区画による火の封じ込め
建物と敷地計画
防火工学の作業は、設計段階の早い段階で開始する必要があります。これは、防火要件が建物のレイアウトと設計に大きく影響するためです。 このようにして、設計者は防火機能を建物により良く、より経済的に組み込むことができます。 全体的なアプローチには、内部の建物の機能とレイアウト、および外部のサイト計画の両方の考慮が含まれます。 規範的なコード要件は、機能ベースの要件にますます置き換えられています。つまり、この分野の専門家に対する需要が高まっています。 したがって、建設プロジェクトの開始時から、建物の設計者は消防の専門家に連絡して、次のアクションを説明する必要があります。
- 建物に固有の火災の問題を説明する
- 必要な防火レベルを取得するためのさまざまな代替案を説明する
- 技術的解決策と経済性に関するシステムの選択を分析する
- 技術的に最適化されたシステムを選択するための推定を作成します。
建築家は、建物を設計する際に特定の場所を利用し、機能的および工学的な考慮事項を、存在する特定の場所の条件に適合させる必要があります。 同様に、建築家は防火に関する決定を下す際に敷地の特徴を考慮する必要があります。 サイトの特性の特定のセットは、消防コンサルタントが提案する能動的および受動的防御のタイプに大きな影響を与える可能性があります。 設計機能では、利用可能な地域の消防資源と、建物に到着するまでの時間を考慮する必要があります。 消防は、建物の居住者と財産を完全に保護することは期待できませんし、期待すべきではありません。 火災の影響から合理的な安全性を提供するために、積極的および受動的な建物の防火設備によって支援されなければなりません。 簡単に言えば、作戦は、救助、防火、財産保全として広くグループ化することができます。 消火活動の最優先事項は、重大な状況が発生する前に、すべての居住者が建物の外にいることを確認することです。
分類または計算に基づく構造設計
建物の防火および防火安全要件を体系化するための確立された方法は、構造要素に使用される材料と各要素によって提供される耐火性の程度に基づいて、構造の種類によって建物を分類することです。 分類は、ISO 834 に準拠した炉試験 (火災暴露は標準の温度-時間曲線によって特徴付けられます)、試験と計算の組み合わせ、または計算に基づくことができます。 これらの手順は、構造耐力および/または分離部材の標準的な耐火性 (30、60、90 分間などで必要な機能を満たす能力) を特定します。 分類 (特にテストに基づく場合) は単純化された保守的な方法であり、完全に発達した自然火災の影響を考慮した機能ベースの計算方法にますます置き換えられています。 ただし、火災試験は常に必要ですが、より最適な方法で設計し、コンピューター シミュレーションと組み合わせることができます。 その手順では、テストの数を大幅に減らすことができます。 通常、耐火試験手順では、耐荷重構造要素に設計荷重の 100% の荷重がかかりますが、実際には、荷重利用率はほとんどの場合、それよりも低くなります。 合格基準は、テストされた構造または要素に固有のものです。 標準耐火性は、部材が故障することなく火災に耐えられる測定時間です。
予想される火災の厳しさとバランスのとれた最適な防火工学設計は、最新の性能ベースのコードにおける構造および防火要件の目的です。 これらは、コンパートメント内の完全な火災プロセス（加熱とその後の冷却が考慮される）による温度と構造効果の予測による計算による火災工学設計への道を開きました。 自然火災に基づく計算は、構造要素 (建物の安定性にとって重要) と構造全体が、冷却を含む火災プロセス全体で崩壊することが許されないことを意味します。
過去 30 年間、包括的な研究が行われてきました。 さまざまなコンピュータ モデルが開発されています。 これらのモデルは、高温での材料の機械的および熱的特性に関する基礎研究を利用しています。 一部のコンピューター モデルは、膨大な数の実験データに対して検証され、火災時の構造的挙動の良好な予測が得られています。
