建築における避難計画の研究

昭細 54年 度卒業論文 建築 ￨■ ぉ ける運難計画 の研 究 指導教 授

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I.研 究 目的

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2.部朧 の結果 3.調 査 のま とめ

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新 曰オシ:規

クロニ智編

5.群

衆

解

析

一方向 に連続 して歩行す る群衆 を, とくに群衆流 とい う。駅 の地下道や,跨 線橋 をい く群衆流 の うち,任 意 の 1点 Pを 設 け,Pに 近 づ く側 の群衆 を く集結 群衆 〉,Pを 越え,遠 ざかる側 の群衆 を く流出群衆 〉とい う。P点 を中にして

,

毎秒 の集結,流 出の群衆数 が変 わ らない とき,こ の全体 の流れを定常流 といい

,

流入 日付近 には混雑状態 が見 られ る。P点 で 1人 が立ち止まると,そ の 1人 の 占有面積 が,流 出幅 の減少 とな り,流 出群衆数 も減少する。 しかるに集結群衆 数 は変 わ らないので ,そ の差 が,毎 秒 P点 にたま り, しだいに混雑化す る.こ の人だま りを く滞留群衆 〉とい う(図 6・ 5)。 いま,図

6・

6(a)の ように,多 数 の第 一 次流出口(た とえば,電 車 の扉,ホ ー

0可

羽￢

一 百

P 図

6・

5

図

6・

6

ルの廊下 への昴)か ら,一 つの第二次流出 口 S(た とえば,階 段,戸 外 への出 口) へ群衆 が殺到す るばあい を考えよう。 各扉 か ら階段への距離 れ,れ,… … は異 なるか ら,図

6・

6(b)ぁ るいは (C)の よ うにあ らわすこともできる。

ところで,階 段 へ到達す る人数 はは じめは少ないが,時 刻 Toに 至ると階段 は満員 になって一定 の人数 しか通過 させないか ら,滞 留群衆 が生 じ:そ れが全 部通過 しおわるまで (時 刻 ■ まで)ど の くらいかかるであろうか。 記号 をつ ぎのよ うに定める。 集結群衆 [人 ] 流出群衆 [人 ]

:

滞留群衆 [人 ] 出入 口群衆流動数 [1・ 5

pnノ mosec]

階段群衆流動数 [1・ 3 pn/m・ sec] 群衆歩速 [1.Omノ Sec] 群衆総数 [人 ]

″

`:

■

′:

流出口個数 時 刻 [sec]

時 間 [sec] 定常流出現時刻 Ъ h: 滞留群衆出現時刻,一 般 に rO=rmla rm.x: 最大滞留出現時刻 r.: 群衆流出終了時刻 (避難終了時刻)[Sec] (′ )`: 第一次流出 口流出終了時刻 [Sec] ・ a: 第一次流出口幅員 [m] ′ B′ : 第二次流出口(階 段)幅 員 [m] ■:

P:

集結点 第一次流出口よりP点 に至る距離

1,: さて,時 刻

[m]

rま でに P点 (階 段 )に 殺 到す る集結群 衆 の総数 は

難式 ッ 1=A∬

,

(4o3)

N(′ )B`(′ )″

Tま でに P点 か ら流出する流出群衆 の総数は,初 パ の バ 期 ラ ラ通過 する部分 と時刻 島 以降に現出する 定常流 とに分 けて考え とあらわ され る。 また時刻

ると ,

・ 流 Ⅳ 出 式″ 8=ム ∬ OB`(の と +(7-■

)N・ B′

・ o “

とあらわされ る。 ただ し,(3),(4)式 は,と もに Ⅳ (′ )に つ き,つ ぎの 条件が ある。 1ル >′ >G>+■ ル く′ くC)`+1`r●

11/●

時刻

のとき, N(の =0 のとき, No=1.5

Tに おける P点 の滞留群衆 の人数は,(3)式 と 0式 の差にほか ならな

い。すなわち

,

滞留式 いま,第 二 次流出口(階 段)に おレtて

ψ=yt― ヵ

c4oS)

(=rml.),■ ma8と なる時刻 を求める には,滞 留式 を微分 したものの左辺 を 0と おき,そ の方程式 を解 けばよい。 T。

ψ=yt―島

・ Ⅳ ψ =Д ∬ O島 0″ ― 駒′ (卜 動 Ⅳ 弁=Д N(Э E`(η ― B′

0=Д N(r)23(η +NPB′

← .6)

)式 を満足する二つの解 が,■ ,rm..と なる。

また “ ,第 二 次流出 口(階 段)に おける群衆流出終了時間 (避 難時間)は つ ぎのよ うにあ らわせ る。

r.=ν B′ [o一 Д (`)B`(の a]+70 ∫Ⅳ

・7)

f・

ただし, 1`ル >′ >(り JO `+■ 1`ル く′ くCr.)`+れ rO

6。

のとき, N(の =0 のとき, N(め =1,5

“

実 用 計 算 式

実用計算式は,前述の理論式を可能な限 り簡略にして,避 難計画への応用を 図 ったものである。一定避難時間内に,建 物内人員を安全に建物外へ導く。出 入 口,廊 下,階 段 の寸法 を決めることもできるし ,

