技術報告 エコ・コンパクトスタジアムを実現する 性能的火災避難安全設計 －市立吹田サッカースタジアム－ Performance Based Fire Safety Design for Ecology & Compact Stadium —Suita City Football Stadium— 峯岸 良和*1、竹市 尚広*2、大谷 博三*3、浜谷 朋之*4 1．はじめに このように大規模で、かつ複雑な機能要求を満たすた 近年のサッカー男子・女子日本代表チームや、海外ク めには、建築・構造・設備の設計、施工の高度な技術が ラブに所属するする選手の活躍を通じ、Jリーグの各ク 必要であることに加え、40,000人という大群集を対象 ラブチーム・サポーターにおいても、サッカー先進国で とした火災等の危害への対策や避難安全性の確保も重要 ある欧州のような本格的なサッカー専用スタジアムを望 である。しかし様々な設計・施工の条件を満たしながら む声が日本各地で高まっている。このような中、本スタ 火災避難安全性を確保するには、画一的に法規で定めら ジアムはJリーグの中でも名門のクラブチームであるガン れた防火仕様規定にのみ従っていては限界がある。そこ バ大阪のホームスタジアムとして、個人・法人サポーター で、本計画においては、性能的火災避難安全設計を行う の寄付により「みんなの寄付金でつくるスタジアム」と ことで、仕様規定に捉われない、より合理的で自由度の して建設された。本スタジアムはクラブの積年の課題で 高い設計を行った。また複雑な避難や火災煙拡散性状が あったACL（アジアサッカー連盟チャンピオンズリーグ） 予想されたため、従来から用いられている計算方法や検 決勝トーナメント等の国際試合を開催できる基準クラス 証ツールに加え、性能評価審査の場での活用事例がまだ Sを満たすべく、40,000席の観客席を有し、全観客席に 限られていた、高度なシミュレーション技術を用いた性 屋根が架かるよう計画された（表-1、写真-1、写真-2） 。 能設計を行っている。 また、 本スタジアムはJリーグの新スタンダードとなる「エ 火災安全には、出火防止、延焼拡大防止、避難安全、 コ・コンパクトスタジアム」をコンセプトとし、高い環 構造耐火、消防活動等の側面があるが、本報においては、 境性能をコンパクトな設計によって実現している。 特に高度な性能設計によるアプローチを行った避難安全 表-1 プロジェクト概要 建 築 主：スタジアム建設募金団体 （竣工後、吹田市に寄附） 所 用 在 2．建築計画概要 地：吹田市千里万博公園 3 番 3 号 2. 1 設計コンセプト 途：観覧場 ①外観 敷 地 面 積：90,065.33m2 延 床 面 積：63,908.71m2 建物外観は、「夢」の実現へと願いを込めて、選手が 階 数：地上 6 階 肩を組む円陣の姿をイメージしている。サッカーのス 高 さ：40.33m 構 造：鉄筋コンクリート造、一部鉄骨造 ピード感をイメージさせ、人々の興味を惹きつけるわく 設 計：竹中工務店 わく感のある形である。また4つの屋根は、お客様を迎 施 工：竹中工務店 *1 MINEGISHI Yoshikazu：株式会社竹中工務店 設計本部 *2 TAKEICHI Naohiro：株式会社竹中工務店 設計本部 *3 OHTANI Hiromitsu：株式会社竹中工務店 大阪本店 設計部 *4 HAMAYA Tomoyuki：株式会社竹中工務店 大阪本店 設計部 2 設計を中心に紹介したい。 えるべく、四方に開かれたかたちとしている（写真-1）。 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 写真-1 鳥瞰 写真-2 内観 図-2.1 エコ・コンパクトスタジアム コンセプト図 ②地球にやさしいエコスタジアム 様々な自然エネルギーの活用と環境負荷の低減を図 り、スタジアムでは初のCASBEE Sランクを取得して め、国内の4万人収容の屋根付きスタジアムと比較し、 延床面積を20 ～ 40％程度縮小している。 2. 2 階の構成 いる。