JP4375806B2 - コンクリート外壁から熱的に遮断して突出するコンクリート構築物を、片持ち支持形態で支持するための不燃断熱ブロック - Google Patents
コンクリート外壁から熱的に遮断して突出するコンクリート構築物を、片持ち支持形態で支持するための不燃断熱ブロック Download PDFInfo
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Description
即ち、図8(A),(B)の従来例1にあっては、コンクリート建物から水平に突出した、鉄筋コンクリートバルコニー床スラブ、及び垂直に突出した鉄筋コンクリート袖壁の全外周を、コンクリート外壁同様に、断熱被覆用の複合パネル及び断熱材で被覆するものである。
即ち、従来例3は、図9(B),(C)に示す如く、断熱材上部に、多数の長尺連結鉄筋群を串刺し形態で並列配置し、断熱材下部では、各長尺連結鉄筋間に圧縮用鉄筋を配置して、各圧縮用鉄筋の両端の支圧板を断熱材から突出させると共に、各ラチス筋を圧縮用鉄筋の近傍に配置し、且つラチス筋の両端延長部を断熱材上部の長尺連結鉄筋間に並列延出して熱橋低減用鉄筋ユニットとし、該鉄筋ユニットを、図9(A)に示す如く、バルコニー用型枠と住戸躯体用型枠とに差し渡し状に配置してコンクリート打設し、コンクリートバルコニーを熱橋低減ユニットで片持ち支持形態で支持するものである。
従って、突出構築物(バルコニー、袖壁)からの熱橋作用を低減するために、コンクリート躯体内面に断熱補強材を貼着することとなるが、コンクリート躯体内側での断熱補強は、熱橋の低減効果が75%程度しか期待出来ず、従来例1より熱橋低減効果が低い。
しかも、従来例2にあっては、図8(C),(D)に示す如く、コンクリート躯体内面に、断熱補強材による段差が生じ、内装仕上げに際しては、断熱補強材の段差を解消するための、内装材貼着用の下地の施工も必要となり、内装仕上げ面での施工数、及びコストが増大する。
また、バルコニー等の、水平突出構築物は、大きさ、形状が様々であって、全てに対応する鉄筋ユニットの準備が煩雑、且つ困難である。
そして、型枠組み時には、連結用鉄筋が密集並列しているため、特に、住戸躯体側に配筋された鉄筋が邪魔になって、熱橋低減用鉄筋ユニットの配置、及び配筋固定が困難であり、バルコニー型枠及び住戸躯体型枠内で、配筋組立てが煩雑、且つ困難な作業となる。
また、バルコニー床スラブと住戸躯体との境界面に熱橋低減用鉄筋ユニットを配置してコンクリート躯体を構築後に、コンクリート外壁に断熱材を貼着する、後貼り工法、の外断熱建物となるため、施工性が悪く汎用性が無い。
しかも、従来例3の熱橋低減工法は、袖壁等の垂直突出構築物の構築には適用出来ない。
また、図10(B)に示す如く、バルコニー下端筋に干渉しないように、鉄筋取付用治具をバルコニー下端筋の上方に配置する必要があるため、上方連結鉄筋と下方連結鉄筋との応力中心距離が小さくなり、バルコニーの抗力が小さくなる危険があるため、必要強度保持のため、バルコニー床スラブの厚さの増大を招く。
また、断熱材の、上部切欠溝群及び下部切欠溝群は、各連結鉄筋群及び各鉄筋取付用治具を嵌入した部位に空隙の生ずる恐れがあり、該断熱材の切欠溝群での空隙は、打設コンクリートが充填されて、バルコニーとコンクリート躯体とを打設コンクリートが連続し、外断熱コンクリート躯体としての断熱機能の低下を招来する危険がある。
そして、該従来例4も、従来例3同様、バルコニー床スラブと住戸躯体との境界面に連結鉄筋を備えた断熱材を配置し、コンクリート躯体構築後に、コンクリート外壁に断熱材を張着する、後貼り工法、の外断熱建物であって、汎用性が低い。
しかも、従来例4も、従来例3同様、袖壁等の垂直突出構築物の構築には適用出来ない。
