JP2004346590A - 経済性・耐火・断熱性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁システムおよび外壁 - Google Patents

Abstract

【課題】外断熱方式のスチールハウスにおいて、断熱層から外側は断熱性と可燃性の高い材料とし、断熱層の内側は耐火性の高い材料として、火災時に屋外側の燃焼を促進させて熱を放散し、鎮火後に薄板軽量形鋼の温度が上昇せず、構造本体が荷重支持能力を保持できる。
【解決手段】薄板軽量形鋼製のたて枠１を含む枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材４と屋内側防火被覆構造耐力用面材３ａを一体化させて構造耐力上の主要部分６を構成し、構造耐力用面材４の屋外側に順に発砲プラスチック系断熱材７と外装材下地兼通気用の木胴縁１０を設置して断熱層部分９を構成し、木通気胴縁１０の外側に窯業系の外装材１１を設置する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、経済性・耐火・断熱性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁システムおよび外壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市部では土地の有効活用のため狭小地の３階建て共同住宅とするなど階数を上げる傾向にある。一方、阪神・淡路大震災以降、老朽木造住宅が密集した市街地における都市防災機能を向上するための種々の法律や条例が施行され、都市部における住宅の耐火建築物化・準耐火建築物化は今後さらに加速するものと推測される。
【０００３】
このような状況の中で本出願人は、非木面材を用いて構造・防耐火の両性能を向上させた新しい薄板軽量形鋼造の工法を開発中である。ところで、建築物を耐火構造とする場合、木材建築物とスチールハウス（板厚１ｍｍ前後の薄板軽量形鋼による枠材と構造用面材による薄板軽量形鋼造）とでは耐火性能を向上するための構造は自ずから異なり、また、外断熱工法の場合とそうでない場合も、耐火性能向上のための構造は異なる。
【０００４】
本発明は特に、外断熱方式のスチールハウスにおいて、その耐火性能を向上させることが発明の対象である。
【０００５】
本発に関連する従来技術として、特開２００１−５５８０７号公報がある。この従来技術は、軽量形鋼からなる枠体タイロッドに無機質系の不燃材からなる外壁仕上げ材を一体に組み合わせて構成したスチールハウスの耐力壁パネルであって、防水性、不燃性に富み、安価で比較的容易に加工、取り付けでき、意匠性に富む無機質系の外壁仕上げ材を体力壁体の仕上げ材として使用し、胴縁、サイディングの施工を省いてそのまま仕上げ材として使用可能な耐力壁である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−５５８０７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
スチールハウスの火災試験から次のことが判明している。すなわち、従来スチールハウスにおける薄板軽量形鋼造の構造耐力用面材は木合板であったため、１時間の火災時の非損傷性、遮熱性および遮炎性を確保するためには、その外側に十分な防火被覆を設置する必要があり、建設コストが高くなる。また、鎮火後は、防災被覆材が火災時の熱を放散するため、木合板が着火温度に達し、いずれ建物が倒壊するような損傷を起こしてしまうという問題があった。また、特開２００１−５５８０７号公報に記載の耐力壁パネルは、常温時の温熱性能が確保できない。火災時および鎮火時後の耐火性能が不明確であるとういう問題があった。
【０００８】
本発明者は、火災実験等からスチールハウスにおける耐火性能向上の対策を考えるとき、特殊な考慮が必要であることを知った。すなわち、スチールハウスでは、火災が鎮火した後も、薄板軽量形鋼製の構造体は建築物の荷重を支えつつ加熱された状態が保持されているから、この間に構造体の崩壊が進むおそれがあり、鎮火後のこの事情も考慮したうえ、建物の崩壊を招くおそれがない、確実性のある耐火壁構造が必要であることを確認した。
【０００９】
前記の観点からさらに研究した結果、従来、外断熱構造の外壁の外側（屋外側）の層に配設されている不燃性の断熱材は火災時の熱を蓄熱してしまう。このため、鎮火後に薄板軽量形鋼の温度が上昇し、構造本体が荷重支持能力を喪失して建物の倒壊を招くとの知見を得た。
【００１０】
本発明者は前記の知見に基づきさらに研究した結果、従来と発想を変え、安価で外断熱構造の外壁の外側（屋外側）は断熱性能を有するが、同時に火災が発生したとき燃焼を促進できる可燃性の高い外断熱材を設けることで、火災時の熱が内側に蓄熱せず、したがって、鎮火後に薄板軽量形鋼の温度が上昇せず、構造本体が荷重支持能力を保持し、建物の倒壊を招くかないとの新事実を見出した。
【００１１】