この反対 に,既 存建物 か ら群衆 の避難所要時間 を 求 めることもできる。計算例 によって説明する。 図 6・ 7は 2階 の講堂か ら,廊 下 のホ ール出 口ま で を示す。講堂 の出 口幅

lm2個 所,階 段までの

歩行距離,近 い出 口か ら 5m,逮 い出 口か ら 10m, 階段幅 5m,高 さ 4mで ,中 間 に踊 り場 がある。 1・

20m,ホ ール 出 日は,2 連 の両開 き合計扉幅 5m,し たがって 1枚 の扉 幅 75cm,講 堂内 20人 の避難計算 を行 な う。 計算 1 各出 口全開のばあい 階段 か らホ ール 出 口まで 1・

■

=与

十

[T梶 ￨十

僣

+1.5B]+与

=手 +T義 等 暑 +[4x4+1.5xl.5]+lF ≒ 171[sec]

2

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講堂の出 口の一つが使えないば あい

5BD+キ ∝ +E4H判 。 ・ =島 +件 り r半 )+[4x4■ 5xl,5]+半 =1。 SXl+停 ° i。

■203(階 段に近いドア使用)。 r208(階 段に逮いドア使用)[Sec]

3

ホ…ル出口が

0。

75mし か使用 できないばあい

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吾 =手 +[4X4+1,5xl,S]十 半 吾 器肩 +1・ 5B]+与 +ぅ

+巧

≒ 258[sec]

多人数が出口,階 段 を使用するとき, どうして も混雑す るが,計 算例 の示す とお り,避 難時間の計算 で,群 衆流動数 を用 いるのは,全 行程 の うち,幅 員 の 最 小 の個所だけである。 つ ぎに,滞 留 の状況を検討 しよう。 計算 1の ばあい 講堂出口群衆流出終了時間 24071.5×

2=80

第 1群 衆流 1.5(′ -5)た だし 5く ′ く (Ю +5) 第 2群 衆流 1.5(′ -10)た だし 10く ′ く (80+10)

NBく Ⅳ B′

最大滞留出現時刻

時 すなわち第 85秒 時

最大滞留人数 時間 0∼

5

6∼ 10 11∼

集結

85

0

流出

滞留

o

1.5×

5

3.Ox74・

o

2x5 2x74

0 74

滞留解消時刻 85+(74′ 1.3xl.5)=127 すなわち第 127秒 時 計算 2の ばあい これ は 検討 す るまで もない。 こ うぃ うせまい出 口での混雄 は, だいたい

5人 ノ m2く らいの密度 になる。講堂内の最遠距離 の人 の到着時を, 最大滞留 と 考 えてよい。いま,そ の歩行距離 を 20mと す ると,到 着時までの流出人数は 15 人.残 る 225人 は出 日に向 かい,半 円陣 の形 で集 ま り,そ の半径は 2.7m前 後 である。 ついでなが ら,流 出能率 の もっともよい密度 は 6人 ′ m2で ,押 合 い を 始 めると,出 口に人間の栓 ので きること,ア ーチアクシ ョンによって,流 出不 能 の時間ので きること,の 二つの理由で,流 出時間は延 びる。 計算 3の ばあい 最大滞留出現時刻 …第 165秒 時。 計算 1の 滞留解消時刻 を利用するも すなわち,階 上で最後の 1人 が階段第

1

段 に足 を踏み こんだ時刻 が第 127秒 時であるか ら,そ れに階段 を下 り,ホ ール に至 る時間を加算する。

127+c4x4+1.5xl.5〕

+20=165

最大滞留人数 時間 (秒 ) 0∼

43

44∼ 48 49∼

165

流出 (人 )

集結 (人 )

0

0

洲

(人 )

'留

75× 5

1.5× 5

1,SxO。

2.Ox l16

1,SxO.75x l16

2 104

すなわち 104人 が 出 口 に対 し, 半円陣 に滞留 し, 出 口 までの 平均距離 は 1.8m前 後 となる。ここで待 ち時間が 3分 以上になると,危 険密度 になる。危

m2以 上で,行 動不能 険密度 は 13人 ′

.

滞留解 消時刻

165+1∝ (1・ 5xO.75)=258〔 sec〕

前記 の待 ち時間とは,上 記左辺第 2項 で 93秒 である。したがって,こ の例 の ばあい,混 雑 はするが,危 険な事態 にはならない。 なお,群 衆 の歩行動線について詳述す る予定 であったが,紙 数 と時間の制約 があるので,略 記してむすびに代 える。 だいたい,建 物内であれ,市 街地 であれ ,歩 行動線 を組み立 てている要因 は

