ＢＲＩ－Ｒ
1 講演会テキスト
ＢＲＩ－Ｒ１講演会テキスト

木質内装の火災安全設計法の研究
防火研究グループ 上席研究員

鍵屋 浩司

目 次
Ⅰ

研究の背景

Ⅱ

木質内装のニーズと内装に求められる性能
１）木質内装のニーズ
２）内装に求められる避難安全上の性能

Ⅲ

木質内装の火災安全設計法の要素実験
１）天井・壁の木質内装の張り方
２）室の面積・開口条件
３）木質内装のディテールⅣ

木質内装の評価と火災安全設計
１）内装の火災性状への影響
２）内装の火災性状予測モデルの開発

Ⅴ

木質内装の火災安全設計の考え方
謝辞
参考文献

Ⅰ はじめに

見の整理、内装の火災性状への影響の把握や内装材を評価する

木材利用促進の流れの中で、現行の内装制限では木材の使用ための設計火源の検討などを行った。さらにこれまでの一連のが厳しく制限されている。このため使用部位等を工夫すること実験の成果に基づいて、壁や天井の内装の張り方による燃え広により火災安全を損なわず木材利用の範囲を拡大する火災安全がりや煙流動を再現した火災性状予測モデルを開発した。

設計法が期待されている。
そこで建築研究所は、木材等の内装材の利用拡大を視野に、以上のような木質内装の火災安全設計法をめぐる最近の研究開発成果について紹介する。

既存の内装制限の目的・要求性能を見直すとともに、室の規模や用途に基づいて、内装材料のより柔軟な使用を可能にしたい

Ⅱ 木質内装のニーズとその防火上の課題社会の要請に応えるため、木質等の内装を有する空間の火災安

１）木質内装のニーズ全性を確保する性能評価の枠組みを構築した。さらに、居室か建築基準法では、火災安全上、壁や天井の内装仕上げに使うら階避難に至る避難安全を担保するために、排煙設備やスプリことができる防火材料として、不燃・準不燃・難燃材料を定めンクラーの効果もふまえた避難安全設計法を開発している。ている。これは、出火の防止や、出火しても建物の中にいる人これまでの取り組みとして、木質内装のニーズや内装制限の目的・要求性能の見直しのための調査を行った。また火災安全が居室や階、建物から避難する前に炎や煙に巻かれないようにするためである。

性能として、火災の発生した室がフラッシュオーバー（FO） にその一方、視覚的にも暖かみを感じる木材を目に見えるかた

至る時間を指標とした多数の実大火災実験を実施して、天井やちで室内の壁や天井など、目に見える仕上げ材料に使いたい、壁の木質内装の張り方による FO 時間や火災成長率に関する知という需要がある。そこで、木質内装のニーズに対応した火災- 53 -

安全設計法を検討するために、現行の規制にとらわれずに木質室内に置かれた家具などの可燃物が火災時に燃焼して天井付近内装を使用したい建物の用途、室、規模、部位等についてアンに高温の煙が溜まり、その熱によって生成した可燃性のガスがケート調査を行った。このニーズ調査の対象者は、ゼネコンや室内で爆発的に延焼するフラッシュオーバー（以下、FO）が発住宅メーカー、建材メーカー等の設計・開発部門の実務者等で、生するが、これらの可燃物と一緒に壁や天井の内装が燃焼した

約 20 名分の回答があった。その概要を以下に紹介する。

場合には、この室の煙層の温度がさらに上昇して、FO を早めて火災安全設計全般しまい、避難に支障を来す可能性があるからである。

 大規模建築物の内装は関連法規が多く、内装制限の内容がわか

そして建築基準法では、内装制限の目的として、初期火災のりにくいため、不燃材料ばかりが採用される傾向がある。

成長を遅延させ、火災の初期における安全避難を実現させると

 内装制限は壁・天井全面を一様に制限するが、一面や二面、一ともに、火災が成長した場合であっても、煙の発生をできるだ部を木質化するニーズが多い（図 1）。室の規模等に応じて木け抑制し、避難を妨げないようにするために、建築物の内装材質化可能な面積や部位がわかると良い。

