Construction of an analytical evaluation method for fire preventive performance in wooden buildings with combustible insulation

木结构可燃保温建筑防火性能分析评价方法的构建

• 批准号: 22H01656
• 负责人: 糸毛 治
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hokkaido Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01656/
• 关键词: 防火性能; 数値解析; 木造外壁; 断熱工法; 断熱材; 熱・水分同時移動計算; 中空層; 高温性状; 柱内部; 温度分布

本研究では、環境負荷を低減し安全性の高い木造建築の普及に貢献するため、木造外壁の対象に、その材料構成から防火性能を評価する数値解析手法を開発することを目的としている。数値解析に用いる計算モデルは、木造外壁の水平断面を対象にした二次元の熱・水分同時移動計算モデルとした。本研究では、既往研究で製作した計算モデルのプロトタイプをもとに、次に示す(1)～(3)の課題を、火災加熱実験による検証を行いながら解決し、計算モデルの構築を行う計画としている。以下、課題ごとに研究実績を示す。「(1)中空層の熱伝達・熱収支のモデル化」では、火災加熱実験により木造外壁の中空層内の温度分布および熱流束を測定し、壁体内に炉内からの高温ガスが侵入しない場合には中空層内の上下方向にほとんど温度差が生じないことを確認した。計算モデルは中空層の熱収支を閉じた系と仮定し、中空層の放射熱伝達は、中空層に面する各点においてモンテカルロ法により求めた形態係数を用いて算定すると、実験結果と良い相関を示すことがわかり、モデル化に目途がついた。「(2)断熱材・建材の高温時における実効的な熱物性の定式化」では、外装材に窯業系サイディングを選定し、その高温時性状を把握した。内装材はせっこうボードとし、火災加熱時の材料の劣化性状を実験により確認した。火災加熱を受けるせっこうボードは、面内収縮による破断によりひび割れが生じるため、熱抵抗値は既往の物性値に収縮率に応じた低減を見込んで定式化すればよい見通しを得た。「(3)柱の残存耐力の推定法構築」では火災加熱実験を行い、壁内柱の内部温度を測定した。これらの実験結果に対し、プロトタイプに(1)のモデルを組み込んだ計算モデルで計算すると良い相関を示した。柱内部の温度分布・推移は数値予測が可能となり、残存耐力の推定はこの温度による影響を考慮して進めていけばよい方針を得た。

This study aims to reduce environmental load and improve safety of wooden buildings. It aims to develop numerical analysis methods for evaluating fire resistance of wooden exterior walls. Calculation of the horizontal cross section of the wooden outer wall This study is based on previous studies, including the preparation of calculation and construction plans for fire and heating, and the identification of fire and heating problems. The following topics are presented. (1) Temperature distribution and heat flux in hollow layer of wood outer wall are measured during fire heating. Temperature difference in vertical direction in hollow layer of wood outer wall is confirmed when high temperature in furnace intrudes. Calculation of the heat transfer coefficient of the hollow layer "(2) The thermal properties of thermal insulation materials and building materials at high temperature are formulated." Deterioration properties of interior materials during fire and heating are confirmed. If the fire is heated, the surface will be broken and cut due to shrinkage, and the thermal resistance value will decrease significantly compared with the previous physical property shrinkage rate. This is why the system is so standardized. "(3) Construction of the method for estimating the residual resistance of the column" includes the measurement of the internal temperature of the column in the wall and the operation of the fire heating. The results of this calculation are shown in the table below. The temperature distribution inside the column, the change of temperature, the estimation of residual endurance, and the influence of temperature are considered.