JP5124393B2 - 耐火板取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えばトンネル等の構造体の表面に耐火板を取付ける場合などに適用する耐火板取付構造に関する。

従来、トンネル等の構造体の表面、例えばトンネル覆工内面に各種の耐火材よりなる耐火板を敷設することによって、上記のような構造体の耐火性能を向上させるようにしたものは種々提案されている。その場合の耐火板取付構造として、耐火板に設けた貫通孔に通しボルトを挿通して耐火被覆すべき構造体の表面に耐火板を取付けるようにしたものは知られている。

下記特許文献１は上記のような耐火板取付構造の一例を示すもので、トンネル構造体としてのトンネル覆工用セグメントの内面に耐火板（耐火パネル）を配置し、その耐火板の背面側にロックウールなどの無機質繊維材を設けて断熱および排水通路兼用の断熱空間とすると共に、上記セグメントに埋設したインサートナットに螺合する通しボルトとしてのスタッドボルトを、上記耐火板に設けた段付き貫通孔に挿通し、上記スタッドボルトに耐火キャップをねじ込んで耐火板を固定すると共に、上記段付き貫通孔内に目地材を充填して閉塞した構成である。

しかし、上記従来のものは、耐火板の裏面側の全面に無機質繊維材を充填するため、経済性が悪く、さらに段付き貫通孔内でスタッドボルトに耐火キャップをねじ込んだ後、段付き貫通孔内に目地材を詰めるという極めて煩雑かつ面倒な作業を行わなければならず施工性も悪い。また、一般にロックウールなどの無機質繊維材で排水を兼用させると、水に濡れた無機質繊維材は耐火性が下がり、本来の耐火材料としての機能を発現できなくなってしまう等の問題がある。

上記の問題に対する対応策として、例えば上記のような耐火板をトンネル覆工等の構造体の内面に直張りすることが考えられる。図９はその一例を示すもので、鋼殻トンネル１における鋼殻１ａの内面にスタッドボルト２を溶接または打撃打ち込み等によって植設し、そのスタッドボルト２に、耐火板３に形成したボルト挿通用の貫通孔３ａを挿通嵌合した状態で上記耐火板３を鋼殻１ａの内面に配置し、上記スタッドボルト２にワッシャ４を嵌め、ナット５をねじ込んで締付け固定した構成である。

この場合、上記スタッドボルト２に対する貫通孔３ａの径が小さいと、取付時に両者の位置合わせがしずらく、また製作誤差や熱膨張差によるずれで取付け困難となるので、通常は図９（ａ）のように貫通孔３ａの径をスタッドボルト２の径よりも大きく形成している。しかし、万一火災等が発生すると、その熱でワッシャ４が図の鎖線示のように変形し、そのワッシャ４と耐火板３との間から上記貫通孔３ａ内に火炎や熱流が侵入して耐火性能が低下する等のおそれがある。

そこで、例えば図９（ｂ）のように貫通孔３ａ内に耐火性の詰め物６を施すことが考えられるが、貫通孔３ａ内の狭い空間に詰め物６をするには作業者が１つずつ手作業で行わなければならず、作業が煩雑かつ面倒で施工ムラも生じやすい等の不具合がある。また例えば図１０（ａ）のようにワッシャ４の耐火板３側に耐火パッキン７を設けることが考えられるが、火災等が発生した場合には、その熱で前記図９（ａ）と同様にワッシャ４が変形し、それに伴って耐火パッキン７も変形して該耐火パッキン７と耐火板３との間から貫通孔３ａ内に火炎や熱流が侵入して耐火性能が低下する等の不具合がある。

特許２００１−３１１３９５号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、耐火板を取付ける際の施工性および経済性の向上を図りながら、耐火性能をも向上させることのできる耐火板取付構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による耐火板取付構造は、以下の構成としたものである。すなわち、耐火板の両面を貫通する同一径の貫通孔に通しボルトを挿通して構造体の表面に耐火板を取付けるようにした耐火板取付構造であって、前記貫通孔を、前記通しボルトの径の少なくとも２倍以上の径を有する円筒状に形成し、前記通しボルトに所定厚さのリング状の耐火ブランケットをその挿通孔を介して嵌合すると共に、前記挿通孔の内面を前記通しボルトの基部の外周面に密着する大きさに形成し、前記耐火ブランケットの外径を前記貫通孔の径より大きく形成することにより、前記耐火ブランケットの周縁部を前記構造体と前記耐火板との間に介在させると共に、前記構造体と前記耐火板との間に空気断熱層を形成したことを特徴とする。