区画化
防火区画は、XNUMX 階または数階にまたがる建物内の空間であり、関連する火災暴露中に区画を超えて延焼するのを防ぐように、分離部材によって囲まれています。 区画は、火災が広すぎるスペースや建物全体に広がるのを防ぐために重要です。 火災が自然に消火または燃え尽きるという事実によって、または居住者が安全な場所に救出されるまで、火と煙の広がりに対する分離部材の遅延効果によって、防火区画の外の人々と財産を保護することができます。
コンパートメントに必要な耐火性は、その意図された目的と予想される火災によって異なります。 コンパートメントを囲む仕切り部材は、予想される最大の火災に耐えるか、居住者が避難するまで火災を封じ込めなければなりません。 コンパートメント内の耐荷重要素は、完全な火災プロセスに常に抵抗するか、分離部材の要件と同じかそれよりも長い期間で測定された特定の抵抗に分類される必要があります。
火災時の構造的完全性
火災時に構造の完全性を維持するための要件は、構造の崩壊を回避することと、分離部材が発火および隣接する空間への火炎の拡散を防止できることです。 耐火設計を提供するには、さまざまなアプローチがあります。 それらは、ISO 834 のような標準的な耐火試験、試験と計算の組み合わせ、または計算のみ、および実際の火災暴露に基づく性能ベースの手順コンピュータ予測に基づく分類です。
内装仕上げ
内装仕上げは、壁、天井、床の露出した内面を形成する材料です。 しっくい、石膏、木材、プラスチックなど、さまざまな種類の内装仕上げ材があります。 それらはいくつかの機能を果たします。 内装材の機能には、防音や断熱、摩耗や磨耗に対する保護などがあります。
内装仕上げと火との関係は XNUMX つあります。 それは、フラッシュオーバー条件への火災の蓄積速度に影響を与え、火炎の広がりによる火災の拡大に寄与し、燃料を追加して熱放出を増加させ、煙と有毒ガスを生成する可能性があります。 火炎拡散率が高い、火災の燃料となる、または危険な量の煙や有毒ガスを発生する物質は望ましくありません。
煙の動き
建物の火災では、煙が火災現場から離れた場所に移動することがよくあります。 階段やエレベーター シャフトに煙がたまり、避難が妨げられ、消火活動が妨げられる可能性があります。 今日、煙は火災の主な死因であると認識されています (図 1 を参照)。
図 1. 火からの煙の生成。
煙の動きの原動力には、自然に発生する煙突効果、燃焼ガスの浮力、風の効果、ファンによる換気システム、およびエレベーターのピストン効果が含まれます。
外が寒いときは、建物のシャフト内で空気が上向きに移動します。 建物内の空気は、外気よりも暖かく、密度が低いため、浮力があります。 浮力により、建物のシャフト内で空気が上昇します。 この現象は、 スタック効果. 煙の移動を引き起こすシャフトから外部への圧力差を以下に示します。
コラボレー
= シャフトから外部への圧力差
g = 重力加速度
= 絶対大気圧
R = 空気のガス定数
= 外気の絶対温度
= シャフト内の空気の絶対温度
z =標高
火災による高温の煙は、密度が低いため浮力があります。 燃焼ガスの浮力の式は煙突効果の式と似ています。
浮力に加えて、火によって放出されるエネルギーは、膨張による煙の動きを引き起こす可能性があります。 空気が火室に流れ込み、熱い煙が火室に分配されます。 燃料の追加質量を無視すると、体積流量の比率は、絶対温度の比率として簡単に表すことができます。
風は煙の動きに顕著な影響を与えます。 エレベーター ピストン効果を無視してはなりません。 エレベータかごがシャフト内を移動すると、過渡的な圧力が発生します。
暖房、換気、および空調 (HVAC) システムは、建物の火災時に煙を運びます。 建物の空いている部分で火災が発生すると、HVAC システムは煙を別の占有スペースに運ぶことができます。 HVAC システムは、ファンが停止するか、システムが特別な煙制御モード操作に移行するように設計する必要があります。
煙の動きは、次のメカニズムの XNUMX つまたは複数を使用して管理できます: 区画化、希釈、気流、加圧、または浮力。
