(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを有する計算システムで避難安全性能評価に用いられる煙層降下時間の計算を行う計算方法であって、
計算対象の空間が、内部区画によって仕切られてなる複数の区画化領域を備え、前記内部区画の少なくとも１つがガラスを含んでいる場合に、
前記計算システムが備える煙移動量算出手段が、各前記区画化領域間における煙の移動量を算出する煙移動量算出ステップと、
前記計算システムが備える煙降下時間算出手段が、前記移動量に基づいて各前記区画化領域の煙降下時間を算出する煙降下時間算出ステップと、を備え、
前記煙移動量算出手段は、前記煙移動量算出ステップでは、
事前の火災実験の結果として得られる、火災発生後の経過時間と前記ガラスの破壊度との関係に基づいて、火災発生後の経過時間に応じた前記ガラスの経時的な破壊の進行度を複数の破壊段階に分け、
前記ガラスを含む前記内部区画を挟んだ前記区画化領域間における煙の移動量を算出するためのパラメータを、各前記破壊段階ごとに、前記ガラスの破壊が進行するほど前記煙の移動量が大きく算出されるように順次変化させ、
各前記破壊段階に対応する火災発生後の経過時間帯における前記煙の移動量を算出する際に、各前記破壊段階に対応する各々の前記パラメータを使用して前記煙の移動量を算出することを特徴とする煙層降下時間の計算方法。
【請求項２】
前記ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えると仮定した場合に、
前記煙移動量算出手段は、前記煙移動量算出ステップでは、
前記ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、前記ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、前記ガラスにクラックが発生してから前記フィルムが性能限界に達するまでの第２破壊段階と、前記フィルムが性能限界に達した後の第３破壊段階と、に分けると共に、前記パラメータとして、前記第１破壊段階に対応する第１パラメータと、前記第２破壊段階に対応する第２パラメータと、前記第３破壊段階に対応する第３パラメータと、を使用し、
前記第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第１パラメータを使用して算出し、
前記第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第２パラメータを使用して算出し、
前記第３破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第３パラメータを使用して算出することを特徴とする請求項１に記載の煙層降下時間の計算方法。
【請求項３】
前記ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えていないと仮定した場合に、
前記煙移動量算出手段は、前記煙移動量算出ステップでは、
前記ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、前記ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、前記ガラスにクラックが発生した後の第２破壊段階と、に分けると共に、前記パラメータとして、前記第１破壊段階に対応する第１パラメータと、前記第２破壊段階に対応する第２パラメータと、を使用し、
前記第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第１パラメータを使用して算出し、
前記第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第２パラメータを使用して算出することを特徴とする請求項１に記載の煙層降下時間の計算方法。
【請求項４】
避難安全性能評価に用いられる煙層降下時間の計算システムであって、
計算対象の空間が、内部区画によって仕切られてなる複数の区画化領域を備え、前記内部区画の少なくとも１つがガラスを含んでいる場合に、
各前記区画化領域間における煙の移動量を算出する煙移動量算出手段と、
前記移動量に基づいて各前記区画化領域の煙降下時間を算出する煙降下時間算出手段と、を備え、
前記煙移動量算出手段は、
事前の火災実験の結果として得られる、火災発生後の経過時間と前記ガラスの破壊度との関係に基づいて、火災発生後の経過時間に応じた前記ガラスの経時的な破壊の進行度を複数の破壊段階に分け、
前記ガラスを含む前記内部区画を挟んだ前記区画化領域間における煙の移動量を算出するためのパラメータを、各前記破壊段階ごとに、前記ガラスの破壊が進行するほど前記煙の移動量が大きく算出されるように順次変化させ、
各前記破壊段階に対応する火災発生後の経過時間帯における前記煙の移動量を算出する際に、各前記破壊段階に対応する各々の前記パラメータを使用して前記煙の移動量を算出することを特徴とする煙層降下時間の計算システム。
【請求項５】
前記ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えると仮定した場合に、
前記煙移動量算出手段は、
