ＢＲＩ－Ｒ 1 講演会テキスト
ＢＲＩ－Ｒ１講演会テキスト

模型実験を活用した市街地火災性状予測
住宅・都市研究グループ 上席研究員

岩見 達也

Ⅲ スケールの違いと火災継続時間に関する検討 2）

Ⅰ はじめに
市街地の火災安全性を評価する手法の一つとして市街地火前項で用いた 1/10 スケール模型に対する 1/20 スケール模

災シミュレーションの活用が挙げられるが、市街地火災のよ型による再現性の確認及び、室内に設置する収納可燃物量のうな低頻度災害の予測は実火災に基づく検証が困難であるこ違いによる火災継続時間等の燃焼性状への影響に関する検討とから、市街地火災シミュレーションモデルの予測精度検証を行った。表 2 に各スケール模型の概要、表 3 に本検討で基を目的として縮小模型を用いた火災実験を実施してきた。本本とする相似則 3）を示す。

稿では、実験結果の概要及び模型実験と実大現象を比較する

表 2 各スケールの模型寸法（単位：m）ために適用する相似則の検討状況について報告する。

室内寸
天井高
外壁開口部
界床開口部

Ⅱ 15 棟の縮小模型を用いた延焼実験 1）
外壁が準耐火構造の２階建て建築物が東西に 3 棟、南北に原型
6.0×6.0
2.5
3.5×1.2
1.4×1.4

1/10 模型
0.6×0.6
0.25
0.35×0.12
0.14×0.14

1/20 模型
0.3×0.3
0.125
0.175×0.6
0.07×0.07

表 3 基本とする相似則
Q ~ s5/2
k ~ s3/4
ρ ~ s3/4
δ ~ s1/4
t ~ s1/2

s : 幾何スケール

験条件としては隣棟間隔 0.2m、0.3m、0.4m、北風0m/s、1.6m/s、発熱速度
壁等の熱伝導率壁等の密度壁等の厚さ
時間

3.2m/s、点火は、北から 2 列目中央の模型 1 階中央とした（一壁材の熱物性に関しては、スケールが小さいほど高い断熱5 棟の計 15 棟が並ぶ状況を想定して、1/10 スケールの縮小模型による燃焼実験を実施した。模型の概要を図 1 に示す。実

本検討では、1/10 模型に対する 1/20 模型の比較であり s = 1/2性が求められるが入手可能な材料が限られることから、同等部の条件では北から 1 列目中央の模型に点火）。
隣棟間隔が 0.3m 以下で延焼が発生したが、0.3m に比べての材料（25mm 厚セラミックファイバーボード）とした。発0.2m では延焼速度が約 1.3 倍に早くなった。また、無風に比熱速度の相似を確保するため、室内に設置する木材の表面積べて風速 1.6m/s では延焼速度が約 2 倍に早くなった。縮小模を(1/2)5/2 = 0.177 倍となるよう調整した。火災継続時間に関し型を用いることで再現性良く系統的に火災性状を計測できるては、木材の総発熱量（総重量に比例）の相似則 Q×t ~ s5/2ことを確認し、風速と隣棟間隔による延焼有無及び延焼速度×s1/2 = s3 すなわち、(1/2)3 = 0.125 を満足する必要がある。こを定量的に把握した。

れを満足するケースを基本条件（1/20①）として、火災継続時間を 1/10 スケールと合わせる条件 Q×t ~ s5/2×s0 = s5/2 すな

650
90575150

Void120350150155Void120

わち木材重量を(1/2)5/2 = 0.177 倍とした条件（1/20②）を併せて行った。実験の様子を写真 2 に、各模型実験時の各階の全計測点の平均室内温度の履歴を図 2 及び図 3 に示す。

90

写真 1 実験状況

図 1 建物模型の概形

表 1 実験条件及び延焼有無（北 2 列目点火条件のみ示す）
原型模型
隣棟間隔[m] 風速[m/s] 隣棟間隔[m] 風速[m/s] 点火模型
延焼有無
3100.33.2
北2列目中央なし
300.30〃東西隣へ延焼
第2～第5列延焼
350.31.6〃
200.20〃全て延焼
250.21.6〃
全て延焼
400.40〃なし
450.41.6〃
なし

写真 2 スケール比較実験の様子（左 1/10：右 1/20）
図 2 は発熱速度及び火災継続時間に関する相似（表 3 に示す相似則）を満足する条件で行った模型スケールの比較実験- 137 -