本発明は、前記の知見にもとづく新規な経済性・耐火・断熱性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁システムおよび外壁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１３】
第１の発明は、外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させて構造耐力上主要な部分を構成し、前記構造耐力上主要な部分の外側に断熱層を介して外装材を設置し、前記断熱層を火災時早期に燃焼又は溶解する可燃性の材料で、かつ断熱性能の高い安価な材料で構成することで、常温時は建築物の温熱性能を向上させると共に、屋外火災時において前記外装材と断熱層が先行脱落可能にしたことを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明の外断熱構造において、薄板軽量形鋼製の枠材の屋内側に屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材と屋内側防火被覆材を二重張りし、屋内火災時において前記屋内側防火被覆材が耐火性能を負担して構造耐力上主要な部分の損傷および屋外側断熱層の燃焼を防止することを特徴とする
【００１５】
第３の発明は、外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させて構造耐力上主要な部分を構成し、その屋外側に順に安価な発砲プラスチック系断熱材と外装材下地兼通気用の木胴縁を設置して断熱層部を構成し、前記木胴縁の外側に窯業系外装材を設置したことを特徴とする。
【００１６】
第４の発明は、外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させ、その屋外側に順に発砲プラスチック系断熱材と外装材下地兼通気用の木胴縁を設置して断熱層部を構成し、前記木胴縁の外側に窯業系外装材を設置し、薄板軽量形鋼製の枠材の屋内側に不燃材料からなる屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材と、屋内側防火被覆材を二重張りし、薄板軽量形鋼製の枠材と構造耐力用面材と屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材とで構造耐力上主要な部分を構成し、屋外火災時において前記外装材と断熱層部が先行脱落すると共に、屋内火災時において前記屋内側防火被覆材が耐火性能を負担して構造耐力上主要な部分の損傷および屋外側断熱層の燃焼を防止することを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明の外壁構造によると、構造耐力上主要な部分の全てを不燃材料構成し、かつ外断熱工法を採用して可燃性の材料、より望ましくは火災時できるだけ早期に燃焼あるいは溶解する材料で、なおかつ断熱性能の高い材料をその外側（屋外側）に設置することにより、常温時は建築物の温熱性能を向上させることができると共に、前記可燃性の断熱材は火災時の熱を蓄熱せず、したがって、鎮火後に薄板軽量形鋼の温度が上昇せず、荷重支持能力を喪失して建物の倒壊を招くおそれを解消でき、結果として、火災時および鎮火後も外壁の耐火性能を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１９】
説明の前に、本実施形態のポイントは次の通りである。本実施形態では、薄板軽量形鋼と不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させた壁を構成し、その外側（屋外側）に可燃性材料である断熱性能が極めて高くかつ安価な発砲プラスチック系断熱材と外装材下地兼通気用の木胴縁および意匠性の高い窯業系外装材を設置することで、
▲１▼常温時には建築物の美観を保温熱性能を向上させる。
▲２▼１時間の屋外火災時には、断熱層部分の燃焼と外装材の脱落のみが発生し、鎮火後も構造耐力上主要な部分の高温劣化を発生させずに、非損傷性、遮熱性、遮炎性を永久的に確保できる。
▲３▼１時間の屋内火災時には、鎮火後も構造耐力上主要な部分の非損傷性、遮熱性、遮炎性を永久的に確保し、かつ断熱層部分の燃焼を起こさせない。
▲４▼火災時に可燃材料から発生する人体に有毒なガス（煙）は屋内に流入しないため、火災時の非難安全上非常に有効である。以上４点の実現を狙いとする。
【００２０】
以下図参照して説明する。
図１は、外断熱方式のスチールハウスにおける構造物躯体と耐火構造の耐力壁と外装材の取付け構造を示す横断面図、図２は、図１の破断斜視図、図３は図１の屋外側正面図、図４は、屋内側正面図、図５は、火災実験のために構築した図１と同様の耐力壁と外装材の取付け構造を示す横断面図である。
【００２１】
図において、それぞれ薄板軽量形鋼製のたて枠１と、下枠２と上枠（図示省略）を組むことによって枠組が構成されており、たて枠１の一側フランジ１ａに石膏ボード等の内装材（耐火被覆材）３が固着されている。この内装材３は、強化石膏ボードからなる屋内側防火被覆構造耐力用面材３ａが下張として釘・ドリルねじなどのファスナー５でたて枠１の一側フランジ１ｂに接合され、さらに屋内側防火被覆構造耐力用面材３ａの屋内側表面には、強化石膏ボードからなる屋内側防火被覆材３ｂがステープル止めされて構成されている。そして屋内火災時には、この屋内側防火被覆材３ｂのみが劣化しまたは脱落する。
