12回目

はじめて学ぶ建物と火災
第１章建物火災に対する安全
第２章火災は意外と多いｰ火災の実態
第３章ものが燃えるｰ火災の現象
第４章火災の被害を小さくするために
第５章火・煙から人をまもるｰ避難安全
第６章火災の拡大を防ぐｰ延焼防止
第７章火災に耐える建物をつくる
第６章火災の拡大を防ぐ
－建物内での延焼防止－
６-１火災が延焼拡大する危険
６-２火災はどのように延焼拡大するか
６-３延焼拡大を防ぐには
６-４具体的な延焼拡大防止対策
６-１火災が延焼拡大する危険
・室内火災：
室内の家具，衣料や寝具などの可燃物に
着火 → 拡大 → フラッシュオーバー
・建物火災：
室内全体に拡大した火災が壁，床，扉等
を越えて隣接室や上階に延焼
・人命の危険：
避難通路や階段に煙や熱気が流入する
と避難不可能 → 消防隊の救助を待つ
・建物自体の損害：
内装材の焼失や煙汚損，構造体の変形
などで，火災後の修復は長期化する
・建物の機能停止：
公共施設なら公的サービス，生産ライン
工場なら生産活動が不可能に
・建物の修復期間：
焼失面積が大きいほど損傷が激しく修復
や機能回復まで長くかかる
６-２火災はどのように延焼拡大するか
・木造住宅：
火災発生後短時間で，壁や上階の床が
燃え抜け，隣接室や上階に延焼
・ＲＣ造（鉄筋コンクリート造）の床：
材料は燃えることはないが，床厚が薄い
と熱が伝導し上階の可燃物に着火
・Ｓ造（鉄骨造）の壁パネルや床パネル：
軽量鉄骨下地が熱変形して，パネルに
隙間が生じ，火炎や煙が噴出
鉄骨造の壁・床パネルからの延焼
隙間
隙間
隙間
６-２-２扉等などを通して延焼拡大する
・鋼製扉の変形：
扉が熱膨張で変形して，枠との間に隙間
が生じ，火炎が噴出
・鋼製扉の放射熱：
火災室が高温になると鋼板は赤熱し，
反対側の放射熱や熱気流で着火する
・防火扉やシャッターの閉鎖障害：
防火扉や防火シャッターが故障や不適切
な使用で閉鎖しなかった（直下の物品等）
扉の熱気流や放射熱からの延焼
感知器連動閉鎖式シャッターが
閉鎖しなかった例
６-２-３配管・ダクト等の貫通部から延焼
・区画貫通部：
防火区画を構成する壁や床を配管，
ダクト，電線などが貫通する部分
・壁や床を貫通する可燃物：
塩化ビニル製の配管やダクト，
電線の被覆材や絶縁材（ポリエチレン製）
・貫通孔との隙間：
可燃材を耐火充填材で被覆し，隙間は
モルタル等で充填して延焼を防ぐ
外壁と床の隙間からの延焼の例
床の配管貫通部から延焼した例
６-２-４竪穴を介して延焼拡大する
・竪穴：
階段室，エレベーターシャフト，吹抜け，
パイプスペース，ダクトスペース等
・煙突効果：
下階の火災の煙や熱気が竪穴に流入する
と浮力のため激しい上昇気流になる
・竪穴上部階への延焼：
竪穴で大きな圧力分布が生じ，上部階には
強い正圧が作用して煙が上階へ噴出
６-２-４竪穴を介して延焼拡大する
・竪穴内温度と開口面積：
わずかな開口でも竪穴内温度が上昇
すれば多量の煙が噴出，
下部の開口が大きいと速度が更に増す
・空調ダクトによる延焼：
ダクトスペースに煙が流入し，上部階
の空調機から煙が噴出（千日ビル火災）
火災室内の圧力分布
上部には強い
正圧が作用し
煙が噴出
竪穴における煙突効果
煙突効果：
下階から，火災の煙や
熱気が竪穴に流入する
↓
浮力のため激しい
上昇気流になる
エレベータシャフトによる漏煙
竪穴内温度とガス流出温度
千日ビル火災の概要
１９７２年５月２２時頃３階の電気工事で
起こった火災の煙と有毒ガスが，階段，
エスカレータ，エレベータシャフト等を経て，
約１０分で７階まで上昇，１１８人が死亡
千日ビル火災出火階
エスカレータ
工事の火災
階段
エレベータシャフト
千日ビル火災７階での被害者
竪穴内の
煙の流出
６-２-５建物外部から延焼する
・板ガラス：
耐火性は乏しく，200℃近くになると破損
← 防火ガラスは網入りとする
・開口部からの上階延焼：
板ガラスが破損し火炎が外部へ噴出して，
