講義の予定 はじめて学ぶ建物と火災 第1章 建物火災に対する安全 第2章 火災は意外と多い ー 火災の実態

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講義の予定 はじめて学ぶ建物と火災 第1章 建物火災に対する安全 第2章 火災は意外と多い ー 火災の実態 第1章 建物火災に対する安全 第2章 火災は意外と多い ー 火災の実態 第3章 ものが燃える ー 火災の現象 第4章 火災の被害を小さくするために 第5章 火・煙から人をまもる ー 避難安全 第6章 火災の拡大を防ぐ ー 延焼防止 第7章 火災に耐える建物をつくる

教科書と参考書

第5章 火・煙から人を守る -火災時の避難安全- 第5章 火・煙から人を守る      -火災時の避難安全- 5-1 人を安全に避難させる 5-2 人の動きを知る 5-3 煙の怖さを知る 5-4 煙の動きを知る 5-5 煙を制御する 5-6 避難安全性能を確かめる

5-1 人を安全に避難させる ・火災時の建物利用者の避難対策: 建物を計画する上で最優先することの一つ, 火災時の実効性を重視させる 5-1 人を安全に避難させる ・火災時の建物利用者の避難対策:  建物を計画する上で最優先することの一つ,  火災時の実効性を重視させる ・避難計画:  建物内のどこで火災が発生しても,  人々が安全な場所に避難できる ・安全区画:  出火した部屋と防煙的に区画された廊下  や部屋,第1次と第2次の安全区画がある

建物の安全区画

避難安全性能の条件

5-1-2 避難経路の計画 ・2方向避難の確保: 建物利用者が居る場所から安全な場所に 至る経路を独立に2つ確保 5-1-2 避難経路の計画 ・2方向避難の確保:  建物利用者が居る場所から安全な場所に  至る経路を独立に2つ確保 ・避難経路の連続性と明快性:  「居室→廊下→階段」など連続性と明快性を  持たせて,避難中に迷わなくさせる ・特別避難階段:  火や煙に安全性の高い階段で,廊下との  間に付室やバルコニーがある階段

2方向避難の例

避難階段の例

特別避難階段の例

5-1-3 脱出手段の計画 ・避難器具: 避難はしご,避難タラップ,救助袋, 緩降機,避難橋,避難ロープ,すべり台 など ・緩降機: 5-1-3 脱出手段の計画 ・避難器具:  避難はしご,避難タラップ,救助袋,  緩降機,避難橋,避難ロープ,すべり台  など ・緩降機:  体重や降下高さに関わらず自重で一定  の速度で降下し,着地のショックも無い

避難器具の例

5-2 人の動きを知る ・避難者心理: 非常時には,避難者が興奮状態となり 本能あるいは感情的に行動する ・日常動線志向型: 5-2 人の動きを知る ・避難者心理:  非常時には,避難者が興奮状態となり  本能あるいは感情的に行動する ・日常動線志向型:  日頃から使い慣れた経路や階段を  使って逃げようとする ・帰巣性(きそうせい):  入ってきた経路を戻って逃げようとする

5-2-1 避難者の特性と心理 ・向光性: 明るい方向を目指して逃げようとする ・危険回避性: 5-2-1 避難者の特性と心理 ・向光性:  明るい方向を目指して逃げようとする ・危険回避性:  火災や煙など危険現象からできるだけ 遠ざかるように逃げようとする ・追従性:  避難先頭者や多くの人が逃げる方向  に逃げようとする

火災時の避難者の危険性 建物の用途と在館者の状態

5-2-2 在館者の密度と速さ ・建物利用者の歩行速度: 一般的に 1.0~1.3(m/s) 程度だが, 群集密度の増加で減少 5-2-2 在館者の密度と速さ ・建物利用者の歩行速度:  一般的に 1.0~1.3(m/s) 程度だが,  群集密度の増加で減少 ・階段の水平投影の歩行速度:  0.5(m/s) 程度 ← 階段の寸法に影響 ・出入り口などの滞留解消時間:  出入り口の幅1m当り1.5人/秒   ← この値を流動係数という