また、嵌入用孔H1は、図3(A)に示す、複合パネル2の上端の切込み形態の嵌入用孔H1、及び図5に示す、断熱支持パネル3の挿入用の嵌入用孔H1を含むものであり、断熱層2B,3Bに於いて、不燃支持ブロック4の不燃断熱材4Bが嵌め込めて固着出来る孔であれば良い。
そして、押出法ポリスチレンフォーム板(熱伝導率:0.024〜0.037kcal/mh℃、透湿抵抗:25〜7.1m2hmmHg/g)の断熱層2B,3B内に炭酸カルシウム系発泡材の不燃断熱材4Bを嵌入一体化すれば、不燃断熱材4Bは、あたかも断熱層2B,3Bの一部となる。
そして、Z筋1の不燃断熱材4Bからの、一方の突出部APは、コンクリート躯体内で、他方の突出部BPは、突出構築物内で、打設コンクリートと一体化するものであるが、コンクリート躯体内固着用の突出部APは、対応コンクリート躯体に対処して、全長が直線形態でも、先端部が屈曲したものでも良い。
また、不燃断熱材4BがZ筋1を空密的に保持していることも必須条件である。
この場合、Z筋1の不燃断熱材4Bによる空密保持は、Z筋1を金型に入れて炭酸カルシウム系樹脂の注入発泡で一体化しても良く、或いは、図1(B)の如く、Z筋1の所定部位に、隙間追従シート12Aを巻いて、不燃断熱材片(炭酸カルシウム系発泡板片)4B´で両側から挟着固定しても、不燃断熱材片4B´の嵌合溝H2,H2´,H3とZ筋1との隙間は、隙間追従シート12Aの経時膨張で空密保持となる。
或いは、図1(B)の如く、2分割した不燃断熱材片4B´の各嵌合溝H2,H2´,H3を、各嵌合鉄筋径より若干(標準:3mm)大きくしておき、嵌合溝に耐火シーリング13(コニシ(株)製、耐火目地用シーラント120(商品名))を充填し、対称内面にも、耐火シーリング13を塗布して、Z筋1を嵌合溝H2,H2´,H3に挟着して、分割不燃断熱材片4B´を、耐火シーリング13の接着作用で一体化しても良い。
そして、得られる鉄筋コンクリートのバルコニー床スラブや袖壁の突出構築物は、コンクリート躯体側と断熱層2B,3Bで熱的に遮断されるため、突出構築物から建物躯体への熱橋作用は、突出構築物→Z筋→コンクリート躯体、のルートのみとなり、従来例2の突出構築物(バルコニー床スラブ、袖壁)のコンクリート→建物躯体のコンクリート、のコンクリートを介した熱橋作用が無くなる。
そして、不燃支持ブロック4自体は、工場生産品の小型部材であるため、均質で支持力の保証された建築用部品として準備出来、保守管理、搬送が容易であって、各施工現場への展開も容易である。
また、不燃支持ブロック4の、断熱層2B,3Bへの嵌合固着は、不燃断熱材4Bの側面に隙間追従シート12Aを貼着しての、不燃断熱材4Bと嵌入用孔H1との隙間の密閉された嵌着となって、隙間の空気は空気断熱層として機能するため、断熱層2B,3Bは、不燃断熱材4Bを嵌合しても、断熱機能の低下は生じない。
その上、不燃断熱材4BがZ筋1を空密的に保持しているため、不燃断熱材4Bと貫通Z筋1との隙間の空気流通は存在しなくなり、不燃断熱材4BとZ筋1との界面からの空気流通に起因する断熱機能損失も生じない。
この場合、Z上端筋1U、Z下端筋1Dの径、長さは、適用するコンクリート突出構築物の構造計算によって決定すれば良いが、Z上端筋1UとZ下端筋1Dとは、コンクリートとの固着力の観点から、即ち、構造計算上の観点、から同径の異形棒鋼とするのが好ましく、Z下端筋1Dは、圧縮応力負担であるため、引張応力負担のZ上端筋1Uより短寸と出来、標準バルコニー床スラブ(奥行き1500mm、厚さ180mm)及び標準袖壁(奥行き1500mm、厚さ180mm)に適用可能な標準Z筋1にあっては、Z上端筋1Uの長さL10は1200mm、Z下端筋1Dの長さL12は760mmであって、共に22mm径の異形棒鋼であり、応力中心距離L15は92mmである。
