避難安全性能評価方法、避難安全性能評価プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、設計図、建築物、計算過程図もしくは避難安全性能評価計算書
【課題】専門家でなくても、より実態にあった避難完了時点における煙層下端高さの予測が可能となる避難安全性能評価方法を提供する。
【解決手段】建築物の設計段階もしくは、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更の段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、避難完了時間を基に煙層下端高さを算出し、避難完了時点における煙層下端高さと煙層高さの避難安全上の許容値を比較することにより、避難安全性能評価を行う。
【解決手段】建築物の設計段階もしくは、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更の段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、避難完了時間を基に煙層下端高さを算出し、避難完了時点における煙層下端高さと煙層高さの避難安全上の許容値を比較することにより、避難安全性能評価を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階において利用する、避難安全性能評価方法、避難安全性能評価プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、計算過程図、避難安全性能評価計算書もしくは避難安全性能の確認された設計図および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に建物設計時に、設計者は、その建物の避難安全性能の検討、すなわち建物在館者が建物から安全に避難可能か否かの検討を行う。この検討は、建物居室内で出火してから避難不能になるまでの時間である煙層降下時間を算定し、この算定値と、避難に要する時間である避難完了時間とを比較してなされる。そして、煙層降下時間が避難完了時間よりも長い場合にのみ安全な居室と判断され、そうでない場合には上記条件を満たすまで居室の再設計を繰り返す。
【０００３】
現在、この煙層降下時間の算定方法として、たとえば、「避難安全検証法（建設省平成１２年建告第１４４１号、または同建告第１４４２号）」および「煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２：二層ゾーン建物内煙流動予測計算プログラム）」の二つが提示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者の避難安全検証法にあっては前記建告第１４４１号、または第１４４２号に簡易式が示されている。そして、この簡易式を構成する幾つかの入力パラメータに、それぞれに該当する検討対象建物の具体的数値を代入するだけで煙層降下時間を計算できるため簡単に避難安全性能を評価可能である。
【０００５】
しかしながら、この避難安全検証法は、避難完了時間と煙層降下時間をそれぞれ独立に出し、その大小を比較して安全性を判断する方法となっている。すなわち、並列式評価法である。このため、煙層降下時間を算定する際に重要となる煙層密度を考慮できない評価法となっている。
【０００６】
また、この避難安全検証法における煙層降下時間算定式では、可燃物の燃焼範囲が時間の経過とともに大きくなる成長火源を想定しさらに煙層密度を０．７［ｋｇ／ｍ３］と固定しているため、煙層降下時間が実際よりも短く算定されることが多い。つまり実情よりも著しく短時間側に乖離した煙層降下時間しか算定できず、もって居室設計の自由度が著しく制限されていた。特に煙が短時間で降下し易くなる場合である、床面積の小さい居室の検討には使用できなかった。
【０００７】
一方、後者の煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２）は、現在の避難安全性能評価において広く利用されているプログラムであり、精緻な予測ができる。しかしながら、この煙流動性状計算モデルは、複数の微分方程式と多数の入力パラメータから構成されていてこれら微分方程式を解かねばならず、計算が煩雑でその計算に長時間を要し、非常に使い難いものであった。また、多数の入力パラメータを有しているため、入力値に対して敏感に反応して計算結果が変化してしまい、もってこの煙流動性状計算モデルを熟知したいわば専門職でないと実情に見合った妥当な煙層降下時間を算定することができなかった。
【０００８】
その他、特開２０００−３３４０５５号にも、建築物の安全評価方法が記載されている。しかし、これは、出火室からの避難安全性を評価するものではなく、逃げ込む先の空間が避難場所として適切か否かを評価するものである。従って、避難場所にたどり着けるか否かについては評価できないものである。また、現在避難通路として認められていないエスカレータに関する評価手法であり、煙層下端高さ、煙層温度等の算出方法は具体的に示されていない。
【０００９】
また、避難安全性能評価は建築物の設計段階で検証結果を設計にフィードバックしながら行われる。そのため、避難安全性能評価は専門家が行うのではなく、設計者自らが行うことが望ましい。しかし、煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２）を用いた避難安全性能評価は設計者自ら行うことは困難であり、現状では専門家が評価を行い、その情報を設計者に伝えて設計にフィードバックさせている。しかし、この方法によると情報のやりとりに時間がかかり、また情報が正確に伝達しないこともある。
【００１０】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、専門家でなくても、より実態にあった避難完了時点における煙層下端高さの予測が可能となる避難安全性能評価方法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】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、
前記設計内容または変更内容から避難安全性能を評価するために必要なデータを取得する必要データ取得ステップと、
避難対象者の避難開始時間を算定する避難開始時間算定ステップと、
前記避難開始時間を用いて避難対象者の避難完了時間を算定する避難完了時間算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間を用いて、避難完了時点の火源発熱速度を算定する火源発熱速度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度を用いて、避難完了時点の煙層密度を算定する煙層密度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度と、前記煙層密度算定ステップで算定された避難完了時点の煙層密度を用いて、避難完了時点の煙層下端高さを算定する煙層下端高さ算定ステップと、
前記煙層下端高さ算定ステップで算定された避難完了時点の煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上か否かを判定する避難安全性能判定ステップと、
煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上の場合は検証を終了し、煙層下端高さが避難上支障のある高さ未満の場合は前記必要データ取得ステップに戻って、前記避難開始時間算定ステップ、前記避難完了時間算定ステップ、前記火源発熱速度算定ステップ、煙層下端高さ算定ステップおよび避難安全性能判定ステップを煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上となるまで繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
即ち、本発明は、避難完了時間を基に煙層下端高さを算出し、避難完了時点における煙層下端高さと煙層高さの避難安全上の許容値を比較することにより、避難安全性能評価を行うものである。従って、直列式評価法とでも呼ぶべきものである。ここでは、煙層下端高さに関する簡易式を用いる際に不可欠であった煙層密度の算出を行い、より精度の高い避難安全性能評価が可能となる。
【００１３】
これに対して、建設省平成12年度建告第１４４１号（以下、建告第１４４１号と呼ぶ）における避難安全性能評価は、図４に示したように、図面等から入力データを抽出し（ステップＳ１）、避難完了時間と煙層降下時間をそれぞれ独立に算出し（ステップＳ２およびステップＳ３）、それぞれを比較する（ステップＳ４）という方法である。このような従来の方法は、上記の通り並列式評価法と呼ぶべきものであり、すでに述べた問題点が存在する。
【００１４】
また、下記実施形態の説明で示すように、特殊な専門知識を必要としない簡易予測式をベースとしているので、専門家でなくても避難安全性能評価が可能となる。また、このような簡易予測式は、ＥＸＣＥＬ等の表計算ソフトに計算式や判別式を予めプログラミングしておくことが可能なので、パソコンの画面上で簡単に入力し、評価結果が瞬時に確認でき、性能評価に要する時間が大幅に短縮される。
【００１５】
１つの実施形態においては、前記避難対象者の避難開始時間は、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を基に算出される。
【００１６】
比較として、従来の評価法である建告第１４４１号を考えてみると、例えば非火災室在館者の避難開始時間の算定式では、煙の存在や非常放送の有無に関わらず一律に３分を加算することを要求している。そのため、実態にあった避難完了時間を予測することが困難であった。