居住者の避難
出口設計
出口の設計は、建物の防火システム全体の評価に基づいている必要があります (図 2 を参照)。
図 2. 出口の安全性の原則。
燃えている建物から避難する人々は、避難中に多くの印象に影響を受けます。 居住者は、それぞれの状況で正しい選択をするために、脱出中にいくつかの決定を下さなければなりません。 これらの反応は、建物の居住者の身体的および精神的能力と条件に応じて、大きく異なる可能性があります。
建物はまた、避難経路、誘導標識、およびその他の設置された安全システムによって、居住者が下す決定に影響を与えます。 火災と煙の拡散は、居住者の意思決定に最も大きな影響を与えます。 煙は建物内の視界を制限し、避難者にとって耐え難い環境を作り出します。 火災や炎からの放射線は、避難に使用できない大きな空間を作り出し、リスクを高めます。
避難手段を設計する際には、まず、火災の緊急事態における人々の反応に精通している必要があります。 人の動きのパターンを理解する必要があります。
避難時間は、通報時間、対応時間、避難時間の XNUMX 段階です。 通知時間は、建物に火災報知機があるかどうか、居住者が状況を理解できるかどうか、または建物が区画にどのように分割されているかに関連しています。 反応時間は、居住者の意思決定能力、火災の特性 (熱や煙の量など)、および建物の出口システムの計画方法によって異なります。 最後に、避難する時間は、建物内のどこで人混みが形成されているか、さまざまな状況で人々がどのように移動するかによって異なります。
たとえば、移動する居住者がいる特定の建物では、研究により、建物を出る人からの特定の再現可能なフロー特性が示されています。 これらの予測可能な流れの特性は、出口設計プロセスを支援するコンピューター シミュレーションとモデリングを促進しました。
避難移動距離は、内容物の火災危険性に関連しています。 ハザードが高いほど、出口までの移動距離が短くなります。
建物からの安全な退出には、火災環境からの安全な脱出経路が必要です。 したがって、適切に設計された適切な容量の出口手段が多数存在する必要があります。 火災、煙、居住者の特徴などによって XNUMX つの出口手段の使用が妨げられる可能性があることを考慮して、少なくとも XNUMX つの代替出口手段が必要です。 退出時間中は、退出手段を火、熱、煙から保護する必要があります。 したがって、避難はもちろん、防火に応じて、受動的な保護を考慮した建築基準法が必要です。 建物は、避難に関する規定で規定されている危機的状況を管理する必要があります。 たとえば、スウェーデンの建築基準法では、煙の層が下に達してはなりません。
1.6 + 0.1H (H はコンパートメントの全高)、最大放射 10 kW/m2 呼吸する空気の温度が 80 °C を超えてはなりません。
火災が早期に発見され、検知および警報システムによって居住者に迅速に警告が発せられれば、効果的な避難が可能になります。 避難経路の適切なマークは、確実に避難を容易にします。 また、避難手順の整理と訓練も必要です。
火災時の人間の行動
火事の際にどのように反応するかは、想定される役割、以前の経験、教育、および性格に関連しています。 火災状況の認識された脅威; 構造物内で利用可能な物理的特性と出口手段。 経験を共有している他の人の行動。 30年以上にわたる詳細なインタビューと研究により、非適応的またはパニック的な行動のインスタンスは、特定の条件下で発生するまれなイベントであることが証明されています. 火災時の行動のほとんどは情報分析によって決定され、協調的で利他的な行動につながります。
人間の行動は、特定されたいくつかの段階を通過することがわかっており、ある段階から次の段階へとさまざまなルートが存在する可能性があります。 要約すると、火災には XNUMX つの一般的な段階があると見なされます。
- 個人は最初の手がかりを受け取り、これらの最初の手がかりを調査または誤解します。