,

左側通行 ,左 回 り,近 道歩行 の三つである.こ れが,協 合 しあって,と きに複 雑な動線 となることもある。 左側通行 は,駅 構内はもちろんだが,各 種 の建物内でも,無 意識 に実行 され ている.市 街地 でも,ア ーケー ドとなった商店街,地 下街などでは,随 時 に 自 由に,そ の左 側本位 の交通状況 を見 ることができる。一般 の歩道上 は,閑 散 な

m2の 密 密度 の ときは,左 右 に関係な く自由であるが,歩 道面積 に対 し 0.3人 ′ 度以上 になると,い つ とはなしに,左 側通行 が現出す る。ただし,車 との関係 によって,こ の 自然 は乱 され る。 対面交通は,規 則 として意識 を新たにしない とぅなかなか実行され ない もので,歩 行者 には大 きな負担 である。 左 回 りとい うのは,広 い会場,特 に展覧会場 に見かける習性 である。展覧会 場 は,小 画廊 か ら春秋 の大展覧会 の会場 まで,回 り順 は,左 回 りを基本 とした 展示法 のよ うである。 これが,入 口と間取 りの都合 から,右 回 りに展示 され る こともあるが,番 号順 を気にしない観衆 は,や は り左回 りとなる。 左側通行 も,左 回 りも,こ の原因 は筆者 の考えでは,人 体 の構造 か ら,自 然 発生 した もの と思 う.― 般 に,右手が左手 よ り強 いよ うに,右脚 は左脚 よりも 強 い。 そ して右脚 の方 が,左 脚 よ りも長 さが長 いのである。 したがって,左 側 通行も,左 回 りも,原 因 は一つで あると思 う。 すなわち,左 tu通 行 は,強 い右 脚 を外 にお き,逃 げやす くしていること,左 回 りは,右 より回 りやす いことで ある。 近道歩行は,前 二者 と異 な り, 目的が意識 され,目 的点 に対 し最短距離 を選 ぶのである。廊下の曲 り角 などで人 間同士衝 突す ることが起 こるのは,こ のた めである。 また,群 衆 が 階段下降 にさい してアーチアクシ ョンを起 こすの も

,

このためで ある。道路横断 の さい,斜 め横 断 そ の他 のルール達反が よ く問題 と なるが,ル ールの方に も,自 動車 の一方的便利 を図るため,歩 行者 に無理 を強 いてい ることが,少 な くない。 このほか,い ろいろな施設 に集 まる群衆数につ き,そ の変動 のよ うすを,時 間別,週 間別 ,月 間男1,年 間別 に調査すると,そ れぞれに特性 があることがわ か った。 た とえば,デ パー トの来客数 は,1日 の うち午後 3時 を ピークとして

,

漸増漸減す る。月曜休業 のデパー トの来客数グラフは,火 木土 に高 く,水 金が 低いとい う,W字 形 とな り, 日曜 日をピー クとする。年間変動 のグラフ も,週 間変動 によ く似た形 の W字 とな り,3月

,7月 ,10月 が高 く,12月 をピー ク

とする。 以上 のよ うな群衆行動的見地か ら,映画館や競技場,地 下街 などの特殊な も の をは じめ共同住宅,事 務所建築などまで調査 され,避 難計画への資料 とな っ ている。 これ らは,建 物内の総員 の把握,あ る時間 における瞬間密度 の推定 に 役 立つ ものである。

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‐ ‐ ―……(1ヽ となう。ここで式0間 吼 のため′体掟記号2紀 ―ι′れ ・…8Kt ιすづιd)式 はφ式に初 ざれる。 た′ し…

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1(式 〔 ある。ただし,こ のt2) くゞ 1く 111ll t,kお うための 場合にど庁通なできo.

I提 乙した 式は太子たIと ギ 走庁す 豊直走行の場争には,1計 受における基半値 (単 独で3罷 僣卜 18.1秒 )Tvと もって′前そ時間ttと たわすと るのに苺する●芦 ―― ―― G式 となる。 tt=(1+Σ Kt― m)Tv 一 一 ―一 `) 定 提合されたような規゛ノある の水子距離と史 また,こ lCら が 行 した徒′階箕t■ 升するような場合は′tπ 十七■こなることなり 前要時間 い式によつて来めら1(5. tttん .=(1+Σ K.― n)TH十 (1+Σ Kt m)Tv― 一――の V ケー人スタデイ ここでは′上との計算式と属 て,祗 各建物ι対象に′事現輔 ´ の場合につ て虜委埼鳳とキムする。その後 ′司 掟性で史験■式 ・,計 年によつて求めた仁この間に′どの狂たの訳i 身ることにより さ生じうすこ柱試する。なお,こ こにお汁う対象者lよ 青午男子である。 図-1:`辞 るような樋委の建1り にあつて,図 中下力に辞る3嗜 の 一室P点 よリ ムをし′自k欠椰にそつて癖下と太行する。そしね 喘縫こやI用 して′3諸 分と眸つて外橋ヽ0建 することと恒定せる。 キならず その係tは ′ この場合のさ4旬 およ女た間に付鼈する恭イ た-2に 示す五 うである。この渇合 ′え子おょ女主直走行こから なるので,4式 と用 る。求める前ミ埼鳳力:は ′ (2ヽ