前記ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、前記ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、前記ガラスにクラックが発生してから前記フィルムが性能限界に達するまでの第２破壊段階と、前記フィルムが性能限界に達した後の第３破壊段階と、に分けると共に、前記パラメータとして、前記第１破壊段階に対応する第１パラメータと、前記第２破壊段階に対応する第２パラメータと、前記第３破壊段階に対応する第３パラメータと、を使用し、
前記第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第１パラメータを使用して算出し、
前記第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第２パラメータを使用して算出し、
前記第３破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第３パラメータを使用して算出することを特徴とする請求項４に記載の煙層降下時間の計算システム。
【請求項６】
前記ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えていないと仮定した場合に、
前記煙移動量算出手段は、
前記ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、前記ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、前記ガラスにクラックが発生した後の第２破壊段階と、に分けると共に、前記パラメータとして、前記第１破壊段階に対応する第１パラメータと、前記第２破壊段階に対応する第２パラメータと、を使用し、
前記第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第１パラメータを使用して算出し、
前記第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における前記煙の移動量を、前記第２パラメータを使用して算出することを特徴とする請求項４に記載の煙層降下時間の計算システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、建物の避難安全性能評価に用いられる煙層降下時間の計算方法及び計算システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築設計の防火安全の分野においては、建物に火災が発生した場合に安全な避難が可能であるか否かを検証する手法として、避難安全検証法が広く用いられている。この避難安全検証法においては、設計段階で、火災時に建物内の人間が避難を終了するまでの時間（避難終了時間）と、火災により建物の避難経路上に形成される煙層が所定の高さまで降下するまでの時間（煙層降下時間）とが計算により求められる。そして避難終了時間と煙層降下時間とが比較されて、当該建物の火災初期避難時の安全性が検証される。このように、避難安全検証法においては、設計段階で煙層降下時間を算出することが必要である。
【０００３】
算出される上記煙層降下時間は、対象の建物の構造や内部区画の構成等の様々な要素に依存する。例えば、建物の内部区画が煙をどの程度通過させるかといった要素も煙層降下時間に密接に関係する。ここで、下記非特許文献１に示されるように、一般的な避難安全検証法においては、耐火処理がされていないガラス（以下、「普通ガラス」と称する）製の部材を含む内部区画を考えるときに、当該普通ガラスの部分は「開口部」として取り扱うこととされている。これは、普通ガラスは火災時に破壊され脱落するものであり遮煙効果が期待できないという考え方に基づくものと考えられる。
【非特許文献１】国土交通省住宅局建築指導課等、「２００１年版避難安全検証法の解説及び計算例とその解説」、平成１３年３月１５日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現実には、普通ガラスの部材は火災発生時に即時脱落するものではなく、火災初期避難時にはある程度の遮煙効果を発揮する。また、例えば、事故時の飛散防止の目的で表面にフィルムが被覆された普通ガラスも存在し、この種の普通ガラスであれば、より脱落しにくく、フィルム自体も空気の移動を遮るので、更に遮煙効果を発揮する。従って、普通ガラス部分を一律に単なる開口部として取り扱うことは、火災初期避難時における現実の普通ガラス部材の挙動を正確に反映するものではなく、上記の方法では、合理的な煙層降下時間の算出が可能であるとは言えない。
【０００５】
例えば、普通ガラスを挟んで火災室と隣接する空間について考えると、計算上では、火災室からの煙や熱の流入が現実よりも早い時期から生じることになり、この空間は、現実には「避難可能」であっても、計算上は「避難不可能」と判定される場合もある。そして、現実には不必要であるにも関わらず、平面計画は勿論、当該区画のガラス以外への変更や高価な耐火ガラスへの変更などの設計変更が余儀なくされる場合もある。
【０００６】