太陽光発電等のアクティブ手法に加え、低い屋根 階構成は、1階に試合選手関連エリアと駐車場、2階 で天然芝への採光を確保したり、「風の道」をピッチ全 は観客用WCとクラブハウス、3階は観客のエントラン 周に設け天然芝への通風を確保するなど、パッシブな手 ス、観客席（下段席）とコンコース、4階はVIPエリア、 法も取り入れている（図-2.1）。 レストラン、運営本部、5階は観客席（上段席）とコンコー ③コンパクト設計 ス、6階は観客席と放送室となっている（図-2.2）。観客 既存練習場の跡地を活かした極小の開発工事とするた 席は40,000席であるが、その内訳は、上段席に18,000席、 3 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 下段席に20,000席、その間にバルコニー席（4 階）2,000席である。ホームスタンドは、バル コニー席を設けず、下段席と上段席を連続さ せることで、サポーターの一体感を高めている。 3．本建物の特徴と火災避難安全の課題 前述のような設計コンセプトを始め、本建 物の特徴から火災避難安全上、慎重な検討が 必要であり、また仕様規定に従ったのみでは、 その要求を合理的に満たせないことから、性 能設計によるアプローチを試みた。性能設計 の主なポイントを次にまとめる。 ①避難階段の位置・形状・幅の設計 従来のスタジアムでは出入口毎に外部階段 図-2.2 断面図 を塔状に配置させる例が多いが、本建物では、 片流れの外部階段を積層させることで床面積 をコンパクトにした。4 ～ 6階からの階段を3 階コーナーに集約し、3階コーナーより大階 段にて地上まで避難するシンプルな避難経路 とした（図-3.1）。このような最短経路とする ことで、地上まで約8分で避難できるように している（5.1節にて詳述）。また、階段を積 層させ、コーナーに集約したことで、芝生へ の通風を可能にしている（図-2.2、図-3.1）。 仕様規定に従うと、地上への避難階段が多 く必要となるため、避難計算に基づき合理的 に配置や容量を決めることで、階段幅を削減 した。 ②低い水平屋根・側面まで一体となった屋根 観客席全体を覆う屋根は、フィールドへの日 射を確保し、また、観客席への雨がかりを小さ くするため、低い位置に設置するのが有利である（図 図-3.1 平面図（3階） -3.2） 。この形状は、火災、煙の観点から見ると、観客席 内で火災が発生した場合、煙が観客席側に留まりやすく なるため、その影響の詳細な検討が必要となる。また屋 根は、歓声騒音の遮蔽のため、観客席上方から建物側面 まで一体となった形状で外部コンコースを覆う形になっ ている。このため、外部コンコースで火災が生じた際に、 屋根の下に煙が蓄積し、避難に支障をきたさないことの 確認も必要となった。 ③観客席の臨場感と一体感 臨場感のためには、観客席からピッチへの近さが不可 欠であるが、このようなコンパクトな設計は、陸上トラッ クを併設するような従来のスタジアムに比べると、観客 4 図-3.2 屋根の高さによる日照と雨がかり範囲の違い GBRC Vol.41 No.1 2016.1 図-3.3 3階コンコース（売店等を見る） 席数に対してコンコース等がコンパクトとなり、避難時 の出口の確保や滞留の考慮がより重要となる（写真-2、 図-3.1）。 次に観客の一体感を高めるためには、観客席を「密」 にする必要がある。通常、観客席に対しては、建築・消 防関連法規において、縦・横通路の設置やその通路幅、 出入口幅、客席の横並び数など様々な規定が存在する。 この規定にそのまま従った設計とすると、例えば観客席 が通路により碁盤の目のように仕切られ、また、その中 に出入口の大きな穴が開いたかたちとなってしまう。