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なお′tの 衆什のもこに史食ι試紛るここによつて碍 られた史 ｀さ'3. 摂惟 恵′23.3,こ なり′響じbよ 極めて′ また′このままの建物鮒 のもこ13′ 趨 光が片すおょ女輌き に荷11と 持った場合′さらに走行人襄ザ10た に増加した場合の デ嗜覇箇果ι史測値ιの対応 ′え-3の ようである

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〔シミュレーション技術研究会」 - 197S1311-

A Simulation Model oF Emergency Reruging by means of Queuing Theory

Ikuo Yoshihara

systems Deve■ opment Laboratory,

HiteChl, Lta. ABSTRACT:

A simu■ ation model 18 =ヽ r('I,0「 od tO estimate the F■ ow of reFuging crowas in a multi― story bul■ ding

in case of emergency eog. Fire or

earthquakee The layout of reFuging routes in the bul■ ding

18 given by a Form oF network and crowds

behavior i8 8iVen by a FD.ow in the network.

The model can be usea to estimate the efFect of crOwas guiaing With respect to reFuging time or number oF crowd8 Waiting at intersection and in front or stair8。

待ち行列型モデルによる避難群集流動の シミュレーション 古原

郁大

人成

絆彦

1. は じ め に 々 火 災,地 震 等 の 災審時 IC高 層 ビル ,デ パ ー ト,地 下街 等 の 大 規模 建 築 物内 にい る 多数 の人 の 安 全 ビル 一 の の 口 々 では ,出 ,階 段等 避難 路容 を守 る最 も確 実な方 法 は,人 を 避 難 さ せ る こ とで あ る。 般 ことが あ る。 量 は 確保 され てい るが ,実 際 には 避 難泄 備が 十分 活 用 され ないた め ,危 険 にさらされ る であ る。 この よ が た とえば ,避 難 開 始が 遅 れ た場 合 ,利 用 され な い (で きな い )避 難 路 生 じた場合 等 メ ス うな事態 を回 置す るには 避難 誘導 に よ り,群 集 を 安全 fr万 同 に, しか も避 難路 を ラ ン よ く使 え る の群 の 集 流 し方 に応 じた群 よ うに捌 く必要 があ る。 避難 誘 導 計画 の 良否 を検討 す るには,避 難 路 上で 集 流 動状況 を 推定す る必要 があ り, シ ミュ レー シ ョンは このた め の 有 力な 手法 であ る。 シ ミュ レー シ ョンモ デル作成 に 当 り考慮す べ き問題 点 は

1)群 集 避 難 の場合 ,避 難 時 間 は 主に滞 留 (待 ち )時 間 で 決 まる こと 2)群 集 流 に合 流・ 分岐が あ るため ,多 数 の 避難 路が あ る場合 ,全 体 と しての 避難 路容 量 は 各 避難 。 い 日立製作所

システ ム開発研 究所

.

-37-

路容 量 の11純 な和 とは な らな い こと

0で あ る。 トワ ー わ れ わ れは ,合 流・ 分岐 に よる群集 流 の干 渉 を 記述 で き る よ う建 築 物 内の避 難路 構成 を ネ ッ ー ル 留者数 を ネ タ トワ ー タの 節点 人数 に対 応 させ る群 集 流動 シ ミュ レ シ ョンモ デ を 作 クで表 現 し

,蒲

成 した。

2. 選難のモデル

2.1

避

ネ ッ トワ ーク

避難群集 “ 流には,① 対 向流が生 じない,② 前方 が空いてい る限 り間断 な く流れ るとい う性質 がある ので,避 難 路上の群集 流動は 一 次元流 として扱 うことがで きる。 それゆ え,建 築物内 の室,廊 下,階 段.出 入 口等避難 路 の連結関 係は,群 集 流 出方 向 に矢 印を もつ有 同 グラ フで表わす ことがで きる。 こ れを避離 ネ ットワ■夕 と呼ぶ (図

1). ネ ッ トワー ク の節点 (■ ode)は ,群 ,1流 の速

0

υ

→

能 性 の あ る地 点 ,た とえば 階段 前 ,通 路 の合 流

︰︶

o1

度 ,流 率,方 向 な どが 変 わ り滞 留 の発生 す る可

0

分岐 点 に対 Fbし て い る。 また ,節 点 の うち室 と

。 >0」 Th: ヽ ξ ま ==Fτ

.aoOV。 o^o ‐

%°

避難 場所 は 群集 の流 入流 出の 一 方 しか な い 端 点

CiIIII静

、

と して扱 い 。 そ れ それ

80urCe,8ink

とす る。

各節 点は ,滞 留 可能 な最 大 人数 に対 Fbす る節 点 容量 を もつ. ネ ク トワ ー クの 枝

(branch)は

,

廊下 ,階 段 な ど歩行 部分 に対 応 して い る。 1つ の歩 行 部 分 は ,複 数 個 の 枝 に区 切 って表 わ して → 図

1

も良い。 た とえば ,図 1左 端 の ご と く室か ら通 路 へ の群 集 流 入 が あ る と きは ,迪 路 を 2つ に区

避難ざ ネ ッ トワ ー ク

切 りそ の間 に ダ S― の節 点 を い れ れば よい。 各

枝 には 群 集 流率,枝 通過 時間 ,枝 滞在 最 大 人 数 に相 当す る特 性値 が 与 え られ る。

2.2

枝上 の群 集流動

(通 路 )上 の群集 流 動 は ,・ 単位時 間 当 りの 群集 流 入流 出数 の 収 支 勘定 で表 わ され る。 収支 勘定 の )(出 口 入 φ=1.5人 /"。 ,. 基 本 量 は ,群 集 流 率 と歩行 時 間 で あ るが , これ らは 戸川 の群 集 流 出係 裁 Q鑢 2)(υ 。図 2)を 基 に算 出す る。 図 3に =1.1′ 階段 φ=1.3人 /"・ ′)と 木村 の群 集 歩行 速 度 式 枝