【００１７】
また、非火災室における在館者は、非常放送等により火災を覚知すると考えられるが、その後直ちに避難行動へ移るとは限らず、煙を目視で確認できる状態になって初めて避難行動に移るものと考えられる。従って、煙層下端高さを根拠とした避難開始時間算定手法を用いることにより、より実態にあった避難完了時間の予測が可能となる。
【００１８】
この場合、一例として、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を、非火災室在館者の避難開始時間と考え、
によって算出される。なお、火災室の在館者の避難開始時間を算出する場合は、前記式において、Ac＝0、Ar＝0として、Hlim1を火災室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さとすればよい。
【００１９】
また、一般に、前記避難対象者の避難完了時間は、前記避難対象者の避難開始時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口へ到達するまでに要する時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口を通過するのに要する時間を基に算出される。
【００２０】
また、避難対象者の避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間を基に避難完了時点での火源発熱速度を算定することにより、実際の火災条件に近い火源発熱速度の予測が可能となる。
【００２１】
この場合、一例として、前記避難完了時点の火源発熱速度は、
によって算出される。
【００２２】
１つの実施形態においては、前記避難完了時点の煙層密度は、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の火源発熱速度、避難上支障のある高さ、避難対象室の天井面積、天井構成材料の熱慣性を基に算出される。
【００２３】
煙層下端高さは煙層密度に大きく依存し、煙層密度が小さい（＝煙層温度が高い）ときは煙（気体）が膨張するため、煙層密度が大きい（＝煙層温度が低い）場合に比べて煙層が早く降下することになる。従って、煙層下端高さを精度良く予測するためには、煙層密度を予測することが不可欠である。この避難安全性能評価方法では、避難完了時間、避難完了時点における火源発熱速度、天井材の面積、天井材の熱慣性等を基に煙層下端高さを算出することにより、より精度の高い煙層密度を予測することが可能となる。
【００２４】
また、簡易予測式を用いることにより、煙層下端高さの簡易予測式と同等の容易さで煙層密度を算出できるので、簡易予測式の持つメリットを十分に発揮できる。
【００２５】
この場合、一例として、前記避難完了時点の煙層密度は、
によって算出される。なお、火災室の避難完了時点の煙層密度を算定する場合は、前記式において、At=0，Ar=0とすればよい。
【００２６】
１つの実施形態においては、前記避難完了時点の煙層下端高さは、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の煙層密度、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に算出される。
【００２７】
このように、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に煙層下端高さを算定することにより、実際の室形状に即した煙層下端高さを予測することが可能となる。
【００２８】
また、避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間から予測される火源（成長火源＋定常火源）を基に煙層下端高さを算定することにより、実際の火災条件に即した煙層下端高さを予測することが可能となる。
【００２９】
この場合、一例として、前記避難完了時点の煙層下端高さは、
によって算出される。
【００３０】
本発明は、一例として、コンピュータシステム１０にインストールされ、上に述べた避難安全性能評価方法を実行するプログラムとして実装することができる。また、このプログラムは、記録媒体に記録して流通することができる。また、インターネットでの配布も可能である。
【００３１】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法により安全性が確認された設計図もしくは建築物と同じ条件の建築物は、避難安全性能を評価するまでもなく安全であることは容易に理解される。
【００３２】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図もしくは計算結果を示した避難安全性能評価計算書としてのみみた場合でも、非常に有効であることは容易に理解される。
【発明の効果】
【００３３】
以上のような構成により、本発明による避難安全性能評価方法によれば、専門家でなくても、より実態にあった避難完了時点における煙層下端高さの予測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。一般に、避難安全性能評価方法を実装する際には、様々な計算式が用いられる。当然ながら計算式は、モデルの厳密解ではないので、様々な変形や省略が行われる。もちろん、計算式そのものの工夫もあるが、重要なのは手順と方法にあり、以下の計算式に正確に一致していなくとも本発明の実装は可能である。最終的には特許請求の範囲の記載により本発明の適用範囲は規定される。
【００３５】
なお、計算式の導出の細部は煩雑なので省略するが、導出の基礎となる事項は、多くの参考書や論文に記載されている。たとえば、そのような資料として、「建築火災安全工学入門」（田中哮義著、１９９３年、日本建築センター発行、特にその２３２−２３５ページ）、２００１年版「避難安全検証法の解説及び計算例とその解説」（編集：国土交通省住宅局建築指導課、国土交通省建築研究所、日本建築主事会議、財団法人日本建築センター）、特開２００３−３３０９９６号がある。
【００３６】
また、図５に、初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式の一覧を示す。これは、本発明者の研究により新たに得られたものであり、煙層下端高さと煙層降下時間を求めるのに非常に有用な式である。ここで、煙層下端高さとは、ある時間ｔにおける煙層下端高さｚとして算出され、煙層降下時間とは、煙層下端がある高さｚに降下するまでに要する時間ｔとして算出される。
【００３７】
ここでは、火災室の形状として、天井高さが一定の場合と、部分的に異なる場合（図６参照）とが考慮されている。また、想定火源として、発熱速度が時間によらず一定の火源（定常火源）と、発熱速度が時間の二乗に比例して増加する火源（成長火源）と、成長火源と定常火源を複合した火源（複合火照）とが考慮されている。これら簡易予測式で用いらている変数の意味は、以下で説明するものと同一である。
【００３８】
基本的に、この簡易予測式を適宜変形することにより、以降の計算式は導出される。なお、図５の簡易予測式の詳細説明は、「初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式」（日本建築学会環境系論文集、第581号、ｐ１−ｐ８、２００４年７月）に掲載されている。
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法の手順の基本的な流れを、図１のフローチャートを参照して説明する。これは、建築物の居室において想定される火災に対して、在館者（一般には避難対象者）が避難場所に通ずる出口へ避難するまでの間、避難上有害な煙に曝されないことを評価するものである。
【００４０】
先ず、ステップＳ１０１では、設計図等から避難安全性能を評価するために必要なデータを抽出する。ここでは、床面積、天井高さ、在館者密度、可燃物量、内装の種類等のデータを抽出する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０２では、避難対象者の避難開始時間の算出を行う。特に、ここでの避難開始時間は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データを基に、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付くまでに要する時間として算出される。
【００４２】
次に、ステップＳ１０３では、避難完了時間tescapeの算出を行う。特に、上記ステップＳ１０２で算出された避難開始時間を基に、廊下等に通ずる出口へ到達するまでに要する時間および廊下等に通ずる出口を通過する時間の総和として避難完了時間tescapeが算出される。
【００４３】
次に、ステップＳ１０４では、火源発熱速度Ｑfの算出を行う。特に、ここでの火源発熱速度Ｑfの算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ並びに上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescapeを基にして行われる。
【００４４】
次に、ステップＳ１０５では、避難完了時点における煙層密度の算出を行う。特に、ここでの煙層密度の算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ、上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescape並びに上記ステップＳ１０４で算出された避難完了時点における火源発熱速度Ｑfを基にして行われる。
【００４５】
