JP5545760B2 - Fireproof design method and building - Google Patents
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Description
本発明は、耐火設計方法および建築物に関する。 The present invention relates to a fireproof design method and a building.
従来より、耐火性能の検証法として、平成12年建設省告示第1433号の耐火性能検証法が知られている(以下「告示検証法」と呼ぶ)(非特許文献1参照)。この告示検証法では、まず、対象室(単一室あるいは同時燃焼を想定する複数室)を設定し、屋内で発生する火災の継続時間を算定する。その後に、対象室に面する主要構造部について、各々の主要構造部に要求される耐火性能(非損傷性・遮熱性・遮炎性)を保持できる限界時間、すなわち保有耐火時間を部材単位に算定する。そして、主要構造部の保有耐火時間が火災継続時間以上であれば、性能が満たされると判断する。この検証を、建築物を構成する全ての主要構造部について行う。 Conventionally, the fire resistance performance verification method of the Ministry of Construction Notification No. 1433 of 2000 was known as a fire resistance performance verification method (hereinafter referred to as “notification verification method”) (see Non-Patent Document 1). In this notification verification method, first, a target room (single room or multiple rooms assuming simultaneous combustion) is set, and the duration of a fire occurring indoors is calculated. After that, for the main structural parts facing the target room, the limit time that can maintain the fire resistance required for each main structural part (non-damage, heat insulation, flame resistance), that is, the possessed fire resistance time for each member Calculate. And if the possessed fireproof time of the main structural part is equal to or longer than the fire duration time, it is determined that the performance is satisfied. This verification is performed for all the main structural parts constituting the building.
ところで、告示検証法では、燃焼率低下に関する知見が不十分であるため、安全側の評価を与えるために、燃焼率の低下を考慮せずに火災室温度を算定している。 By the way, in the notification verification method, since the knowledge about the combustion rate reduction is insufficient, the fire room temperature is calculated without considering the reduction of the combustion rate in order to give a safety evaluation.
しかしながら、実際には、開口が少ない室では、燃焼に必要な空気(酸素)の流入量が少なく、必ずしも室内の可燃物が完全燃焼するわけではない。このような場合、告示検証法では、実際よりも燃焼率が高くなり、火災室温度上昇係数が高めに算定されることになる。よって、部材の耐火仕様が重厚になり、コストが高くなる、という問題点があった。 However, in practice, in a room with few openings, the amount of inflow of air (oxygen) necessary for combustion is small, and combustibles in the room do not necessarily burn completely. In such a case, in the notification verification method, the combustion rate becomes higher than the actual one, and the fire room temperature rise coefficient is calculated to be higher. Therefore, there is a problem that the fire resistance specification of the member becomes heavy and the cost becomes high.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、必要な耐火性能を確保しつつ、耐火処理のための費用を低減できる耐火設計方法および建築物を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fireproof design method and a building that can reduce the cost for fireproof processing while ensuring necessary fireproof performance. .
請求項1に記載の発明は、対象室の耐火設計を行う耐火設計方法であって、対象室の収納可燃物や内装用建築材料(以下、収納可燃物等と呼ぶ)が完全燃焼すると仮定した場合の発熱量に対する実際の発熱量の比を燃焼率として、当該燃焼率を用いて前記収納可燃物等の総実効発熱量および実効発熱速度を算定し、当該総実効発熱量および実効発熱速度を用いて屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定し、前記対象室内の部材近傍火災温度上昇係数を算定し、前記対象室を構成する部材について、前記火災温度上昇係数および部材近傍火災温度上昇係数を用いて屋内火災保有耐火時間を算定し、前記屋内火災の継続時間が当該屋内火災保有耐火時間以下となるように、前記対象室を設計することを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、燃焼率を用いて対象室の収納可燃物等の総実効発熱量および実効発熱速度を算定し、この総実効発熱量および実効発熱速度を用いて屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定することで、実情に合った屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定できる。特に、火災温度上昇係数を従来に比べて小さくできる。
よって、耐火被覆厚さや構造部材のサイズや強度を下げても、適正な耐火性を確保できるから、必要な耐火性能を確保しつつ、耐火処理のための費用を低減できる。
According to the first aspect of the present invention, the total effective heat generation amount and effective heat generation rate of the combustibles stored in the target room are calculated using the combustion rate, and the indoor fire is continued using the total effective heat generation amount and effective heat generation rate. By calculating the time and fire temperature rise coefficient, it is possible to calculate the indoor fire duration and fire temperature rise coefficient that suit the actual situation. In particular, the fire temperature increase coefficient can be reduced as compared with the prior art.