料の種類を制限（法第 35 条の 2、令 128 条の 4）することとし 火災実験による内装の火災成長率の算定は費用がかかり一般的には大変なので、ルートＢ（告示の避難安全検証法）の中でている。しかし、このように内装制限の目的は示されているが、それを満たす性能は明確でない。

計算により評価ができるようになると良い。

そこで、海外の防火基準における内装制限の目的及び内装に避難安全上要求される性能を明らかにするために、国内外の文献調査、海外の有識者へのヒアリング・アンケート調査を行って、内装制限に関する国際比較を行った（表 1）。

断面

その結果、①内装制限の目的及び内装に要求される性能、内スノコ・格子状

装制限の適用範囲には、統一された考え方は見られない、②内断面

装制限によって確保しようとしている火災安全性能が明示されルーバー状ていないものの、内装に使うことができる材料（例えば、木材よりも防火性能の低い材料）が制限されている、という実態が把握できた。

断面

千鳥・モザイク状等

木質化する面部分（梁・柱現しを含む）

表 1 内装制限に関する国際比較

ディテール

図 1 内装木質化のニーズの例

内装を木質化したい部分
 配線等の関係で全面木質化の需要は少ない。
 住宅では天井木質化のニーズが多い。
 高層ビルは低層階（ロビー等）と最上階の木質化の需要がある。
 避難路や共用部に当たる部分の木質化はやりがいがある。
 ディテール（木材による凹凸や隙間等）の意匠的な工夫に対する防火上の配慮が必要。
調査結果で注目される点として、内装木質化のニーズは、壁現行の内装制限が達成しようとする火災安全性を損なわずに、や天井全面に木材を張るのではなく、その 1 面や 2 面、もしく合理的な評価・設計法を開発するためには、その目的に応じてはその一部に張る、といったニーズが多いことである。

要求される性能を明確にする必要がある。
そこで、火災シナリオに基づき居室及び廊下等の避難経路の２）内装に求められる避難安全上の性能
現在の防火基準では内装の張り方に関わらず、木材のような防火性能の低い材料の使用を制限している。この理由の一つは、内装に求められる性能を整理した。例として居室避難中に、居室や避難経路の望ましい状態、内装に必要な性能、これを試験等で判定する基準を整理した検討案を表 2 に示す。

- 54 -

表 2 居室避難中の内装に求められる性能（検討案）
避難フェーズ

居室（出火室）

廊下（避難経路）

この実験では大小ふたつの規模の居室に置いたバーナーによ付室・階段室およびって同じ強さの炎で火災を起こした場合、6 畳間程度の面積の小外部への出口
居室
避難

望ましい

煙が二層を形成しそ煙が充満しない。

戸は開いていても、状態の高さが維持されて可燃物があっても着煙が入らない。

いる。

火しない。

煙が入っても十分に薄く、温度・毒性も内装に必

内装材表面を介した火災室の開口部もし無し

要な性能

燃焼拡大が起こらない。
（少しなら可）くは間仕切りの隙間

さな居室（約 9m2）では、木材で仕上げた壁が天井付近の煙層を通じて室全体に急速に燃え広がり、極めて短時間で FO した。
しかし、教室程度の大きな居室（約 50m2）で天井を不燃化し低い。

た場合には、壁全面に木材を使用していても、火源のバーナー避難完了時間で燃焼から漏れた火煙で着火しない。の付近は一旦燃えるものの、天井付近に溜まる煙の温度が、規面積が○m２以下（ある漏れた火煙で溶融・模の小さな居室のように急激に上昇しなかった。そして壁の炎いは床面積の 1/○のいずれか小さい方）。

落下など有害な変形が生じない。

が火源の周辺で燃え止まり、FO しない、または FO の発生が遅

火炎から強い放射を延され、結果的には居室の内装全体に防火材料を使用した場合受ける範囲のみ燃焼し広い範囲に火炎伝播しない。と同等な性能を有している可能性があることがわかってきた。

具体的な壁：上方火炎伝播が発

着火温度> 常温

判定基準

生しない。
（材料の張り方によ+180℃
もしくは着火限界熱り燃え広がりを制限

流束qcr> 6.56kW/m2することも可能）
天井：接炎した部分は燃えるが、その周囲に（火炎伝播の指標）材料の張り方により燃え広がりを制限すは燃え広がらない。