こ 図-3.4 3階コンコース（フィールド側を見る） 表-2 建築・消防関連法規の主な抵触項目 ・建築基準法施行令 令第 120 条 直通階段までの歩行距離（観客席他） 令第 126 条の 3 排煙設備の構造（3 階コンコース他） ・大阪府建築基準法施行条例 第 16 条 劇場等の階段の幅（劇場等の主階から避難階ま での階段の幅） 第 17 条第 2 項 避難階段及び特別避難階段の幅の合計 第 20 条第 1 項 客席の出口幅 第 22 条 客用の階段の合計 ・吹田市火災予防条例 第 36 条第四号ア いす席両側の通路幅 れらの規定は一定の安全性を確保する目的のものではあ 前述の①から④の観点から見ると、①は主には全館避 るものの、仕様が画一的に定められているため不合理な 難に関わるものであるため、階段幅の合計に関する規定 側面もある。そこで避難時間を効果的に短くできる観客 を適用除外することが必要となる。②の屋根下に蓄積す 席、通路、出口等の配置・容量とすることで、観客席の る煙に対する観客席部分の安全性と、④の観客席の臨場 一体感を可能な限り高めている（写真-2）。 感・一体感を実現するには、椅子席両側の通路幅の規定、 ④外部に対して閉じ、フィールドに開かれたコンコース 客用の出口幅の規定などを適用除外することが必要とな 従来のスタジアムではコンコースは外部的な空間とし る。④のようなコンコースの実現おいては、排煙設備の て計画することが多いが、本計画では、外周側に対して 構造を適用除外した。 は閉じ、フィールド側にのみ開いた形としている（図 -3.3、図-3.4）。このような空間形態は、火災時の避難安 5．避難安全・群集制御の性能設計的アプローチ 全からみると、多くの観客の避難経路ではあるが、従来 一般的な建築空間における性能的火災避難安全設計で のスタジアムに比べ、コンコースに拡がった煙が外部に は、火災により生じる煙が天井面より蓄積し、それが避 排出されにくくなることから、煙流動と避難時の群集流 難者の高さにまで降下してくる前、または、階段室や吹 動を効果的に制御できる設計が必要となった。 抜け等の竪穴区間に進入する前に、安全な場所に避難完 了することを性能基準として設計を行う。しかし、本計 4．建築・消防関連法規の適用除外項目 画のように大人数を収容する施設においては、このよう 火災避難安全に関する建築・消防関連法規の主な適用 な単純な避難時間と煙降下時間の比較のみでなく、群集 除外内容を表-2に示す。建築基準法施行令および大阪府 の不安心理を助長させないためにスムーズに避難できる 建築基準法施行条例に抵触する項目は、全館避難安全検 こと、避難中に危険となるような滞留が生じないこと、 証による大臣認定を取得することで適用除外とし、吹田 また煙制御も煙の拡散範囲やその性状を安定的にコント 市火災予防条例に抵触する項目は、全館避難安全検証に ロールすることが重要となる。 よる安全性の確認を元にして、所轄消防長の特認を得る 5. 1 避難のクライテリア ことで適用除外としている。 まず、群集の不安心理を助長させないことを目的とし 5 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 て、避難時に迅速に安全な場所に到達できるようにする ここで、観客席と地上・人工地盤等の避難スペースの 考慮が必要である。このような観点のクライテリアとし 関係のパターンを既往の事例と比較する。図-5.1に示す て、日本においては、東京ドームを始めとした既往の大 ように、大規模なスタジアムの場合、上段席・下段席の 規模スタジアムや、英国のスタジアム基準 を参照して、 ように2層以上の構成となることが多いが、このとき、 一次的な安全な場所として、コンコースまで8分以内に 下段席を、外部地盤面より掘り下げた形とし、下段席か 避難完了できることとすることが多い。これに加え、建 らコンコースに上ると、そのまま地上レベルに連続する 物外までの避難完了時間を15分（8分＋その後7分）な パターンのものや、このレベルが十分な滞留面積を持っ どのように設定することが多い 。 た人工地盤であるパターンのものがある。これらの場合、 1） 2） しかし、本計画においては、3階コンコースが外周側 避難時間が長くなるのは、地上または人工地盤レベルに には閉じていて、煙等の危害から完全には逃れられない 階段を使って降りる必要のある上段席の観客のみである こと、また、多くの避難者が一時待機できるような大き ことが多い。