大きな細長比を有する鉄骨プレート柱の耐火性能

馬場 重彰*1・道越 真太郎*1・中村 正寿*1・小林 裕*1・森田 尚*2

空間利用の向上や外壁との納まり等の観点から,細長い鉄骨プレート柱が建物に利用され始めている。細長い鉄骨プレート柱を実現させるには,例えばロックウールを施す方法がある。しかし,ロックウールを覆うように仕上げを施さねばならないので有効空間の減少,外壁との取合いが難しくなる,等の問題がある。そこで本研究では,耐火塗料を塗布した細長い鉄骨柱(耐火塗料厚0、0.88、2.30mm)の載荷加熱試験を実施した。載荷荷重は常温でのオイラー座屈荷重に対して0.23および0.46とし、30~100分の耐火時間を確認するとともに,高温時の座屈荷重を検討した。その結果,高温時座屈温度の理論値は実験値より低くなり,安全側の評価を与えることが確認された。さらに,熱応力解析により実験結果を良く表現することができた。

キーワード: 鉄骨プレート柱,細長比,耐火塗料,高温時座屈強度,熱応力解析

*1 技術センター建築技術研究所防災研究室
*2 技術センター技術企画部企画室

Fire Resistance of Steel Plate Column with Large Slenderness Ratio

Shigeaki BABA *1, Shintaro MICHIKOSHI *1, Masatoshi NAKAMURA *1, Yutaka KOBAYASHI *1 and Takashi MORITA *2

This paper summarizes a series of full-scale loaded heating tests on "slender look" steel columns. The slender look, which is crucial from an architectural/aesthetic standpoint, is produced by a length to thickness ratio of more than 50; in these tests, the columns were approximately 4 m long, 65 mm thick, and 150 mm wide, and has a solid cross section. The primary test parameter was the thickness of the intumescent paint coating on the three test columns. In these tests, the coatings were 0, 0.88, and 2.30 mm. The columns failed after between 30 and 100 minutes of ISO 834 heating, with the results dependent on the coating conditions and the vertical loading and varying between 20 and 40% of the room-temperature Euler buckling load. An FEM analytical model represents very well the column head vertical displacement up to the point of failure.

Keywords: steel plate column, slenderness raito, intumescent paint coating, buckling strength at high temperature, thermal stress and deformation analysis

*1 Disaster Prevention Research Section, Building Research Institute, Technology Center
*2 Planning Section, Technology Planning Department, Technology Center