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, 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, 研究員 (20793334)
Project Period (FY)	2022-10-07 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
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、建築研究所の実大火災実験棟の改修後（2023年3月初旬から中旬）、新しい装置を使用して、不燃性ファサードを使用したキャリブレーション試験、及び、可燃性ファサード試験体（ACP：Aluminum Composit Panel）を用いた試験の双方を実施した。なお、キャリブレーション試験に関しては、主壁のみの状況と、袖壁が存在する状況の双方で実施し、更に、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, 100, 200, 300, 400 mm）実験を実施した。なお、米国の試験規格であるANSI/FM 4880及びFM 4411に関して、FM Globalに赴き（2023年3月末）、実験棟でそれらの実験施設について見学をし、担当者から説明を受けた。（２）CFDツールの活用特にFireFOAMを使用して、上記JIS A 1310のキャリブレーション試験の再現計算に関する検討を開始した。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。
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の実大火災実験棟の改修作業が、コロナ禍等の社会的影響で、遅れ気味であったが、2023年3月初旬から実験棟を使用し、JIS A 1310ファサード試験を実施できる状況となった。（３）区分選択の詳細理由更に、当初予定には明記していなかった、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解析については、先進国における大学・研究機関においても、系統的に実施された事例は管見の限りは無く、2022年度に当該科研費で得られた成果は国際的にも極めて貴重な位置付けと考えられる。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「研究実績の概要」および「現在までの進捗状況」でも記載した通り、JIS A 1310キャリブレーション試験時における、袖壁と開口端部間の距離の検討について、特に2023年度においては、追加事項として実施する予定である。2022年度に既に実験を一部実施済ではあるが、他の離隔距離についても追加実験を実施すると共に、並行してCFD解析も実施する予定である。