【わかりやすい構造設計】鉄骨造の基本を知る～材料の特徴／計算条件とディテールの整合
【わかりやすい構造設計】鉄骨造の基本を知る～外装材（ALC・ECP・PC）の支持部材
鉄骨造を設計する際に耐火被覆については意匠設計者に任せがちになる部分ですが、耐火被覆は建築基準法や耐火認定など守らないといけないルールが多くあります。
それらを満足するためには部材サイズが決まってくることもあるため、構造設計者も基本的なことを理解しておかないと構造力学とは関係ないこところで、思わぬ部材サイズの変更を迫られることになります。
今回は構造設計者も知っておいた方がよい耐火被覆の基本について書いていきます。
①鉄骨に耐火被覆が必要な理由
鉄の基本的な性質として材料強度は高いですが、熱には弱い性質があります。
具体的には鉄骨の温度が300～500度に達すると強度が半減し、900度以上になるとさらに著しく強度が低下します。
強度が低下すると、鉄骨が変形・損傷し、最悪の場合は建物が倒壊する危険があります
建築基準法では、一定規模以上の建築物や防火・準防火地域の建物には「耐火構造」や「準耐火構造」が求められています。これを満たすために、鉄骨造には耐火被覆が必要となっています。
どのような建物が「耐火構造」や「準耐火構造」となるのかは他の方の方が詳しいので以下のサイトを参照してください。
耐火建築物の基礎知識｜準耐火建築物や耐火・防火構造の違いなど基礎知識をわかりやすく解説（suumoサイトより引用）
また耐火被覆が必要となる部材はすべての部材ではありません。建築基準法で言うところの『主要構造部』になります。構造耐力上主要な部分とは異なり、耐火の観点から重要な部材に対してなので、長期荷重を負担していない耐震ブレースや水平ブレース、耐風梁のような部材には耐火被覆の対象になりません。
②耐火被覆に関する留意点
どの工法においても基本的には認定品になるので必ず認定条件をきちんと確認して、それに適合した鉄骨部材を使用するようにしましょう。
小径部材を使用する場合には要注意です。デザイン的に力を入れたい部分で力学的には工夫をして部材サイズや板厚を小さくした場合でも耐火被覆の認定条件によってサイズや板厚で決まってくる場合があります。
外壁に面する箇所においては外壁材のALCなどとセットで耐火認定となるのでその際の寸法関係を理解して柱芯と壁芯の関係をおさえるようにしましょう。特に梁側面での施工ができる寸法を確保しつつ、追加ピースが多くならない程度の持ち出しにすることがコスト面では重要な視点になってきます。
被覆にはさび止めの効果はないので設置環境に応じて適切にさび止め塗装は行いましょう。
最後に構造として大事な留意事項としては被覆厚によってスリーブの有効寸法が小さくなることです。被覆厚によってはスリーブのサイズを大きくしておく必要があります。もしくは既製品でスリーブ部分の被覆厚を薄くできるものがあるので有効に利用していきましょう。
参考：日本インシュレーション株式会社 鉄骨はり貫通部耐火被覆材 -すりーぶたすけ
③耐火被覆の工法種別
耐火被覆の種類は大きく分けて5種類の工法について簡単に説明していきます。
〇吹付け工法
ロックウールやセメントなどを混合し、鉄骨に直接吹き付けて固める工法です。耐火被覆の中では最も安価だと思われる工法です。細かい部分にも継ぎ目なく施工がしやすいです。
安価なこともあり仕上がりの美観性はあまり良くないため、室内で見える箇所にはあまり使用せず、天井や柱を石膏ボード等で囲って隠す場所に使用します。
コスト優先の半屋外の駐車場では見える箇所でも使用していることがよくあります。
〇成型板（成形板）工法
日常のやり取りの中ではボードと言っていることが多いと思います。材料としては繊維入りけい酸カルシウム板などでできた耐火被覆板を鉄骨に貼り付ける工法になります。表面が硬くフラットで、そのまま仕上げ下地としても使えます。工場製品なので品質が安定し、施工も容易です。
〇巻き付け工法
高耐熱ロックウールや不織布などを鉄骨に巻き付け、ピンで固定する工法です。製品名としてよく耳にするのはマキベイだと思います。粉じんがほとんど発生せず、軽量で施工性が高い工法になります。
参考：マキベイ
参考：ロックウール工業協会 巻付け耐火被覆材
〇耐火塗料工法
意匠性に特化した工法で耐火塗料を直接塗布する工法になります。これまで説明してきた工法に比べて意匠性が高く、鉄骨を露出させるデザインにも対応可能になりますがコストは高めになります。
〇貼付け工法
耐火塗料よりもさらに意匠性に特化した被覆厚が非常に薄く、平滑に仕上がるシートを貼付ける工法になります。コストとしては他の工法に比べて高めにはなるので意匠性にこだわる箇所に絞って使用することが多いと思います。
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