ることも可能）廊下と同じ一方、現行の避難安全検証法では、内装の燃焼に伴う煙発生量を、内装材の使われ方にかわらず一律の火災成長率に基づいて極めて安全側に設定している（表 3）。火災成長率とは、避難安全検証法に示されている火災の拡大のしやすさを表した値で、その値が大きいほど燃え拡がりやすく、避難安全検証法において、避難の許容時間（煙の発生に伴う天井からの煙層が降下す

Ⅲ 木質内装の火災安全設計法の要素実験
前章の木質内装のニーズと内装に求められる性能に関連して、木質内装の火災安全設計法の構築のために近年、建築研究所で行われた実大火災実験による研究を以下に紹介する。

る時間）が短くなるため、値が大きいものほど使用範囲が制限されるようになっている。そして避難安全検証法では一般的な木質内装材料は防火材料以外の材料として取り扱われている。

表 3 避難安全検証法における内装の仕上げによる火災成長率

１）天井・壁の木質内装の張り方
木質内装に求められる火災安全性として、火災時に急速に燃え広がるとともに、室内に置かれた家具等の可燃物の着火・燃焼を促進する延焼経路となって FO の発生を早めないようにすることが求められる。しかし、居室の規模や内装の張り方によっては FO が発生する時間が異なると考えられることから、建築そこで天井を不燃化した教室程度の大きな居室（約 50m2）で、研究所で同じ仕様の内装の仕上げで、規模が異なる居室の木質。
内装の燃え広がり方の比較実験 1)を行った（図 2）

内装仕上げの仕様（表 4）によって、火災成長率がどのように変化するか体系的に把握する実験 2)を行った。

表 4 各仕様における木材の張り方

図 2 規模の異なる居室における木質内装の燃え広がり- 55 -

実験の結果、天井を不燃化した室の FO 遅延効果は図 5 のようその結果、天井を不燃化すれば火災成長率も不燃・準不燃相当になることが確認された（図 3、表 5）。に、火源付近の壁の仕上げ材が一旦燃焼して発熱するが、加熱を継続していてもそのまま燃え広がらず、天井付近に溜まる煙層の温度上昇に伴って木質壁が予熱されて引火するまでの過程によることが確認された。この煙層による予熱から着火に至るメカニズムについては、引き続き系統的に実験に基づく研究 3)を行っている。

図 3 各仕様の発熱速度の時系列変化

表 5 木質内装の張り方による火災成長率
図 5 実大区画火災実験における発熱の履歴の例

さらに開口条件をパラメータとした一連の実験結果から、煙層の温度上昇は、垂れ壁が大きいと上昇しやすいが、開口が大きくなると垂れ壁の有無による煙層温度上昇に対する影響は小さくなることがわかった。
開口条件と FO 時間との関係については、垂れ壁が大きく、開口が小さいと室内の内装材を予熱する煙層が形成されやすくなり FO が早くなった（図 6）。これは言い換えれば室の換気量に２）室の面積・開口条件対して可燃ガス発生速度が大きくなったことになる。

内装木質化が可能な室の床面積を明らかにするために、内装同じ開口条件で床面積が異なる場合の FO 時間を実測した結の火災安全性をこの FO の遅延効果に限定して検討した。天井を果、床面積が 40m2 で約 26 分、35m2 および 30m2 の場合はそれよ不燃化することによるFO 遅延効果が損なわれない室の面積を把り 3～4 分 FO 時間が短くなった（図 7）。

握するために、建築研究所の実大火災実験棟において開口条件等をパラメータに、既往の教室規模の実験よりも規模の小さな
実験 11

床面積 40～30m2 の居室の試験体（図 4）による実大区画火災実実験 8実験 9験 4)を、同じ火源条件で十数回にわたって実施した。以下に主な結果を紹介する。

図 6 居室の開口条件による FO 時間の相違（床面積 30m2）

図 4 区画の開口や床面積等を変化させた実大火災実験- 56 -

このように木質内装の意匠として室内に露出する木材の面積
実験 13

実験 11実験 12が大きくなる使い方（壁面に木材で棚状の凹凸を付ける、室の天井の梁を現しにする等）について、火災安全設計において、内装の燃焼性状にこの程度のばらつきが発生することを想定して、火災成長を著しく助長しないことに配慮する必要がある。