Therefore, even if the thickness of the fireproof coating and the size and strength of the structural member are reduced, appropriate fire resistance can be ensured, so that the cost for fireproof treatment can be reduced while ensuring the necessary fireproof performance.
請求項2に記載の発明は、前記対象室の縮小模型を製作し、当該縮小模型で火災実験を行って、当該縮小模型の燃焼率を前記対象室の燃焼率とすることを特徴とする。
The invention according to
請求項2の発明によれば、縮小模型の燃焼率を前記対象室の燃焼率とした。よって、実物大の模型を製作して火災実験を行う必要がないので、火災実験にかかるコストを低減できる。
According to the invention of
請求項3に記載の発明は、予め、特性が異なる複数の室について、縮小模型を用いて火災実験を行ってそれぞれの燃焼率を求めておき、前記複数の室の中から前記対象室に近似する特性を有する室を選択し、当該選択した室の燃焼率を用いることを特徴とする。
The invention according to
請求項3の発明によれば、予め、特性が異なる複数の室の燃焼率を求めておき、これら複数の室の中から対象室に近似する特性を有する室を選択し、この選択した室の燃焼率を用いた。よって、火災実験の実施回数を大幅に削減できるから、火災実験にかかるコストを大幅に低減できる。
According to the invention of
請求項4に記載の発明は、上述の耐火設計方法に基づいて耐火処理された室を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項4に係る発明によれば、耐火被覆の厚さや建築物の構造部材のサイズや強度を低減できるので、建築コストを低減したり、建物内の有効面積を大きく確保したりすることが可能となる。
According to the invention which concerns on
本発明によれば、燃焼率を用いて対象室の収納可燃物等の総実効発熱量および実効発熱速度を算定し、この総実効発熱量および実効発熱速度を用いて屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定することで、実情に合った屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定できる。特に、火災温度上昇係数を従来に比べて小さくできる。よって、耐火被覆厚さや構造部材のサイズや強度を下げても、適正な耐火性を確保できるから、必要な耐火性能を確保しつつ、耐火処理のための費用を低減できる。 According to the present invention, the total effective heat generation amount and effective heat generation rate of the combustibles stored in the target room are calculated using the combustion rate, and the duration of the indoor fire and the fire are calculated using the total effective heat generation amount and effective heat generation rate. By calculating the temperature rise coefficient, it is possible to calculate the indoor fire duration and the fire temperature rise coefficient that match the actual situation. In particular, the fire temperature increase coefficient can be reduced as compared with the prior art. Therefore, even if the thickness of the fireproof coating and the size and strength of the structural member are reduced, appropriate fire resistance can be ensured, so that the cost for fireproof treatment can be reduced while ensuring the necessary fireproof performance.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る耐火設計方法を実行する設計システム1のブロック図である。
設計システム1は、建物の基本情報に基づいて耐火設計を行うためのものであり、入力装置2、表示装置3、および演算処理装置4、および記憶装置5を備える。
入力装置2は、演算処理装置4に情報を入力する装置であり、キーボードやマウス等で構成される。また、表示装置3は、入力装置2で入力された情報や演算処理装置4から出力された情報を表示する装置であり、例えば、モニタである。記憶装置5は、種々の情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクである。
演算処理装置4は、記憶装置5に記憶されたプログラムを読み出して、動作制御を行うOS(Operating System)上に展開して実行するものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a
The
The
The
具体的には、演算処理装置4は、建物の室ごとに、屋内火災の継続時間、火災温度上昇係数、部材近傍火災温度上昇係数を求める。そして、各室を構成する部材について、火災温度上昇係数および部材近傍火災温度上昇係数を用いて屋内火災保有耐火時間を算定し、屋内火災の継続時間が屋内火災保有耐火時間以下となるように、対象室を設計する。
Specifically, the
図2は、対象室の設計を行う動作を示すフローチャートである。
ステップS1では、入力装置2を用いて、防火区画、対象室の床面積および天井高、対象室の開口部の位置や形状等の室条件を演算処理装置4に入力する。この入力された値は、演算処理装置4のRAMに記憶される。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation for designing the target room.
