耐火被覆柱部材２１よりもロックウール等の耐火被覆が削減されているものの、ロックウール等の耐火被覆が幾分か施された状態の柱部材２も含まれるものとする。このとき、減耐火被覆柱部材２０は、例えば、耐火被覆柱部材２１のロックウール等の被覆厚を、「吹付けロックウール被覆耐火構造施工品質管理指針（ロックウール工業会吹付け部会）」に準拠して、１時間耐火性能が要求される場合には２５ｍｍ、２時間耐火性能が要求される場合には４５ｍｍ、３時間耐火性能が要求される場合には６５ｍｍとするのに対して、減耐火被覆柱部材２０のロックウール等の被覆厚を、各々の耐火性能に応じた耐火被覆柱部材２１の被覆厚の１／１０〜１／２程度とする。

ここで、梁部材３の水平方向Ｘの全長部分、及び、柱部材２と梁部材３との接合箇所においては、ロックウール等の耐火被覆が全体的に施されており、図２〜図１７において、耐火被覆柱部材２１よりもロックウール等の耐火被覆が削減されている減耐火被覆柱部材２０の削減箇所のみを、特に、ハッチングで表記するものとする。

梁部材３は、建造物の水平方向Ｘに延びる各々の階層Ｆの内部において、減耐火被覆柱部材２０から、水平方向Ｘで減耐火被覆柱部材２０に隣り合って設けられる耐火被覆柱部材２１まで、幅方向Ｘ１及び奥行方向Ｘ２の何れか一方又は両方で、水平方向Ｘに延びて配置される。

梁部材３は、例えば、減耐火被覆柱部材２０から、水平方向Ｘで減耐火被覆柱部材２０の四方に隣り合って設けられる複数の耐火被覆柱部材２１まで、水平方向Ｘで四方に延びて略十字状に複数配置される。

各々の梁部材３は、図５に示すように、水平方向Ｘに延びる梁が用いられるものであり、例えば、断面略Ｈ形状に形成されたＨ形鋼が用いられる。各々の梁部材３は、水平方向Ｘに延びる一端３ａが、減耐火被覆柱部材２０に接合されるとともに、水平方向Ｘに延びる他端３ｂが、耐火被覆柱部材２１に接合される。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第１実施形態において、各々の梁部材３の一端３ａが、減耐火被覆柱部材２０に剛接合されるとともに、各々の梁部材３の他端３ｂが、耐火被覆柱部材２１に剛接合される。

ここで、剛接合とは、柱部材２に梁部材３を接合させた接合箇所において、柱部材２に対する梁部材３の回転移動を完全に拘束した接合形式をいい、柱部材２と梁部材３との間で曲げ応力及びせん断応力が伝達されるものをいう。

減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１は、図３、図４に示すように、例えば、柱部材２の外面２ａを取り囲むように、鋼製等の通しダイアフラム５が設けられる。通しダイアフラム５は、略矩形状等に形成された縁辺５ａが、柱部材２の外面２ａよりも水平方向Ｘに突出させて配置される。

各々の梁部材３は、水平方向Ｘで略平板状に延びる上フランジ３１及び下フランジ３２と、高さ方向Ｙで略平板状に延びるウェブ３３とを有する。各々の梁部材３は、上フランジ３１及び下フランジ３２が互いに略平行に設けられるとともに、上フランジ３１及び下フランジ３２の略中央にウェブ３３が連設される。

各々の梁部材３は、上フランジ３１及び下フランジ３２の各々を通しダイアフラム５の縁辺５ａに溶接接合するとともに、ウェブ３３を柱部材２の外面２ａに溶接接合することで、減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１の各々に剛接合される。

また、各々の梁部材３は、上フランジ３１、下フランジ３２及びウェブ３３の各々を、通しダイアフラム５及び柱部材２の外面２ａにボルト接合等することで、減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１の各々に剛接合されてもよい。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第１実施形態において、図６に示すように、火災時に柱部材２が加熱されると、耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材２０では、柱部材２が温度上昇して、柱部材２の部材耐力が著しく低下したものとなる。

このとき、耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材２０では、火災時の温度上昇に起因して部材耐力が低下した柱部材２が、建造物の鉛直荷重によって屈曲変形等するものとなり、火災により鉛直荷重支持耐力が大幅に低下したものとなる。