しかも、Zトラス筋1Mは等角の傾斜部1Sを両側に備えた左右対称形態であるため、図2(A)の如く、標準仕様の、Z筋1の突出部AP,BPが同一形態のものにあっては、使用時には、左右の識別判断が不要であり、小物の建築用部材としての保管、搬送、使用が簡便である。
この場合、Zトラス筋1Mの、Z上端筋1U及びZ下端筋1Dとの固着一体化は、当接して両側から溶接固着すれば良い。
トラス構造のZ筋1にあっては、Z上端筋1Uは、主として、引張り応力に対抗し、Z下端筋1Dは圧縮応力に対抗するが、Zトラス筋1Mは傾斜角(挟角)θが45°であるため、引張り応力と圧縮応力との作用界面の45°の剪断応力作用に好適に対抗するものとなる。
従って、Z筋1は、突出構築物の基端での、引張り応力対抗部は、Z上端筋1UとZトラス筋1Mの水平上辺部1U´が一体となり、圧縮応力対抗部は、Z下端筋1DとZトラス筋1Mの水平下辺部1D´が一体となり、十分な応力中心距離L15を保つことにより強大な支持力を発揮し、突出構築物の荷重負荷応力による変位を極小(標準:バルコニー基端0.3mm、袖壁基端0.001mm)に保つことが出来る。
この場合、Z筋1には、全長に亘って、防蝕断熱性のエポキシ樹脂塗料の耐火コート下塗材((株)エスケー化研、商品名)を、断熱性錆止め塗料1Bとして下塗りし、不燃断熱材4B対応部位には、更に、SK耐火コート上塗材((株)エスケー化研、商品名)を耐火塗料1Aとして上塗りすれば良く、耐火コート下塗材により、Z筋1は、コンクリート内での腐蝕が抑制され、断熱性、耐久性が向上する。
従って、本発明の不燃支持ブロック4で片持ち支持した鉄筋コンクリート突出構築物は、火災時に、コンクリート外壁Wを外断熱被覆した断熱層2B,3Bが燃焼しても、Z筋1は、不燃断熱材4Bと耐火塗料1Aとの二段防御によって保護されて、火災による強度劣下が抑制出来るものとなり、不燃支持ブロック4は、耐火性の突出構築物の構築を可能とする。
この場合、不燃断熱材4Bとしては、炭酸カルシウム系発泡板のロックセルボード(フジ化成工業(株)、商品名)を採用すれば、切断加工が容易であり、図4(B)に示す如く、Z上端筋1U用の嵌合溝H2、Zトラス筋1Mの水平上辺部1U´用の嵌合溝H2´、及びZ下端筋1D用の嵌合溝H3は、慣用のテーブル式発泡スチロールカッターで、きれいに切削加工出来る。
従って、Z筋1に型枠成形で不燃断熱材4Bを一体化する、量産品の不燃支持ブロック4と、同等のZ筋1の空密保持が得られる上、各需要者(施工業者)の注文に応じた小ロット製作も可能となり、バルコニー床スラブや袖壁等の突出構築物の自由な設計にも自在に対処出来る不燃支持ブロック4の提供が可能となる。
この場合、若干d12の寸法は、10mm程度確保すれば充分である。
従って、不燃支持ブロック4は、Z筋1が隙間追従シート12Aの経時膨張によって不燃断熱材4Bに空密保持されるため、前後の隙間追従シート12A間の隙間の空気は空気断熱層として機能すると共に、不燃断熱材4Bの前後面4Fから隙間追従シート12Aに到るZ筋1外周の空隙が耐火シーリング13で充填されるため、隙間追従シート12A及び隙間追従シート12Aの前部と後部のZ筋1も耐火保護されて、不燃支持ブロック4は、不燃断熱材片4B´を挟着一体化したものでありながら、Z筋1に型成形で不燃断熱材4Bを一体化したものと同等の耐火性を具備したものとなる。
しかも、不燃支持ブロック4の、断熱層嵌入用孔H1への嵌着部は不燃断熱材4Bであるため、コンクリート外壁Wを被覆する断熱層は、不燃断熱材4Bの嵌入止着によっても断熱機能の損失が無く、火災時の断熱層の燃焼時にも、片持ち支持Z筋1の火災劣下は抑制出来、該不燃支持ブロック4を採用した鉄筋コンクリート突出構築物は、熱橋作用が抑制されて、支持力が保証されて、耐火性に富むものとなる。