次に、ステップＳ１０６では、避難完了時点における煙層下端高さの算出を行う。特に、ここでの算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ並びに上記ステップＳ１０５で算出された避難完了時間tescape並びに上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時点における煙層密度ρを基にして行われる。
【００４６】
最後に、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出した避難完了時間における煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さ以上であるかどうかを判定する。もし、この煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さ以上であれば、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると判断される。しかし、もし、この煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さよりも低い場合には、その建物の避難安全性能は不十分であると判断される。
【００４７】
その建物の避難安全性能は不十分であると判断された場合には、設計内容を再検討して、修正を加え、再度上記避難安全性能評価方法を行う。もし、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると確認されれば、その設計図を安全な建物のものとして利用する。
【００４８】
次に、上記避難安全性能評価方法の各ステップの具体的な処理方法の詳細を説明する。先ず、ステップＳ１０１では、設計図等から避難安全性能を評価するために必要なデータを抽出する（図２参照）。これは、たとえば、次のような変数に代入される。この他にも、抽出されるべき必要なデータもあるが、記述の便宜を考慮し、後に、それを利用する式に付随して適宜重複も含めて示される。
【００４９】
次に、ステップＳ１０２では、避難完了時間の算出を説明する。これには、例えば、建告第１４４１号に定められる手法を用いることが可能である。また、避難開始時間の算定については、天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えて、算定することも可能である。
【００５０】
この目的の為に、避難開始時間tstartを算出する。火災室の在館者の避難開始時間は、建告第１４４１号に従う場合、次のような式で算出される。
【００５１】
同様に、天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えた場合、即ち、煙層下端高さから算定する場合、火災室の在館者の避難開始時間は、次のような式で算出される。
【００５２】
ここで、煙層密度ρをスッテプＳ１０２の段階で予測することは困難であるが、常温（20℃）における煙層密度1.2kg/m3としておけば十分かつ安全側の想定となる。また、巻き込み係数kは、「初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式」（日本建築学会環境系論文集，第581号，p1-p8，2004年7月）にある、0.076kg/kJ1/3/m5/3/s2/3を用いれば良い。火災成長率αは、例えば、建告第１４４１号に定められる、積載可燃物の１平方メートル当たりの発熱量に応じて算出される値αfに壁及び天井の室内に面する部分の仕上げの種類に応じて算出される値αmを加算する、すなわちα＝αf＋αmとすることにより算出可能である。Hlim1は火災室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さであるが、火災室天井高さの１割に相当する煙が天井下に形成された段階で在館者が煙の存在に気づくと考え、火災室天井高さの９割程度（0.9Hf）とするのが望ましい。
【００５３】
一方、非火災室の在館者の避難開始時間は、建告第１４４１号に従う場合、次のような式で算出される。ここで、Ａfloorは当該階の床面積である。
【００５４】
天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えた場合、即ち、煙層下端高さから算定する場合には、非火災室の在館者の避難開始時間は、次のような式で算出される。
【００５５】
ここで、火災室から廊下等へ漏煙し始める煙層下端高さHlim1としては、火災室と廊下等との間にある扉の上端高さHfDとするのが一般的であるが、ある程度の煙層厚さを考慮して0.9HfDとするのが望ましく、廊下等から付属居室へ漏煙し始める煙層下端高さHlim2は、廊下等と付属居室との間にある扉の上端高さHrDとするのが一般的であるが、同様の理由により0.9HrDとするのが望ましい。また、付属居室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さHlim3は、前述した火災室の在館者の避難開始時間と同じ理由により0.9Hrとするのが望ましい。
【００５６】
ただし、ここでは、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに避難が開始されるものとしている。即ち、火源を、複合火源ではなく成長火源として扱っている。多くはこれで十分である。避難開始時間が長くなる場合には、複合火源として計算を行う必要があるが、計算式が複雑となるだけで、特に困難はない。
【００５７】
次に、ステップＳ１０３では、避難完了時間の算出を説明する。避難完了時間は、（避難開始時間＋歩行時間＋扉通過時間）で算出される。ここで、避難開始時間は、上記の通りに算出される。歩行時間は、在館者が廊下などの安全な場所に通ずる出口に到達するまでに要する時間であり、出口までの歩行距離を歩行速度で割った値である。また、扉通過時間は、扉を通過する人数（避難対象者数）を扉の通過速度（単位時間当たりに扉を通過する人数）で割った値として算出される。
【００５８】
次に、ステップＳ１０４で行われる避難完了時点での火源発熱速度の算出は、下式により算定する。
【００５９】
ここで、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱温度Qcは、可燃物の単位面積当たりの発熱速度q"と可燃物表面積Afuelとを掛け合わせることにより得られる。可燃物の単位面積当たりの発熱速度q"としては、例えば、耐火性能検証法（建設省平成12年建告第1443号）（以下、建告第1443号と呼ぶ）において、燃焼型支配因子χ=∞として算定した場合の値48kW/ｍ２とすることが可能である。また、可燃物表面積Afuelとしては、例えば、建告第1443号に定められる算出手法を用いることが可能である。
【００６０】
次に、ステップＳ１０５で行われる避難完了時点での煙層密度の算出は、下式により算出可能である。
【００６１】
ここで、避難上支障のある煙層高さHlimは、例えば、建告第1441号に定められる1.8mとする。また、天井構成材料の熱慣性（λρc）1/2は、例えば、建告第1433号に定められる算出方法を用いることが可能である。
【００６２】
次に、ステップＳ１０６で行われる避難完了時点での煙層下端高さの算出は、図３に示されたフローに従って行われ、そこでの煙層下端高さの計算式は、次の通りである。
【００６３】
なお、避難開始時間の算出とは異なり、ここでは、火源を、成長火源ではなく複合火源として扱っている。これは、避難開始時間に対して、避難完了時間は長いので、通常、成長火源では十分な精度が得られないからである。また、火災室の天井高さが一定ではなく、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割した空間（以後、分割空間という）がｎ個連なっている場合を想定している。しかし、火災室の天井高さが一定の場合にも対応できることは言うまでもない。
【００６４】
まず、ステップＳ２０１では、上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescapeと可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間tcとを比較する。避難完了時間tescapeが可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間tcよりも大きい場合、ステップＳ２０２で、便宜上tc＝tescapeとする。
【００６５】
次に、ステップＳ２０３では、処理の繰り返し回数を示す変数ｍを１にセットする。この変数ｍは、分割空間の位置も示しており、また、天井の高い分割空間から順に１からｎまで番号を割り当てる。そして、ステップＳ２０４で、避難完了時間tescapeにおける煙層下端高さｚを算定する。ここでは、一番目の分割空間からｍ＋１番目の分割空間に煙層が進入するか否かを評価する。
【００６６】
次に、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で求めた煙層下端高さｚとｍ＋１番目（つまり、隣接する分割空間）の分割空間の天井高さHm+1を比較する。そして、煙層下端高さｚがｍ＋１番目の分割空間の天井高さHm+1と同一かそれよりも高ければ、煙層はｍ＋１番目の分割空間に達しないと判断され、煙層下端高さｚが確定して処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ２０４で煙層下端高さｚがｍ＋１番目の分割空間の天井高さHm+1よりも低いと判断されれば、ステップＳ２０７で、ｍをインクリメントしてステップＳ２０４により煙層下端高さｚを再計算する。そして、ステップＳ２０６において、ｚ≦Hm+1となるまで再計算を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ２０５で、すべての分割空間が評価されたと判断されれば、煙層下端高さｚが確定したので処理を終了する。分割空間が残っていれば、ステップＳ２０６に行って処理を繰り返す。