一方、本建物のパターンの場合、上段席お な面積の人工地盤を設けることができないことから、観 よび下段席の観客とも3階コンコースレベルから階段を 客席からコンコースへ避難したのちも、その先にスムー 下りなければならない。このように考えると、本建物で ズに避難できることが必要となる。本建物では、このよ は、3階コンコースから地上への階段が、人工地盤や、 うな旧来のスタジアムとの違いを考慮し、「地上まで観 地盤面の掘り下げ・嵩上げを性能的に代替していること 客全員が8分で避難完了できること」を目標とした。 に相当し、その容量や位置等の設計が極めて重要となる。 次に、観客席の中で特に詳細な避難安全の検討が必要 となったのは、観客席で火災が発生した場合などで煙が 到達する可能性の高い、上段席の上方の観客席である。 これについては、後の5.2.4節にて詳述する。 5. 2 避難性状予測と避難施設の配置・容量の設計 迅速な避難、および避難中に過度な滞留が生じないよ うに避難施設を設計するには、避難時間や滞留者人数を 算出しながら、観客席内の通路や出口、コンコース、階 段等の避難施設の配置・容量を詳細に調整していく必要 がある。本計画ではこの検討において、従来から用いら れている新・建築防災計画指針3）のグラフ解法よる計算 方法に加え、筆者らが開発・検証を続けてきたマルチ エージェント避難シミュレーションSimTread4）を用い て避難性状を予測した。図-5.2は、最終プランにおける 避難開始2分後の様子である。このシミュレーションに より地上まで全員が約8分で避難できるように各避難施 設の容量、配置等を設計しているが、主な考慮点は次の 通りである。 5. 2. 1 避難経路の設計 避難計画上、避難経路を設定するに当たり、各避難者 は自分から見て最寄りの出口、階段、通路を目指すもの とした。このような想定にて経路を設計すれば、避難者 は自主的に出口等に到達でき、また係員による誘導も容 易となる。図-5.3に想定した避難経路を示す。同図にお いて6階上段席の色分けは、各出口ゲートが負担する観 客の範囲を示しているが、どの出口ゲートも概ね同程度 図-5.1 断面構成と建物外滞留スペースの考え方の 既往のスタジアムとの比較 6 の人数を負担している。5,6階上段観客席からの避難者 は出口ゲートから5階コンコースに出たのちは、階段に GBRC Vol.41 No.1 2016.1 より下階に避難することになるが、最寄りの階段入口を 目指すと、各階段の負担人数が概ね同程度となるように 5. 2. 3 滞留スペースの設計 観客席から迅速に避難することを考えた場合、その直 階段を配置している。 近の避難先であるコンコースに避難者が密集して滞留し 5. 2. 2 合流の制御 てしまっては、後続の避難者が迅速に避難することがで 3階下段席からの避難者と、5階上段席コンコースから きなくなる。そのため、観客席からの迅速な避難のため の避難者の一部は、3階から地上に至る階段を共用する には、コンコースに十分な面積を確保し、多くの人を滞 ことになる。もし、この両者の流れが無秩序に合流し、 留できるようにするか、もしくは、コンコースに滞留が 滞留が生じると、上階から降りてくる避難者が階段上に 生じないように、そこから更に下階や地上に向けての出 て高密度で滞留する形となり、転倒や将棋倒しになる恐 口や階段を十分に設ける対策が必要となる。5階コン れがある。 そのため、 この両者の流れが合流しないように、 コースでは図-5.2（B）のように、階段前に生じる滞留 階段内に手すりを設けることで上階からの避難者と3階 を十分に収容できる面積を確保している。また、このよ コンコースからの避難者を分離することとした。また、 うな滞留を収容させるため、階段近傍のコンコースを広 階段は、上階からの避難者流と3階からの避難者流の両 げる一方、滞留スペースとして有効に機能しない部分は 者を滞留させずに流せ、かつ、必要以上に大きすぎない 売店やトイレを広くとって、効果的にコンコースを利用 最適な幅および広さとしている（図-5.2（C） 、図-5.3） 。 