しかも、コンクリート躯体型枠内へ突出させるZ筋1の突出部APは、突出構築物の形態に応じて屈曲して、コンクリート外壁W内への固定と出来るため、バルコニー床スラブSBの居住部床スラブSAに対する上下段差突出も、袖壁5のコンクリート躯体側の壁からの左右にずらした突出構築も可能となり、鉄筋コンクリート突出構築物の設計の自由度が向上する。
不燃支持ブロック4は、図1(A)に示す如く、Z上端筋1UとZ下端筋1DとをZトラス筋1Mで中心間距離L15を保って、上下に、トラス構造に一体化したZ筋1の中央部を、幅X4、厚さY4、高さZ4の不燃断熱材4Bで一体化被覆したものであり、不燃断熱材4Bは、コンクリート外壁Wを外断熱被覆する断熱層、即ち、バルコニー床スラブSBにあっては、図4に示す如く、コンクリート外壁Wを被覆する複合パネル2の断熱層2B、袖壁5にあっては、図7の如く、袖壁5の基端を熱的に遮断する断熱支持パネル3の断熱層3B、に配置する嵌入用孔H1に嵌合固定するものであり、Z筋1は、鉄筋コンクリートの、水平突出構築物としてのバルコニー床スラブSBや、垂直突出構築物としての袖壁5を、片持ち支持する強度を備えたものである。
そして、本実施例の不燃支持ブロック4は、バルコニー床スラブSBにあっては、厚さTBが180mm、奥行きLBが1500mm、袖壁5にあっては、壁厚T5が180mm、奥行きLBが1500mmのものに適用可能とする。
図2(A)は、Z筋1の正面図であり、図2(B)はZ筋の要部拡大図である。
Z筋1は、図2(A)に示す如く、コンクリート突出構築物の、引張応力負担用のZ上端筋1Uと、圧縮応力負担用のZ下端筋1Dとを、中央の水平上辺部1U´、該水平上辺部1U´から45°で降下する両側の中間傾斜部1S、及び中間傾斜部1S下端から両側に延出する水平下辺部1D´を備えたZトラス筋1Mで、上下に応力中心距離L15を保って溶接一体化固定したものである。
Z筋1は、鉄筋コンクリートの、バルコニー床スラブSBや袖壁5を片持ち支持形態で支持する強度が必要であり、バルコニー床スラブSB等の水平突出構築物にあっては、固定荷重に積載荷重を加味し、袖壁5等の垂直突出構築物にあっては、固定荷重に風圧を加味して、Z筋1の各構成棒鋼の径、長さを決定する必要があり、曲げモーメントMの一般式:M=at×ft×jに基づいて決定すれば良い。
ここで、atは、引張鉄筋の断面積、ftは、鉄筋棒鋼の許容引張応力度、jは、曲げ材の応力中心距離である。
そして、応力中心距離L15は、Zトラス筋1Mの水平上辺部1U´が不燃断熱材4B厚さY4全域に亘る条件、不燃断熱材4B、断熱層3B、複合パネル断熱層2Bの各厚さが75mmの等厚である条件、及びZトラス筋1Mの両側の中間傾斜部1Sが45°傾斜の条件の下で決定出来、Z上端筋1Uと水平上辺部1U´との固着部ZUの長さが80mmであれば、厚さY4が75mmの不燃断熱材4B内に、Z上端筋1UとZトラス筋の水平上辺部1U´との固着部ZUが厚さY4の全域に亘った配置と出来る。
径19mm 径22mm 径25mm
Z上端筋1Uの全長(mm) 1300 1200 1150
Z下端筋1Dの全長(mm) 820 760 730
重量(kg) 5.0 6.3 7.8
出願時価格(円) 320 403 500
バルコニーの強度余裕 43% 58% 68%
袖壁の強度余裕 31% 49% 61%
バルコニー先端変位量(mm) 2.6 2.0 1.7
居住部床スラブSAと断熱層2Bとの
当接部位変位量(mm) 0.3 0.3 0.3
袖壁先端の変位量(mm) 0.668 0.494 0.376
袖壁基端の変位量(mm) 0.001 0.001 0.001