【００６９】
最後に、ステップＳ１０７に戻って、ステップＳ１０６で算出された煙層下端高さが、避難上支障があるか否かによって評価する。もし、この煙層下端高さが、避難上支障のある煙層高さ以上であれば、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると評価される。しかし、もし、この煙層下端高さが、避難上支障のある煙層高さよりも低い場合には、その建物の避難安全性能は不十分であると評価される。この避難上支障のある煙層高さは、例えば、建告第１４４１号に定められる１．８ｍとする。
【００７０】
本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法は、少なくとも、その算出アルゴリズムを、コンピュータシステムにインストールされたプログラムとして実装すると効果的である。
【００７１】
図７はそのようなコンピュータシステム１０の基本構成ブロック図である。同図においてコンピュータシステム１０は、本体１１と記憶装置１２とによって構成されている。記憶装置１２としてはハードディスク、磁気ディスクなどの各種の記憶装置を使用することができる。このような記憶装置１２に、本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法を実行するプログラムをインストールしておく。そのようなプログラムは、表計算のマクロやスクリプト言語等の、比較的専門知識を要しない言語で実装することが可能である。もちろん、その他のコンパイル言語等で実装してもよい。
【００７２】
このようなプログラムは、市販され、流通している可搬型記憶媒体１５に格納され、この記憶媒体をコンピュータシステム１０にセットすることによっても実行可能である。可搬型記憶媒体１５としてはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど様々な形式の媒体を使用することができる。
【００７３】
また、このようなプログラムは、アプリケーションサービスプロバイダ１３を利用して、ネットワーク１４経由で実行することも可能である。
【００７４】
以上のような本発明に係わる煙層降下時間の算定方法によれば、特殊な専門知識を必要としない簡易予測式をベースとした避難安全性能評価手法を用いることが可能である。また、ＥＸＣＥＬ等の表計算ソフトに計算式や判別式を予めプログラミングしておくことも可能なので、パソコンの画面上で入力、評価結果の確認ができる。さらに、専門知識のない設計者や一般利用者でも避難安全性能評価を行うことが可能となる。
【００７５】
また、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図として実施し、この計算過程図を実地に利用しても、非常に有効であることは容易に理解される。
【００７６】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算結果を示した避難安全性能評価計算書として実施し、この避難安全性能評価計算書を、実地で参照しても、非常に有効であることは容易に理解される。
【００７７】
以上、本発明を実施形態により説明したが、当業者にとっては、本発明が本願中に説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形例および実装例が、発明の上記の実施形態に対してなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法の手順の基本的な流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法において、避難開始時間の算定するために必要なデータの一部を図で示している。
【図３】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法において、避難完了時点での煙層下端高さの算出を示すフローチャートである。
【図４】従来の避難安全性能評価方法に係る並列式評価法を示すフローチャートである。
【図５】初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式の一覧を示す。
【図６】天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割した空間の具体例を示す。
【図７】本発明を実現するためのコンピュータの基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ コンピュータシステム
１１ 本体
１２ 記憶装置
１３ アプリケーションサービスプロバイダ
１４ ネットワーク
１５ 可搬型記憶媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階において利用する、避難安全性能評価方法、避難安全性能評価プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、計算過程図、避難安全性能評価計算書もしくは避難安全性能の確認された設計図および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に建物設計時に、設計者は、その建物の避難安全性能の検討、すなわち建物在館者が建物から安全に避難可能か否かの検討を行う。この検討は、建物居室内で出火してから避難不能になるまでの時間である煙層降下時間を算定し、この算定値と、避難に要する時間である避難完了時間とを比較してなされる。そして、煙層降下時間が避難完了時間よりも長い場合にのみ安全な居室と判断され、そうでない場合には上記条件を満たすまで居室の再設計を繰り返す。
【０００３】
現在、この煙層降下時間の算定方法として、たとえば、「避難安全検証法（建設省平成１２年建告第１４４１号、または同建告第１４４２号）」および「煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２：二層ゾーン建物内煙流動予測計算プログラム）」の二つが提示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前者の避難安全検証法にあっては前記建告第１４４１号、または第１４４２号に簡易式が示されている。そして、この簡易式を構成する幾つかの入力パラメータに、それぞれに該当する検討対象建物の具体的数値を代入するだけで煙層降下時間を計算できるため簡単に避難安全性能を評価可能である。
【０００５】
しかしながら、この避難安全検証法は、避難完了時間と煙層降下時間をそれぞれ独立に出し、その大小を比較して安全性を判断する方法となっている。すなわち、並列式評価法である。このため、煙層降下時間を算定する際に重要となる煙層密度を考慮できない評価法となっている。
【０００６】
また、この避難安全検証法における煙層降下時間算定式では、可燃物の燃焼範囲が時間の経過とともに大きくなる成長火源を想定しさらに煙層密度を０．７［ｋｇ／ｍ３］と固定しているため、煙層降下時間が実際よりも短く算定されることが多い。つまり実情よりも著しく短時間側に乖離した煙層降下時間しか算定できず、もって居室設計の自由度が著しく制限されていた。特に煙が短時間で降下し易くなる場合である、床面積の小さい居室の検討には使用できなかった。
【０００７】
一方、後者の煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２）は、現在の避難安全性能評価において広く利用されているプログラムであり、精緻な予測ができる。しかしながら、この煙流動性状計算モデルは、複数の微分方程式と多数の入力パラメータから構成されていてこれら微分方程式を解かねばならず、計算が煩雑でその計算に長時間を要し、非常に使い難いものであった。また、多数の入力パラメータを有しているため、入力値に対して敏感に反応して計算結果が変化してしまい、もってこの煙流動性状計算モデルを熟知したいわば専門職でないと実情に見合った妥当な煙層降下時間を算定することができなかった。
【０００８】
その他、特開２０００−３３４０５５号にも、建築物の安全評価方法が記載されている。しかし、これは、出火室からの避難安全性を評価するものではなく、逃げ込む先の空間が避難場所として適切か否かを評価するものである。従って、避難場所にたどり着けるか否かについては評価できないものである。また、現在避難通路として認められていないエスカレータに関する評価手法であり、煙層下端高さ、煙層温度等の算出方法は具体的に示されていない。
【０００９】
また、避難安全性能評価は建築物の設計段階で検証結果を設計にフィードバックしながら行われる。そのため、避難安全性能評価は専門家が行うのではなく、設計者自らが行うことが望ましい。しかし、煙流動性状計算モデル（ＢＲＩ２００２）を用いた避難安全性能評価は設計者自ら行うことは困難であり、現状では専門家が評価を行い、その情報を設計者に伝えて設計にフィードバックさせている。しかし、この方法によると情報のやりとりに時間がかかり、また情報が正確に伝達しないこともある。
【００１０】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、専門家でなくても、より実態にあった避難完了時点における煙層下端高さの予測が可能となる避難安全性能評価方法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】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、