これに対して、耐火被覆が施される耐火被覆柱部材２１では、火災時に柱部材２が加熱されても、柱部材２の温度上昇が断熱材４により抑制されて、部材耐力が著しく低減しないものとなり、鉛直荷重支持耐力の大幅な低下が認められないものとなる。

ここで、梁部材３は、例えば、図７に示すように、所定の断面寸法及び材料強度を有するＨ形鋼等、所定の強度を有する鉄骨梁が用いられる。梁部材３は、例えば、断面高さｈを６００ｍｍ〜１６００ｍｍ程度、フランジ幅ｂを２００ｍｍ〜７００ｍｍ程度、フランジ厚ｔｆを１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度、及び、ウェブ厚ｔｗを８ｍｍ〜４０ｍｍ程度とする。梁部材３は、例えば、降伏強度２３５Ｎ／ｍｍ²〜３８５Ｎ／ｍｍ²の材料強度を有する。

梁部材３は、例えば、柱部材２の外径Ｂを３５０ｍｍ〜８００ｍｍ程度、板厚Ｔを１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度としたときに、所定の断面寸法及び材料強度を有するＨ形鋼等、所定の強度を有する鉄骨梁が用いられることで、火災時においても、梁部材３が柱部材２に剛接合された状態が維持される。

このとき、本発明を適用した鉄骨建造物１は、第１実施形態において、図６に示すように、火災により鉛直荷重支持耐力が低下した減耐火被覆柱部材２０から、各々の梁部材３を介して、各々の耐火被覆柱部材２１に鉛直荷重を伝達することができるように、各々の梁部材３に所定の強度を有する梁が用いられるものとなる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、火災時に減耐火被覆柱部材２０の鉛直荷重支持耐力が低下した場合であっても、常温時に減耐火被覆柱部材２０に負担させていた建造物の鉛直荷重が、略十字状等に配置された各々の梁部材３を介して、減耐火被覆柱部材２０に隣り合って設けられる各々の耐火被覆柱部材２１に伝達される。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、減耐火被覆柱部材２０に負担させていた鉛直荷重を、減耐火被覆柱部材２０から隣り合った耐火被覆柱部材２１に分散させて伝達させることで、鉛直荷重支持耐力の大幅な低下のない耐火被覆柱部材２１に、減耐火被覆柱部材２０から分散された鉛直荷重を負担させることができる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、耐火被覆柱部材２１に鉛直荷重を負担させることで、建造物全体で必要な鉛直荷重支持耐力を確保することができる。これにより、本発明を適用した鉄骨建造物１は、建造物にブレース等が設けられていなくても、火災時における建造物全体の崩壊を防止するものとしながら、建造物に配置される複数の柱部材２を部分的に減耐火被覆柱部材２０とすることが可能となる。

次に、本発明を適用した鉄骨建造物１の第２実施形態について説明する。上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第２実施形態において、図８に示すように、柱部材２及び梁部材３とともに設けられる所定の床構造７として、複数の梁部材３に架設させて設けられる合成スラブ６をさらに備える。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第２実施形態において、各々の梁部材３の一端３ａが、減耐火被覆柱部材２０に半剛接合又はピン接合されるとともに、各々の梁部材３の他端３ｂが、耐火被覆柱部材２１に半剛接合又はピン接合される。

ここで、半剛接合とは、柱部材２に梁部材３を接合させた接合箇所において、柱部材２に対する梁部材３の回転移動をある程度拘束した接合形式をいい、柱部材２と梁部材３との間で伝達できる曲げ応力が小さいものをいう。

また、ピン接合とは、柱部材２に梁部材３を接合させた接合箇所において、柱部材２に対する梁部材３の回転移動を全く拘束しない接合形式をいい、柱部材２と梁部材３との間で伝達できる曲げ応力が皆無又は極小であるものをいう。

減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１は、図３、図４に示すように、断面略矩形状に形成された角形鋼管が用いられるだけでなく、図９、図１０に示すように、断面略Ｈ形状に形成されたＨ形鋼が用いられてもよい。