放射熱などで上階に延焼
・スパンドレル：
上下階の窓と窓の間の壁，または，それに
使われるアルミやステンレスの金属板
開口部からの噴出火炎
開口部からの噴出火炎
ベランダと階段室の延焼例
６-３延焼拡大を防ぐには
６-３-１建物に応じた対策が必要
・防火壁の設置：
床面積1000㎡以上の木造建築物は防火壁
で区画（屋根や外壁から50cm以上突出）
・隔壁の設置：
木造の長屋や共同住宅の界などは小屋裏
や天井裏に達する隔壁を設置
木造建物の防火壁
・耐火構造物：
主要構造を耐火構造とした建物で，延焼
範囲（１階：3m，２階：5m）には防火ガラス
・耐火構造：
ＲＣ造やレンガ造など，柱・梁・床・耐力壁
の構造部材が耐火性能を持つ
・耐火性能：
通常の火災の終了まで構造耐力上支障が
ある変形・溶融・破壊等はしない
・準耐火構造物：
主要構造が準耐火構造の建物＋防火ガラス
隣接建物による延焼範囲
防火ガラスは網入り板ガラスが一般的
６-３-２一定の床面積で区画
・面積区画：
耐火構造物：床面積1500㎡以内ごとを区画
準耐火構造物： 500㎡～ 1500㎡ごとを区画
・部屋の用途による防火区画：
火気を使用する部屋，貴重品を収蔵する部屋
・高層区画：
はしご車が届かない11階以上の階が対象
内装と下地が不燃材料：500㎡以内ごと
準不燃材料：200㎡以内ごとを区画
６-３-２鉛直方向などの延焼を防止
・竪穴区画：
竪穴（階段室，吹抜け，パイプスペース，
ダクトスペース等）を他の部分と区画
・層間区画：
出火階から上階への延焼を防止するため
の区画 → 床と外壁を耐火構造化
・異種用途区画：
不特定多数の人が利用する建物は，
建物の用途ごとに区画
建物の防火区画の例
建物の防火区画の例
建物の防火区画の例
防火防煙シャッターによる区画
感知器連動
閉鎖式防火
防煙シャッ
ター
特定防火設備による区画
感知器連動
閉鎖式防火扉
遮煙性能のある扉による区画
防火エレベータ扉
エレベーターホールによる区画
感知器連動
閉鎖式防火扉
エスカレーターの竪穴区画
層間区画のスパンドレル
６-３-３建物の延焼拡大防止設計法
① 防火区画の計画：
建物の用途や使用状況等から，どの位置
で延焼を防止するかを決定
② 区画部材の構造を計画：
床と壁，扉とシャッター，貫通する配管類
やケーブルの部分
③区画部材の標準火災加熱時間の算定：
防火区画内の火災の継続時間から算定
６-３-３建物の延焼拡大防止設計法
④ 区画部材の保有耐火時間の算定：
数値計算や耐火試験から
⑤ 区画部材の保有耐火時間が，
等価火災継続時間以上であることを確認
⑥ 建物の外部からの火災により建物が
延焼しないことを確認
延焼拡大防止設計法
吹き抜け内での出火
吹抜け隣接室内での出火
防火区画の要求性能
６-４-２床や壁に要求される性能
・非損傷性：
鉛直荷重を支持する床や耐力壁は，火災時
も変形，溶融，破壊せず荷重を支持する
・遮熱性：
火災室と反対側の表面に接触している
可燃物の着火を防止する → 最高160℃
・遮炎性：
火炎が外部に噴出しないように，外壁を
貫通する亀裂などを生じさせない
６-４-３床や壁の遮熱性の評価方法
・耐火試験：床や壁を試験体として試験炉
に用いて，非損傷性，遮熱性や遮炎性を評価
・標準加熱温度曲線：フラッシュオーバー後を
模擬，30分842℃，60分945℃，180分1110℃
・非損傷性の評価：
試験体の主要な各部が長期許容応力度を
作用させてもひび割れしない
・遮熱性の評価：
試験体の裏側温度が可燃物燃焼温度以下
標準加熱温度曲線
防火床と防火壁
防火壁の実験
６-４-３開口部材の種類
・防火扉：
鋼板製が多いが，鋼板枠かアルミ合金枠に
網入りガラスか耐熱ガラスでもOK
・防火シャッター：
鋼板製が多いが，セラミックを用いた
クロスシャッターが出現
・水膜式延焼防止装置：
避難経路に高圧で水を放出して水膜を形成
して延焼を防止する
耐熱ガラスを用いた防火扉