前記設計内容または変更内容から避難安全性能を評価するために必要なデータを取得する必要データ取得ステップと、
避難対象者の避難開始時間を算定する避難開始時間算定ステップと、
前記避難開始時間を用いて避難対象者の避難完了時間を算定する避難完了時間算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間を用いて、避難完了時点の火源発熱速度を算定する火源発熱速度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度を用いて、避難完了時点の煙層密度を算定する煙層密度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度と、前記煙層密度算定ステップで算定された避難完了時点の煙層密度を用いて、避難完了時点の煙層下端高さを算定する煙層下端高さ算定ステップと、
前記煙層下端高さ算定ステップで算定された避難完了時点の煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上か否かを判定する避難安全性能判定ステップと、
煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上の場合は検証を終了し、煙層下端高さが避難上支障のある高さ未満の場合は前記必要データ取得ステップに戻って、前記避難開始時間算定ステップ、前記避難完了時間算定ステップ、前記火源発熱速度算定ステップ、煙層下端高さ算定ステップおよび避難安全性能判定ステップを煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上となるまで繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
即ち、本発明は、避難完了時間を基に煙層下端高さを算出し、避難完了時点における煙層下端高さと煙層高さの避難安全上の許容値を比較することにより、避難安全性能評価を行うものである。従って、直列式評価法とでも呼ぶべきものである。ここでは、煙層下端高さに関する簡易式を用いる際に不可欠であった煙層密度の算出を行い、より精度の高い避難安全性能評価が可能となる。
【００１３】
これに対して、建設省平成12年度建告第１４４１号（以下、建告第１４４１号と呼ぶ）における避難安全性能評価は、図４に示したように、図面等から入力データを抽出し（ステップＳ１）、避難完了時間と煙層降下時間をそれぞれ独立に算出し（ステップＳ２およびステップＳ３）、それぞれを比較する（ステップＳ４）という方法である。このような従来の方法は、上記の通り並列式評価法と呼ぶべきものであり、すでに述べた問題点が存在する。
【００１４】
また、下記実施形態の説明で示すように、特殊な専門知識を必要としない簡易予測式をベースとしているので、専門家でなくても避難安全性能評価が可能となる。また、このような簡易予測式は、ＥＸＣＥＬ等の表計算ソフトに計算式や判別式を予めプログラミングしておくことが可能なので、パソコンの画面上で簡単に入力し、評価結果が瞬時に確認でき、性能評価に要する時間が大幅に短縮される。
【００１５】
１つの実施形態においては、前記避難対象者の避難開始時間は、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を基に算出される。
【００１６】
比較として、従来の評価法である建告第１４４１号を考えてみると、例えば非火災室在館者の避難開始時間の算定式では、煙の存在や非常放送の有無に関わらず一律に３分を加算することを要求している。そのため、実態にあった避難完了時間を予測することが困難であった。
【００１７】
また、非火災室における在館者は、非常放送等により火災を覚知すると考えられるが、その後直ちに避難行動へ移るとは限らず、煙を目視で確認できる状態になって初めて避難行動に移るものと考えられる。従って、煙層下端高さを根拠とした避難開始時間算定手法を用いることにより、より実態にあった避難完了時間の予測が可能となる。
【００１８】
この場合、一例として、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を、非火災室在館者の避難開始時間と考え、
によって算出される。なお、火災室の在館者の避難開始時間を算出する場合は、前記式において、Ac＝0、Ar＝0として、Hlim1を火災室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さとすればよい。
【００１９】
また、一般に、前記避難対象者の避難完了時間は、前記避難対象者の避難開始時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口へ到達するまでに要する時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口を通過するのに要する時間を基に算出される。
【００２０】
また、避難対象者の避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間を基に避難完了時点での火源発熱速度を算定することにより、実際の火災条件に近い火源発熱速度の予測が可能となる。
【００２１】
この場合、一例として、前記避難完了時点の火源発熱速度は、
によって算出される。
【００２２】
１つの実施形態においては、前記避難完了時点の煙層密度は、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の火源発熱速度、避難上支障のある高さ、避難対象室の天井面積、天井構成材料の熱慣性を基に算出される。
【００２３】
煙層下端高さは煙層密度に大きく依存し、煙層密度が小さい（＝煙層温度が高い）ときは煙（気体）が膨張するため、煙層密度が大きい（＝煙層温度が低い）場合に比べて煙層が早く降下することになる。従って、煙層下端高さを精度良く予測するためには、煙層密度を予測することが不可欠である。この避難安全性能評価方法では、避難完了時間、避難完了時点における火源発熱速度、天井材の面積、天井材の熱慣性等を基に煙層下端高さを算出することにより、より精度の高い煙層密度を予測することが可能となる。
【００２４】
また、簡易予測式を用いることにより、煙層下端高さの簡易予測式と同等の容易さで煙層密度を算出できるので、簡易予測式の持つメリットを十分に発揮できる。
【００２５】
この場合、一例として、前記避難完了時点の煙層密度は、
によって算出される。なお、火災室の避難完了時点の煙層密度を算定する場合は、前記式において、At=0，Ar=0とすればよい。
【００２６】
１つの実施形態においては、前記避難完了時点の煙層下端高さは、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の煙層密度、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に算出される。
【００２７】
このように、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に煙層下端高さを算定することにより、実際の室形状に即した煙層下端高さを予測することが可能となる。
【００２８】
また、避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間から予測される火源（成長火源＋定常火源）を基に煙層下端高さを算定することにより、実際の火災条件に即した煙層下端高さを予測することが可能となる。
【００２９】
この場合、一例として、前記避難完了時点の煙層下端高さは、
によって算出される。
【００３０】
本発明は、一例として、コンピュータシステム１０にインストールされ、上に述べた避難安全性能評価方法を実行するプログラムとして実装することができる。また、このプログラムは、記録媒体に記録して流通することができる。また、インターネットでの配布も可能である。
【００３１】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法により安全性が確認された設計図もしくは建築物と同じ条件の建築物は、避難安全性能を評価するまでもなく安全であることは容易に理解される。
【００３２】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図もしくは計算結果を示した避難安全性能評価計算書としてのみみた場合でも、非常に有効であることは容易に理解される。
【発明の効果】
【００３３】
以上のような構成により、本発明による避難安全性能評価方法によれば、専門家でなくても、より実態にあった避難完了時点における煙層下端高さの予測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。一般に、避難安全性能評価方法を実装する際には、様々な計算式が用いられる。当然ながら計算式は、モデルの厳密解ではないので、様々な変形や省略が行われる。もちろん、計算式そのものの工夫もあるが、重要なのは手順と方法にあり、以下の計算式に正確に一致していなくとも本発明の実装は可能である。最終的には特許請求の範囲の記載により本発明の適用範囲は規定される。
【００３５】
なお、計算式の導出の細部は煩雑なので省略するが、導出の基礎となる事項は、多くの参考書や論文に記載されている。たとえば、そのような資料として、「建築火災安全工学入門」（田中哮義著、１９９３年、日本建築センター発行、特にその２３２−２３５ページ）、２００１年版「避難安全検証法の解説及び計算例とその解説」（編集：国土交通省住宅局建築指導課、国土交通省建築研究所、日本建築主事会議、財団法人日本建築センター）、特開２００３−３３０９９６号がある。