このような問題に鑑み、本発明は、合理的な煙層降下時間の算出が可能な計算方法及び計算システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の煙層降下時間の計算方法は、コンピュータを有する計算システムで避難安全性能評価に用いられる煙層降下時間の計算を行う計算方法であって、計算対象の空間が、内部区画によって仕切られてなる複数の区画化領域を備え、内部区画の少なくとも１つがガラスを含んでいる場合に、計算システムが備える煙移動量算出手段が、各区画化領域間における煙の移動量を算出する煙移動量算出ステップと、計算システムが備える煙降下時間算出手段が、移動量に基づいて各区画化領域の煙降下時間を算出する煙降下時間算出ステップと、を備え、煙移動量算出手段は、煙移動量算出ステップでは、事前の火災実験の結果として得られる、火災発生後の経過時間とガラスの破壊度との関係に基づいて、火災発生後の経過時間に応じたガラスの経時的な破壊の進行度を複数の破壊段階に分け、ガラスを含む内部区画を挟んだ区画化領域間における煙の移動量を算出するためのパラメータを、各破壊段階ごとに、ガラスの破壊が進行するほど煙の移動量が大きく算出されるように順次変化させ、各破壊段階に対応する火災発生後の経過時間帯における煙の移動量を算出する際に、各破壊段階に対応する各々のパラメータを使用して煙の移動量を算出することを特徴とする。
【０００８】
上記計算方法によれば、ガラスを含む内部区画を挟んだ区画化領域間における煙の移動量が、火災によるガラスの経時的な破壊の進行度に基づいて算出される。従って、火災時に徐々に破壊が進行するといった現実のガラスの挙動を反映させて、合理的な煙の移動量を求めることができ、合理的な煙層降下時間を算出することができる。
【００１０】
また、具体的には、ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えると仮定した場合に、煙移動量算出手段は、煙移動量算出ステップでは、ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、ガラスにクラックが発生してからフィルムが性能限界に達するまでの第２破壊段階と、フィルムが性能限界に達した後の第３破壊段階と、に分けると共に、パラメータとして、第１破壊段階に対応する第１パラメータと、第２破壊段階に対応する第２パラメータと、第３破壊段階に対応する第３パラメータと、を使用し、第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第１パラメータを使用して算出し、第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第２パラメータを使用して算出し、第３破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第３パラメータを使用して算出することとしてもよい。
【００１１】
火災時においては、表面に被覆されたフィルムを備えるガラスには、現実の破壊の過程において、クラックが発生し、フィルムが性能限界に達し、ガラスが脱落する、といった事象が順に発生することが想定されるので、これらの事象を境として上記パラメータを変化させることが合理的である。従って、この計算方法によれば、現実のガラスの破壊の過程を反映させた合理的な煙の移動量を求めることができる。
【００１２】
また、具体的には、ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えていないと仮定した場合に、煙移動量算出手段は、煙移動量算出ステップでは、ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、ガラスにクラックが発生した後の第２破壊段階と、に分けると共に、パラメータとして、第１破壊段階に対応する第１パラメータと、第２破壊段階に対応する第２パラメータと、を使用し、第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第１パラメータを使用して算出し、第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第２パラメータを使用して算出することとしてもよい。
【００１３】
火災時においては、表面に被覆されたフィルムを備えていないガラスには、現実の破壊の過程において、クラックの発生、ガラスの脱落といった事象が発生することが想定されるので、これらの事象を境として当該ガラスを通過する煙の移動量を算出するためのパラメータを変化させることが合理的である。従って、この計算方法によれば、現実のガラスの破壊の過程を反映させた合理的な煙の移動量を求めることができる。
【００１４】
本発明の煙層降下時間の計算システムは、避難安全性能評価に用いられる煙層降下時間の計算システムであって、計算対象の空間が、内部区画によって仕切られてなる複数の区画化領域を備え、内部区画の少なくとも１つがガラスを含んでいる場合に、各区画化領域間における煙の移動量を算出する煙移動量算出手段と、移動量に基づいて各区画化領域の煙降下時間を算出する煙降下時間算出手段と、を備え、煙移動量算出手段は、事前の火災実験の結果として得られる、火災発生後の経過時間とガラスの破壊度との関係に基づいて、火災発生後の経過時間に応じたガラスの経時的な破壊の進行度を複数の破壊段階に分け、ガラスを含む内部区画を挟んだ区画化領域間における煙の移動量を算出するためのパラメータを、各破壊段階ごとに、ガラスの破壊が進行するほど煙の移動量が大きく算出されるように順次変化させ、各破壊段階に対応する火災発生後の経過時間帯における煙の移動量を算出する際に、各破壊段階に対応する各々のパラメータを使用して煙の移動量を算出することを特徴とする。