- 火事が明らかになると、その人物はさらなる情報を得ようとするか、他の人に連絡を取ろうとするか、立ち去ろうとします。
- その後、その人物は火に対処したり、他の人と交流したり、逃げたりします。
火災前の活動は重要な要素です。 たとえば、レストランで食事をするなど、よく知られた活動を行っている人は、その後の行動に大きな影響を与えます。
キューの受信は、発射前の活動の関数である可能性があります。 性差の傾向があり、女性の方が騒音や臭いを感じやすい傾向がありますが、その影響はわずかです。 キューへの最初の応答には役割の違いがあります。 家庭内の火事では、女性が合図を受け取って調査すると、男性は言われると「見て」、それ以上の行動を遅らせる可能性があります. 大規模な施設では、合図はアラーム警告である場合があります。 情報は他者から得られる可能性があり、効果的な行動には不十分であることがわかっています。
人は火事に気づいているかもしれないし、気づいていないかもしれません。 彼らの行動を理解するには、彼らが自分の状況を正しく定義しているかどうかを考慮に入れる必要があります。
火災が定義されると、「準備」段階が発生します。 特定のタイプの占有率は、この段階がどのように発展するかに大きな影響を与える可能性があります。 「準備」段階には、時系列順に「指示」「探索」「撤回」があります。
最終段階である「行為」段階は、役割、占有率、および以前の行動と経験に依存します。 早期の避難や効果的な消火が行われる可能性があります。
交通システムの構築
建物の輸送システムは、設計段階で考慮する必要があり、建物全体の防火システムと統合する必要があります。 これらのシステムに関連する危険は、火災前の計画および防火調査に含める必要があります。
エレベーターやエスカレーターなどの建物の交通システムにより、高層ビルが実現可能になります。 エレベーター シャフトは、煙と火の拡散に寄与する可能性があります。 一方、エレベーターは高層ビルの消防活動に欠かせない道具です。
密閉されたエレベータ シャフトは、火災による高温の煙やガスの煙突効果により、煙突や煙道として機能するため、輸送システムは危険で複雑な火災安全問題の一因となる可能性があります。 これは一般に、建物の下層階から上層階への煙と燃焼生成物の移動につながります。
高層ビルは、緊急時にエレベーターを使用するなど、消火活動に新たな問題をもたらします。 エレベータは、いくつかの理由で火事で安全ではありません。
- 人は廊下のボタンを押しても反応しないエレベーターを待たなければならず、貴重な脱出時間を失うことになります。
- エレベーターはかごや廊下の呼び出しを優先しません。また、呼び出しの XNUMX つが消防フロアにある場合もあります。
- エレベータは、エレベーターとシャフトのドアが閉まるまで起動できず、パニックによってエレベータが過密になり、ドアが閉まり、閉まらなくなる可能性があります。
- 火災中はいつでも電源が切れる可能性があり、閉じ込められる可能性があります。 （図3参照）
図 3. エレベータの使用に関する絵文字による警告メッセージの例。
消防訓練と乗員訓練
避難手段の適切なマークは避難を容易にしますが、火災時の生命の安全を保証するものではありません。 脱出訓練は、秩序だった脱出を行うために必要です。 それらは、学校、理事会および介護施設、および危険性の高い産業で特に必要とされます。 たとえば、ホテルや大規模なビジネスの占有では、従業員の訓練が必要です。 混乱を避け、すべての居住者の避難を確実にするために、出口訓練を実施する必要があります。
すべての従業員は、空き状況を確認し、火災エリアの外にいる場合は居住者を数え、残業者を探し、再入場を制御するように割り当てられる必要があります。 また、避難信号を認識し、従うべき出口ルートを知っている必要があります。 主要ルートと代替ルートを確立する必要があり、すべての従業員はいずれかのルートを使用するように訓練する必要があります。 各出口訓練の後、訓練の成功を評価し、発生した可能性のあるあらゆる種類の問題を解決するために、責任ある管理者の会議を開催する必要があります。