In step S <b> 1, room conditions such as a fire prevention section, a floor area and a ceiling height of the target room, and a position and shape of the opening of the target room are input to the
ステップS2では、演算処理装置4により、有効開口因子fopおよび燃焼型支配因子χを算定する。
具体的には、対象室の開口部の形状に基づいて、式(1)に従い、有効開口因子fopを算定する。
In step S2, the
Specifically, the effective opening factor f op is calculated according to the equation (1) based on the shape of the opening of the target chamber.
ここで、Aopは各開口部の面積であり、Hopは各開口部の上端から下端までの寸法(開口丈)である。 Here, A op is the area of each opening, and H op is the dimension (opening length) from the upper end to the lower end of each opening.
ただし、開口が十分に小さい場合には、告示検証法にならって、室の形状に基づいて以下の式(2)に従い、有効開口因子fopを算定してもよい。 However, when the opening is sufficiently small, the effective opening factor f op may be calculated according to the following equation (2) based on the shape of the room, following the notification verification method.
ここで、Arは対象室内の床面積であり、Hrは対象室の床から天井までの平均高さである。 Here, Ar is the floor area in the target room, and Hr is the average height from the floor to the ceiling of the target room.
また、告示検証法と同様に、以下の式(3)に従い、燃焼型支配因子χを算定する。 Similarly to the notification verification method, the combustion type control factor χ is calculated according to the following equation (3).
ここで、Afuelは室内の収納可燃物等の表面積の合計である。
燃焼型支配因子χについては、以下のことがいえる。
すなわち、火災時に可燃物に対して十分な空気量が供給される場合には、可燃物表面積Afuelに対して有効開口因子fopが大きくなるので、燃料支配型の燃焼となり、燃焼型支配因子χの値は大きくなる。
Here, A fuel is the total surface area of the combustibles stored in the room.
The following can be said about the combustion type control factor χ.
That is, when a sufficient amount of air is supplied to the combustible material at the time of a fire, the effective opening factor f op becomes large with respect to the combustible material surface area A fuel , so that it becomes fuel-dominated combustion, and the combustion-type governing factor The value of χ increases.
一方、火災時に可燃物に対して十分な空気量が供給されない場合には、可燃物表面積Afuelに対して有効開口因子fopが小さくなるので、換気支配型の燃焼となり、燃焼型支配因子χの値は小さくなる。
具体的には、χが0.1を超える場合を燃料支配型の燃焼とし、0.081以下の場合を換気支配型の燃焼とし、χが0.081を超えて0.1未満の場合を中間型の燃焼としている。
On the other hand, when a sufficient amount of air is not supplied to the combustible material at the time of the fire, the effective opening factor f op becomes small with respect to the combustible material surface area A fuel , so that the combustion is controlled by ventilation and the combustion type control factor χ The value of becomes smaller.
Specifically, the case where χ exceeds 0.1 is defined as fuel-dominated combustion, the case where it is 0.081 or less is defined as ventilation-dominated combustion, and the case where χ exceeds 0.081 and is less than 0.1. Intermediate combustion is assumed.