【００１５】
この計算システムによれば、ガラスを含む内部区画を挟んだ区画化領域間における煙の移動量が、火災によるガラスの経時的な破壊の進行度に基づいて算出される。従って、火災時に徐々に破壊が進行するといった現実のガラスの挙動を反映させて、合理的な煙の移動量を求めることができ、合理的な煙層降下時間を算出することができる。
【００１７】
また、具体的には、ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えると仮定した場合に、煙移動量算出手段は、ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、ガラスにクラックが発生してからフィルムが性能限界に達するまでの第２破壊段階と、フィルムが性能限界に達した後の第３破壊段階と、に分けると共に、パラメータとして、第１破壊段階に対応する第１パラメータと、第２破壊段階に対応する第２パラメータと、第３破壊段階に対応する第３パラメータと、を使用し、第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第１パラメータを使用して算出し、第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第２パラメータを使用して算出し、第３破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第３パラメータを使用して算出することとしてもよい。
【００１８】
また、具体的には、ガラスが、ガラス材表面に被覆されたフィルムを備えていないと仮定した場合に、煙移動量算出手段は、ガラスの経時的な破壊の進行度を、少なくとも、ガラスにクラックが発生する前の第１破壊段階と、ガラスにクラックが発生した後の第２破壊段階と、に分けると共に、パラメータとして、第１破壊段階に対応する第１パラメータと、第２破壊段階に対応する第２パラメータと、を使用し、第１破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第１パラメータを使用して算出し、第２破壊段階に対応する火災発生後の時間帯における煙の移動量を、第２パラメータを使用して算出することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の煙層降下時間の計算方法及び計算システムによれば、合理的な煙層降下時間の算出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る煙層降下時間の計算方法及び計算システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１に示す避難安全検証システム１００は、建物に火災が発生した場合に安全な避難が可能であるか否かを検証する避難安全検証法を実行するシステムである。この避難安全検証システム１００では、特に、壁、間仕切壁などの内部区画によって内部が仕切られ、複数の区画化領域が形成された建物が取り扱われる。なお、ここで「内部区画」とは、建物内の空間にのみ接する区画をいい、外気に接する「外部区画」とは異なる。避難安全検証法においては、設計段階で、建物内の人間が避難を終了するまでの時間（避難終了時間）と、建物の避難経路上に形成される煙層が所定の高さまで降下するまでの時間（煙層降下時間）とが計算により求められ、当該建物の火災初期避難時の安全性が検証される。この避難安全検証システム１００は、上記の煙層降下時間を計算するため、本発明に係る煙層降下時間計算システム１を備えている。更に、避難安全検証システム１００は、上記の避難終了時間を計算するための避難終了時間計算システム３を備えている。
【００２２】
煙層降下時間計算システム１は、建物の煙の移動に関連する諸条件を入力する建物条件入力部１１と、煙層降下時間の演算に必要な各パラメータ等が保存されるデータ保存部１３とを備えている。また、煙層降下時間計算システム１は、建物条件入力部１１から入力される諸条件と、データ保存部１３に保存される各パラメータと、に基づいて煙層降下時間の演算を行う煙層降下時間演算部１５を備えている。更に煙層降下時間計算システム１は、煙層降下時間演算部１５で算出された煙層降下時間の結果をモニタ表示等により出力する結果出力部１７を備えている。煙層降下時間演算部１５は、建物内の区画化領域の間での単位時間当たりの煙の移動量を算出する煙移動量算出部２１と、当該煙の移動量に基づき各区画化領域で形成される煙層が所定の高さまで降下する時間を算出する煙層降下時間算出部２３とを有している。
【００２３】
避難終了時間計算システム３は、建物の避難に関連する諸条件を入力する建物条件入力部３１と、避難終了時間の演算に必要な各パラメータ等が保存されるデータ保存部３３と、避難終了時間の演算を行う避難終了時間演算部３５と、演算された避難終了時間の結果をモニタ表示等により出力する結果出力部３７と、を備えている。