非難時の 群集による 流れ特性

在館者の密度

群集密度と歩行速度

群集での 出口通過 速度 (1m幅)

5-2-3 災害弱者への配慮 ・災害弱者: 避難能力が十分でなく逃げ遅れる可能性がある人 → 高齢者・乳幼児・障害者 ・水平避難方式: 5-2-3 災害弱者への配慮 ・災害弱者: 避難能力が十分でなく逃げ遅れる可能性がある人 → 高齢者・乳幼児・障害者 ・水平避難方式:  階段移動が困難な人を同じ階で火煙  の伝播から守られた区画へ移動 ・外気に開放されたバルコニー:  災害弱者の一時待機用スペースに利用

人の 行動能力 の比較 災害弱者 健常者

階段室での避難者の滞留

水平避難方式の概念

バルコニー への避難

5-3 煙の怖さを知る ・火災の死因: ① 放火自殺,② 火傷(やけど) ③ 一酸化炭素中毒や窒息 ・一酸化炭素ガス: CO 5-3 煙の怖さを知る ・火災の死因:  ① 放火自殺,② 火傷(やけど)  ③ 一酸化炭素中毒や窒息  ・一酸化炭素ガス: CO  炭素を含んだ物質の不完全燃焼時に  発生する気体,無色無臭 ・COガス中毒:肺に入るとヘモグロビンと  強く結合するので,酸素不足になる

火災による死因別死者数 ● ● ● ● ● ●

一酸化炭素濃度と人体ダメージ

5-3-2 煙中での視覚 ・減光係数Cs(1/m): 煙の濃度を表す指標,大きくなると 見透かし距離が低下する 5-3-2 煙中での視覚 ・減光係数Cs(1/m):  煙の濃度を表す指標,大きくなると  見透かし距離が低下する   ・Cs = 1.0 :ほとんど前が見えない状態   ・Cs = 0.5 :手探り状態   ・Cs = 10 :暗闇状態

減光係数と見透かし距離

減光係数と見透かし距離

煙の刺激と見透かし距離

5-3-3 煙中での行動 ・人が動揺する煙濃度: 減光係数 Cs = 0.1(1/m)以上 ・煙濃度と思考力: 5-3-3 煙中での行動 ・人が動揺する煙濃度:  減光係数 Cs = 0.1(1/m)以上 ・煙濃度と思考力:  減光係数の増加に伴って思考力は低下する  しかし,記憶力はあまり変化しない ・煙濃度と歩行速度:  刺激性の強い煙は目を刺激し,視野を狭くする  ので,歩行速度は急に遅くなる

心理的動揺と減光係数

思考力・記憶力と減光係数

歩行速度と減光係数 0.5

5-4 煙の動きを知る ・火災プルーム: 着火した可燃物の真上に形成される燃焼熱 による上昇気流 ・火源上の構成:着火可燃物から, 5-4 煙の動きを知る ・火災プルーム:  着火した可燃物の真上に形成される燃焼熱  による上昇気流 ・火源上の構成:着火可燃物から,  連続火炎域→間歇火炎域→プルーム域 ・煙層の天井からの降下速度:  火源の大きさ,火災室の広さや高さで,  予測することが可能

火源での温度の高さ分布

煙層降下のモデル

煙層降下の実験結果

5-4-2 天井を流れる煙 ・天井流: 着火可燃物の上昇気流は天井衝突後に 天井面に沿って,同心円状に拡がる ・開口部からの煙の流出量: 5-4-2 天井を流れる煙 ・天井流:  着火可燃物の上昇気流は天井衝突後に  天井面に沿って,同心円状に拡がる ・開口部からの煙の流出量:  空間圧力差分布の中性帯高さより上方から  煙は流出する ・廊下天井面の煙の伝播速度:  一般的に 0.5~1.0(m/s) ← 歩行速度より遅い