できるようにしている。 図-5.2 マルチエージェント避難シミュレーションSimTreadによる避難性状予測（避難開始2分後）／各階中央に部分拡大図を示す 7 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 5. 2. 4 観客席特有の避難性状：避難時は通路の後方に 避難者が溜まりやすい 上段席は、縦通路を目指したのち、そこを下って横通 路に至り、出口ゲートを通過しコンコースに至るような 避難経路となる。観客が一斉に避難開始するとして、こ れをマルチエージェント避難シミュレーションで再現す ると、図-5.2（A）に示す通り、観客席の上部に滞留が 生じる、すなわち、高い位置にいる人がしばらく動けな い状況になる。これは、例えば飛行機が着陸して、ベル ト着用サインが消え、人々が一斉に機外に退出しようと する際に、縦通路後方の人はしばらく動けないままにな るのと同様の原理である。すなわち、横通路から縦通路 に入るには、 縦通路の人と「譲り合い」をしないと入れず、 後方の人ほど、前方の人の譲り合いによる遅れを乗数的 に受けるためである5）。このような性状は、既往の新・ 建築防災計画指針の計算法や、避難安全検証法告示6）の 計算方法をそのまま用いたのでは再現・考慮することが できない。特に、観客席で火災が発生した場合を考える と、屋根下に煙の一部が蓄積し、上段席の上方の一部は 煙に曝露されるおそれがあることから（図-5.4） 、マルチ エージェント避難シミュレーションにより避難性状を確 認し、避難安全性の評価を行った。 5. 3 地上での群集制御 一般的な大規模スタジアムでは、建物から避難してき た避難者を一旦敷地内に待機できるように、地上や人工 地盤面に十分な滞留面積を確保する設計とすることが多 図-5.3 避難経路の構成（バック側） 上方の避難者は、下方の避難者が いなくなるまで、しばらく動けない い。本計画でも全観客40,000人に対して、当該敷地内 において、既往のスタジアムと同程度の滞留面積を確保 屋根下に煙が蓄積 している。しかし、実際の避難状況を考えると、たとえ トータルとして十分な面積があっても、建物出口や階段 から出た人が、その近傍に留まってしまっては、後続の 避難者の妨げになることが予想される。また、建物から 出た人が広い場所に移動する際に、他の出口や階段の前 を通過しなければならない状況があれば、そこに合流が 図-5.4 屋根下の煙蓄積と避難状況（断面図） 生じることで、その部分の避難時間が延びるのみならず、 取り囲むように、車通行のない、幅の広い公園内道路が 過度な滞留が発生する恐れもある。 あるため、建物から避難した人たちを、この公園内通路 このような避難群集の誘導・制御は、イベントごとに をしばらくの間、歩かせ続ける方針を考案した。このよ 適切に誘導員を配置することで対応する必要があるが、 うにすると、地上への階段付近に滞留が生じないように 典型例として、40,000席利用時の避難誘導計画を立案 することができることに加え、避難者を自然と低密度状 し、その効果をマルチエージェント避難シミュレーショ 態で分散することができる。なお、近隣の屋外施設は、 ンにて検討した。その結果を図-5.5に示す。 常時は施錠していること、また解錠したとしても、出入 本建物敷地は、吹田市万博記念公園運動場の中にあり、 口が避難群集の集結速度に比べると小さく、ネックと 本建物の近隣には、アメリカンフットボール、野球、サッ なってしまうことから、これらの中にすぐに誘導するよ カー場等、他の屋外スポーツ施設が存在する。これらを り、公園内道路を歩行させたほうが群集を制御しやすい。 8 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 図-5.5 地上における避難性状 9 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 6. 煙制御の性能設計的アプローチ 6. 