【００２４】
続いて、上記の煙層降下時間算出部１５により行われる煙降下時間の算出処理について説明する。
【００２５】
例えば、図２に示すような建物１１０を避難安全検証の対象とする場合を考える。この建物１１０は、居室１０１、廊下１０２、及び階段室１０３といった３つの区画化領域を備えている。また、建物１１０は、居室１０１と廊下１０２との間の仕切りＷ１、及び廊下１０２と階段室１０３との間の仕切りＷ２といった２つの内部区画を備えている。そして、仕切りＷ１は、普通ガラス製の窓Ｇ１を含んでいる。以下、このような建物１１０の居室１０１が火災室となった場合において、廊下１０２の煙層降下時間ｔｓを算出する場合を考える。
【００２６】
ここで、建築基準法告示の中のルートＢで用いられている計算式を用いて、廊下１０２の煙層降下時間ｔｓは、下式（１）で表される。
【数１】
0005060377.tif 000002
Ａｒｏｏｍ：廊下の床面積（ｍ２）
Ｈｒｏｏｍ：廊下の平均天井高さ（ｍ）
Ｈｌｉｍ  ：限界煙層高さ（ｍ）
Ｖｓ：煙移動量（ｍ３／秒）
Ｖｅ：有効排煙量（ｍ３／秒）
【００２７】
なお、Ａｒｏｏｍ、Ｈｒｏｏｍ、Ｖｅ等の建物１１０の構造に関係する建物条件及びＨｌｉｍ等の条件は、予め建物条件入力部１１（図１）に入力される。
【００２８】
また、上記の煙移動量Ｖｓは、居室１０１から廊下１０２へ移動する煙の単位時間あたりの移動量である。居室１０１と廊下１０２とはガラス窓Ｇ１を含む仕切りＷ１で仕切られているが、従来の避難安全検証法においては、煙移動量Ｖｓの算出にあたって、計算上、ガラス窓Ｇ１の部分は「開口部」として取り扱われる。すなわちガラス窓Ｇ１は、火災初期避難時に直ぐに脱落し遮煙効果を発揮しないものとみなされ計算が行われる。また、告示の算定式以外に、常温時の本来の区画を通じての空気の流れを煙移動量の式とする下式（２）が一般的な考え方とされているが、この式（２）も、火災によるガラスの高温時の挙動については考慮されていない。
【数２】
0005060377.tif 000003
Ｖｓ：煙移動量（ｍ３／秒）
α  ：常温時の流量係数（０≦α≦１）
Ａ  ：開口面積（ｍ２）
ρ  ：密度（ｋｇ／ｍ３）
ΔＰ：差圧（Ｐａ）
ｎ  ：通常１〜２の間の値
【００２９】
ところが、現実のガラス窓Ｇ１のガラスは、火災発生直後直ぐに完全に脱落するものではなく、ガラス破壊温度に達するまでの数分間は加熱に耐えて破壊されず、現実のガラス窓Ｇ１における煙移動量Ｖｓは、「開口部」の煙移動量よりも小さく保持される。従って、ガラス窓Ｇ１は、火災初期避難時においては、少なくとも開口部よりも大きい遮煙効果を有しており、その結果、現実の煙移動量は上式（２）で求められる値よりも小さくなる。そこで、本発明の避難安全検証法における煙層降下時間の算出においては、上記のような現実のガラス窓Ｇ１の挙動を勘案し、数式（２）に代えて、煙移動量Ｖｓを下の数式（３）で表す。
【数３】
0005060377.tif 000004
ａ  ：ガラスの破壊状況に応じて変化するパラメータ  
【００３０】
例えば、普通ガラスは、火災後ある程度の時間経過後にクラックが発生し、そのクラック発生後ある程度の時間が経過してから脱落するといったように、徐々に破壊されていく。このように、火災によるガラス窓Ｇ１の破壊の進行度に伴って、火災初期避難時においては、上式（３）のパラメータａが大きくなっていくと考えられる。従って、火災発生からの経過時間に沿って、ガラス窓Ｇ１の予想される破壊挙動に応じてパラメータａを変化させれば、現実のガラス窓Ｇ１の破壊挙動を考慮に入れた煙移動量Ｖｓを求めることが可能になる。例えば、パラメータａは、ガラスの表面温度ＴＧの関数とし（ａ＝ｆ（ＴＧ））、ガラスの破壊状況に応じて数値を大きくしていくものとする。
【００３１】
この計算方法としては、告示に基づいた計算方法や二層ゾーンモデル等の流体解析がある。二層ゾーンモデル等を使用する場合は、居室１０１と廊下１０２との間の開口率を与えて計算する。
【００３２】
上記パラメータａを、火災発生からの経過時間に沿ってどのように変化させるかは、事前に火災実験を行い、実験結果から導いたクラック発生温度、クラック発生時間を基にして導出すればよい。火災実験では、ガラス加熱面温度、ガラスの加熱面と裏面との温度差、ガラス中央部とエッジ部との温度差、ガラスのひずみ、漏気量等が整理される。また、ガラスの破壊進行度の推移を求めるにあたっては、ガラスを挟んだ隣接空間（この場合、居室１０１と廊下１０２）の温度を二層ゾーンモデルや多層ゾーンモデル，ＣＦＤを用いて数値解析で求め、ガラスの温度をＡＢＡＱＵＳ、ＢＲＥＡＫ１等の解析ツールで求める方法を用いる。
【００３３】
また、上記パラメータａの変化の仕方は、ガラス窓Ｇ１として採用されるガラスの特性にも依存する。例えば、ガラス窓Ｇ１としては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、事故時の飛散防止の目的でガラス材５１の両面又は片面にフィルム５３が被覆されてなるガラス（以下「フィルム付きガラス」という）が採用される場合がある。或いは、図３（ｃ）に示すように、そのようなフィルムが被覆されていないガラス（以下「フィルムなしガラス」という）が採用される場合もある。このようなフィルムの有無によっても、ガラス窓Ｇ１の破壊の挙動が異なる。