次に、ステップS3では、演算処理装置4により、火災時に燃焼率が低下するような構造であるか否かを判定する。具体的には、以下の式(4)および式(5)を両方とも満たすか否かを判定する。
Next, in step S3, it is determined by the
この判定がYesである場合には、開口が十分に小さくかつ換気支配型の燃焼であるので、燃焼率が低下する可能性があると判断してステップS4に移り、この判定がNoである場合には、ステップS10に移る。 If this determination is Yes, since the opening is sufficiently small and ventilation-dominated combustion, it is determined that there is a possibility that the combustion rate may decrease, and the process proceeds to step S4, and this determination is No Then, the process proceeds to step S10.
ステップS4では、演算処理装置4により、公称発熱速度qbおよび最大発熱速度qbmaxを求める。
公称発熱速度qbとは、対象室の収納可燃物が完全燃焼すると仮定して、収納可燃物の表面積および燃焼型支配因子χに基づいて求めた発熱速度である。発熱速度は、1秒間に発生する熱量で表される。具体的には、以下の式(6)に従って、公称発熱速度qbを算定する。
In step S4, the
The nominal heat release rate q b, assuming storage combustibles target chamber is completely burned, a heat generation rate, which has been calculated based on the surface area and fired dominant factor storage combustibles chi. The heat generation rate is represented by the amount of heat generated per second. Specifically, according to the following equation (6), calculating the nominal heat release rate q b.
また、最大発熱速度qbmaxは、開口因子(開口面積および開口丈)から計算される換気量に基づいて決定される発熱速度の上限値である。具体的には、以下の式(7)に従って、最大発熱速度qbmaxを算定する。 The maximum heat generation rate q bmax is an upper limit value of the heat generation rate determined based on the ventilation amount calculated from the opening factor (opening area and opening height). Specifically, the maximum heat generation rate q bmax is calculated according to the following formula (7).
ステップS5では、演算処理装置4により、燃焼率φbを求める。すなわち、記憶装置5には、室の特性に応じた複数のマップが記憶されている。演算処理装置4は、複数のマップの中から対象室の特性に対応したマップを読み出し、このマップに従って、公称発熱速度qbおよび最大発熱速度qbmaxに対応する燃焼率φbを求める。
In step S5, the
ステップS6では、式(8)に従い、検証対象室の可燃物の総実効発熱量Qr,effを算定する。 In step S6, the total effective calorific value Qr, eff of the combustible material in the verification target room is calculated according to the equation (8).
ここで、qlは、当該対象室の床面積1m2あたりの発熱量であり、qfは、当該対象室の壁、床、天井の室内に面する部分の内装用建築材料の表面積1m2、厚さ1mmあたりの発熱量である。また、Afは、当該対象室の内装用建築材料の種類毎の各部分の表面積であり、dfは、当該対象室の内装用建築材料の厚さである。
また、faは熱侵入係数であり、添字aは、対象室の隣接室を意味する。
Here, q l is a calorific value per 1 m 2 of the floor area of the target room, and q f is a surface area 1 m 2 of the building material for interior of the target room facing the walls, floor, and ceiling. The calorific value per 1 mm thickness. Also, A f is the surface area of each part of each type of interior building materials of the target chamber, d f is the thickness of the interior building materials of the target chamber.
Further, f a is a heat penetration coefficient, and the subscript a means a room adjacent to the target room.
ステップS7では、式(9)に従い、検証対象室の可燃物の1秒間当たりの実効発熱量(実効発熱速度)qb,effを求める。 In step S7, the effective heat generation amount (effective heat generation rate) qb , eff per second of the combustible material in the verification target chamber is obtained according to the equation (9).
また、式(10)に従い、屋内火災の継続時間tfを求める。 In addition, in accordance with the equation (10), determine the duration t f of indoor fire.
ステップS8では、式(11)に従い、火災温度上昇係数αを求める。 In step S8, the fire temperature increase coefficient α is obtained according to equation (11).
ここで、ACは、当該対象室の壁、床、天井毎の表面積であり、Ihは、当該対象室の壁、床、天井毎の熱慣性である。 Here, A C, the walls of the target chamber, a floor, the surface area of each ceiling, I h, the walls of the target chamber, the floor is the thermal inertia of each ceiling.