上記のように構成された本発明による耐火板取付構造によれば、以下のような作用効果が得られる。
１）耐火板に設けたボルト挿通用の貫通孔を、通しボルトの径の少なくとも２倍以上の径を有する円筒状に形成したことによって、通しボルトと貫通孔との位置合わせが容易となると共に、製作誤差や熱膨張差によるずれで取付け困難となるのを防ぐことができる。
２）通しボルトに所定厚さのリング状の耐火ブランケットを嵌合すると共に、その耐火ブランケットの周縁部を上記構造体と耐火板との間に介在させたことによって、上記通しボルト挿通用の貫通孔から耐火板の背面側への火炎や熱流の侵入を防止して耐火性能を向上させることができる。
３）特に、構造体に耐火板を取付けるための通しボルトの根元部分（基部）で上記耐火ブランケットにより火炎や熱流をブロックする構成であるため、上記構造体と耐火板との間に火炎や熱流が入って耐火性能が低下するのを防止することができる。
４）上記耐火ブランケットを構造体と耐火板との間に介在させて、その間に空気断熱層を形成したことによって、耐火板による断熱効果と相まって上記の空気断熱層によって断熱効果を更に向上させることができる。特に、空気断熱層は前記従来例のように構造体と耐火板との間にロックウールなどの無機質繊維材を充填した場合よりも断熱効果が高い。
５）一般に構造体の表面には、不陸がある場合が多く、耐火板を構造体の表面から耐火ブランケットの厚み分だけ浮かすことによって、上記の不陸に対する緩衝もしくは吸収機能をもたせることができる。
６）その不陸に対する緩衝もしくは吸収機能によって、隣接する耐火板の位置合わせや目地合わせが容易となり、表面をきれいに仕上げることができる。また隣接する耐火板に段差や隙間が生じるのを防止できるので、耐火性能を向上させることができる。
７）前記従来例では、ボルト挿通用の貫通孔内に目地材等の詰め物をしており、その詰め方に個人差があって施工にバラツキが生じるおそれがあったが、本発明においては所定厚さのリング状の耐火ブランケットを用いるようにしたので施工にバラツキがなくなり、上記貫通孔を簡単・確実に閉塞することができる。
８）ボルト挿通用の貫通孔が前記従来例のような段付きでなくてもよいので、加工コストが低くてすみ経済的であり、しかも、上記貫通孔を取付け位置に位置決めするのが容易であるため、施工が簡単である。

以下、本発明による耐火板取付構造を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。 図１は本発明を適用した鋼殻トンネルの横断面図、図２（ａ）は図１の一部の拡大図、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図、図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図２（ａ）および（ｂ）の一部の拡大図、図３（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図、図４は図３（ｃ）の一部の拡大図である。それらの図を基に前記従来例と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態は、耐火板３を取付ける構造体として、図１に示すような鋼殻トンネル１に適用したもので、その鋼殻トンネル１は、鋼板等によって内外二重に形成した鋼殻１ａ・１ｂ間にコンクリート１ｃを充填してトンネル構造体を構成したものである。その鋼殻トンネル１の鋼殻１ａの内面の所定の位置に、通しボルトとしてのスタッドボルト２をスタッド溶接もしくは打撃打ち込み等によって植設し、そのスタッドボルト２を、耐火板３に形成したボルト挿通用の貫通孔３ａ内に挿入して、該スタッドボルト２にワッシャ４を嵌め、ナット５をねじ込んで上記耐火板３を鋼殻１ａの内面に取付ける共に、上記スタッドボルト２に嵌めた所定厚さのリング状の耐火ブランケット８を上記の鋼殻１ａと耐火板３との間に介在させて、上記耐火ブランケット８の配置位置以外の鋼殻１ａと耐火板３との間に空気断熱層Ａを形成したものである。

上記耐火板３の材質は適宜であるが、例えば珪酸カルシウムやセラミック等を用いることができる。本実施形態においては珪酸カルシウム系耐火板が用いられている。また耐火板３の大きさ形状や厚さも適宜であるが、本実施形態においては縦１００ｃｍ、横１５０ｃｍの長方形状で厚さが２７ｍｍのものを横長に配置して取付けたものである。上記耐火板３に形成したボルト挿通用の貫通孔３ａは、上記通しボルトとしてのスタッドボルト２の径の少なくとも２倍程度の径を有する円筒状に形成するもので、本実施形態においては上記スタッドボルト２の径（直径）を１２ｍｍとし、貫通孔３ａの径（直径）を３０ｍｍとしたものである。なお、上記のように貫通孔３ａの径を、通しボルト（スタッドボルト２）の径の少なくとも２倍以上としたのは、２倍未満であると、通しボルトと貫通孔３ａとの位置合わせがしづらく、製作誤差やスタッド施工誤差によるずれで取付け困難となる場合があるからである。