【００２２】
たて枠１の他側フランジ１ｂには、繊維補強セメント系の非木面材からなる構造耐力用面材４が釘・ドリルねじなどのファスナー５で接合されている。この構造耐力用面材４と屋内側防火被覆構造耐力用面材３ａは不燃面材であり、この両面材４、３ａと薄板軽量形鋼のたて枠１（及び上下の枠）とで構造耐力上主要な部分６を構成している。
【００２３】
さらに、構造耐力用面材４の外側（屋外側）には、ポリスチレンフォームなどの発砲プラスチック系の断熱材７が配設されており、さらに断熱材７の外側に透湿防水シート８を介して木通気胴縁１０が所定の間隔をあけて垂直に配設されており、木通気胴縁１０を貫通して釘・ドリルねじなどのファスナー５をたて枠１の他側フランジ１ｂに打設することで、断熱材７と木通気胴縁１０をたて枠１に固着している。また、この断熱材７と透湿防水シート８と木通気胴縁１０とで断熱層部分９を構成するものである。
【００２４】
木通気胴縁１０のさらに外側には窯業系サイデングの外装材１１が配設され、外側から釘・ドリルねじなどのファスナー５を木通気胴縁１０に打設することで、外装材１１は木通気胴縁１０に固着される。そして、火災時にはこの外装材１１と断熱層部分９のみが燃焼劣化し又は脱落するものである。
【００２５】
実施形態に係る外断熱方式でかつ耐火構造壁の施工工程を説明する。
【００２６】
（１）予め配置した上枠（図示せず）、下枠２に、たて枠１を配置する。この場合、必要に応じて、テープ、タッピンねじ、かしめ、溶接等でたて枠１と上下枠を仮止めする。
（２）不燃面材として機能する構造耐力用面材４を取付ける。
このとき、たて枠１が構造耐力用面材４の縦方向の継ぎ目となるようにする。また、構造耐力用面材４、たて枠１、上下枠をスクリュウくぎ、またはタッピングねじなどのファスナー５で接合一体化する。
【００２７】
（３）断熱材（発砲プラスチック系）７と透湿防水シート８の取付け
構造耐力用面材４の屋外側に断熱材７を配置し、さらに断熱材７の屋外側に防湿透水シート８を張る。この場合、断熱材７を構造耐力用面材４の屋外側に隙間なく配置し、テープ等で仮止めする。断熱材７の屋外側に透湿防水シート８を張る。
（４）木通気胴縁１０の取付け
外装材１１が横張りの場合は、木通気胴縁１０を所定の間隔で縦方向に配置し、たて枠１と木通気胴縁１０とをタッピングねじ等のファスナー５で接合する。外装材１１が縦張りの場合は、木通気胴縁１０を所定の間隔で横方向に配置し、たて枠１と木通気胴縁１０とをタッピングねじ等のファスナー５で接合する。
【００２８】
（５）鋼製目地ジョイナー（メッキ鋼板等）１２の取付け
外装材シーリング目地１３がある場合には、あらかじめ鋼製目地ジョイナー１２を配置する。
【００２９】
（６）外装材１１の配置
外装材１１の相互の重ね代は、９ｍｍ程度とする。シーリング目地１３の幅は１０ｍｍ程度とする。
（７）外装材の取付け
外装材１１と木通気胴縁１０が交差する位置において、当該外装材１１と木通気胴縁１０をタッピングねじで接合する。なお、シーリング目地は、ポリウレタン系・アクリルウレタン系・ポリサルファイド系・シリコン系等からなる目地材ですき間なく埋める。
【００３０】
本出願人は、図５に示す構造について、火災実験を行ったので、以下それを説明する。図５には、図１に対応する要素に対応符号を付してある。なお符号１４は目地受けである。
【００３１】
既述のように外断熱工法は、温熱性と施工性の観点から発砲プラスチック系断熱材７と木通気胴縁１０との組合わせによるものであるが、いずれも可燃材料であり耐火性能上は極めてウィークポイントとなる。しかし、外断熱工法であるが故に、これらの可燃材料はすべて構造耐力上主要な部分６の外側にあるため、屋外火災に対して一緒に燃焼し尽くしてくれれば、鎮火後に壁体が崩壊する危険性はなくなる。一方、屋内火災に対して断熱部分が着火した場合は遮炎性が失われるが、屋内側は過去に性能を確認した内部耐力壁の仕様と同一とし、その試験の温度分布から屋外側の断熱部分は燃焼しないと推測し、従来の工法を変えることなく試験した。
【００３２】
試験は、屋内火災および屋外火災を対象とした載荷加熱試験を実施した。なお、載荷加熱は１時間のみとし、その後５〜６時間の載荷を実施して、鎮火後の非損傷性、遮熱性、遮炎性を確認するものとした。
【００３３】
試験の結果、▲１▼屋内火災に対して非損傷性は十分確保でき、断熱材７の発火および木通気胴縁１０への着火はなく、最終的には遮炎性を確保することができた。一方、▲２▼屋外火災に対しては、全ての可燃材料が燃焼し尽くし、最終的には非損傷性、遮熱性および遮炎性を確保することができた。
【００３４】
前記実験の結果、木面材を用いてなる構造・防耐火の両性能を向上させた新しい薄板軽量形鋼造の工法において、外断熱工法を変えず現在の法律で要求される諸条件（特に、耐火構造大臣認定試験）をクリアできる構造の実現を確認できた。