ステップS9では、無被覆鉄骨および木造の柱や梁について、式(12)に従い、部材近傍火災温度上昇係数αlを求める。 In step S9, the near-member fire temperature increase coefficient α 1 is obtained for the uncoated steel frame and the wooden column or beam according to the equation (12).
ここで、zは、部材の床面からの高さである。 Here, z is the height of the member from the floor.
ステップS10では、従来の告示検証法に従って、屋内火災の継続時間tf、火災温度上昇係数α、部材近傍火災温度上昇係数αlを算定する。
ステップS11では、従来の告示検証法に従って、対象室の部材ごとに屋内火災保有耐火時間tfrを算定する。
In step S10, the indoor fire duration t f , the fire temperature increase coefficient α, and the near-member fire temperature increase coefficient α l are calculated according to the conventional notification verification method.
In step S11, the indoor fire possession fireproof time t fr is calculated for each member of the target room according to the conventional notification verification method.
ステップS12では、部材毎の屋内火災保有耐火時間tfrが屋内火災の継続時間tf以上であるか否かを判定する。この判定がYesである場合には終了し、Noである場合には、ステップS1に戻り、火災室の床面積、天井高さ、開口等を設計変更したり、部材の耐火性能を変更したり、内装材料や用途に応じた可燃物量等を変更する。
このようにして、対象室の部材ごとの屋内火災保有耐火時間tfrが屋内火災の継続時間tf以上と判定されるまで、各ステップを繰返す。
In step S12, it is determined whether or not the indoor fire possession fireproof time t fr for each member is equal to or longer than the indoor fire duration t f . If this determination is Yes, the process ends. If the determination is No, the process returns to Step S1 to change the design of the floor area, ceiling height, opening, etc. of the fire room, or to change the fire resistance performance of the member. Change the amount of combustibles according to the interior material and application.
Thus, each step is repeated until it is determined that the indoor fire possession fireproof time t fr for each member in the target room is equal to or longer than the indoor fire duration t f .
次に、記憶装置5に記憶された、燃焼率φbと公称発熱速度qb/最大発熱速度qbmaxとの関係を示すマップの作成手順について説明する。
Next, a procedure for creating a map indicating the relationship between the combustion rate φ b and the nominal heat generation rate q b / maximum heat generation rate q bmax stored in the
対象室と同一形状かつ同じ大きさの実物大模型を構築し、火災実験を行って、マップを作成する。ただし、対象室の実物大の模型を構築できない場合には、対象室を縮小した縮小模型を構築し、この縮小模型で火災実験を行う。 Build a full-scale model of the same shape and size as the target room, conduct a fire experiment, and create a map. However, if a full-scale model of the target room cannot be constructed, a reduced model in which the target room is reduced is constructed, and a fire experiment is performed using the reduced model.
図3は、火災実験用の縮小模型の斜視図である。
対象室の幅をWr、奥行きをDr、室高さをHr、床面積をArとし、縮小模型の幅をWrm、奥行きをDrm、室高さをHrm、床面積をArmとする。実験用模型の各寸法を、検討対象室の各寸法のS(0<S<1)倍とする。
FIG. 3 is a perspective view of a reduced model for a fire experiment.
The width of the target room is W r , the depth is D r , the room height is H r , the floor area is Ar , the reduced model width is W rm , the depth is D rm , the room height is H rm , and the floor area is Arm . Each dimension of the experimental model is set to S (0 <S <1) times as large as each dimension of the examination target room.