尚、Zトラス筋1Mは、全て16mmの異形棒鋼を、同一形態で採用。
図1(A)は不燃支持ブロック4の全体斜視図であって、図1(B)は製作説明図である。
そして、不燃支持ブロック4は、図3(A)に示す如く、複合パネル断熱層2Bの嵌入用孔H1や、図5(A),(B)に示す如く、断熱支持パネル本体を構成する断熱層3Bの嵌入用孔H1に嵌入止着する部材であって、不燃断熱材4BでZ筋1を保持した部材である。
この場合、各嵌合溝H2,H2´,H3の径は、各嵌合鉄筋(Z上端筋、Zトラス筋、Z下端筋)の径より若干(標準:6mm)大きく形成する。
そして、隙間追従シート12Aが経時膨張して各嵌合溝H2,H2´,H3を充填密閉した後(標準:1時間後)に、Z筋1を挟着保持した不燃断熱材4Bの前後の嵌合溝H2,H2´,H3の隙間から、慣用の耐火シーリング13を慣用のシーリングガンで充填し、不燃断熱材4Bの幅中央の接着界面に隙間があれば、該隙間にも耐火シーリングを充填して、Z筋1を一体化保持した不燃支持ブロック4とする。
〔例1.バルコニー床スラブ(図3、図4)〕
図3は、通気用条溝Gを外面に備えた断熱層2Bにセメント板2Aを層着した、通気性断熱複合パネルへ不燃支持ブロック4を適用するものであり、図3(A)に示す如く、コンクリート外壁の外側型枠として配置する幅AWが900mmの複合パネル2の上部の、バルコニー床スラブSBの基端対応部位では、複合パネル2のセメント板2Aを切除して前面に通気用条溝Gを備えた断熱層2Bを剥き出しとし、該剥き出し部に、幅W4が60mm、高さ4hが200mmの嵌入用孔H1を、450mm間隔で2ヶ所切開形成しておく。
そして、該複合パネル2を、慣用の型枠組みで、外側型枠として立設した段階で、不燃支持ブロック4には、図1(A)、図3(B)に示す如く、不燃断熱材4Bの両側面の前後に、2mm厚の隙間追従シート12Aを貼着し、且つ下面にも接着テープ12Bを添着して、該不燃断熱材4Bの底面を、接着テープ12Bを介して嵌入用孔H1に整合固着し、セメント板2Aを切除した部位には、図3(B)に示す如く、耐水板6を、厚肉部2Cを介して貼着配置して条溝Gを保護する。
尚、断熱層2Bの上面2ヶ所の浅い着座溝2Gは、複合パネル2相互の上下接続の位置合せを司るT字ジョイント(図示せず)を着座固定するものである。
尚、嵌入用孔H1の幅W4は60mmであり、不燃断熱材4Bの幅X4は50mmであるが、該隙間は、隙間追従シート12Aの経時膨張によって空密的に閉止されるため、該隙間の密閉空気は、断熱空気層として機能し、断熱層2Bの嵌入用孔H1による断熱欠損は生じない。
図5(B)に示す如く、コンクリート外壁Wを被覆する複合パネル2の断熱層2Bの厚さ(標準:75mm)と、厚さT3が等厚で、高さ3hが階高1h(標準:2700mm)の1/3で、幅W3がコンクリート袖壁5の突出部基端の幅T5と、少なくとも同幅の断熱層3Bの中央に、幅W4(60mm)、高さ4h(200mm)の嵌入用孔H1を切開し、該断熱層3Bの嵌入用孔H1に、工場生産品の不燃支持ブロック4を、図1(A)に示す如く、不燃断熱材4Bの両側面前後には隙間追従シート12Aを、底面には接着テープ12Bを付設して、図5(A)の如く、不燃断熱材4Bを断熱層3Bと整合して嵌入固着し、不燃支持ブロック4を一体化した断熱支持パネル3とする。
次いで、慣用の型枠組みで、コンクリート外壁Wの外側型枠として立設した複合パネル2に対し、袖壁突出部位で、不燃支持ブロック4を一体化した断熱支持パネル3の3枚を、複合パネル2の断熱層2Bに衝合して、順次、階高1h分(3枚)上下に接合する。