【００３４】
以下、ガラス窓Ｇ１としてフィルム付きガラスが採用される場合と、フィルムなしガラスが採用される場合とを分けて、火災発生後のパラメータａの変化及び煙層降下時間ｔｓの算出について説明する。
【００３５】
（ガラス窓Ｇ１としてフィルム付きガラスを採用する場合）
ガラス窓Ｇ１としてフィルム付きガラスが用いられる場合、以下のようなガラス窓Ｇ１の破壊挙動が想定される。まず、火災発生からある程度の時間経過後にガラス窓Ｇ１にクラックが発生する。その後、更に時間が経過すると、ガラス窓Ｇ１の温度が上昇し、被覆されたフィルム５３の性能限界に達する。そして、この状態である程度の時間が経過すると、ガラス窓Ｇ１が完全に脱落する。上記の火災発生からガラス窓Ｇ１のクラック発生までを「第１段階」とし、ガラス窓Ｇ１のクラック発生からフィルムが性能限界に達するまでを「第２段階」とし、フィルムが性能限界に達してからガラス窓Ｇ１の脱落までを「第３段階」とし、ガラス窓Ｇ１の脱落以降を「第４段階」とする。なお、ここで、「フィルムが性能限界に達する」とは、フィルム５３のガラス材５１に対する粘着力が喪失されたり、フィルム５３がガラス材５１のクラックに沿って破れたりする状態をいう。
【００３６】
上記第１段階では、ガラス窓Ｇ１の漏気量が、サッシとガラスとの隙間量で評価され流量係数αＦが定められる。そして、この流量係数αＦに対応して、第１段階の煙移動量Ｖｓ（数式（３））における流量係数のパラメータａを、ａ＝ａ１とする。第２段階では、ガラス窓Ｇ１に発生したクラックにより漏気量が増加するので、パラメータａは、ａ＝ａ２（ａ２≧ａ１）とする。なお、このとき、フィルムがクラックを通じた漏気を完全に防止すると考えれば、クラックの影響を無視して、ａ２＝ａ１としてもよい。第３段階では、フィルムが性能限界に達したことに起因してガラス窓Ｇ１の一部脱落等が発生することで開口面積が増加し、漏気量が更に増加するので、パラメータａは、ａ＝ａ３（ａ３≧ａ２）とする。また、ガラス窓Ｇ１が完全に脱落した第４段階では、ガラス窓Ｇ１における漏気量は更に増加するので、パラメータａは、ａ＝ａ４（ａ４≧ａ３）とする。以上のような各段階におけるパラメータａの推移の情報は、事前の実験により求められ、データ保存部１３に予め保存される。
【００３７】
なお、上記第３段階においては、フィルム５１が性能限界に達した直後にガラス窓Ｇ１が完全に脱落するものと想定してもよく、この場合は、上記第４段階が省略され、第３段階におけるパラメータａ３が、ａ３＝ａ４とされる。
【００３８】
煙層降下時間演算部１５の煙移動量算出部２１は、建物条件入力部１１から入力された建物１００の諸条件に基づいて、居室１０１（火災室）の空気温度、居室１０１と廊下１０２との圧力差、居室１０１と廊下１０２との間の空気移動量等を求め、最終的に、上記のようにデータ保存部１３に保存されたパラメータａに基づき、数式（３）を用いて、廊下１０２の煙層移動量Ｖｓを求める。すなわち、火災初期避難時において、上記第１段階の時間帯においては、ａ＝ａ１として煙移動量Ｖｓを求め、上記第２段階の時間帯においては、ａ＝ａ２として煙移動量Ｖｓを求め、上記第３段階の時間帯においては、ａ＝ａ３として煙移動量Ｖｓを求め、上記第４段階の時間帯においては、ａ＝ａ４として煙移動量Ｖｓを求める（煙移動量算出ステップ）。
【００３９】
その後、煙層降下時間演算部１５の煙層降下時間算出部２３は、各段階における煙移動量Ｖｓを累積し、最終的に数式（１）を用いて、廊下１０２における限界煙層高さに達する煙層降下時間ｔｓを算出する（煙降下時間算出ステップ）。なお、火災室を形成する内部区画が複数箇所のガラス部分を含む場合において、中央火源（室の中央、すなわちガラス窓Ｇ１から離れた位置で発生する火災）を想定する場合には、煙層がそれぞれのガラス部分の設置高さ以下になったときに煙の移動が発生するとして上記の計算を行う。また、局所火源の場合には、火源近傍のガラス部分のみを対象として上記計算を行う。また、上記の各１〜４段階が切り替わる時間帯は、前述したように、例えば、ガラス窓Ｇ１を挟んだ隣接空間（この場合、居室１０１と廊下１０２）の温度を二層ゾーンモデルやＣＦＤを用いて数値解析で求め、ガラスの温度をＡＢＡＱＵＳ、ＢＲＥＡＫ１等の解析ツールで導出する。
【００４０】
その後、結果出力部１７は、算出された煙層降下時間ｔｓを、例えば、モニタ表示等により出力する。また、この避難安全検証システム１００では、上記の限界煙層高さに達する煙層降下時間ｔｓと、避難終了時間計算システム３により別途求められた避難終了時間とが大小比較され、廊下１０２における避難の可否が判断されてもよい。
【００４１】
（ガラス窓Ｇ１としてフィルムなしガラスを採用する場合）
ガラス窓Ｇ１としてフィルムなしガラスが用いられる場合、以下のようなガラス窓Ｇ１の破壊挙動が想定される。まず、火災発生からある程度の時間経過後にガラス窓Ｇ１にクラックが発生する。その後、この状態である程度の時間が経過すると、ガラス窓Ｇ１が完全に脱落する。上記の火災発生からクラック発生までを「第１段階」とし、クラック発生からガラス窓Ｇ１の脱落までを「第２段階」とし、ガラス窓Ｇ１の脱落以降を「第３段階」とする。
【００４２】
