火災に対する建築構造の損傷予測に関する研究

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現行耐火設計の要求性能の余裕度を全体架構を対象とした一連の解析によって詳らかとした。建築実務において想定される多様な設計対象に対して画一的に耐火性能を定めようとする場合、架構において想定される最も危険側の条件、つまり、外側スパン火災における火災層と崩壊温度の関係を代表して「高層建築物の崩壊温度は下層ほど低温である」とするのは、零次近似として大きな誤りはない。一方、現行の耐火設計のように架構の応力再配分作用を完全に無視した状況下において外柱、内柱に対して独立した崩壊温度を与える方法は、耐火設計として安全側の推定を与えているとはいえない。このような設計法を採る場合、個材に対して独立な崩壊温度のうち最も低温となるものをその区画火災の崩壊温度とするのが耐火設計上の穏当な判断といえる。外側スパン火災においては架構の応力再配分自体も小さく、外柱の座屈が架構全体の崩壊を支配する要因となり得る。既存架構の部材断面、荷重条件等を踏まえると、現行の設計限界を満たす最低限の耐火被覆を施した場合、外側スパン火災においては架構の崩壊はより外柱の座屈モードに以降しやすくなる。しかし、架構全体の応力再配分を考慮することによって、外柱の座屈温度を適切に捉え耐火設計に反映することによって、より架構の耐火性能は向上する。耐火設計において、要求性能を架構全体の構造性能によって確保するか、耐火被覆等を用い、架構へ入力される火災外力の低減によって確保するかは、設計上の自由度と捉えることができる。耐震設計と耐火設計の調和とは、一方の設計によって得た性能の向上を他方の設計にも顕在化させ、より合理的に両者の要求性能を確保することである。耐火被覆に依拠した設計のみでは、これを実現することは困難であるが、構造的側面から耐火設計を見据えれば、その調和のための問題は明確になり、より高度な設計が実現できるものと考えられる。