2 煙流動性状の予測方法 6. 1 煙制御の基本方針 表-3のうち、Cの4階ラウンジ出火時の煙性状と機械 火災時に危険となるのは、火災の炎以外にも、大規模 排煙による制御は、一般的な建築空間のそれとほぼ同じ かつ複雑な建物になるほど危険性が高いのは煙の拡散と であるが、残り3つの場合に対しては、より詳細な検討 なる。これは、煙は火源から遠く離れた場所へも早く拡 が必要であると考えた。 散してしまうこと、また、このとき、火源が直接見えない 現状、日本における火災避難安全性能設計における煙 部分へも煙が拡散してしまい、一見、自分には危害が迫っ 拡散性状の予測手法としては、計算時間コストや使用実 ていないと思われる人でも、気が付いたときには、避難が 績・認知度の観点から二層ゾーンモデルBRI20027）が用 不能になってしまうということも起こりうるためである。 いられることが多い。しかし本建物のように開放性が高 そこで本建物においては、多数の観客が避難通行する く面積が広く、複雑な形状の空間となると、必ずしもゾー 主要な経路については、煙層が定常的に高い位置に維持 ンモデルをそのまま適用することも妥当とは言い難い。そ することを主な設計目標とした上で、各所の煙制御を考 こで本件では数値流体解析による煙性状シミュレーショ えた。観客席周りの主な場所において煙が発生した場合 8） ンFDS （Fire Dynamics Simulator） を合わせて利用し、 の、その煙の制御と避難の考え方を表-3にまとめる。 二層ゾーンモデルの適用限界を補完しつつ検証を行った。 表-3 観客席まわりでの出火時における煙制御と避難の考え方 Ａ 観客席出火 Ｂ 3 階コンコース出火 一次安全区画 避難階段 客席 ▽6F 定常 高い開放性 ▽6F 客席 コンコース コンコース ▽5F ▽4F ラウンジ ▽3F コンコース 客席 3 階コンコース出火時 に客席に煙がもれ出る 状況も該当する ▽5F ラウンジ ▽4F 自然排煙 ▽3F ▽2F ▽2F ▽1F ▽1F 居室避難 客席に煙が発生した場合、高い位置の観客が煙に曝 露するとしても、避難上支障のない程度とする。 階・全館避難 煙を高い位置に定常的に留め、主要な避難経路 の5階外部コンコースに煙を流出させない。 Ｃ 客席 5 階外部コンコース出火 機械排煙 高い開放性 客席 客席 ▽6F ▽6F コンコース ▽5F ▽4F ラウンジ ▽4F ラウンジ ▽3F コンコース ▽3F コンコース 客席 ▽1F 居室避難 当該部分を避難完了するまで、機械排煙により煙を 避難に支障のない高さに留める。 階・全館避難 機械排煙により内部避難階段に煙が進入しない ようにする。 10 定常 コンコース ▽5F ▽2F 定常 コンコース 居室・階・全館避難 当該部分の煙層高さを、居室避難から全 館避難完了までの全時間において、定常的に避難に支障のない 高さに留める。 Ｄ 4 階ラウンジ出火 高い開放性 ▽2F 客席 ▽1F 居室・階・全館避難 5 階外部コンコースは屋根が架かる空間で あるが、十分に開放性の高い空間であり、避難中に支障となるよ うな煙の蓄積の生じないことを確認する。また、観客席出入口を 通じて、観客席に煙が拡散しないことを確認する。 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 6. 3 屋根下に蓄積する煙性状の予測 いることになる。 なお外部風の影響であるが、もとより通常使用時に外 観客席全体を覆う屋根は、建物外周側に対しては閉じ ているもの、フィールド側には開放している。そのため、 部風の影響を極力受けないようにするように屋根がデザ 屋根下に大量の煙が蓄積するというおそれは少ないが、 インされていていることから、火災時においても、煙拡 屋根下に沿って煙が拡散することによって、観客席の最 散に対する外部風の影響は極めて小さい。 上段付近の観客に煙が拡散する恐れが予想された。 6. 4 3階コンコースの煙流動性状とその制御 屋根下の煙拡散性状を考えると、屋根下に衝突した火 3階コンコースはホーム、メイン、アウェイ、バック 源からのプルームが屋根下に沿って慣性流れにて拡散 の4辺が連続し一周する空間となっている。