【００３５】
実験結果をまとめると、次のことが確認できた。
▲１▼常温時には建築物の美観と保温熱性能を向上させることができた。
▲２▼１時間の屋外火災時には、断熱層部分９の燃焼と外装材１１の脱落のみが発生し、鎮火後も構造耐力上主要な部分の非損傷性、遮熱性、遮炎性を永久的に確保できた。
▲３▼１時間の屋内火災時には、鎮火後も構造耐力上主要な部分６の非損傷性、遮熱性、遮炎性を永久的に確保し、かつ断熱層部分９の燃焼を起こさせることがなかった。
▲４▼火災時に可燃材料から発生する人体に有毒なガス（煙）は屋内に流入しないため、火災時の非難安全上非常に有効であった。
【００３６】
なお、本実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の外壁構造によると、構造耐力上主要な部分の全てを不燃材料構成し、かつ外断熱工法を採用して可燃性の材料、より望ましくは火災時できるだけ早期に燃焼あるいは溶解する材料で構成し、かつ断熱性能の高い材料をその外側（屋外側）に設置することにより、常温時は建築物の温熱性能を向上させることができると共に、前記可燃性の断熱材は火災時の熱を蓄熱せず、したがって、鎮火後に薄板軽量形鋼の温度が上昇せず、荷重支持能力を喪失して建物の倒壊を招くおそれを解消でき、結果として、経済性が高く、耐火性能・温熱性能・軽量化の向上を図った外壁システムを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】外断熱方式のスチールハウスにおける構造物躯体と耐火構造の耐力壁と外装材の取付け構造を示す横断面図である。
【図２】図１の破断斜視図である。
【図３】図２の屋外側正面図である。
【図４】図２の屋内側正面図である。
【図５】火災実験のために構築した図１と同様の耐力壁と外装材の取付け構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ たて枠
１ａ 一側フランジ
１ｂ 他側フランジ
２ 下枠３ 内装材
３ａ 屋内側防火被覆構造耐力用面材
３ｂ 屋内側防火被覆材
４ 構造耐力用面材
５ ファスナー
６ 構造耐力上の主要部分
７ 断熱材
８ 透湿防水シート
９ 断熱層部分
１０ 木通気胴縁
１１ 外装材
１２ 鋼製目地ジョイナー
１３ シーリング目地
１４ 目地受け

Claims (4)

1. 外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させて構造耐力上主要な部分を構成し、前記構造耐力上主要な部分の外側に断熱層を介して外装材を設置し、前記断熱層を火災時早期に燃焼又は溶解する可燃性の材料で、かつ断熱性能の高い安価な材料で構成することで、常温時は建築物の温熱性能を向上させると共に、屋外火災時において前記外装材と断熱層が先行脱落可能にしたことを特徴とする経済性・耐火・断熱性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁システム。
2. 請求項１記載の外断熱構造において、薄板軽量形鋼製の枠材の屋内側に屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材と屋内側防火被覆材を二重張りし、屋内火災時において前記屋内側防火被覆材が耐火性能を負担して構造耐力上主要な部分の損傷および屋外側断熱層の燃焼を防止することを特徴とする耐火性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁システム。
3. 外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させて構造耐力上主要な部分を構成し、その屋外側に順に発砲プラスチック系断熱材と外装材下地兼通気用の木胴縁を設置して断熱層部を構成し、前記木胴縁の外側に窯業系外装材を設置したことを特徴とする耐火性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁。
4. 外断熱方式の建築物において、薄板軽量形鋼製の枠材に不燃材料からなる構造耐力用面材を一体化させ、その屋外側に順に発砲プラスチック系断熱材と外装材下地兼通気用の木胴縁を設置して断熱層部を構成し、前記木胴縁の外側に窯業系外装材を設置し、薄板軽量形鋼製の枠材の屋内側に不燃材料からなる屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材と、屋内側防火被覆材を二重張りし、薄板軽量形鋼製の枠材と構造耐力用面材と屋内側防火被覆材兼構造耐力用面材とで構造耐力上主要な部分を構成し、屋外火災時において前記外装材と断熱層部が先行脱落すると共に、屋内火災時において前記屋内側防火被覆材が耐火性能を負担して構造耐力上主要な部分の損傷および屋外側断熱層の燃焼を防止することを特徴とする経済性・耐火・断熱性能を向上させた薄板軽量形鋼造の外壁。

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