火源での天井流

圧力の中性帯高さ 排出 給気

天井近傍の温度分布

廊下での煙伝播

5-4-3 竪穴を上昇する煙 ・煙突効果: 空間内では温度が高い気体が浮力で 上方へ移動し排出する現象 ←建物通気 5-4-3 竪穴を上昇する煙 ・煙突効果:  空間内では温度が高い気体が浮力で  上方へ移動し排出する現象 ←建物通気 ・竪穴空間の煙の伝播速度:  煙突効果により 3~5(m/s) 程度         ← 水平伝播より5倍も速い

煙が階段室に流入した時の 上層階への煙伝播

煙突効果と開口の大きさ

高層建物の煙突効果

5-5 煙を制御する (1)煙制御の方法: ・防煙:他空間への煙の流出を防ぐ ・排煙:煙を外へ排出する (2)煙制御の基本概念: 5-5 煙を制御する (1)煙制御の方法:  ・防煙:他空間への煙の流出を防ぐ  ・排煙:煙を外へ排出する (2)煙制御の基本概念:  ①区画化(防煙区画)  ②排煙(外部へ)  ③遮煙(圧力差の利用)  ④蓄煙(建物内に溜める)  ⑤希釈

煙制御の方法

5-5-2 区画化 ・防煙区画する面積: 床面積500㎡以内ごとを防煙壁で区画 ・防煙壁: 不燃材で造られ(覆われ)た間仕切壁 5-5-2 区画化 ・防煙区画する面積:  床面積500㎡以内ごとを防煙壁で区画 ・防煙壁:  不燃材で造られ(覆われ)た間仕切壁 または天井から50 cm以上垂れ下がった垂壁 ・排煙口:外気または排煙風道に直結  防煙区画の各部から30 m 以内毎に ・排煙風道:120㎥/分以上の能力の排煙機

防煙壁の構造 防煙垂壁 間仕切壁 ガラススクリーンでも良い

排煙設備の構造 排煙口

5-5-3 排煙 ・煙の方式: 自然排煙方式(煙の浮力を利用) 機械排煙方式(排煙機を利用) ・給気口: 効率よく外部へ排煙するためには, 5-5-3 排煙 ・煙の方式:  自然排煙方式(煙の浮力を利用)  機械排煙方式(排煙機を利用) ・給気口:  効率よく外部へ排煙するためには,  部屋の下部に設けることが重要 ・機械排煙方式:  ダクト方式(排煙ダクト),  天井裏チャンバー方式,壁付排煙口方式

自然排煙方式 浮力を利用 給気口

機械排煙方式 排煙機のダクト 給気口

排煙 方式 の概念

5-5-4 遮煙 ・遮煙の考え方: 避難経路や消防活動拠点などの空間を 機械的に加圧給気して圧力差で排煙する ・遮煙の欠点: 5-5-4 遮煙 ・遮煙の考え方:  避難経路や消防活動拠点などの空間を  機械的に加圧給気して圧力差で排煙する ・遮煙の欠点:  ①加圧された空間から火災室へ新鮮空気   が供給されるので火勢を増すことがある  ②加圧した空間に面する扉面に圧力が   作用して扉が開けにくくなる

加圧システムによる遮煙 機械的 に排煙 機械的に 加圧給気

加圧した空間に面する扉の圧力

第6章 火災の拡大を防ぐ -建物内での延焼防止- 第6章 火災の拡大を防ぐ -建物内での延焼防止- 6-1 火災が延焼拡大する危険 6-2 火災はどのように延焼拡大するか 6-3 延焼拡大を防ぐには 6-4 具体的な延焼拡大防止対策

6-1 火災が延焼拡大する危険 ・室内火災: 室内の家具,衣料や寝具などの可燃物に 着火 → 拡大 → フラッシュオーバー ・建物火災: 6-1 火災が延焼拡大する危険 ・室内火災:  室内の家具,衣料や寝具などの可燃物に 着火 → 拡大 → フラッシュオーバー ・建物火災:  室内全体に拡大した火災が壁,床,扉等  を越えて隣接室や上階に延焼 ・人命の危険:  避難通路や階段に煙や熱気が流入する  と避難不可能 → 消防隊の救助を待つ