各々の梁部材３は、例えば、断面略Ｈ形状に形成されたＨ形鋼が用いられて、上フランジ３１及び下フランジ３２の各々を柱部材２の外面２ａにボルト接合又は溶接接合することなく、ウェブ３３のみを柱部材２の外面２ａにボルト接合又は溶接接合する。

各々の梁部材３は、ウェブ３３のみを柱部材２の外面２ａにボルト接合等することで、梁部材３の一端３ａ及び他端３ｂの各々が、減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１の各々に、半剛接合されるものとなる。

合成スラブ６は、図１１に示すように、建造物の水平方向Ｘで略網目状に延びる複数のスラブ筋６１と、スラブ筋６１が内部に配設されたコンクリート６２と、略十字状等に配置された梁部材３の上方に架設されるデッキプレート６３とを有する。

デッキプレート６３は、鋼板等を高さ方向Ｙで凹凸状に屈曲させて、水平方向Ｘに連続して延びて形成される。デッキプレート６３は、各々の梁部材３に設置されて、溶接接合、打込鋲接合又はボルト接合等により、各々の梁部材３の上面に固定される。

コンクリート６２は、略網目状に延びるスラブ筋６１が略面状に配設されて、場所打ちコンクリートを打設等することで設けられる。コンクリート６２は、デッキプレート６３の上方に設けられて、コンクリート６２の内部かつ上側寄りにスラブ筋６１が配設される。

スラブ筋６１は、丸鋼、異形棒鋼又は溶接金網６０等が用いられる。スラブ筋６１は、例えば、複数の溶接金網６０が用いられる場合に、各々の溶接金網６０の線材が略網目状に形成されて、各々の溶接金網６０の幅寸法が２ｍ程度、奥行寸法が１ｍ程度となる。

スラブ筋６１は、複数の溶接金網６０をコンクリート６２の内部に並べて設置することで、各々の溶接金網６０を構成する鋼製等の線材が、幅方向Ｘ１及び奥行方向Ｘ２で互いに略直交しながら連続して延びる複数のスラブ筋６１として配設されるものとなる。

スラブ筋６１は、図１２に示すように、スラブ筋６１を水平方向Ｘに一体化させることで、スラブ筋６１に剛結部６５が形成される。スラブ筋６１は、梁部材３の上方に剛結部６５が配置されるものとして、梁部材３を水平方向Ｘに跨ぐようにして設けられる。

剛結部６５は、丸鋼、異形棒鋼又は溶接金網６０の線材等を、水平方向Ｘの端部６１ａで互いに溶接接合させることで、水平方向Ｘに一体化させて形成される。剛結部６５は、スラブ筋６１の端部６１ａを溶接接合することで、梁部材３を跨いだ水平方向Ｘの両側に亘って、スラブ筋６１を水平方向Ｘに連続して強固に一体化させるものとなる。

剛結部６５は、図１３（ａ）に示すように、スラブ筋６１の端部６１ａをカップリング等の機械式継手で互いに機械的に接合することで、梁部材３を跨いだ水平方向Ｘの両側に亘って、梁部材３の上方でスラブ筋６１を強固に一体化させるものでもよい。

また、剛結部６５は、図１３（ｂ）に示すように、スラブ筋６１の端部６１ａを梁部材３の上方に配置しないものとして、水平方向Ｘで切れ目なく連続する丸鋼、異形棒鋼又は溶接金網６０の線材等が剛結部６５とされてもよい。このとき、剛結部６５は、水平方向Ｘに連続する線材等が、梁部材３の上方に剛結部６５として配置されることで、梁部材３を跨いだ水平方向Ｘの両側に亘って、スラブ筋６１を強固に一体化させるものとなる。

複数の梁部材３は、図１４に示すように、略十字状等に配置された梁部材３に沿った部分Ａで、図１２、図１３に示すスラブ筋６１の剛結部６５が、各々の梁部材３の上方に配置されて、複数のスラブ筋６１が剛結部６５を介して応力伝達できるように接合される。

このとき、合成スラブ６は、スラブ筋６１の剛結部６５が梁部材３の上方に配置されることで、図１４に示すように、減耐火被覆柱部材２０が配置される中央部６ａから、耐火被覆柱部材２１が配置される縁端部６ｂまで、幅方向Ｘ１及び奥行方向Ｘ２に一体化したものとなり、中央部６ａから縁端部６ｂまで面内引張力を伝達できるものとなる。

