木造3层校舍的实证大火灾试验(上)

建筑 · 城市建设  2014年05月01日  
照片7  火焰喷出引起火势向上一层蔓延(点燃后6分钟)

使用低层集体住宅所采用的准耐火构造(在遭受火灾火烤期间不倒毁)的建材,建造了现行建筑基准法中规定的3层耐火结构(遭受火灾后仍矗立的建筑)的校舍,并用它实施了旨在明确火灾安全性课题的实证大火灾实验。此实验是2011年开始实施的研究计划之一*1(图4),为了重新审理木造3层校舍的防火管理而进行的。

过去,建筑研究所实施过多次木造3层楼集体住宅的大火灾实证实验等。但对于学校这样的大空间的火灾性状和构造等并没有足够的知识。为此,如表1所示,共举行了3次实证大火灾实验,来掌握火灾在内部是如何延烧的,对周边产生了怎样的延烧危险。同时,在火灾长时间持续时建筑物的倒塌情况等,对防火对策的有效性进行了验证。

*1根据国土交通省“木造建筑基准的高度化推进事业”(早稻田大学、秋田县立大学、三井住宅、住友林业、现代计划研究所),与国土交通省国土技术政策综合研究所进行的共同研究。

表1  实证大火灾实验的目的和测试体的特征

实验目的

测试体的特征

第一次:预备实验

为获得大型木造建筑物火灾性状的基础性知识

2012年2月22日  筑波市

阳台、屋檐:无

内部内装:壁、床、天井は木

装修:墙、地板和天花板均为木材

施工方法工法:軸組工法、枠組壁工法

:轴组工法,框架墙工法

第2次:准备实验

确认针对预备实验中问题所施对策的效果

2012年11月25日  下吕市

阳台、屋檐:有

内部内装:壁、床、天井は木

装修:墙、天花板为不可燃材料

施工方法工法:軸組工法、枠組壁工法

:轴组工法

第3次:正式实验

通过实证实验验证标准化的内容

2013年10月20日  下吕市

阳台、屋檐:无

内部内装:壁、床、天井は木

装修:墙和地板为木材,天花板为准阻燃材料

施工方法工法:軸組工法、枠組壁工法

:轴组工法

第1次实证火灾实验(预备实验)

预备实验以获得有关大型木造建筑物的火灾性状基础性知识为目的,特别是在1楼的内部装修全部使用木材。

点燃放置在1楼中央办公室内的木材道具(模拟家具),火焰立刻直达天花板,木质做工的天花板和墙壁也立刻起火,短时间室内变成了被火焰所包围的爆燃状态。从失火地点的窗口喷出的火焰高度达到3楼,火势通过窗户蔓延到上一层。因此,火势不是由1楼到2楼,由2楼到3楼依次蔓延的,点燃约30分钟后3层楼同时燃烧起来(照片7、8)。

照片7  火焰喷出引起火势向上一层蔓延(点燃后6分钟)

照片7 火焰喷出引起火势向上一层蔓延(点燃后6分钟)

 

照片8  3层楼同时燃烧(点燃后33分钟)

照片8 3层楼同时燃烧(点燃后33分钟)

之后可以看见,屋顶被火焰烧穿,屋顶上形成巨大火焰,并从屋顶的缺口处喷出大量火苗。

实验建筑物使用轴组工法和框架墙工法建成。点燃1小时后,大部分建材均能耐得住火焰的热度。但超过1小时后,建材开始烧毁。最终,点燃后经过2小时全部倒塌。此外,也有些建材因急剧的火势蔓延,遭受过高温的部分比预期更早发生了倒塌现象。

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第2次实证火灾实验(准备实验)

在预备实验中明显存在早期的上层延燃、越过防火墙的延燃等种种课题。于是,在准备实验时,建成了采取内部装修不可燃化、设置阳台和屋檐等对策的测试体,目的在于确认防火对策的效果。

点火后,火焰立刻直达天花板,但因天花板使用不可燃材料所以未着火,没有发生爆燃现象。50分钟后投入火把再次引火,约37分钟后火势蔓延到整个起火室(照片9)。

从起火室南侧窗口不断喷出的火焰最终到达3楼附近,但因为有阳台和屋檐,火势没有立刻向上一层蔓延。之后,因2楼的地板燃烧脱落火势向2楼蔓延(照片5)。因为2楼地板燃烧脱落,从2楼南侧和北侧两个窗口喷出大量火焰,火焰从缺口处向3楼的室内蔓延(照片10)。

另外,68分钟后,可以看见有薄烟流入室内楼道,但温度几乎没有上升。由此可以认为,在避难方面不存在问题。此外,在防火墙的对面没有发生延燃现象。

照片9  起火室爆燃(点燃后89分钟)

照片9 起火室爆燃(点燃后89分钟)

 

照片10   2楼缺口处也喷出火焰(点燃后131分钟)

照片10 2楼缺口处也喷出火焰(点燃后131分钟)

文/萩原一郎(组长)、键屋浩司(主任研究员)、铃木淳一(主任研究员)(独立行政法人 建筑研究所防火研究组

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