・建物自体の損害:  内装材の焼失や煙汚損,構造体の変形  などで,火災後の修復は長期化する ・建物の機能停止:  公共施設なら公的サービス,生産ライン  工場なら生産活動が不可能に ・建物の修復期間:  焼失面積が大きいほど損傷が激しく修復 や機能回復まで長くかかる

6-2 火災はどのように延焼拡大するか ・木造住宅: 火災発生後短時間で,壁や上階の床が 燃え抜け,隣接室や上階に延焼 6-2 火災はどのように延焼拡大するか ・木造住宅:  火災発生後短時間で,壁や上階の床が  燃え抜け,隣接室や上階に延焼 ・RC造(鉄筋コンクリート造)の床:  材料は燃えることはないが,床厚が薄い  と熱が伝導し上階の可燃物に着火 ・S造(鉄骨造)の壁パネルや床パネル:  軽量鉄骨下地が熱変形して,パネルに  隙間が生じ,火炎や煙が噴出

鉄骨造の壁・床パネルからの延焼 隙間 隙間 隙間

6-2-2 扉等などを通して延焼拡大する ・鋼製扉の変形: 扉が熱膨張で変形して,枠との間に隙間 が生じ,火炎が噴出 ・鋼製扉の放射熱: 6-2-2 扉等などを通して延焼拡大する ・鋼製扉の変形:  扉が熱膨張で変形して,枠との間に隙間  が生じ,火炎が噴出 ・鋼製扉の放射熱:  火災室が高温になると鋼板は赤熱し,  反対側の放射熱や熱気流で着火する ・防火扉やシャッターの閉鎖障害:  防火扉や防火シャッターが故障や不適切  な使用で閉鎖しなかった(直下の物品等)

扉の熱気流や放射熱からの延焼

防火シャッターが閉鎖しなかった例

6-2-3 配管・ダクト等の貫通部から延焼 ・区画貫通部: 防火区画を構成する壁や床を配管, ダクト,電線などが貫通する部分  防火区画を構成する壁や床を配管,  ダクト,電線などが貫通する部分 ・壁や床を貫通する可燃物:  塩化ビニル製の配管やダクト,  電線の被覆材や絶縁材(ポリエチレン製) ・貫通孔との隙間:  可燃材を耐火充填材で被覆し,隙間は  モルタル等で充填して延焼を防ぐ

外壁と床の隙間からの延焼の例

床の配管貫通部から延焼した例

6-2-4 竪穴を介して延焼拡大する ・竪穴: 階段室,エレベーターシャフト,吹抜け, パイプスペース,ダクトスペース等 ・煙突効果: 6-2-4 竪穴を介して延焼拡大する ・竪穴:  階段室,エレベーターシャフト,吹抜け,  パイプスペース,ダクトスペース等 ・煙突効果:  下階の火災の煙や熱気が竪穴に流入する  と浮力のため激しい上昇気流になる ・竪穴上部階への延焼:  竪穴で大きな圧力分布が生じ,上部階には  強い正圧が作用して煙が上階へ噴出

6-2-4 竪穴を介して延焼拡大する ・竪穴内温度と開口面積: わずかな開口でも竪穴内温度が上昇 すれば多量の煙が噴出, 6-2-4 竪穴を介して延焼拡大する ・竪穴内温度と開口面積:  わずかな開口でも竪穴内温度が上昇  すれば多量の煙が噴出,  下部の開口が大きいと速度が更に増す ・空調ダクトによる延焼:  ダクトスペースに煙が流入し,上部階  の空調機から煙が噴出(千日ビル火災)