示す パ ス (節 点 α→ 枝 β→ 節 点 枝 群 集 流 入式 :枝

r)に

1流 入群 集数 は=

おけ る

``時

間 当 りの群 集 移 動 は 次 の 方 程 式 で表 わ され る

:

′′時 間 当 りの 流 入可能 人数 ,上 流側節 点 この 滞留者権 .枝 β

→

口︺ ．島“ “Ｎ Ｏ一

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15

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限 sr′ /(″ .7/1F'

図2

図3

群集密度 と群 集歩行速度 のl10係 -3ト

枝 β上の群集 流動

nt常 :I能 人 数 の うち の 最 小 位 で あ え らオ1る 。

° り n(`))‐ min〔 Plち (′

ただ し

φ ノ

,

￨:`J時 11当

Pl・ rり

`′

分布

ち

枚 β幅 員 節点

`内

%`′ に従うpOiSSOn

滞 留者数

Br(r)

枝 β内滞 在者 数

¨ 一 ¨ 囃 卜 の

げ

枝 β人 数 容 量

枝 β群 集 流 出式 :枝 ′歩 行 者は

,時

で き る。

間後 ,上 流 側端 点 ァが 空 い てい れば そ こ に入 って行 く ことが

■だし, 7(′ )

枝 ′通 過時 間

｀

二 ′

通路

υ (′ )

群 集歩行 速度 (図

弓(r)

枝 β内平 均群集密度

独 単 θ は 間 時 行 ・ 歩 る 段 す 階 似 近 形 た， ま 縁 を ・ る 間 す の 存 そ 依 に で， の ，” 度 １る ， 密 な 路

)窄

.(21

独¨鱒

平 Ｌ

た 歩 ．．

通 ｒ ， ¨ β 時 し だ 枝 行

nl'4,t, (t+tr(t)-tt))

=り

1"み

IT)

(枝 β )長

2)

枝 β (階 段 )内 踊 り場 歓

レ

:

(:1

)

枝 βの群 集 流 出係 数

8・

1

(′ )〕

P・

り枝 βに 流入 で き る人散 (平 均 ゥ

lr

JV.(r)

: :

あ ・ら り

%′ `l,Ⅳ `(1)。

枝 βへ の 流 入人数

ρ

階段 最大 群 集 密度

与

階段

枚 ′内 平均群集密度 式

(枝 β )高

:

・

弓 (r)=与 (r)/与 ・ろ 枝 β群集 収支 式 牛

:

(′ +`r)‐ ら

節 点 μ群集 収支 式

t(′ +′

(r)十 t,(′ )― ザ・ し

)

:

r)‐ ■ (′

)+foPk′ )― :。

:°

(r)

)

“

ただ し,Iは 節点 ″に流入す る枝す べ て にわた る和, ″は節点 μから流出す る枝す べ てにわた る和 を表 わす。

2.3

シ ミュ レー タ

建築物の避難路構成 に相当す る避難 ネ ッ トワー クを組み,各 枝 におけ る群集流動方向 と節点 lcお け る群集 流ス流 出比を外生的 に与え る。 これ ら外生変数は違難誘導 に対応す るものであ り,時 11と とも に変化す る として もょい。 各室,通 路な どに適 当な初期人数を与え,単 位時間 ′′ず つ(:)∼ 10式 に従い避難 者を群 集流 上流側 -3ト

か ら11無 を1`nllき 。 ける と,各

下︱︱〇〇〇、 ００ＦＩＩトエ

=ス “ ""に

瓢 ,1要 ,rrに おけ る昴 ‖ ″敏が求 め らオtる

.

3. シ ミュ レー シ ョン例

28階

詰 ↓ 害

0n

,「

高 Ml:務 所 ビル の ル、るJlt摯 階 (図

4)で

火 災が 発生 した 際,火 災階 の 人 のみ 直 下階 に避 難す

剣 +

る場合 と,火 災 階 と直 上階 の 人が 直下 階 に避難 す る 場合 に つい て,階 段 前滞 留=階 段 中湘 留=避 難 時間

,&t!-

を シ ミュ レ ー トした。 シ ミュ レー シ ョンに 当 り次 の 仮 定を おいた 。 初 期

1/8人 /rの 人 が 居 る と して乱 数 に よ り分散配 置 し,避 難 開始は 全員 同時 と る での 避難方向は 面下側の通路では す 。 火災階 ,図 火点 Fか ら遠 ぎか る方 向,上 側では,近 いほ うの 図

4

人数 分 布は,各 室 に平均

基 準階 平 面 図

階段 に向 うとす る。 直上階 の人は ノ階段 ′ β階段を均等 に利用す るとす る。 直上階 か らの階 段下行群 集 と火災階 か ら階段 に流入す る群集 の比率は

3:7と

0人 災‖lti投 1'予 督者な 予宙名友 O面 上静騰よ前う

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M順 1差 力数じ

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図5

す る。

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図6

避難経過

シ ミュ レー シ ●ン結果 を図

.