上記耐火ブランケット８の材質は適宜であるが、例えば セラミックブランケットやセラミックペーパー等を用いることができる。また上記耐火ブランケット８の形状も適宜であるが、通常は図５のように中央部にスタッドボルト２の挿通孔８ａを有するリング状で且つ所定厚さの円板状に形成すればよい。その場合、上記挿通孔８ａの径は、上記耐火ブランケット８をスタッドボルト２に嵌めたときに、挿通孔８ａの内面が、図４のようにスタッドボルト２の基部２ａの外周面に密着する大きさに形成するとよく、また上記耐火ブランケット８の外径は、耐火板３の貫通孔３ａの径よりも半径で５〜１５ｍｍ程度大きく形成するのが望ましい。さらに上記耐火ブランケット８の厚さは、それによって鋼殻１ａと耐火板３との間に形成される空気断熱層Ａの厚さを考慮して適宜設定すればよく、その空気断熱層Ａの厚さは、好ましくは５〜１５ｍｍの範囲内となるようにするのが望ましい。空気断熱層Ａの厚さがあまり薄いと、断熱効果が少なく、あまり厚いと、嵩張って、例えばトンネル等にあっては内部空間が狭くなる等の不具合があるからである。

上記の構成において、構造体としての鋼殻トンネル１の内面に耐火板３を取付けるに当たっては、例えば以下の要領で施工すればよい。先ず、耐火板３を取付けるべき鋼殻トンネル１の鋼殻１ａの内面に、上記耐火板３に形成したボルト挿通用の貫通孔３ａに対応して、前記通しボルトとしてのスタッドボルト２を溶接または打撃打ち込み等によって植設する。そのスタッドボルト２の植設は、１つの耐火板３毎に行うか、或いは多数の耐火板３に対するスタッドボルト２を同時に連続的に行ってもよい。次いで、上記スタッドボルト２の基部に耐火ブランケット８を嵌めた後、上記スタッドボルト２に、耐火板３の貫通孔３ａを挿通嵌合すると共に、上記スタッドボルト２にワッシャ４を嵌め、ナット５をねじ込むことによって、上記の耐火板３を鋼殻１ａの内面に所定の間隔をおいて取付ける。それによって上記鋼殻１ａと耐火板３との間に空気断熱層Ａを形成するものである。

上記のように本発明による耐火板取付構造は、耐火板３に設けたボルト挿通用の貫通孔３ａを、通しボルトとしてのスタッドボルト２の径の少なくとも２倍程度の径を有する円筒状に形成したことによって、上記スタッドボルト２と貫通孔３ａとの位置合わせが容易となり、製作誤差やスタッド施工誤差によるずれで取付け困難となるのを防ぐこともできる。また上記ボルト２に所定厚さのリング状の耐火ブランケット８を嵌合すると共に、その耐火ブランケット８の周縁部を構造体としての鋼殻１ａと耐火板３との間に介在させたことによって、上記貫通孔３ａから耐火板３の背面側への火炎や熱流の侵入を防止して耐火性能を向上させることができる。特に、鋼殻１ａに耐火板３取付けるためのボルト２の基部で上記耐火ブランケット８により火炎や熱流をブロックする構成であるため、上記鋼殻１ａと耐火板３との間に火炎や熱流が入って耐火性能が低下するのを防止することができる。

さらに上記耐火ブランケット８を鋼殻１ａと耐火板３との間に介在させて、その間に空気断熱層Ａを形成したことによって、上記耐火板３による断熱効果と相まって上記の空気断熱層Ａによって断熱効果を更に向上させることが可能となる。特に、上記のような空気断熱層Ａは断熱空間にロックウールなどの無機質繊維材を充填した場合よりも断熱効果が高く、火災等の発生時には鋼殻トンネル等の構造体を良好に熱等から守ることができる。また一般に上記のような構造体の表面には、不陸がある場合が多いが、耐火板３を構造体の表面から耐火ブランケット８の厚み分だけ浮かすことによって、上記の不陸に対する緩衝もしくは吸収機能をもたせることができる。また、その緩衝もしくは吸収機能によって、隣接する耐火板３の位置合わせや目地合わせが容易となり、隣接する耐火板３の表面に段差や隙間が生じることなく平らにきれいに仕上げることができる。また、それによって隣接する耐火板３・３間に火炎や熱流等の侵入を防止できるので、耐火性能を大幅に向上させることができる。