防火シャッターのスラット形状
水膜式延焼防止装置
円筒状の防火区画
トンネル状の防火区画
６-４-３開口部材に要求される性能
・開口部の遮炎性：
火災時に開口部材が高熱により変形
して，枠との隙間に火炎が噴出を防ぐ
・遮炎性の耐火試験：
壁と同じ耐火試験で，反対側に10秒
以上の火炎噴出がないかを確認
鋼製シャッターの放熱量
防火スクリーンシャッター
６-４-7 区画貫通部の種類と性能
・区画貫通部の可燃材：
塩化ビニル製の配管やダクト，電線の被覆材
や絶縁材
・貫通孔との隙間：
可燃材を耐火充填材で被覆し，
隙間はモルタル等で充填して延焼を防ぐ
・防火ダンパー：
冷暖房設備や換気用のダクト（風洞）の
貫通孔付近に設置，高温で閉鎖
床を配管が貫通する例
ケーブルが床を貫通する例
配管の防火区画貫通部の例
ケーブルの区画貫通部の例
防火ダンパーの例
建物の火災拡大防止対策
建物の火災拡大防止対策
第７章火災に耐える建物をつくる
－火災時の構造性能－
７-１火災に耐えるということ
７-２鉄筋コンクリート造の耐火性
７-３鉄骨を断熱材料で被覆する
７-４燃えにくい木造とするために
７-５載荷加熱試験で確かめる
建物の火災対策の目的
① 人命の確保：
建物から安全に避難する → 防煙区画
② 消防活動の遂行：消防拠点を確保する
③ 財産の保全：
建物が再利用でき，損失を最小限に
抑える →建物を耐火構造とする
④ 周辺への加害防止：
隣接建物への延焼を防止する
７-１火災に耐えるということ
建物火災の進展
① 初期消火 → NG
② 防火区画で延焼防止 → NG
③ 消防隊の活動 → 近隣に延焼防止
→ 建物は全焼，全壊？
→ 耐火構造は全壊しない
ＲＣ造建物の地震火災の被害
大きく変形しても
倒壊はしない
被覆なしの鉄骨造建物の火災被害
２１階から
２７階が崩壊
建物の耐火構造化
・耐火構造物：
主要構造を耐火構造とした建物で，延焼範囲
（１階：3m，２階：5m以内）は防火ガラス
・耐火構造の種類：
柱・梁・床・耐力壁の構造部材と屋根・階段
・耐火性能：
通常の火災の終了まで構造耐力上支障が
ある変形・溶融・破壊等はしない
標準加熱温度曲線
構造部材の主要な材料
・鉄筋コンクリート構造：
鉄筋が高温にならないようにかぶり厚さを確保
・鉄骨造：
耐火被覆を施して，鉄骨が直接外気に曝され，
耐力（強度）や剛性が低下するのを防ぐ
・木質構造：
通常の断面は燃えるが，大断面の部材は
表面から徐々に炭化するので耐火性を持つ
ＲＣ造とＳ造の柱と梁
かぶり厚さ
耐火被覆
かぶり厚さや被覆厚さと耐火時間
耐火建築物（建築基準法）
・耐火建築物の種類：
３階建以上の劇場，映画館，病院，
ホテル，共同住宅，学校，百貨店など
・要求される耐火時間：
最上階から数えて1～4階：１時間，
5～14階：２時間，15階～：３時間
耐火構造に要求される耐火時間
１時間
２時間
３時間
耐火構造物の要求耐火時間
７．２鉄筋コンクリート造の耐火性
・線膨張係数（熱膨張係数）：
１℃の温度上昇での伸びの歪み度
→ コンクリートと鋼は共に10μ／℃
・コンクリートの高温時の線膨張歪み：
600℃で0.5％～1.6％，珪岩（変成岩）が最大，
石灰岩は小さい
・高温時の強度：
550℃で圧縮強度と弾性係数は１／２に低下
ＲＣ造建物の火災の被害
コンクリートの熱膨張ひずみ
コンクリートの応力-ひずみ関係
コンクリートの圧縮強度の低下
コンクリートの熱膨張
・コンクリートの熱伝導率：
鋼の約1/40，壁厚10cmで２時間の延焼防止，
加熱すると減少，高強度コンクリートは大きい
・出火時の梁に作用する曲げ応力度：
火災室の上の梁が加熱され膨張し，上下の
柱が変形を拘束して，大きな曲げ応力が発生
・完全拘束時の応力度：
200℃で歪みは0.2％になるので，最大強度
と同等な圧縮応力度が作用
コンクリートの熱伝導率
コンクリートの高熱時の変形
加熱
出火
梁が伸びる
火災階の柱に作用する熱応力
火災階の梁に作用する熱応力
