建築ファサードの激しい火災性状に関する実験的解明及び精緻な予測技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号	22KK0062
研究種目	国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
配分区分	基金
審査区分	中区分23:建築学およびその関連分野
研究機関	東京大学
研究代表者	吉岡英樹東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90462564)
研究分担者	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)
研究期間 (年度)	2022-10-07 – 2028-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円) 2027年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円) 2026年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円) 2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円) 2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円) 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円) 2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード	建築ファサード / 火災実験 / 火災CFD
研究開始時の研究の概要	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。
研究実績の概要	（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）。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 1: 当初の計画以上に進展している理由（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。
今後の研究の推進方策	（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。