そして、断熱支持パネル3の外側には、慣用の袖壁型枠を組み、断熱支持パネル3から突出するZ筋1の、袖壁側突出部BP及びコンクリート躯体側突出部APを、それぞれ、対応型枠内で位置保持して固定し、両側の型枠内にコンクリート打設すれば、図6に示す如く、階高1hの高さの袖壁5内に、Z筋1の3本が上下等間隔(900mm間隔)に配置され、コンクリート袖壁5は、コンクリート躯体CFに断熱層3Bで熱遮断されて、上下3本のZ筋で片持ち支持されたものとなる。
1A 耐火塗料
1B 錆止め塗料
1D Z下端筋
1D´ 水平下辺部
1h 階高
1M Zトラス筋
1S 中間傾斜部
1U Z上端筋
1U´ 水平上辺部
2 複合パネル(断熱複合パネル)
2A 外装下地材
2B,3B 断熱層
2C 厚肉部
3 断熱支持パネル
3G スリット溝
3E 接合板
4 不燃支持ブロック
4B 不燃断熱材
4B´ 不燃断熱材片
4D 内面(対称内面)
4F 端面(前後端面)
4S 側面
5 袖壁(コンクリート袖壁)
6 耐水板
7 T字ジョイント
12A 隙間追従シート
12B 接着テープ
13 耐火シーリング
16A シーリング
A 居住部
AP,BP 突出部(Z筋突出部)
B バルコニー
CF コンクリート躯体
G 条溝(通気用条溝)
H1 嵌入用孔
H2,H2´,H3 嵌合溝
L15 応力中心距離(中心間距離)
P パラペット
SA 居住部床スラブ
SB バルコニー床スラブ
Sf,Sf´ コンクリート床表面
W コンクリート外壁(外壁、コンクリート壁)
Wf 外壁表面
ZD,ZU 固着部
Claims (6)
- 鉄筋コンクリート造外断熱建物のコンクリート外壁(W)から、鉄筋コンクリート造の突出構築物(SB,5)を、断熱層(2B,3B)で熱的に遮断して、片持ち支持形態で支持するための不燃支持ブロックであって、不燃支持ブロック(4)は、コンクリート外壁(W)を外断熱被覆する断熱層(2B,3B)の嵌入用孔(H1)に嵌着するための、左右幅(X4)、前後厚さ(Y4)及び高さ(Z4)を備えた不燃断熱材(4B)と、不燃断熱材(4B)を貫通して、不燃断熱材(4B)で保持された連結用の1本のZ筋(1)とを含み、Z筋(1)は、Z上端筋(1U)とZ下端筋(1D)とを、上下方向に応力中心距離(L15)を保ってZトラス筋(1M)で一体化固着したものであり、不燃断熱材(4B)がZ筋(1)を空密的に保持している不燃支持ブロック。
- Z筋(1)は、Z上端筋(1U)とZ下端筋(1D)とを、台形状に屈曲して水平上辺部(1U´)、両側の等傾斜の中間傾斜部(1S)、及び両側の水平下辺部(1D´)を備えたZトラス筋(1M)で一体化固着した、請求項1の不燃支持ブロック。
- Zトラス筋(1M)が、中央の水平上辺部(1U´)でZ上端筋(1U)の下面と、両側の水平下辺部(1D´)でZ下端筋(1D)の上面と固着一体化し、両側の中間傾斜部(1S)が、それぞれ、Z下端筋(1D)に対して挟角(θ)が45°である、請求項2の不燃支持ブロック。
- Z筋(1)は、不燃断熱材(4B)内では耐火塗料(1A)を塗布し、突出部(AP,BP)では錆止め塗料(1B)を塗布した、請求項1乃至3のいずれか1項の不燃支持ブロック。
- 幅(X4)の不燃断熱材(4B)を半幅(X2)の不燃断熱材片(4B´)に2分割し、両断熱材片(4B´)の対称内面(4D)に配置した嵌合溝(H2,H2´,H3)に、隙間追従シート(12A)を巻き付けたZ筋(1)を嵌合して、対称内面(4D)を接着一体化した不燃支持ブロック。
- 隙間追従シート(12A)は、不燃断熱材片(4B´)の端面位置(LF−LF)より若干(d12)入り込んだ位置で巻き付けて不燃断熱材片(4B´)を一体化し、不燃断熱材(4B)の端面(4F)から隙間追従シート(12A)に到る空隙に耐火シーリング(13)を充填した請求項5の不燃支持ブロック。
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