コンクリートの爆裂
・爆裂の原因：
水蒸気説（コンクリート中の自由水が蒸発）
熱応力説（線膨張歪みが一気に解放）
・高強度コンクリートと爆裂：
設計基準強度が36MPa以上，60MPa以上
は爆裂の検討が必要
・かぶり厚さと鉄筋温度：
幅400mmでかぶり40mm柱の鉄筋，
１時間：200℃，３時間：600℃
高強度コンクリートの柱の爆裂
コンクリートの火害診断
・火災室内の火災後の状況：
コンクリート表面に亀の甲状ひび割れ，
かぶり部分の爆裂と剥離
・目視による火害診断：
コンクリートの色，ひび割れ幅と長さ，
梁や床のたわみなど
・コンクリートの色と補修方法：
黒いすす → 表面の洗浄
ピンク色に変色 → はつり取り打ち直す
ＲＣ構造物の火害等級と補修方法
火害を受けたＲＣ部材の補修方法
７．３鉄骨を断熱材料で被覆する
・鋼材の高温時の引張試験：
200℃まではほぼ同じ，400℃で急激に強度
低下，600℃で1／3の強度になり塑性化
・高力ボルトの高温耐力低減：
鋼材よりも低い温度で強度が低下する
400℃で約1／２，600℃で1／6
・鋼材の座屈耐力の低下：
ヤング係数が高温で低下するので，火災時
に座屈耐力も低下→局部座屈も生じ易い
鉄骨造建物の火災実験（１）
鉄骨梁のたわみ
鉄骨造建物の火災実験（２）
梁の下フランジの座屈
高温時の鋼材の応力度-歪み関係
高温時の鋼材
のクリープ歪み
高力ボルトの高温時の強度低下
鉄骨造の柱の圧縮曲げ座屈
高温時の柱の座屈荷重
鉄骨造の梁の局部座屈
鉄骨造の梁の全塑性化
火災時の鉄骨梁の崩壊型
鉄骨部材の耐火被覆材（１）
・耐火被覆の目的：
室内温度が1000℃でも，鉄骨の表面温度
を使用限界温度の 600℃ 以下とする
・吹付け工法：
ロックウールにセメントを混ぜる，安価なので
80％以上で使用，原料は高炉スラグ
・成形板張り工法：
繊維混入珪酸カルシウム板，珪酸質原料に
石灰粉末を混ぜ高圧蒸気で反応
耐火被覆した鋼材の温度
鉄骨部材の耐火被覆材（２）
・巻き付け工法：
高耐熱ロックウールを巻き付けピンで留める
・塗装工法：
火災加熱で250℃くらいになると数十倍に
発泡・膨張し，灰化層が断熱性を持つ
・鉄骨造建物の火害診断：
鉄骨部材の塑性（残留）変形を外観で調査，
高力ボルトにも注意
主な鉄骨部材の耐火被覆
鉄骨部材の耐火被覆の例（１）
鉄骨部材の耐火被覆の例（２）
鉄骨部材の耐火被覆の例（３）
耐火塗料の発泡メカニズム
鉄骨部材の耐火被覆の例（４）
Concrete Filled Steel Tube
耐火鋼と無耐火被覆ＣＦＴ柱
鉄骨造の火害診断
７．４燃えにくい木造とするために
・木造建物の防火部分：外壁と軒裏
防火性能を持たせる → 30分間の加熱試験
・大断面集成材の燃えしろ設計： 1987年から
25mmの燃えしろを見込んで部材を設計する
・加熱により軟化しない接着剤：
フェノール樹脂やレゾルシノール樹脂
ただし，フェノール樹脂は接着力が弱く，
レゾルシノール樹脂はホルムアルデヒドを含む
大規模木造建物の防火壁
木造住宅の実大火災実験
各部屋の温度の推移
１階
２階
防火性能のある壁や天井で延焼が遅れる
大断面集成材の炭化速度
木材の加熱温度と破壊荷重
木造３階建住宅の防火規定
木造３階建住宅の準耐火構造
準耐火構造の木造外壁の例
準防火構造の非耐力壁の例
準耐火構造の木造外壁と屋根
７．４燃えにくい木造とするために
・防火性能：
通常火災の加熱30分間で，反対面が
平均140℃，最高180℃以下
・木材の加熱試験：
150℃で表面が褐色になり，200℃で可燃性
ガスが発生，260℃で引火して出火する
・防火地域と準防火地域：
市街地における火災の拡大と延焼防止の
ため市町村の都市計画により定める
柱の背割りと炭化深さ
背割り部分が
炭化が深くなる
木造構造物の燃え代設計
高層木造
の例

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