合成スラブ６は、耐火被覆柱部材２１が配置される縁端部６ｂで、図１５に示すように、スラブ筋６１からコンクリート６２及びデッキプレート６３を介して、梁部材３に応力伝達できるものとなる。なお、合成スラブ６の縁端部６ｂでは、例えば、梁部材３の上フランジ３１の上面にスタッド６４等を立設するとともに、スラブ筋６１の端部６１ａを湾曲させながら、複数のスラブ筋６１を互いに略直交させることができる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第２実施形態においても、図１４に示すように、火災時に柱部材２が加熱されると、耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材２０では、鉛直荷重支持耐力が大幅に低下するのに対して、耐火被覆が施される耐火被覆柱部材２１では、鉛直荷重支持耐力の大幅な低下が認められないものとなる。

このとき、本発明を適用した鉄骨建造物１は、火災時に減耐火被覆柱部材２０が建造物の鉛直荷重によって屈曲変形等することで、合成スラブ６の水平方向Ｘで縁端部６ｂから中央部６ａに向けて、合成スラブ６が高さ方向Ｙに陥没変形するものとなる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第２実施形態において、図１２、図１３に示すように、梁部材３に沿って複数のスラブ筋６１を剛結部６５で応力伝達できるように接合することで、図１４に示すように、火災時に合成スラブ６が陥没変形したときに、中央部６ａの減耐火被覆柱部材２０から、縁端部６ｂの耐火被覆柱部材２１に向けて、建造物の鉛直荷重が合成スラブ６の面内引張力として伝達される。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、火災時に減耐火被覆柱部材２０の鉛直荷重支持耐力が低下した場合であっても、常温時に減耐火被覆柱部材２０に負担させていた建造物の鉛直荷重が、略十字状等の梁部材３に沿って配置されたスラブ筋６１の剛結部６５を介して、減耐火被覆柱部材２０に隣り合って設けられる各々の耐火被覆柱部材２１に伝達される。

なお、本発明を適用した鉄骨建造物１は、第２実施形態において、略十字状等の梁部材３に沿った部分Ａのみで、図１２、図１３に示すスラブ筋６１の剛結部６５が合成スラブ６に配置されて、略十字状等の梁部材３に沿った部分Ａ以外では、複数のスラブ筋６１の端部６１ａが番線又は重ね継手等で簡易に接合されるが、これに限らず、略十字状等の梁部材３に沿った部分Ａ以外でも、例えば、合成スラブ６の水平方向Ｘの全面に亘って、スラブ筋６１の端部６１ａを一体化させた剛結部６５が配置されてもよい。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第１実施形態及び第２実施形態の何れにおいても、減耐火被覆柱部材２０又は耐火被覆柱部材２１として、図３、図４に示す断面略矩形状の角形鋼管、又は、図９、図１０に示す断面略Ｈ形状のＨ形鋼が用いられるほか、図１６に示すように、断面略円形状の円形鋼管、又は、図１７に示すように、円形鋼管等の鋼管の内空間Ｓにコンクリート６２が充填されたコンクリート充填鋼管が用いられてもよい。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、第１実施形態及び第２実施形態の何れにおいても、火災時における建造物全体の崩壊を防止するものとしながら、建造物に配置される複数の柱部材２を部分的に減耐火被覆柱部材２０とすることができるため、図１８に示すように、建造物の水平方向Ｘで、例えば、減耐火被覆柱部材２０と耐火被覆柱部材２１とを交互に千鳥状に配置することができる。

このとき、本発明を適用した鉄骨建造物１は、減耐火被覆柱部材２０と耐火被覆柱部材２１とを千鳥状等に配置して、建造物内に配置される多数の柱部材２を減耐火被覆柱部材２０とすることで、柱部材２に対するロックウール等の耐火被覆を大幅に省略することができる。

これにより、本発明を適用した鉄骨建造物１は、建造物内に配置される多数の柱部材２で耐火被覆を大幅に省略することで、柱部材２の周囲でのロックウール等の設置スペースや、柱部材２に対するロックウール等の設置工程を低減させて、室内有効空間の拡大及び施工性の向上を図ることが可能となる。