【００３６】
また、図５に、初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式の一覧を示す。これは、本発明者の研究により新たに得られたものであり、煙層下端高さと煙層降下時間を求めるのに非常に有用な式である。ここで、煙層下端高さとは、ある時間ｔにおける煙層下端高さｚとして算出され、煙層降下時間とは、煙層下端がある高さｚに降下するまでに要する時間ｔとして算出される。
【００３７】
ここでは、火災室の形状として、天井高さが一定の場合と、部分的に異なる場合（図６参照）とが考慮されている。また、想定火源として、発熱速度が時間によらず一定の火源（定常火源）と、発熱速度が時間の二乗に比例して増加する火源（成長火源）と、成長火源と定常火源を複合した火源（複合火照）とが考慮されている。これら簡易予測式で用いらている変数の意味は、以下で説明するものと同一である。
【００３８】
基本的に、この簡易予測式を適宜変形することにより、以降の計算式は導出される。なお、図５の簡易予測式の詳細説明は、「初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式」（日本建築学会環境系論文集、第581号、ｐ１−ｐ８、２００４年７月）に掲載されている。
【００３９】
以下、本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法の手順の基本的な流れを、図１のフローチャートを参照して説明する。これは、建築物の居室において想定される火災に対して、在館者（一般には避難対象者）が避難場所に通ずる出口へ避難するまでの間、避難上有害な煙に曝されないことを評価するものである。
【００４０】
先ず、ステップＳ１０１では、設計図等から避難安全性能を評価するために必要なデータを抽出する。ここでは、床面積、天井高さ、在館者密度、可燃物量、内装の種類等のデータを抽出する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０２では、避難対象者の避難開始時間の算出を行う。特に、ここでの避難開始時間は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データを基に、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付くまでに要する時間として算出される。
【００４２】
次に、ステップＳ１０３では、避難完了時間tescapeの算出を行う。特に、上記ステップＳ１０２で算出された避難開始時間を基に、廊下等に通ずる出口へ到達するまでに要する時間および廊下等に通ずる出口を通過する時間の総和として避難完了時間tescapeが算出される。
【００４３】
次に、ステップＳ１０４では、火源発熱速度Ｑfの算出を行う。特に、ここでの火源発熱速度Ｑfの算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ並びに上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescapeを基にして行われる。
【００４４】
次に、ステップＳ１０５では、避難完了時点における煙層密度の算出を行う。特に、ここでの煙層密度の算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ、上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescape並びに上記ステップＳ１０４で算出された避難完了時点における火源発熱速度Ｑfを基にして行われる。
【００４５】
次に、ステップＳ１０６では、避難完了時点における煙層下端高さの算出を行う。特に、ここでの算出は、上記ステップＳ１０１で抽出された抽出データ並びに上記ステップＳ１０５で算出された避難完了時間tescape並びに上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時点における煙層密度ρを基にして行われる。
【００４６】
最後に、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出した避難完了時間における煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さ以上であるかどうかを判定する。もし、この煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さ以上であれば、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると判断される。しかし、もし、この煙層下端高さｚが、避難上支障のある煙層高さよりも低い場合には、その建物の避難安全性能は不十分であると判断される。
【００４７】
その建物の避難安全性能は不十分であると判断された場合には、設計内容を再検討して、修正を加え、再度上記避難安全性能評価方法を行う。もし、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると確認されれば、その設計図を安全な建物のものとして利用する。
【００４８】
次に、上記避難安全性能評価方法の各ステップの具体的な処理方法の詳細を説明する。先ず、ステップＳ１０１では、設計図等から避難安全性能を評価するために必要なデータを抽出する（図２参照）。これは、たとえば、次のような変数に代入される。この他にも、抽出されるべき必要なデータもあるが、記述の便宜を考慮し、後に、それを利用する式に付随して適宜重複も含めて示される。
【００４９】
次に、ステップＳ１０２では、避難完了時間の算出を説明する。これには、例えば、建告第１４４１号に定められる手法を用いることが可能である。また、避難開始時間の算定については、天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えて、算定することも可能である。
【００５０】
この目的の為に、避難開始時間tstartを算出する。火災室の在館者の避難開始時間は、建告第１４４１号に従う場合、次のような式で算出される。
【００５１】
同様に、天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えた場合、即ち、煙層下端高さから算定する場合、火災室の在館者の避難開始時間は、次のような式で算出される。
【００５２】
ここで、煙層密度ρをスッテプＳ１０２の段階で予測することは困難であるが、常温（20℃）における煙層密度1.2kg/m3としておけば十分かつ安全側の想定となる。また、巻き込み係数kは、「初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式」（日本建築学会環境系論文集，第581号，p1-p8，2004年7月）にある、0.076kg/kJ1/3/m5/3/s2/3を用いれば良い。火災成長率αは、例えば、建告第１４４１号に定められる、積載可燃物の１平方メートル当たりの発熱量に応じて算出される値αfに壁及び天井の室内に面する部分の仕上げの種類に応じて算出される値αmを加算する、すなわちα＝αf＋αmとすることにより算出可能である。Hlim1は火災室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さであるが、火災室天井高さの１割に相当する煙が天井下に形成された段階で在館者が煙の存在に気づくと考え、火災室天井高さの９割程度（0.9Hf）とするのが望ましい。
【００５３】
一方、非火災室の在館者の避難開始時間は、建告第１４４１号に従う場合、次のような式で算出される。ここで、Ａfloorは当該階の床面積である。
【００５４】
天井下に蓄積された煙が視覚的に確認できた段階で避難を開始すると考えた場合、即ち、煙層下端高さから算定する場合には、非火災室の在館者の避難開始時間は、次のような式で算出される。
【００５５】
ここで、火災室から廊下等へ漏煙し始める煙層下端高さHlim1としては、火災室と廊下等との間にある扉の上端高さHfDとするのが一般的であるが、ある程度の煙層厚さを考慮して0.9HfDとするのが望ましく、廊下等から付属居室へ漏煙し始める煙層下端高さHlim2は、廊下等と付属居室との間にある扉の上端高さHrDとするのが一般的であるが、同様の理由により0.9HrDとするのが望ましい。また、付属居室在館者が天井下に形成される煙の存在に気付く煙層下端高さHlim3は、前述した火災室の在館者の避難開始時間と同じ理由により0.9Hrとするのが望ましい。
【００５６】
ただし、ここでは、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに避難が開始されるものとしている。即ち、火源を、複合火源ではなく成長火源として扱っている。多くはこれで十分である。避難開始時間が長くなる場合には、複合火源として計算を行う必要があるが、計算式が複雑となるだけで、特に困難はない。
【００５７】
次に、ステップＳ１０３では、避難完了時間の算出を説明する。避難完了時間は、（避難開始時間＋歩行時間＋扉通過時間）で算出される。ここで、避難開始時間は、上記の通りに算出される。歩行時間は、在館者が廊下などの安全な場所に通ずる出口に到達するまでに要する時間であり、出口までの歩行距離を歩行速度で割った値である。また、扉通過時間は、扉を通過する人数（避難対象者数）を扉の通過速度（単位時間当たりに扉を通過する人数）で割った値として算出される。
【００５８】
次に、ステップＳ１０４で行われる避難完了時点での火源発熱速度の算出は、下式により算定する。
【００５９】