上記第１段階では、ガラス窓Ｇ１の漏気量が、サッシとガラスとの隙間量で評価され流量係数αＧが定められる。そして、この流量係数αＧに対応して、第１段階の煙移動量Ｖｓ（数式（３））における流量係数のパラメータａを、ａ＝ａ１１とする。第２段階では、ガラス窓Ｇ１に発生したクラックにより漏気量が増加するので、パラメータａは、ａ＝ａ１２（ａ１２≧ａ１１）とする。また、ガラス窓Ｇ１が完全に脱落した第３段階では、ガラス窓Ｇ１における漏気量は更に増加するので、パラメータａは、ａ＝ａ１３（ａ１３≧ａ１２）とする。
【００４３】
なお、上記第２段階においては、クラックの発生直後にガラス窓Ｇ１が完全に脱落するものと想定してもよい。この場合は、上記第３段階が省略され、第２段階におけるパラメータａ１２が、ａ１２＝ａ１３とされる。以上のような各段階におけるパラメータａの推移の情報は、事前の実験により求められ、データ保存部１３に予め保存される。
【００４４】
なお、これ以降の処理は、ガラス窓Ｇ１がフィルム付きガラスを採用する場合と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００４５】
続いて、この避難安全検証システム１００の物理的な構成について説明する。図４は、この避難安全検証システム１００のハードウェア構成図である。避難安全検証システム１００は、物理的には、ＣＰＵ２１１、主記憶装置であるＲＡＭ２１２及びＲＯＭ２１３、ハードディスク等の補助記憶装置２１５、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置２１６、ディスプレイ等の出力装置２１７などを含むコンピュータシステムとして構成されている。図１に示した各要素は、図２に示すＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ２１１の制御のもとで、入力装置２１６、出力装置２１７を動作させるとともに、ＲＡＭ２１２や補助記憶装置２１５におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで、ソフトウエア的に実現されるものである。
【００４６】
以上説明したように、避難安全検証システム１００の煙層降下時間計算システム１及びその計算方法によれば、ガラス窓Ｇ１における煙移動量Ｖｓが、火災によるガラスの経時的な破壊の進行度に基づいて算出される。従って、火災時に徐々に破壊が進行するといった現実のガラスの挙動を考慮して、合理的な煙の移動量を求めることができ、合理的な煙層降下時間を算出することができる。
【００４７】
（実施例）
以下、更に具体的な例として、本発明者らが上記煙層降下時間計算システム１を用いて実際に行った計算結果について説明する。
【００４８】
この計算例では、図５に示すような建物５００を計算対象とし、二層ゾーンモデルで計算を行った。この建物５００は、火災室５０１、廊下５０２、前室５０３、階段室５０４、及び事務室５０５を備えている。図中に示した寸法の通り、火災室５０１及び廊下５０２の床面積はそれぞれ１００ｍ２、４０ｍ２であり、各室の平均天井高さは両室とも２．６ｍである。また、この建物５００は、排煙設備を備えていないものとした。
【００４９】
火災室５０１と廊下５０２との仕切りＷ１１は、矩形のガラス窓Ｇ１１を含んでいる。ガラス窓Ｇ１１の上端は床から２．１ｍ、下端は床から０ｍの高さにあり、ガラス窓Ｇ１１の幅は４．１ｍである。廊下１０２と前室５０３との仕切りＷ１２、廊下１０２と事務室５０５との仕切りＷ１４、及び火災室５０１と事務室５０５との仕切りＷ１５は、すべてガラス部分を含まない壁である。
【００５０】
以上のような条件で、火災室の中央火源を想定し、火災室５０１とガラス窓Ｇ１１を挟んで隣接する廊下５０２の煙層降下時間を計算した。そして、廊下５０２における煙層の高さの推移を図６に示した。図６中、ガラス窓Ｇ１１をフィルム付きガラスとした場合の検討ケースをグラフ６０１として示し、ガラス窓Ｇ１１をフィルムなしガラスとした場合の検討ケースをグラフ６０２として示している。また、比較のために、ガラス窓Ｇ１１を火災発生当初から開口部として取り扱う計算方法による結果も、グラフ６０３として図６に示している。また、各ケース６０１，６０２，６０３において、限界煙層高さになる時間を、それぞれｔｓ１，ｔｓ２，ｔｓ３としている。
【００５１】
グラフ６０３に示される通り、従来の計算方法によれば、煙層高さが１．８ｍに達する時間ｔｓ３は、ｔｓ３＝１０４秒である。
【００５２】
図６のグラフ６０１は、ガラス窓Ｇ１１をフィルム付きガラスとした場合の推移を示している。この計算例では、ガラス窓Ｇ１１のフィルムが性能限界に達した直後にガラス窓Ｇ１１が完全に脱落するという考え方を採用した。すなわち、ガラス窓Ｇ１１の破壊の進行度は、火災発生からクラック発生までの「第１段階」、クラック発生からフィルムの性能限界／ガラス窓Ｇ１１の脱落までの「第２段階」、及びガラス窓Ｇ１１の脱落以降の「第３段階」といった３段階に分けられる。
【００５３】