なお、上記実施形態は、スタッドボルト２に耐火板３を固定するためのナット５として通常の六角ナットを用いたが、例えば図６に示すような袋ナット５１を用いてもよい。このような袋ナット５１を用いると、スタッドボルト２の長さが短くても耐火板３を良好に固定できると共に、前記図４のようにスタッドボルト２の先端がナットから張り出して外観体裁を損ねたり、他物が当たって損傷等するのを防ぐことができる。

また上記実施形態は、構造体として鋼殻トンネル１に適用した場合を例にして説明したが、例えば図７に示すようなトンネル覆工用セグメント１０ａを用いたシールドトンネル１０等にも適用可能であり、又その場合、例えば図８に示すようにトンネル覆工用セグメント１０ａに予め埋設したインサートナット１１を用いて耐火板３を取付けることもできる。上記図７はトンネル底部のインバート部１０ｂを除くセグメント１０ａの内面のほぼ全面に耐火板３を取付けた構成であり、また上記図８は通しボルトとして頭付きボルト１２を上記インサートナット１１にねじ込むことによって、上記各耐火板３をトンネル覆工用セグメント１０の内面に取付けたものである。上記頭付きボルト１２の基部には前記と同様のリング状の耐火ブランケット８が挿通保持され、その耐火ブランケット８の周縁部を上記セグメント１０と耐火板３との間に介在させることによって、その耐火ブランケット８の配置位置を除く上記セグメント１０と耐火板３との間に空気断熱層Ａを形成したものである。他の構成は前記実施形態と同様であり、同様の作用効果が得られる。

本発明は上記以外にも例えばトンネル覆工をコンクリートを打設して形成するトンネルやトンネル以外の地下通路や橋梁等の構築物またはビル等の建築物などの各種の構造体の表面（内面や外面）に耐火板を取付ける場合にも適用することができる。また上記のような構造体に耐火板を取付ける手段としては、前記のようなスタッドボルト２やインサートナット１１に限らず、例えば各種のアンカーやアンカーボルト等を用いてもよく、少なくとも耐火板を貫通する通しボルトを用いて構造体に取付けるものであれば各種の構成のものに適用可能である。

以上のように本発明による耐火板取付構造は、前記の構成であるから、トンネル等の構造体の表面に耐火板を取付ける際の施工性および経済性の向上を図った上で耐火性能のよい耐火板取付構造を容易・安価に提供することが可能となるもので、各種の構造体の表面に耐火板を取付ける場合の取付構造として有効適切であり、また産業上も極めて有効に利用することができる。

本発明を適用した鋼殻トンネルの横断面図。 （ａ）は図１の一部の拡大図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図。 （ａ）および（ｂ）は図２（ａ）および（ｂ）の一部の拡大図、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図。 図３（ｃ）の一部の拡大図。 上記実施形態の耐火板取付部の分解斜視図。 耐火板固定用ナットとして袋ナットを用いた例の横断平面図。 本発明を適用した他のトンネルの横断面図。 耐火板取付部の横断平面図。 （ａ）は耐火板取付部の一例を示す横断面図、（ｂ）は他の例を示す同上図。 （ａ）は耐火板取付部の更に他の例を示す横断面図、（ｂ）は火災によりワッシャが変形した状態の同上図。

符号の説明

１ 鋼殻トンネル
１ａ、１ｂ 鋼殻
１ｃ コンクリート
２ スタッドボルト（通しボルト）
３ 耐火板
３ａ 貫通孔
４ ワッシャ
５ ナット
６ 詰め物
７ 耐火パッキン
８ 耐火ブランケット
１０ シールドトンネル
１０ａ トンネル覆工用セグメント
１１ インサートナット
１２ 頭付きボルト（通しボルト）
Ａ 空気断熱層

Claims (2)

1. 耐火板の両面を貫通する同一径の貫通孔に通しボルトを挿通して構造体の表面に耐火板を取付けるようにした耐火板取付構造であって、
   前記貫通孔を、前記通しボルトの径の少なくとも２倍以上の径を有する円筒状に形成し、前記通しボルトに所定厚さのリング状の耐火ブランケットをその挿通孔を介して嵌合すると共に、前記挿通孔の内面を前記通しボルトの基部の外周面に密着する大きさに形成し、前記耐火ブランケットの外径を前記貫通孔の径より大きく形成することにより、前記耐火ブランケットの周縁部を前記構造体と前記耐火板との間に介在させると共に、前記構造体と前記耐火板との間に空気断熱層を形成したことを特徴とする耐火板取付構造。
2. 前記の空気断熱層の厚さを５〜１５ｍｍの範囲内とした請求項１に記載の耐火板取付構造。

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