ここで、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱温度Qcは、可燃物の単位面積当たりの発熱速度q"と可燃物表面積Afuelとを掛け合わせることにより得られる。可燃物の単位面積当たりの発熱速度q"としては、例えば、耐火性能検証法（建設省平成12年建告第1443号）（以下、建告第1443号と呼ぶ）において、燃焼型支配因子χ=∞として算定した場合の値48kW/ｍ２とすることが可能である。また、可燃物表面積Afuelとしては、例えば、建告第1443号に定められる算出手法を用いることが可能である。
【００６０】
次に、ステップＳ１０５で行われる避難完了時点での煙層密度の算出は、下式により算出可能である。
【００６１】
ここで、避難上支障のある煙層高さHlimは、例えば、建告第1441号に定められる1.8mとする。また、天井構成材料の熱慣性（λρc）1/2は、例えば、建告第1433号に定められる算出方法を用いることが可能である。
【００６２】
次に、ステップＳ１０６で行われる避難完了時点での煙層下端高さの算出は、図３に示されたフローに従って行われ、そこでの煙層下端高さの計算式は、次の通りである。
【００６３】
なお、避難開始時間の算出とは異なり、ここでは、火源を、成長火源ではなく複合火源として扱っている。これは、避難開始時間に対して、避難完了時間は長いので、通常、成長火源では十分な精度が得られないからである。また、火災室の天井高さが一定ではなく、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割した空間（以後、分割空間という）がｎ個連なっている場合を想定している。しかし、火災室の天井高さが一定の場合にも対応できることは言うまでもない。
【００６４】
まず、ステップＳ２０１では、上記ステップＳ１０３で算出された避難完了時間tescapeと可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間tcとを比較する。避難完了時間tescapeが可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間tcよりも大きい場合、ステップＳ２０２で、便宜上tc＝tescapeとする。
【００６５】
次に、ステップＳ２０３では、処理の繰り返し回数を示す変数ｍを１にセットする。この変数ｍは、分割空間の位置も示しており、また、天井の高い分割空間から順に１からｎまで番号を割り当てる。そして、ステップＳ２０４で、避難完了時間tescapeにおける煙層下端高さｚを算定する。ここでは、一番目の分割空間からｍ＋１番目の分割空間に煙層が進入するか否かを評価する。
【００６６】
次に、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で求めた煙層下端高さｚとｍ＋１番目（つまり、隣接する分割空間）の分割空間の天井高さHm+1を比較する。そして、煙層下端高さｚがｍ＋１番目の分割空間の天井高さHm+1と同一かそれよりも高ければ、煙層はｍ＋１番目の分割空間に達しないと判断され、煙層下端高さｚが確定して処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ２０４で煙層下端高さｚがｍ＋１番目の分割空間の天井高さHm+1よりも低いと判断されれば、ステップＳ２０７で、ｍをインクリメントしてステップＳ２０４により煙層下端高さｚを再計算する。そして、ステップＳ２０６において、ｚ≦Hm+1となるまで再計算を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ２０５で、すべての分割空間が評価されたと判断されれば、煙層下端高さｚが確定したので処理を終了する。分割空間が残っていれば、ステップＳ２０６に行って処理を繰り返す。
【００６９】
最後に、ステップＳ１０７に戻って、ステップＳ１０６で算出された煙層下端高さが、避難上支障があるか否かによって評価する。もし、この煙層下端高さが、避難上支障のある煙層高さ以上であれば、建物在館者がその建物から安全に避難可能であると評価される。しかし、もし、この煙層下端高さが、避難上支障のある煙層高さよりも低い場合には、その建物の避難安全性能は不十分であると評価される。この避難上支障のある煙層高さは、例えば、建告第１４４１号に定められる１．８ｍとする。
【００７０】
本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法は、少なくとも、その算出アルゴリズムを、コンピュータシステムにインストールされたプログラムとして実装すると効果的である。
【００７１】
図７はそのようなコンピュータシステム１０の基本構成ブロック図である。同図においてコンピュータシステム１０は、本体１１と記憶装置１２とによって構成されている。記憶装置１２としてはハードディスク、磁気ディスクなどの各種の記憶装置を使用することができる。このような記憶装置１２に、本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法を実行するプログラムをインストールしておく。そのようなプログラムは、表計算のマクロやスクリプト言語等の、比較的専門知識を要しない言語で実装することが可能である。もちろん、その他のコンパイル言語等で実装してもよい。
【００７２】
このようなプログラムは、市販され、流通している可搬型記憶媒体１５に格納され、この記憶媒体をコンピュータシステム１０にセットすることによっても実行可能である。可搬型記憶媒体１５としてはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど様々な形式の媒体を使用することができる。
【００７３】
また、このようなプログラムは、アプリケーションサービスプロバイダ１３を利用して、ネットワーク１４経由で実行することも可能である。
【００７４】
以上のような本発明に係わる煙層降下時間の算定方法によれば、特殊な専門知識を必要としない簡易予測式をベースとした避難安全性能評価手法を用いることが可能である。また、ＥＸＣＥＬ等の表計算ソフトに計算式や判別式を予めプログラミングしておくことも可能なので、パソコンの画面上で入力、評価結果の確認ができる。さらに、専門知識のない設計者や一般利用者でも避難安全性能評価を行うことが可能となる。
【００７５】
また、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図として実施し、この計算過程図を実地に利用しても、非常に有効であることは容易に理解される。
【００７６】
更に、本発明は、上に述べた避難安全性能評価方法の計算結果を示した避難安全性能評価計算書として実施し、この避難安全性能評価計算書を、実地で参照しても、非常に有効であることは容易に理解される。
【００７７】
以上、本発明を実施形態により説明したが、当業者にとっては、本発明が本願中に説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形例および実装例が、発明の上記の実施形態に対してなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法の手順の基本的な流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法において、避難開始時間の算定するために必要なデータの一部を図で示している。
【図３】本発明の実施形態に係る避難安全性能評価方法において、避難完了時点での煙層下端高さの算出を示すフローチャートである。
【図４】従来の避難安全性能評価方法に係る並列式評価法を示すフローチャートである。
【図５】初期火災時における煙層下端高さの簡易予測式の一覧を示す。
【図６】天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割した空間の具体例を示す。
【図７】本発明を実現するためのコンピュータの基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ コンピュータシステム
１１ 本体
１２ 記憶装置
１３ アプリケーションサービスプロバイダ
１４ ネットワーク
１５ 可搬型記憶媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、
前記設計内容または変更内容から避難安全性能を評価するために必要なデータを取得する必要データ取得ステップと、
避難対象者の避難開始時間を算定する避難開始時間算定ステップと、
前記避難開始時間を用いて避難対象者の避難完了時間を算定する避難完了時間算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間を用いて、避難完了時点の火源発熱速度を算定する火源発熱速度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度を用いて、避難完了時点の煙層密度を算定する煙層密度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度と、前記煙層密度算定ステップで算定された避難完了時点の煙層密度を用いて、避難完了時点の煙層下端高さを算定する煙層下端高さ算定ステップと、
前記煙層下端高さ算定ステップで算定された避難完了時点の煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上か否かを判定する避難安全性能判定ステップと、
煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上の場合は検証を終了し、煙層下端高さが避難上支障のある高さ未満の場合は前記必要データ取得ステップに戻って、前記避難開始時間算定ステップ、前記避難完了時間算定ステップ、前記火源発熱速度算定ステップ、煙層下端高さ算定ステップおよび避難安全性能判定ステップを煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上となるまで繰り返すことを特徴とする建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項２】