コンコース し、フィールド側に向かう流れはそのまま排出される。 は外周側に対しては閉じているが、フィールド側に対し 逆に観客席側に向かう流れは、観客席上部に衝突するこ ては開放しているため（図-3.2、図-3.3）、コンコース内 とで蓄積するような挙動になる（図-6.1）。一方で、二 で火災が生じても、フィールド側に煙が漏れ出るため、 層ゾーンモデルはブロック化した空間の開口間の差圧に 煙層はある程度の高さで維持される。そのため、一般的 基づき質量が流出入するという概念でモデル化されてい な火災避難安全の要件の、避難者の高さにまで煙が降下 ることから、フィールド側と屋根下を異なる空間として しないという条件は比較的容易に満たされる。しかし、 モデル化して計算を行っても、煙拡散の原理が大きく異 コンコースのすべての部分に煙が拡散すれば、下段席の なることが予想された（図-6.2）。そこでFDSによって 全員が煙の危害に晒される可能性が生じる。特に、出火 煙性状を予測した結果、フィールド側への煙の排出量も 位置近傍比べ、出火位置から離れた部分では避難開始が 多いが、観客席側にも煙が拡散する性状が確認された（図 遅れることが予想されることに加え、煙が拡散する際に -6.3）。ただし、今回の検討では多数のケースの検証を 温度が低下することで浮力が減少し、煙層が乱れること 行う都合上、性能評価審査においては二層ゾーンモデル で、避難者が煙に曝露する恐れが生じる。 を利用したが、FDSの結果を踏まえると、今回のケー 二層ゾーンモデルは、空間内に瞬時に水平に煙が一様 スでは煙層温度・煙曝露の観点では安全側の評価をして に拡散するという想定により構成されたモデルであるか 流出速度： 高温層のゾーン間 差圧に基づく 流出速度： プルームの天井面に 沿う慣性流れによる 0 ＋ 区画間開口 としてモデル化 － 区画間差 図-6.1 屋根下の煙性状 実現象として予想される挙動模式図 図-6.2 屋根下の煙性状 2 層ゾーンによるモデル化概念図 フィールド側に 煙が排出される 観客席側に拡散した 煙が側壁に当たり、 一部が煙層下に潜り込 み、一部が水平方向に 拡散する。 20℃ 45℃ 70℃ 図-6.3 FDSによる煙温度の予測（発熱速度1MWによる準定常状態*） 11 GBRC Vol.41 No.1 2016.1 ら、本空間のように水平方向への煙拡散速度を評価する また、4つのコーナー部でコンコースを分割したこと ことはできない。煙流動性状を数値流体解析にて再現し は、群集避難上の利点も踏まえたものである。コーナー た結果、隣接するコンコースに1,2分、対面するコンコー 部は通常時の入退場口であり、容易に避難口として認 スに5，6分で煙が拡散することが確認された（図-6.4）。 識しやすい部分である。これ加え、これらが4つに分割 そこで、4つのコーナー部に防火シャッターを設置し、 されたコンコースの両端に配置された形になり、各コ 各辺を超えての煙拡散が生じないようにし、緊急の避難 ンコースから明快に2方向の避難経路が確保された形に が必要となる範囲を限定するようにした。また、防火 なっている。シャッターは煙感知器の作動した段階で シャッターの近傍に外周側に開放する自然排煙口を設け は、頭上高さ程度までの降下とすることで、煙の拡散 ることで、コンコースを流れるように拡散する慣性力を を抑えつつ、その下部を避難通行できるようにし、熱 期待して、コンコース外周側に煙が排出されやすいよう 感知器の作動により床面まで降下する2段降下式として にした（図-6.5）。 いる。 6. 5 5階外部コンコースの煙性状の予測 5階の外部コンコースは屋根から連なる壁に覆 われた形になっている（表-3）。特に、2枚の壁 面が折り重なるようになっているため、煙流動 性状の予測において二層ゾーンモデルを用いて この空間の特性をモデル化するのは困難と考え、 FDSを用いた検討を行った。