なお、本発明を適用した鉄骨建造物１は、図１９に示すように、複数の階層Ｆからなる高層建造物等において、複数の階層Ｆに亘って連続して延びる各々の柱部材２を、減耐火被覆柱部材２０又は耐火被覆柱部材２１の何れかとすることができる。本発明を適用した鉄骨建造物１は、これに限らず、複数の階層Ｆに亘って延びる各々の柱部材２を、各々の階層Ｆで部分的に減耐火被覆柱部材２０又は耐火被覆柱部材２１とすることもできる。

本発明を適用した鉄骨建造物１は、例えば、図５に示すように、各々の梁部材３の両端が、減耐火被覆柱部材２０及び耐火被覆柱部材２１に剛接合される場合であっても、図１１に示す合成スラブ６が、略十字状等の梁部材３に架設させて設けられてもよい。

このとき、本発明を適用した鉄骨建造物１は、図７に示す所定の強度を有する梁を用いることなく、略十字状等の梁部材３に沿って配置されたスラブ筋６１の剛結部６５を介して、減耐火被覆柱部材２０から耐火被覆柱部材２１に鉛直荷重を伝達することが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。

１：鉄骨建造物
２：柱部材
２ａ：外面
２０：減耐火被覆柱部材
２１：耐火被覆柱部材
３：梁部材
３ａ：一端
３ｂ：他端
３１：上フランジ
３２：下フランジ
３３：ウェブ
４：断熱材
５：通しダイアフラム
５ａ：縁辺
６：合成スラブ
６ａ：中央部
６ｂ：縁端部
６０：溶接金網
６１：スラブ筋
６１ａ：端部
６２：コンクリート
６３：デッキプレート
６４：スタッド
６５：剛結部
７：床構造
Ｘ：水平方向
Ｘ１：幅方向
Ｘ２：奥行方向
Ｙ：高さ方向
９：メガトラス鉄骨架構
９ａ：建物外周側
９ｂ：建物内部側
９０：無耐火被覆柱
９１：耐火被覆柱
９２：ブレース
９３：梁

Claims

建造物の高さ方向に延びた複数の柱部材が設けられる鉄骨建造物であって、
耐火被覆が施される耐火被覆柱部材と、前記耐火被覆柱部材よりも耐火被覆が削減された減耐火被覆柱部材と、前記減耐火被覆柱部材から前記耐火被覆柱部材まで延びる梁部材とを備え、
前記梁部材は、前記減耐火被覆柱部材から、水平方向で前記減耐火被覆柱部材に隣り合って設けられる前記耐火被覆柱部材まで、水平方向に延びて配置されて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に接合され、
前記減耐火被覆柱部材は、前記耐火被覆柱部材と等しい構造種別に前記耐火被覆の施された厚さが異なるものであること
を特徴とする鉄骨建造物。
前記梁部材は、前記減耐火被覆柱部材から、水平方向で前記減耐火被覆柱部材の四方に隣り合って設けられる複数の前記耐火被覆柱部材まで、水平方向で四方に延びて略十字状に複数配置されること
を特徴とする請求項１記載の鉄骨建造物。
前記梁部材は、火災により鉛直荷重支持耐力が低下した前記減耐火被覆柱部材から、前記耐火被覆柱部材に鉛直荷重を伝達することができるように、前記梁部材に所定の強度を有する梁が用いられて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に剛接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に剛接合されること
を特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨建造物。
前記梁部材に架設させて設けられる合成スラブをさらに備え、
前記合成スラブは、建造物の水平方向に延びるスラブ筋と、前記スラブ筋が配設されたコンクリートと、前記梁部材に設置されるデッキプレートとを有し、前記スラブ筋を水平方向に一体化させることで、前記スラブ筋に剛結部が形成されて、
前記梁部材は、前記梁部材に沿った部分に、前記スラブ筋の前記剛結部が配置されて、前記梁部材の一端が、前記減耐火被覆柱部材に半剛接合又はピン接合されるとともに、前記梁部材の他端が、前記耐火被覆柱部材に半剛接合又はピン接合されること
を特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨建造物。
前記減耐火被覆柱部材は、断面略矩形状の角形鋼管、断面略円形状の円形鋼管、断面略Ｈ形状のＨ形鋼、又は、鋼管の内空間にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管が用いられること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の鉄骨建造物。