避難経過

5,図 6に 示す。 図 5は 火災 階 の人 のみ が 直下階 に避 難す る場合 の,′

階段 β階段 前 の濡 留 者数 の 変 動 と直下 階 に到着 した避 難 者 数 の累 積 を 表 わす。 ノ階段 利用者 よ りβ階 段 利用 者 が 多い のは ,火 点が ノ階 段 寄だ った こ とと初 期 バ数 分布 に バ ラ ツキがあ ったため であ る。 図 6は ,直 上階 の人 も同時 に直下 階 へ 避 難 す る場合 の, メ階段 前 に生 じ る滞 留 者数 の変 動 と′階 段 中 火 災緒 踊 りteに 生 す る滞留者 数 の変 動,直 下 階 へ の避 難完 了者数 の累 積 を表 わす 。2階 床 か ら の 避 難群 集 が ノ階段 に流 入す るた め,階 段 内群 集 流 の渋 帝 (曲 線⑤ 参照 れ てい る。 ・

),階 段 前滞 留の増 大 等 の 影響 が現 わ

参考文献

1)戸 川

:「 火災時 の心理 と行動 」, 日本火災学会

(昭

48)

2)木 村 :「 建築物内 におけ る群集 流動 の観 察」,建 築学会論文集 -1←

5(昭 12)

5237

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防災避難計 画 の評価 に関 す る研究 その

1・

防 災計画 の考え方 と高層住宅 の避難

1.総 合防災避難計画 の考え方 今 日,建 築学 は種 々の専門分野 にわかれ ,そ れぞれ高 度 の学術研究 を行 っているが,実 際 に具体的 な建築 を設 計す る際 に必要な総合的判断 のための研究 は逆に困難に な りつつ ある。防災計画 について も,建 築設計段階 にお ける具体的 な指針が必要 であるに もかかわ らず ,計 画 ,

設備,材 料等 の各分野 においての防災研究 を有機的 に結 びつ けて,正 確 な総合判断 を下す ことは難 しい状況にあ る。 防災計画 の基本的 な方法は 1)火 災発生 の未然防止 ,と ,

山

確 に定量化 し,一 つのパ ラ メー ターで結 びつけて判断す ることは困難 である。 それで も建築物 は建 つのであるか ら実際には ここにあ る程度確率論的 な方法 を導入 して判断す る必要がでて く る. 本研究 は,具 体的 な プロジェク トについて,P3題 を火 災 に しば り (地 震 ,ガ ス爆発等 による 2次 災害 としての 火災 を含 む)避 難 シミュレー シ ヨンを中心 に,時 間 をパ ラメー ター として,総 合的 な防災計画 の方法 を探 ろ うと す るものである。 またこれはあ くまで,実 際 の建築計画 に当 っての ,設 計段階 での,防 災計画 の方法論 につ いて の こころみ で あ り,火 災性状 ,避 難性状 その ものにつ い

2)発 生後 の対応 の方法

ての研究ではない。火災の各種 j題 については,既 に各 方面 で研究 されてお り,ま た,防 煙 計画 ,と い うよ うな

の二つにわかれ ,発 生後 の対応 は さらに

1出

1)火 災拡大 の防止 2)対 策 の情報管制 3)消 火活動 4)安 全避難

かたちでの, ある程度実際的 な 総合研究 も行われ てい る。 ここではそれ らの研究成果 を応用 させていただ くこ とにす る。

にわかれ るが,こ れ らは建築計画学 ,情 報工学 ,流 体エ 学 ,材 料 工学等の関連研究分野 とな っている。また,実 際 の計画 に当 っては (1)建 築 の計画 に関す る分析 ,

(2)材 料 の選択 に関する分析 (3)防 災機器性能 に関す る分析 (4)建 築物 としての総合的 なシステムに関す る分析 とか ら出発す るが,(1),(2)は 建築計画 ,(3)は 設備計 画 の分野 で行 われ,そ れ らの建築全体 としての総合 の方 法 (4)に ついての明確 な手法はまだ確立 されているとは 言 えない。 実際 の防災対策 の 中には,相 互依存的機能 の もの もあ り (例 えば ,階 段や通路 は防煙的 な設計でなければ,か え って危険 をまね く場合 もあ る.ま た防煙区画 ,防 火戸 等 は,排 煙 が うま く行 われなければかえ って避難上不利 になる場合 もある),単 独で考 えるべ きではな く,他 の 対策 と関連 して総合的に考 えな くてはな らず ,建 物 の総 合防災性能 とい うものが考え られ る必要がでて くる。総 合性能判定 のためには,各 種防災対策 について,定 量化 が行 われ る必要があ るが,現 在 の段 階 で全 ての要素 を正 ・ 久米建築 lT務 所 (昭 和 51年 6月 日本IA受 理・討論期限昭和 52年