火災室内の圧力分布 上部には強い 正圧が作用し 煙が噴出

竪穴における煙突効果 煙突効果: 下階から,火災の煙や熱気が竪穴に流入する       ↓  浮力のため激しい   上昇気流になる

エレベータシャフトによる漏煙

竪穴内温度とガス流出温度

千日ビル火災の概要 1972年5月 22時頃 3階の電気工事で 起こった火災の煙と有毒ガスが,階段, 1972年5月 22時頃 3階の電気工事で 起こった火災の煙と有毒ガスが,階段, エスカレータ,エレベータシャフト等を経て,約10分で7階まで上昇,118人が死亡

千日ビル火災 出火階 エスカレータ 工事の火災 階段 エレベータシャフト

千日ビル火災 7階での被害者

竪穴内の 煙の流出

6-2-5 建物外部から延焼する ・板ガラス: 耐火性は乏しく,200℃近くになると破損 ← 防火ガラスは網入りとする 6-2-5 建物外部から延焼する ・板ガラス:  耐火性は乏しく,200℃近くになると破損 ← 防火ガラスは網入りとする ・開口部からの上階延焼:  板ガラスが破損し火炎が外部へ噴出して,  放射熱などで上階に延焼 ・スパンドレル:  上下階の窓と窓の間の壁,または,それに  使われるアルミやステンレスの金属板

開口部からの噴出火炎

開口部からの噴出火炎

ベランダと階段室の延焼例

6-3 延焼拡大を防ぐには 6-3-1建物に応じた対策が必要 6-3 延焼拡大を防ぐには 6-3-1建物に応じた対策が必要 ・防火壁の設置:  床面積1000㎡以上の木造建築物は防火壁  で区画(屋根や外壁から50cm以上突出) ・隔壁の設置:  木造の長屋や共同住宅の界などは小屋裏  や天井裏に達する隔壁を設置

木造建物の防火壁

・耐火構造物:  主要構造を耐火構造とした建物で,延焼  範囲(1階:3m,2階:5m)には防火ガラス ・耐火構造:  RC造やレンガ造など,柱・梁・床・耐力壁  の構造部材が耐火性能を持つ ・耐火性能:  通常の火災の終了まで構造耐力上支障が  ある変形・溶融・破壊等はしない ・準耐火構造物:  主要構造が準耐火構造の建物+防火ガラス

隣接建物による延焼範囲 防火ガラスは網入り板ガラスが一般的

6-3-2 一定の床面積で区画 ・面積区画: 耐火構造物:床面積1500㎡以内ごとを区画 準耐火構造物: 500㎡~ 1500㎡ごとを区画 6-3-2 一定の床面積で区画 ・面積区画:  耐火構造物:床面積1500㎡以内ごとを区画  準耐火構造物: 500㎡~ 1500㎡ごとを区画 ・部屋の用途による防火区画: 火気を使用する部屋,貴重品を収蔵する部屋 ・高層区画:  はしご車が届かない11階以上の階が対象   内装と下地が不燃材料:500㎡以内ごと       準不燃材料:200㎡以内ごとを区画

6-3-2 鉛直方向などの延焼を防止 ・竪穴区画: 竪穴(階段室,吹抜け,パイプスペース, ダクトスペース等)を他の部分と区画 ・層間区画: 6-3-2 鉛直方向などの延焼を防止 ・竪穴区画:  竪穴(階段室,吹抜け,パイプスペース,  ダクトスペース等)を他の部分と区画 ・層間区画:  出火階から上階への延焼を防止するため  の区画 → 床と外壁を耐火構造化 ・異種用途区画:  不特定多数の人が利用する建物は,  建物の用途ごとに区画

建物の防火区画の例

建物の防火区画の例

建物の防火区画の例

防火防煙シャッターによる区画 随時閉鎖式 防火シャッター

特定防火設備による区画 随時閉鎖式 防火扉

遮煙性能のある扉による区画 防火エレベータ扉

エレベーターホールによる区画 随時閉鎖式 防火扉

エスカレーターの竪穴区画

層間区画のスパンドレル

6-3-3 建物の延焼拡大防止設計法 ① 防火区画の計画: 建物の用途や使用状況等から,どの位置 で延焼を防止するかを決定  で延焼を防止するかを決定 ② 区画部材の構造を計画:  床と壁,扉とシャッター,貫通する配管類  やケーブルの部分 ③区画部材の標準火災加熱時間の算定:   防火区画内の火災の継続時間から算定