図 7 居室の床面積による FO 時間の相違（実験 11：30m2、実験 12：40m2、実験 13：35m2）
さらに、不燃化した天井に木質梁を現しにした条件で実験した結果、FO 時間が不燃化した天井の FO 時間と比較して約 8 分短くなった。これは煙層に覆われる木質梁の表面積が、天井の表面積と同程度になったことから天井不燃化によるFO 遅延効果が損なわれたためと考えられる。
一連の実験結果から、本実験条件について天井の不燃化によ
図 9 木質壁の仕上げによる燃焼発熱の相違

るFO の遅延効果が期待できる室の最小面積は30m2 前後と見込まれ、さらに開口条件として垂れ壁が無い場合や開口が大きい場
合は、室内を予熱する煙層が形成されにくくなり、さらに FO をⅣ 木質内装の評価と火災安全設計遅延する傾向があることがわかった。

１）内装の火災性状への影響
内装の設計にあたって、木材よりも著しく有害な影響（木材

３）内装のディテール
木質内装には表面に凹凸をつけて視覚的な変化を出す意匠が多く使われている。これにより見付け面積が同じでも木材の表よりも低温で着火、木材よりも大量の煙や熱、有害なガス、有害な溶融物の発生）を及ぼしうる内装材料をスクリーニングするために、内装を評価するための設計火源を検討した。

面積は平板と比べて 2 倍前後まで大きく異なるものである。

ここでは火災初期の燃え広がりの抑制、特に天井への急速なそこで木質仕上げ部分の表面積と発熱量との関係を把握する

着火防止の観点から、このような燃え広がりを起こす材料を排ために、木質仕上げの壁に角材で凹凸を付けて、表面積を平板除するために、そのクライテリアとなる、火災への影響が限定の 2 倍にして燃焼実験を行ったところ（図 8）、燃焼に伴う発熱的と考えられる内装の張り方や、内装制限で想定されている火は平板の約 3 倍に増加した（図 9）。これは凹凸の溝に沿って火源を実験 5)によって検証した。
実験は、木質仕上げの壁の高さや火源の発熱速度による天井炎が横方向に広がって、平板で燃焼した表面積の概ね 3 倍の面積が燃焼したためである。

への着火時間を、居室の隅角部を再現した実大試験体において、収納可燃物の燃焼を模擬した発熱速度を制御可能なバーナー火源によって測定した（図 10）。隅角部としたのは、周辺からの空気供給が制約され火炎高さが最も伸長するためである。
火災初期の設計火源を考える手がかりとして、内装制限が床からの高さ 1.2m までの仕上げは適用除外となることから、これを火災への影響が限定的と見込まれる可燃内装材の許容範囲と考えた。そしてこれを上回る高さまで可燃内装材を張り、同じ

図 8 木質壁の仕上げによる燃焼性状の実験（左：不燃仕上げ、中：平板、右：凹凸（木材の表面積 2 倍））火源条件で実験した場合と比較して、天井の木製着火マーカーへの着火時間に明確な差が見られる火源を設計火源と考えた。

- 57 -

納可燃物を設置した状態（図 14、表 7）で、電気火災を想定した微少火源で収納可燃物に着火させ、その後の火災成長に伴う発熱速度や区画内温度、戸の開口部等の入射熱を測定した。
その結果、戸の開口部分への入射熱は、それぞれの内装の FOまでの間は木材を着火させる程度には至らなかった（図 15）。
これは、火災初期であれば一般の木製戸であっても火災室と廊下との間で一定の遮煙性が期待できることを示唆している。

図 10 木質仕上げの高さによる天井着火条件の実験装置

実験の結果、内装制限の適用除外となる居室の床から高さ1.2m の壁の木質仕上げにおいて、発熱速度 150kW の火源で天井への急激な着火が見られなかった（図 11、表 6）ことから、これを内装材料のスクリーニングで想定する設計火源とした。
図 12 家具等の収納可燃物を配置した区画