若

゛μ

正会員

3月

末日)

本研究 は第 一 に,乱 数 を使 った コ ンピ ユー ターシ ミュ レーシ ヨンに よる防災避難計画 の状況判断評価方法 の確 立 を目的 として いる。 い くつかのケースス タデイをとお して,「 妥 当な,普 遍性 ある方法」を探 るとともに, 設 計者 の立場 か ら,防 災避難 に対す る基本的 な考 え方 を 「総合的判 断」 とい う日標 に沿 って発展 させてゆきた い。 ,

また,典 型的 なモデル としての各ケースにおける解析結 果 はそれだけ で一 つの研究成果 となるであろ うと思 われ るもの をえ らび ,建 築形態 とその防災性能 ,安 全性能 と の関係 に,普 遍的 な解答 を与 えるように してゆきたい。 2.火 災 と避難 の メカニズム 総合防災 と言 って も研究 のためには,そ のメカニ ズム を モデル 化 す るための「構造」 を考 えな くてはな らな い。「防災計画」 の分割方法 として, 発生 (予 防 ,発 見 通報)制 御 (初 期消火 ,本格消火 ),避 難 (選 出 ,救 助) とい うわけ方 がある。 これは主 に「 対策」の立場 か らの 構成 で,こ れ に「要因」の立場か ら,生 活系 と建物系 と い う二つの軸 をか らみあわせていることもある。 本研究 では,総 合防災 を,火 災41L,情報軸 ,消 火軸 避難軸 ,と い う四 つの中1か らモデル構成 してみた (図 一 1参 照 )。 これは, シ ミュレーシ ョンモデル とい う目的 ,

「建物管 か ら,火 災状況 に対す る「作JΠ 主体」 を「火」

-91-

図-2 本研究のフロー 象 として,こ れに他 の軸 を段階的 に絡 ませて,総 合防災 モ デ ルを考 えて行 くことにする (図 -2参 照)。

3.総 合防災避難 の シミュレー シ ョン 設計建築物 の各 々について,火 災実験 を行 うことは も ちろん不可能 に近 い,ま た火災状況は不確定 な要素が多

図-1 縫合防災避ttil:lr、 性本ダイヤグラム と考 え,作 用主体 を 【者」 理千 卜」 「消防機IⅥ 」「避史 `)11個 「情報 。111lJ「 消火 。救助」 「安全 。 1ち 心に「火災 と煙 」

く,諸 々の実験条件 を,正 確 に設 定す る原理 を把えに く い。そ こで火災状況 を,不 確定要素 の集合 としてのシス

避難」 とい う機能 による分日:を サ1味 した颯1構 成 であるが 火災状況 の メカニズムは,こ の四颯t構 成 によって必ず し

テ ム として把 え,数 学的 なモデルの上 で,確 率的な数値 条件 によって,現 実 に類似 した解析結果 を導 き,そ れを 判断 して,実 際 の計画 に フイー ドバ ックさせ る,シ ミュ

可たば,「 煙」 は火 災におけ も書」り切れ ない所 1)残 る。 イ るIl大 要素 で「火災 lll」 に 1)「 i肖 火巾L」 に も「避難i‖ IJ に も関 係 して くる。 また ,「 1女 功」は「避難珈l」 と「消

レーシ ョンの手法が有効 である。

火II」 の 中Fl的 存在 となるが,こ こでは一応 ,作 用主体 にゴ [点 をF'1き ,煙 には1し てi tl'た 1,没 度飾 のr」 題 も含 め

本研究 では,図 -1の 概念 に従 って,図 -3の ような 防災避難 シ ミュレー シ ヨンモデル を設定 した。 ここでは 近代的な大規模建築物 を想定 して,火 災 に対 して,管 制

て火災軸 1入 れて考 え,救 助 lil青 火1咄 に入れている。 防災 「 1画 の最終 目的 は,も らろん避難者 の安全 である

的 な役害1を 担 う防災 セ ンター を設定 し,そ れ を媒体 とす る情報ネ ッ トワー クを「情報1山 」 に組み込 んで,全 体 の

か ら,建 築1カ の防 災性能 は」111ヽ 「避難111」 か ら判断 され 「チ:で は,避 難 を最初の分析対 ることになる。 そ こで本り

システムに,時 冊l的 な基Цtを 与えている。 また,「 火災 軸 」 と「 消火111」 は相互 に関連 して,煙 の量 (濃 度)と

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図-3 給合防災避難のシミュレーシ ョン ―- 92 -―

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表-1 総合防災シミュレーションの入力条件

1シ ミュレーションのフロー 図-4 避贅

は, 人間の数 と 時間によって,「 情報軸」 と「避難軸」 が与えられることに 時間によつて,そ れぞれ数量的尺度 て び なる。「煙量」 と「人間量」 とは「時間」によっ 結 つけられる。