ここで、実際の対象室は、壁面に柱形の凹凸が現れたり、入口が室の外方向に突出したり、あるいは平面形状が矩形ではなく複雑な多角形状であったりするため、対象室の縮小模型を構築することが難しい場合がある。この場合、対象室の幅の平均値をWAとし、奥行きの平均値をDAとして、縮小模型の幅Wrmと奥行きDrmをそれぞれ式(13)、式(14)のように設定する。 Here, because the actual target room has columnar irregularities on the wall surface, the entrance protrudes outward from the room, or the planar shape is a complex polygonal shape instead of a rectangle, the target room is reduced. It may be difficult to build a model. In this case, the average value of the width of the target room is W A , the average value of the depth is D A , and the width W rm and the depth D rm of the reduced model are set as shown in Expression (13) and Expression (14), respectively. .
すると、縮小模型の床面積Armについて、以下の式(15)が成立する。 Then, the following formula (15) is established for the floor area A rm of the reduced model.
また、対象室の開口因子をfopとし、縮小模型の有効開口因子をfopmとすると、以下の式(16)が成立する。 Further, when the opening factor of the target room is f op and the effective opening factor of the reduced model is f opm , the following equation (16) is established.
火災実験では、以上の縮小模型に対して、単位時間当たりの燃料供給量および発熱速度を計測する。
単位時間当たりの燃料供給量は、以下の手法で計測する。燃料が気体や液体である場合には、例えば流量計で燃料の流量を計測する。また、燃料が固体である場合には、例えばロードセルを用いて燃料の重量の減少を計測する。
また、酸素消費法を用いて発熱速度を計測し、この計測した発熱速度を実効発熱速度qm,effとする。
In the fire experiment, the fuel supply amount per unit time and the heat generation rate are measured for the above reduced model.
The amount of fuel supply per unit time is measured by the following method. When the fuel is gas or liquid, the flow rate of the fuel is measured with a flow meter, for example. When the fuel is solid, for example, a decrease in the weight of the fuel is measured using a load cell.
Further, the heat generation rate is measured using the oxygen consumption method, and the measured heat generation rate is set as an effective heat generation rate q m, eff .
さらに、この縮小模型における公称発熱速度qmを、単位時間あたりの燃料供給量に完全燃焼時の単位重量発熱量を乗じて求める。
また、この縮小模型における最大発熱速度qmmaxを、上述の式(7)を用いて求める。
そして、実効発熱速度qm,effを公称発熱速度qmで除算した値を燃焼率φbとし、qm/qmmaxと燃焼率φbとの対応関係を示すマップを作成する。
Further, the nominal heat generation rate q m in this reduced model is obtained by multiplying the fuel supply amount per unit time by the unit weight heat generation amount during complete combustion.
Further, the maximum heat generation rate q mmax in this reduced model is obtained using the above-described equation (7).
Then, a value obtained by dividing the effective heat generation rate q m, eff by the nominal heat generation rate q m is defined as a combustion rate φ b, and a map showing a correspondence relationship between q m / q mmax and the combustion rate φ b is created.
実際に、公称発熱速度qm/最大発熱速度qmmaxと燃焼率φbとの関係を示すマップを作成するため、区画模型を用いて実験1〜3を行った。
図4は、実験1〜3で用いた区画模型の正面図、横断面図、および縦断面図である。
区画模型は、箱状であり、一側面に開口が形成されている。この模型の内部には12点のK型熱電対が設けられている。実験2、3の区画模型は、実験1の1/2の大きさとした。
Actually, in order to create a map showing the relationship between the nominal heat generation rate q m / maximum heat generation rate q mmax and the combustion rate φ b ,
FIG. 4 is a front view, a transverse sectional view, and a longitudinal sectional view of the compartment model used in
The compartment model is box-shaped and has an opening on one side. Inside this model are 12 K-type thermocouples. The compartment models in
壁・床・天井(以降、周壁と呼ぶ)を、厚さ3mmの鉄板又は厚さ5mmのケイ酸カルシウム板の下地に、セラミックファイバーボードを貼りつけて制作した。
また、床の中央にはプロパンを燃料とするガスバーナーを設置した。
実験1〜3における区画模型の各寸法を表1に示す。
Walls, floors, and ceilings (hereinafter referred to as “peripheral walls”) were produced by attaching a ceramic fiber board to a base of an iron plate having a thickness of 3 mm or a calcium silicate plate having a thickness of 5 mm.
