Experimental Analysis and Development of Accurate Simulation for Massive Fires of Building Facades

Research Project

Project/Area Number	22KK0062
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	吉岡英樹東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90462564)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野口貴文東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80208321) 大宮喜文東京理科大学, 創域理工学部建築学科, 教授 (10287469) 西尾悠平国立研究開発法人建築研究所, 防火研究グループ, 主任研究員 (20793334)
Project Period (FY)	2022-10-07 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000) Fiscal Year 2027: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000) Fiscal Year 2026: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000) Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords	建築ファサード / 火災実験 / 火災CFD
Outline of Research at the Start	当該国際共同研究では先ず、日米の異なる実規模火災試験等を実施し、双方の結果を比較検討することにより、可燃性ファサードの火災拡大性状を詳細に解明する。更に、２つの異なるCFD解析手法（FDS 及びFireFOAM）を用いて火災シミュレーションを実施し、実験結果と照合させつつ、更なる改良を加えることによって、ファサードにおける火災拡大性状の精密な予測手法を開発し、実規模火災実験の有力な保管ツールとして位置付ける。最終的に、火災実験結果とCFD解析結果を組み合わせることで、グレンフェル・タワーの様な致命的な外装火災を防ぐための外装防火設計フローを確立し、日米で国際的に共同発信する。
Outline of Annual Research Achievements	（１）火災実験 JIS A 1310に関して、不燃性ファサードを使用したキャリブレーション試験（袖壁なしの状態）、袖壁を設置した試験、対向壁を設置した試験を実施した。袖壁付きの場合は袖壁と主壁における開口端部の距離をパラメータとして変化させて（50～400 mm）実験を実施し、離隔距離が火災性状に及ぼす影響についても検討した。更に、共同研究相手である米国FM Globalメンバーが日本の建築研究所を訪問し、火災実験の様子を実験棟で確認していただいた。（２）CFDツールの活用特にFireFOAMを使用して、上記JIS A 1310に基づく火災試験の再現計算に関する検討を実施した。なおCFD計算に関しては、米国出張時に限らず、電子メール送信やWeb会議開催によって、FM Globalの専門家から適宜、助言を仰ぎながら進めた。（３）火災実験結果とCFD解析結果の組合せ検討 FM Globalに当該科研費メンバーで赴き、最新の火災実験結果やCFD解析結果を共有すると共に、火災実験の詳細に係る質問事項に回答すると共に、CFD専門家らによる助言を仰ぎ、今年度の成果概要を確認すると共に、次年度の発展的内容（実験・CFD共に）について合意に至った。特に、キャリブレーション試験時における袖壁と開口端部の距離をパラメータとして変化させる実験およびCFD解析について、英国系国際査読ジャーナルFire and Materialsに査読論文が採択されたうえ、表紙を飾ることも出来た（2024年6月号）。更に、実験に特化した内容に関しては、Swedenルンド大学で開催される4th International Symposium on Fire Safety of Facadesで、口頭発表として採択され、講演予定である（2024年6月）。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason （１)概要「研究の目的」、「研究実施計画」に照らし、予定通り、滞りなく実施できた。（２）懸念事項およびその結果なお建築研究所におけるファサード試験用のエリアの床面が水平でない箇所があったため、急遽、同じ実験棟内で場所を変えて、多目的エリアを使用して、JIS A 1310ファサード試験を実施することが可能となり、結果的に予定通り、火災実験を滞りなく実施することが可能となった。（３）区分選択の詳細理由当初予定通り、滞りなく実験、火災CFD共に、実施することが出来た。特に、キャリブレーション試験時における袖壁と開口端部の距離をパラメータとして変化させる実験およびCFD解析について、英国系国際査読ジャーナルFire and Materialsに査読論文が採択されたうえ、表紙を飾ることも出来た（2024年6月号）。更に、実験に特化した内容に関しては、Swedenルンド大学で開催される4th International Symposium on Fire Safety of Facadesで、口頭発表として採択され、講演予定である（2024年6月）。当該内容は、先進各国において定性的に重要性は指摘されているが、定量的に扱った研究論文は管見の限り、我々のグループのみであり、国際的にも極めて価値が高いものである。従って、（１）当初の計画以上に進展、を選択したものである。
Strategy for Future Research Activity	（１）全体概要基本的には研究計画の通り滞りなく、継続して進めて行く予定である。（２）当初の研究計画から追加が生じる可能性・項目現時点でまだ確定してはいないが、火災実験とCFD解析結果の比較を進めるにあたり、実験側も更に詳細な設定が必要となっており、チャンバー内に設置するバーナーの火源として、プロパンガスに加えて都市ガスの使用も比較目的として、追加する可能性がある。