この計算例によれば、火災発生１４７秒後においてガラス窓Ｇ１１にクラックが発生し、火災発生２２４秒後においてフィルムが性能限界に達するという結果が得られた。すなわち、火災発生０〜１４７秒後が第１段階であり、火災発生１４７〜２２４秒後が第２段階であり、火災発生２２４秒後以降が第３段階である。そして、流量係数α＝０．００７とした場合、第１段階ではパラメータａ＝１．０、第２段階ではパラメータａ＝１．０、第３段階ではパラメータａ＝１１０として煙移動量Ｖｓが計算されている。その結果、煙層高さが、限界煙層高さＨｌｉｍ＝１．８ｍまで達する時間ｔｓ１（煙層降下時間）は、グラフ６０１で示す通り、ｔｓ１＝１８３．５秒と算出された。なお、グラフ６０１では、第２段階から第３段階への切り替わり時（火災発生２２４秒後）において、煙層高さが急激に降下しているが、これは、ガラス窓Ｇ１１に遮られて火災室５０１に溜まっていた煙が、ガラス窓Ｇ１１脱落後に急激に廊下５０２に流れ込む現象に対応するものである。
【００５４】
また、図６のグラフ６０２は、ガラス窓Ｇ１１をフィルムなしガラスとした場合の推移を示している。なお、この計算例では、ガラスＧ１１のクラックの発生直後にガラス窓Ｇ１１が完全に脱落するという考え方を採用した。すなわち、ガラス窓Ｇ１１の破壊の進行度は、火災発生からクラック発生／ガラス窓Ｇ１１の脱落までの「第１段階」、及びガラス窓Ｇ１の脱落以降の「第２段階」といった２段階に分けられる。
【００５５】
この計算例によれば、火災発生１４７秒後においてガラス窓Ｇ１１にクラックが発生しガラス窓Ｇ１１の脱落が発生するという結果が得られた。すなわち、火災発生０〜１４７秒後が第１段階であり、火災発生１４７秒後以降が第２段階である。そして、流量係数α＝０．００７とした場合、第１段階ではパラメータａ＝１．０、第２段階ではパラメータａ＝１１０として煙移動量Ｖｓが計算されている。その結果、煙層高さが、限界煙層高さＨｌｉｍ＝１．８ｍまで達する時間ｔｓ２（煙層降下時間）は、グラフ６０２で示す通り、ｔｓ２＝１４８．５秒と算出された。なお、グラフ６０２では、第１段階から第２段階への切り替わり時（火災発生１４７秒後）において、煙層高さが急激に降下しているが、これは、ガラス窓Ｇ１１に遮られて火災室５０１に溜まっていた煙が、ガラス窓Ｇ１１脱落後に急激に廊下５０２に流れ込む現象に対応するものである。
【００５６】
以上のように、煙層降下時間計算システム１によれば、想定されるガラス窓Ｇ１１の破壊進行度に応じてパラメータａを変化させることにより、現実のガラス窓Ｇ１１の破壊挙動を考慮に入れた結果が得られた。
【００５７】
すなわち、図６に示される通り、限界煙層高さＨｌｉｍ＝１．８ｍとしたとき、ｔｓ１＝１８３．５秒、ｔｓ２＝１４８．５秒、ｔｓ３＝１０４秒である。以上のように、この煙層降下時間計算システム１によれば、ガラス窓Ｇ１１を開口部として取り扱う従来の計算方法よりも、煙層降下時間ｔｓ１，ｔｓ２が長く算出された。従って、この煙層降下時間計算システム１によれば、現実には「避難可能」であっても、計算上は「避難不可能」と判定されるといったことを回避できる場合もある。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、パラメータａを２段階〜４段階といったように段階的に変化させているが、ガラスの連続的な破壊挙動を反映させてパラメータａを連続的に変化させてもよい。
【００５９】
また、火災における火源位置としては、中央火源（室の中央、すなわちガラス窓Ｇ１から離れた位置で発生する火災）と、局所火源（ガラス窓Ｇ１近傍で発生する火災）とが２通り考えられる。このうち、中央火源を想定する場合は、上述の実施形態に示した通りであるが、局所火源の場合には、ガラス窓Ｇ１に大きな開口が生じる時間までは中央火源と同様の取り扱いをし、大きな開口が生じる時間以降は、ガラス窓Ｇ１にはガラスが無いものとして取り扱うこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る煙層降下時間計算システムが適用される避難安全検証システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示される煙降下時間計算システムによる計算対象の建物の一例を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２の建物においてガラス窓に採用されるガラスの各例を示す断面図である。
【図４】図１に示される避難安全検証システムのハードウエア構成を示すブロック図である。
【図５】本発明者らが行った計算例の計算対象の建物を示す平面図である。
【図６】本発明者らが行った計算例の結果として、煙層高さの推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１…煙層降下時間計算システム、２１…煙移動量算出部（煙移動量算出手段）、２３…煙層降下時間算出部（煙層降下時間算出手段）、５１…ガラス材、５３…フィルム、１０１，５０１…居室（区画化領域）、１０２，５０２…廊下（区画化領域）、１１０，５００…建物（計算対象の空間）、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１１…壁（内部区画）、Ｇ１，Ｇ１１…ガラス窓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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