A gas burner using propane as fuel was installed in the center of the floor.
Table 1 shows the dimensions of the compartment model in
実験1、2では、最大発熱速度qmmaxの50%、75%、100%に相当する燃料を供給した。実験3では、最大発熱速度qmmaxの60%、90%、110%、120%、130%に相当する燃料を供給した。
実験1〜3の最大発熱速度qmmaxおよび公称発熱速度qmを表2に示す。
In
Table 2 shows the maximum heat generation rate q mmax and the nominal heat generation rate q m of
燃料供給は、実験1ではマスフローコントローラを使用し、実験2、3ではマスフローメータで流量計測しながら手動で流量制御を行った。
そして、K型熱電対により区画内温度を計測し、発熱速度を酸素消費法で求める。この発熱速度の実測値を実効発熱速度qm,effとする。
なお、開口が小さいため分析対象となる煙が少量であり、ガス分析装置の計測誤差(スパンドリフト)の影響に配慮する必要があった。そこで実験の前後や実験中に計測した新鮮空気濃度を用いて、煙濃度計測値の補正を行った。
The fuel was supplied by using a mass flow controller in
Then, the temperature in the compartment is measured by a K-type thermocouple, and the heat generation rate is obtained by the oxygen consumption method. The measured value of the heat generation rate is defined as effective heat generation rate q m, eff .
Since the aperture is small, the amount of smoke to be analyzed is small, and it is necessary to consider the influence of measurement errors (span drift) of the gas analyzer. Therefore, the smoke concentration measurement value was corrected using the fresh air concentration measured before and after the experiment and during the experiment.
実験1〜3の実験結果を図5に示す。
図5は、燃焼率φbと公称発熱速度qm/最大発熱速度qmmaxとの関係を示すマップを視覚化したグラフの一例である。
The experimental results of
FIG. 5 is an example of a graph visualizing a map showing the relationship between the combustion rate φ b and the nominal heat generation rate q m / maximum heat generation rate q mmax .
図5のグラフの縦軸は、燃焼率φbであり、横軸は、qm/qmmaxである。
qm/qmmaxが0.6以下である場合、燃焼率φbは0.9〜1.0である。これは、供給された燃料が完全燃焼するのに十分な空気が開口から流入しており、供給された燃料が実際にほぼ完全燃焼している状態である。
qm/qmmaxが0.6を超えると、燃焼率φbが下がっていく。つまり、開口から流入する空気が徐々に減ってゆき、供給された燃料が完全燃焼しなくなる。
The vertical axis of the graph of FIG. 5 is the combustion rate φ b , and the horizontal axis is q m / q mmax .
When q m / q mmax is 0.6 or less, the combustion rate φ b is 0.9 to 1.0. This is a state in which sufficient air for the supplied fuel to burn completely flows from the opening, and the supplied fuel is actually almost completely burned.
When q m / q mmax exceeds 0.6, the combustion rate φ b decreases. That is, the air flowing in from the opening is gradually reduced, and the supplied fuel is not completely burned.
この実験により、全ての実験において、公称発熱速度qmの増加に伴い燃焼率φbの低下が観察された。よって、燃焼率φbを用いて総実効発熱量Qr,effおよび実効発熱速度qb,effを算定することが極めて有効であることが判る。また、燃焼率φbは、模型の縮尺が異なってもほぼ同一の値であり、縮小模型を用いても、実物大模型と同様の実験結果を得られることが判る。 According to this experiment, in all experiments, a decrease in the combustion rate φ b was observed as the nominal heating rate q m increased. Therefore, it is understood that the total effective calorific value Q r with the combustion rate phi b, eff and the effective heating rate q b, be calculated eff is extremely effective. Further, it can be seen that the burning rate φ b is almost the same value even if the scale of the model is different, and even if the reduced model is used, the same experimental result as that of the full-scale model can be obtained.