前記避難対象者の避難開始時間は、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を基に算出されることを特徴とする請求項１に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項３】
煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間は、
によって算出されることを特徴とする請求項２に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項４】
前記避難対象者の避難完了時間は、前記避難対象者の避難開始時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口へ到達するまでに要する時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口を通過するのに要する時間を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項５】
前記避難完了時点の火源発熱速度は、前記避難対象者の避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項６】
前記避難完了時点の火源発熱速度は、
によって算出されることを特徴とする請求項５に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項７】
前記避難完了時点の煙層密度は、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の火源発熱速度、避難上支障のある高さ、避難対象室の天井面積、天井構成材料の熱慣性を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項８】
前記避難完了時点の煙層密度は、
によって算出されることを特徴とする請求項７に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項９】
前記避難完了時点の煙層下端高さは、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の煙層密度、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項１０】
前記避難完了時点の煙層下端高さは、
によって算出されることを特徴とする請求項９に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項１１】
コンピュータシステム１０にインストールされ、前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全評価方法を実行するプログラム。
【請求項１２】
前記請求項１１に記載のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１３】
前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全評価方法により安全性が確認された設計図もしくは建築物。
【請求項１４】
前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図もしくは計算結果を示した避難安全性能評価計算書。
【請求項１】
建築物の設計段階、または既存建物のプラン変更もしくは用途変更段階における、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、
前記設計内容または変更内容から避難安全性能を評価するために必要なデータを取得する必要データ取得ステップと、
避難対象者の避難開始時間を算定する避難開始時間算定ステップと、
前記避難開始時間を用いて避難対象者の避難完了時間を算定する避難完了時間算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間を用いて、避難完了時点の火源発熱速度を算定する火源発熱速度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度を用いて、避難完了時点の煙層密度を算定する煙層密度算定ステップと、
前記避難完了時間算定ステップで算定された避難完了時間と、前記火源発熱速度算定ステップで算定された避難完了時点の火源発熱速度と、前記煙層密度算定ステップで算定された避難完了時点の煙層密度を用いて、避難完了時点の煙層下端高さを算定する煙層下端高さ算定ステップと、
前記煙層下端高さ算定ステップで算定された避難完了時点の煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上か否かを判定する避難安全性能判定ステップと、
煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上の場合は検証を終了し、煙層下端高さが避難上支障のある高さ未満の場合は前記必要データ取得ステップに戻って、前記避難開始時間算定ステップ、前記避難完了時間算定ステップ、前記火源発熱速度算定ステップ、煙層下端高さ算定ステップおよび避難安全性能判定ステップを煙層下端高さが避難上支障のある高さ以上となるまで繰り返すことを特徴とする建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項２】
前記避難対象者の避難開始時間は、煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間を基に算出されることを特徴とする請求項１に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項３】
煙層下端高さが、天井下に形成される煙の存在に避難対象者が気付く高さにまで達する時間は、
によって算出されることを特徴とする請求項２に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項４】
前記避難対象者の避難完了時間は、前記避難対象者の避難開始時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口へ到達するまでに要する時間、避難対象者が避難場所に通ずる出口を通過するのに要する時間を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項５】
前記避難完了時点の火源発熱速度は、前記避難対象者の避難完了時間、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項６】
前記避難完了時点の火源発熱速度は、
によって算出されることを特徴とする請求項５に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項７】
前記避難完了時点の煙層密度は、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の火源発熱速度、避難上支障のある高さ、避難対象室の天井面積、天井構成材料の熱慣性を基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項８】
前記避難完了時点の煙層密度は、
によって算出されることを特徴とする請求項７に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項９】
前記避難完了時点の煙層下端高さは、前記避難対象者の避難完了時間、前記避難完了時点の煙層密度、火災成長率、可燃物表面全体へ燃焼が拡大した時の発熱速度、可燃物表面全体へ燃焼が拡大するまでに要する時間、天井高さの異なる部分ごとに垂直に分割された空間の床面積と天井高さを基に算出されることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項１０】
前記避難完了時点の煙層下端高さは、
によって算出されることを特徴とする請求項９に記載の建築物の火災時の避難安全性能評価方法。
【請求項１１】
コンピュータシステム１０にインストールされ、前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全評価方法を実行するプログラム。
【請求項１２】
前記請求項１１に記載のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１３】
前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の建築物の火災時の避難安全評価方法により安全性が確認された設計図もしくは建築物。
【請求項１４】
前記請求項１から請求項１０の何れかに記載の避難安全性能評価方法の計算過程を記載した計算過程図もしくは計算結果を示した避難安全性能評価計算書。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−８５５８０（Ｐ２００６−８５５８０Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１７１４（Ｐ２００４−２７１７１４）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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