6-3-3 建物の延焼拡大防止設計法 ④ 区画部材の保有耐火時間の算定: 数値計算や耐火試験から ⑤ 区画部材の保有耐火時間が,   数値計算や耐火試験から ⑤ 区画部材の保有耐火時間が,   等価火災継続時間以上であることを確認 ⑥ 建物の外部からの火災により建物が   延焼しないことを確認

延焼拡大防止設計法

吹き抜け内での出火

吹抜け隣接室内での出火

防火区画の要求性能

6-4-2 床や壁に要求される性能 ・非損傷性: 鉛直荷重を支持する床や耐力壁は,火災時 も変形,溶融,破壊せず荷重を支持する ・遮熱性: 6-4-2 床や壁に要求される性能 ・非損傷性:  鉛直荷重を支持する床や耐力壁は,火災時  も変形,溶融,破壊せず荷重を支持する ・遮熱性:  火災室と反対側の表面に接触している  可燃物の着火を防止する → 最高160℃ ・遮炎性:  火炎が外部に噴出しないように,外壁を  貫通する亀裂などを生じさせない

6-4-3 床や壁の遮熱性の評価方法 ・耐火試験:床や壁を試験体として試験炉 に用いて,非損傷性,遮熱性や遮炎性を評価 ・標準加熱温度曲線:フラッシュオーバー後を 模擬,30分842℃,60分945℃,180分1110℃ ・非損傷性の評価: 試験体の主要な各部が長期許容応力度を 作用させてもひび割れしない ・遮熱性の評価: 試験体の裏側温度が可燃物燃焼温度以下

標準加熱温度曲線

防火床と防火壁

防火壁の実験

6-4-3 開口部材の種類 ・防火扉: 鋼板製が多いが,鋼板枠かアルミ合金枠に 網入りガラスか耐熱ガラスでもOK ・防火シャッター: 6-4-3 開口部材の種類 ・防火扉:  鋼板製が多いが,鋼板枠かアルミ合金枠に  網入りガラスか耐熱ガラスでもOK ・防火シャッター:  鋼板製が多いが,セラミックを用いた  クロスシャッターが出現 ・水膜式延焼防止装置:  避難経路に高圧で水を放出して水膜を形成  して延焼を防止する

耐熱ガラスを用いた防火扉

防火シャッターのスラット形状

水膜式延焼防止装置

円筒状の防火区画

トンネル状の防火区画

6-4-3 開口部材に要求される性能 ・ 開口部の遮炎性: 火災時に開口部材が高熱により変形 して,枠との隙間に火炎が噴出を防ぐ 6-4-3 開口部材に要求される性能 ・ 開口部の遮炎性:  火災時に開口部材が高熱により変形  して,枠との隙間に火炎が噴出を防ぐ ・遮炎性の耐火試験:  壁と同じ耐火試験で,反対側に10秒 以上の火炎噴出がないかを確認

鋼製シャッターの放熱量

防火スクリーンシャッター

6-4-7 区画貫通部の種類と性能 ・区画貫通部の可燃材: 塩化ビニル製の配管やダクト,電線の被覆材 や絶縁材 ・貫通孔との隙間: 6-4-7 区画貫通部の種類と性能 ・区画貫通部の可燃材: 塩化ビニル製の配管やダクト,電線の被覆材 や絶縁材 ・貫通孔との隙間:  可燃材を耐火充填材で被覆し,  隙間はモルタル等で充填して延焼を防ぐ ・防火ダンパー:  冷暖房設備や換気用のダクト(風洞)の  貫通孔付近に設置,高温で閉鎖

床を配管が貫通する例

ケーブルが床を貫通する例

配管の防火区画貫通部の例

ケーブルの区画貫通部の例

防火ダンパーの例

建物の火災拡大防止対策

建物の火災拡大防止対策