図 13 壁の仕上げ材料（天井はすべて不燃仕上げ）

図 11 実験条件による火炎高さ
左：木質仕上げ高さ 1200mm、発熱速度 100kW（実験 1）
右：木質仕上げ高さ 1800mm、発熱速度 150kW（実験 4）
表 6 各実験条件における天井の木製着火マーカーの着火時間

図 14 家具・センサ類の配置図居室から階避難にあたっては、避難経路となる廊下の排煙の表 7 収納可燃物一覧

ほか、出火室の戸の遮煙性能が重要となる。そこで、収納可燃物を配置して寝室を模擬した区画（図 12）の内装の仕上げ材による、フラッシュオーバー（FO）までの火災成長及び戸の開口部における加熱性状の相違を把握する実大火災実験 6)を行った。
実験では、6 畳程度の寝室を模擬した区画（ISO9705 ルームコーナー試験装置）において天井不燃で壁が合板、非防火品の壁紙、不燃材料仕上げの 3 種類の区画（図 13）に同じ家具等の収- 58 -

さらに開発した火災性状予測モデルを用いて、避難安全設計のルート C（高度な計算による検証）による事務所ビルの内装設計のケーススタディを行った（図 20～22）。

■ 壁の燃焼範囲 (𝑧𝑧𝑝𝑝 < 𝐻𝐻𝑐𝑐 )単位面積あたりの発熱速度′′′′𝑄𝑄̇ ′′ = 𝑄𝑄̇max− 𝑄𝑄̇minexp −𝜆𝜆 𝑡𝑡 𝑡 𝑡𝑡0′′𝑄𝑄̇max

𝑑𝑑𝑝𝑝

𝑧𝑧𝑝𝑝

CCM′′+ 𝑄𝑄̇min

モデル′′𝑄𝑄̇min時間■ 壁の燃焼範囲 (𝑧𝑧𝑝𝑝 ≥ 𝐻𝐻𝑐𝑐 )図 15 各実験の机上および開口部上端での入射熱流束（赤点線は木材の着火相当の入射熱流束 10kW/m2）

𝑠𝑠𝑝𝑝■ 天井の燃焼範囲

𝑏𝑏𝑝𝑝

セル𝑟𝑟𝑝𝑝𝑑𝑑𝑝𝑝２）内装の火災性状予測モデルの開発
居室の内装材の使用部位や使用面積によってその燃え広がり

図 17 内装の燃焼拡大と煙の発生量を考慮したゾーンモデルに伴う煙の発生や放射熱、排煙やスプリンクラーの効果も評価できるように、既往研究の実験式等に基づいて、火災性状予測。
モデルを開発 7)8)した（図 16）
ここでは壁や天井における燃え広がり速度を物理的に予測して、燃焼範囲の形状とそこからの発熱、煙発生量を時系列に連成して予測するモデルを構築している（図 17,18）。

図 18 内装の使用部位や材料の組み合わせを評価するための燃焼拡大モデル2.82.4

図 16 内装の燃焼拡大と煙流動、排煙・スプリンクラーの効果を考慮した火災性状予測モデルの枠組み
Height (m)2

このモデルによって内装材の組み合わせによる煙層温度、煙層高さの相違について試計算を行った。その結果、木質内装のexp.
cal.

0.4

違が、既往の実験で検証したところ精度良く再現された。また、

0

木質天井に着火した後、急激に煙層温度が上昇する、煙層が降0150

300

450600Temperature (℃)

下する状態がそれぞれ再現された。

煙層温度分布を比較したところ精度良く一致した（図 19）。

1.20.8壁や天井での使われ方が煙層温度・煙層高さに及ぼす影響の相モデルの精度検証については、計算値と既往の実験データの1.6

図 19 大規模区画（床面積 50m2、壁仕上げ：スギ、天井仕上げ：スギ）における初期火災性状の計算結果と実大火災実験結果の比較（点火 240 秒後）- 59 -その結果、火災室と廊下との間の戸に一定の遮煙性や避難経Ⅴ 木質内装の火災安全設計の考え方
木質内装の火災安全設計の考え方として以下があげられる。

路の廊下の排煙を確保することにより、より柔軟な内装木質化の可能性を示した。例えば、200m2 弱の事務室で天井を不燃化し①空間を大きくすると、内装木質化の可能性が広がる。て戸の遮煙性を確保できれば、壁全面を木質仕上げにしても、②天井を不燃化する、天井に炎が届きにくくする。