その結果、図-6.6に 示すように、2枚の壁面の隙間に煙が拡散するも の、その両端の開放部および中央の隙間より煙 が排出されることにより、避難および耐火上支 障となるような煙の蓄積が生じないことが確認 された。 7. おわりに 以上のように本計画では、複雑な空間構成で 図-6.4 3階コンコース 出火後360秒の温度分布（床面＋1.8m） あり、かつ高度な機能が求められる大規模スタ ジアムにおいて、合理的に火災避難安全性を確 保した設計とするために、マルチエージェント 避難シミュレーションSimTreadや煙数値流体 解析FDSを用いながら性能設計を行った。これ により仕様規定に従ったのみでは困難な、エコ・ コンパクトで、観客の一体感の高いスタジアム を、限られた予算・敷地内で実現した。 これらのシミュレーション技術のうち、性能 評価審査における検証方法として用いたものも あるが、内部的な検討にのみ使用したものもあ る。これには再現性の検証に余地があること、 性能評価審査時にシミュレーション技術の妥当 性自体が議論となる可能性があること、および 度重なる設計変更に伴う性能評価・認定の再申 請に追随するのが困難になるなど、様々な側面 の問題のためである。しかし、シミュレーショ 図-6.5 シャッター・自然排煙の設置位置と避難方向 12 ンにより視覚的にわかりやすい形で検証結果を GBRC Vol.41 No.1 2016.1 図-6.6 外部コンコース屋根下の煙層温度分布（定常局所火源3MWによる準定常状態*） 示すことで、設計者、審査者が生じうる性状を理解しや すいようにでき、効果的なコミュニケーションが図れた と考えている。 2020年に東京オリンピックを控え、国内では多数の 大規模スタジアムが計画されている真っ最中であり、ま た、本スタジアムに追随する新世代型のサッカースタジ アムも各地で計画されている。筆者らもこれらの計画に 関われることがあれば本計画の経験を生かした新しい設 計を目指したいが、そうでなくても、多くのスタジアム において、高度な性能設計が用いられ、安全性にも配慮 5）峯岸良和, 竹市尚広：スタジアム・劇場等における避難性状 のマルチエージェントシミュレーションによる予測, 日本建 築学会計画系論文集, 第80巻, 第712号, pp1233-1241, 2015.6 6）平成12年建設省告示第1441号（階避難安全検証法に関する 算出方法等を定める件） 7）社団法人建築研究振興協会刊：BRI2002二層ゾーン建物内 煙流動モデルと予測計算プログラム, 2003.2 8）National Institute of Standard and Technology (NIST), U.S. Department of Commerce: Fire Dynamics Simulator (Version 6), 2013 【執筆者】 された素晴らしいスタジアムが建設されることを願いた い。本紹介がその一助となれば幸いである。 【補足】 ※：発熱速度を一定とした状態を継続し、温度・気流分 布が、概ね安定的となった状態を示す。 *1 峯岸 良和 *2 竹市 尚広 *3 大谷 博三 （MINEGISHI Yoshikazu） （TAKEICHI Naohiro） （OHTANI Hiromitsu） 【参考文献】 1）Department for Culture, Media and Sport (英国)：Guide to Safety at Sports Grounds, 5th edition, 2008 2）日本建築防災協会編：建築防災 特集「サッカー場」, 日本 建築防災協会, 2002.8 3）日本建築センター刊：新・建築防災計画指針, 1995 4）木村謙 他6名：マルチエージェントモデルによる群集歩行 性状の表現 歩行者シミュレーションシステムSimTread の 構築, 日本建築学会計画系論文集 第636号, pp371-377, 2009.2 *4 浜谷 朋之 （HAMAYA Tomoyuki） 13
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