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)燃焼率を用いて対象室の収納可燃物等の総実効発熱量Qr,effおよび実効発熱速度qb,effを算定し、これら総実効発熱量Qr,effおよび実効発熱速度qb,effを用いて屋内火災の継続時間tfおよび火災温度上昇係数αを算定することで、実情に合った屋内火災の継続時間tfおよび火災温度上昇係数αを算定できる。特に、火災温度上昇係数αを小さくできる。
よって、耐火被覆厚さや構造部材のサイズや強度を下げても、適正な耐火性を確保できるから、必要な耐火性能を確保しつつ、耐火処理のための費用を低減できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) the total effective calorific value Q r, such as housing combustibles target chamber with the combustion rate, eff and the effective heating rate q b, eff calculated, and these total effective calorific value Q r, eff and the effective heating rate q b, eff by calculating the duration t f and fire temperature increase coefficient alpha of indoor fires using, can calculate the duration of an indoor fire to the circumstances t f and fire temperature increase coefficient alpha. In particular, the fire temperature increase coefficient α can be reduced.
Therefore, even if the thickness of the fireproof coating and the size and strength of the structural member are reduced, appropriate fire resistance can be ensured, so that the cost for fireproof treatment can be reduced while ensuring the necessary fireproof performance.
(2)縮小模型の燃焼率φbを対象室の燃焼率φbとした。よって、実物大の模型を製作して火災実験を行う必要がないので、火災実験にかかるコストを低減できる。 (2) a combustion rate phi b of the miniature and the combustion rate phi b of the target chamber. Therefore, since it is not necessary to manufacture a full-scale model and perform a fire experiment, the cost for the fire experiment can be reduced.
(3)予め、特性が異なる複数の室の燃焼率φbを求めて記憶装置5に記憶させておき、これら複数の室の中から対象室に近似する特性を有する室を選択し、この選択した室の燃焼率φbを記憶装置5から読み出して用いた。よって、火災実験の実施回数を大幅に削減できるから、火災実験にかかるコストを大幅に低減できる。
(3) advance, characteristics may be stored in the
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
1…設計システム
2…入力装置
3…表示装置
4…演算処理装置
5…記憶装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
対象室の収納可燃物が完全燃焼すると仮定した場合の発熱量に対する実際の発熱量の比を燃焼率として、当該燃焼率を用いて前記収納可燃物の総実効発熱量および実効発熱速度を算定し、
当該総実効発熱量および実効発熱速度を用いて屋内火災の継続時間および火災温度上昇係数を算定し、
前記対象室内の部材近傍火災温度上昇係数を算定し、
前記対象室を構成する部材について、前記火災温度上昇係数および部材近傍火災温度上昇係数を用いて屋内火災保有耐火時間を算定し、
前記屋内火災の継続時間が当該屋内火災保有耐火時間以下となるように、前記対象室を設計することを特徴とする耐火設計方法。 A fireproof design method for performing fireproof design of a target room,
Using the combustion rate as the ratio of the actual calorific value to the calorific value when the combustible material stored in the target room is assumed to burn completely, the total effective heat value and effective heat rate of the stored combustible material are calculated using the combustion rate. ,
Calculate the indoor fire duration and fire temperature rise coefficient using the total effective heat value and effective heat generation rate,
Calculate the near-member fire temperature rise coefficient in the target room,
For the members constituting the target room, the indoor fire holding fire resistance time is calculated using the fire temperature increase coefficient and the vicinity fire temperature increase coefficient,
The fireproof design method, wherein the target room is designed so that a duration time of the indoor fire is equal to or less than a fireproof time possessed by the indoor fire.
前記複数の室の中から前記対象室に近似する特性を有する室を選択し、当該選択した室の燃焼率を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の耐火設計方法。 For a plurality of chambers with different characteristics in advance, a fire experiment is performed using a reduced model, and each combustion rate is obtained,
The fireproof design method according to claim 1 or 2, wherein a chamber having characteristics approximating to the target chamber is selected from the plurality of chambers, and a combustion rate of the selected chamber is used.
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