廊下の避難時間を 2～3 分間多く確保できる結果が得られた。

③戸（扉）で避難時間を確保する。
④内装のディテールは火災安全も考慮する。
注記
一部の実験は、国土交通省「木造建築基準の高度化推進事業（H23 ～H25）」及び平成 27 年度基準整備促進事業（F7）「木質内装空間の部分的な不燃化による避難安全・延焼防止の効果に関する検討」により、事業主体者及び国土交通省国土技術政策総合研究所と建築研究所の共同研究の一環として行われた。

図 20 ケーススタディの事務所ビル平面（赤枠：木質内装の火災室、青枠：廊下）

図 21 火災室の発熱速度（黒線：計算結果、赤線：近似曲線、点線：避難安全検証法の火災成長率）
左：壁・天井スギ材、右：壁スギ材、天井不燃仕上げ

図 22 廊下の煙層高さの比較（界壁の戸の開口率は遮炎性を有する防火戸相当）

謝辞
木質内装のニーズ調査は、建築研究開発コンソーシアム「木質内装の建築計画上のニーズとその防火上の課題に関する研究会（平成 27 年 3 月～平成 28 年 3 月、主査：鍵屋浩司）」において実施したものです。研究会メンバー各位に謝意を表します。
また内装に求められる性能については、建築研究所「内装の火災安全設計に関する検討会（平成 28 年 12 月～平成 31 年 3 月）」で議論された成果です。委員各位（委員長：原田和典京都大学教授、長谷見雄二早稲田大学教授、萩原一郎東京理科大学教授、大宮喜文東京理科大学教授、安井昇早稲田大学招聘研究員、西野智研京都大学防災研究所准教授、成瀬友宏国土技術政策総合研究所室長）に謝意を表します。
参考文献
1) 市原卓麿、長谷見雄二、小澤大樹、安井昇、吉田正志、鈴木淳一、鍵屋浩司：木質内装材料の燃焼発熱性状に関する研究 大規模空間における火災成長率の実験的把握、日本建築学会関東支部研究報告集、2012 年 3 月
2) 市原卓麿、長谷見雄二、安井昇、鍵屋浩司、鈴木淳一、吉田正志：
木質内装材料の燃焼発熱性状に関する研究（その 2）教室規模居室における柱・梁木現しの影響、日本建築学会大会学術講演概要集、2013
年8 月
3) 長谷見雄二、鍵屋浩司、関美佳、大橋遼：天井の燃焼性を制御した
大規模居室におけるフラッシュオーバー直前段階での壁面の加熱性状予測に関する研究（その 1）研究目的と実験計画、（その 2）実験
結果と煙層温度予測に関するゾーンモデルの検証、（その 3）煙層に曝露される壁表面の入射熱予測モデル、日本建築学会大会学術講演
概要集、2018 年 8 月
4) Koji Kagiya, Tomohiro Naruse, Yuji Hasemi, Noboru Yasui andJun'chi Suzuki: Full Scale Fire Tests of a Compartment withWooden Wall and Noncombustible Ceiling in the Aspect of Effectof Floor Area and Opening Condition on Time to Onset of Flashover,Book of Abstracts Posters, 12th International Symposium on Fire
Safety Science, 2017 年 7 月
5) 鍵屋浩司、西野智研：木質内装居室の隅角部の火源による天井着火条件、日本火災学会研究発表会概要集、2018 年 5 月
6) 鍵屋浩司、河合邦治、森山修治、長谷見雄二：天井を不燃化した寝室の実大燃焼実験―壁仕上げ材による火災成長・扉開口部の加熱性状、日本火災学会研究発表会概要集、2019 年 5 月
7) 西野智研、鍵屋浩司：内装材の燃え拡がりを考慮した初期火災性状予測モデルの開発と散水設備による効果を含めたモデルへの拡張、
日本建築学会大会学術講演概要集、2019 年 9 月8) Tomoaki Nishino and Koji Kagiya: A multi-layer zone model
including flame spread over linings for simulation ofroom-corner fire behavior in timber-lined rooms, Fire SafetyJournal, 110(2019), 2019 年 10 月

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