の結果である。異なるスケールであっても室内の可燃物の表

図 2 は各室の温度の履歴を示したものである。全般的な傾面積及び総重量の相似を満足することで、1 階 2 階共に火災向としては模型の温度上昇の勾配が緩やかで温度の最大値もの進行状況は概ね一致することが確認できた。

原型に比べて小さくなっている。水廻及びスタジオの温度履

図 3 は発熱速度の相似は満足するが、火災継続時間に関す歴は比較的よく一致している。開口部材の材質及び材厚につる相似は基本とする相似ではなく、t ~ s0（スケールによらずいては熱物性値の相似性ではなく室間延焼時間の相似性を満一定）となる条件による模型スケールの比較実験の結果であ足するように選定することで室間延焼の経過を再現できる可る。1/20 スケールと 1/10 スケールが同じ速度で火災が進行し能性が確認できた。一方で模型では温度上昇が緩慢で最高温ており t ~ s度も低くなった。

0 から予測される結果と一致した。

1階

但し 2 階温度に関して、1/20 スケールの方が 100℃程度低

水廻

1000

591

900

スタジオ

80

2階階段室
F

A

E

厨房食事室

600

※1：図 2 及び図 3 では、

500

1/10 スケール実験の時

400
1/20：2階

300

1/20：1階

200

1/10：1階
600

500 ℃ に な る 時 間 が

図 2 1/10 と 1/20①の温度履歴比較

1/20 スケール実験と一060120180240 300 360
経過時間[sec]

420

480

540

1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
2001000

致するよう調整して表1000900示している。

800700※2：図 2 においては、

600
500

1/20：1階

200s1/2 を考慮して、1/10 ス

1/10：2階

100

1/10：1階
060120180

240 300 360
経過時間[sec]

420

480540600

図 3 1/10 と 1/20②の温度履歴比較

ケールの結果を 21/2 倍速で表示している。

Ⅳ 実大火災実験の再現性に関する検討

寝室２ポリカアルミ箔

写真 3 実験の様子
模型

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
経過時間（実大換算）[分]原型

室内温度[℃]

1/20：2階

300

1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
1000

時間に関する相似則 t ~400

寝室１木材

図 4 再現実験模型の平面図

間は、1 階室内温度が1/10：2階

100

居間

591

室内温度[℃]

室内温度[度]700

室内温度[度]B 1階階段室

144

800

0G

Cい傾向が見られ、今後詳細に検討する必要がある。

02階

D4）

厨房食事
居間
階段１階
階段２階
水廻
寝室１寝室２スタジオ

0 10 20 30 40 50 60 70
経過時間[分]図 5 実大実験と模型実験の室内温度履歴比較

実際の建築物に近い条件での縮小模型実験の有効性を確認するため、過去に実施された実大規模の建築物 1 棟の火災実

Ⅴ おわりに験を原型として、これを 1/10 スケールに縮小した模型実験に縮小模型を用いた火災実験を実施し、スケールの違いによより再現を試みた。

る火災性状への影響等の確認を行い、縮小模型により一定の原型の実験は、1984 年 9 月 10 日に建設省（当時）建築研再現性が確保できることを確認した。但し、縮小模型の室内究所屋外火災実験場において実施された「建築物の防火設計温度が低い傾向が見られ、今後詳細な検討が必要である。

法の開発のための木造住宅火災実験」とした。実験建物は在延床面積 59.62m2）
来工法 2 階建木造住宅（各階床面積 29.81m2、で、内装をすべて不燃化し、1 階壁体内は燃え抜け及び壁体内を経由する 2 階への延焼が生じにくいようロックウールまたはグラスウールを充填している。また、開口部のいくつかは延焼防止のため乙種防火戸仕様の網入りガラス窓となっている。点火は 1 階南西にある厨房食事室内の間仕切壁に近い部分であった。

Ⅳに示した検討は、JSPS 科研費「縮小模型火災実験による市街地火災性状予測の検証法」（挑戦的萌芽研究（16K14363））の助成を受けた。
参考文献
1) 岩見達也、樋本圭佑：縮小模型による市街地延焼火災実験、日本建築学会大会学術講演梗概集、2016.7
2) 岩見達也、鍵屋浩司、樋本圭佑：縮小建物模型内部に配置した可燃物の燃焼性状、日本火災学会研究発表会概要集、2017.53) James G. Quintiere：Fundamentals of Fire Phenomena、John Wiley &Sons Inc、2006.34) 岩見達也：縮小模型による木造家屋火災の再現に関する基礎的研究、日本建築学会大会学術講演梗概集、2019.9- 138 -