ここでは明 らかに,火 災軸,避 難軸 が主4111と な り,情

える副軸 とな 報軸 ,消 火軸 は, そ れに時間的関連を与 る。 ー シミュレーシ ヨンの条件 となる入カデ タには,防 火 によって ,既 に定 ついての基礎的研究 および人間行動 に って くる ルによって異 モ 説 ができている定数 と,建 築 デ には 場合 による変数 とがある (表 -1参 照)。 恒常定数 。 らの研究,避 火災 。防煙 に関 しては,建 築研究所 若松 らの研 ・戸川 ,理 科大学 内 難 に関 しては,京 都大学 ,堀 によ 生学等 究を参考 とし,ま た最終的判断には,環 境衛 )。 る成果 を応用 させ ていただくことにする (敬 称略 、 ー ヨンの方法 4.避 難 シミュ レ シ ュレーシヨン 従来,防 災計画 で行 われている避難 シミ への の方法では,各 居室 もしくは各区画 からの,避 難 口 い の値 を,そ の 最大到達時間 と,流 出必要時間 と 大き 方 の には ,手 計算で簡 の避難時11と 考 えているが,こ 方法 るが,予 測 される Цlに チ ェツクできるとい う便和lさ もあ る も残 る。 現実の状況に必ず しも即 さないと思え 部分 る部分 の を 有す 様 性質 ,一 本研究では,避 難経路を レージと 呼 ロ ト (水 平通路,階 段 , 扉等)の プ ック (ス の ぶ)に 分割 し,そ れぞれ の 収容できる人数 最大容量 ,

(キ

ヤパシテイ)を 設定 し,通 過するのに要する時間 (ア 表-2 避難シミュレションの定数条件

つ 数 によって fi ドバ ンス)を ,あ る平均 と広 が りをナキ 舌し (人 ら える モデル を設定 し, 居室 の 各 LH口 か ,移 動体 る時 11間 隔 に 間 )を 初期値 (避 難人員配置)を もと ,あ の 路 を通過 避難経 させ所定 条件 による舌L数 として ,発 生 の で 全 モデ させ ,最 終 ター ミナ ルに入 って消滅す るま flく

ルの状況 を,単 位時間毎 にアウ トプ ツ トさせ避難時間 ロ ムをシ ミュレー 待 ち行列等 の統計デー タをだす プ グラ ;

u‐ シ ョン言語 AGPS(Advanced Gcncral Purposc Sin、 lator)に よ り設定 した。 は,表 今回 のシ ミユレーシ ヨンにおける,各 定数条件

-2の 通 りである

(図

-4参

5.ケ ー ススタデ イ,そ の

l照 )。 1

ケーススタデイ第 一番 目のモデル として,今 後典型的 つプロジェク となる可能性 の高 い,必 然性 ある形態 を持 SRC 25階 〈 である ヒ トをとりあげた。 都 心型高層〔宅 建 )。

の い 本来 ,職 住は近接 が望 ましく,71'い 部 に密度 高 住 る。水平杢 1叩 側11lIの され 求 宅 を供給す ることは,当 然要 ,そ るを得ず せ 高 い都心部 では住宅 といえども高層化 ぎ の形態 は,近 隣への 日影 ,風 害 ,電 波障害 などの1用 題 を には, 中央 コ 考 えると塔状 が望 ま しい。 塔状高 層住宅 の採光 ,1共 ,各 住戸 ア・ 北側 コア,の 案 が考 え られ るが コー ト)と 気 ,等 の点 か ら北側 コア,中 央光庭 (ラ イ ト の ぃ ぅタィ プが必然性 をお びて くる。 この クイプ 高用住 ことが 市 I に処理する 向 宅 では,換 気 ,排 煙 ,と も水平方 コー ト 能 であるが,火 災 の際 の避難経路 に面す るライト の安全性 を確認す る必要 がでて くる。 コー ト部分 と避難通路 につい 本研究 では,こ の ライ ト ュレーシ ヨンを て,人 間 の避難 と煙 の濃度 に関す るシ ミ ついての解 行 った,本 報告 ではまず第一に人間 の避難 に 析結果 を示す。 条件設定 は次の通 りである。 1)計 画 は束西対称形 であるか ら),東 側階段 について 行 う。

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2)火 災階 は 3階 (住 宅階 の最下層 )と す る。 3)火 災室 を西側 に設定す る。 4)火 災階及びそ の直上階 では,避 難経路 を火災室 か

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す る。 らわけ,火 災発 見後 ただちに避難 を '1始 に二 では ,東 西対称 方向避難 を行 5)そ の他 の基準階 ーの避難誘導放 な うもの とし,火 災確認後 ,防 災 セ ンタ

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積 は 8:鞣 載面

送 によって避難 を開始す る。 本計画 の基準階平面図 ,断 面図 を図-5に ,避 難経路

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図-5(3)基 tF階 平IIヽ

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図-5(b)断 面図 (ケ ーススタデ ィ 1)

ーススタディ 1)

回 回 〇 回

図-3 避難経路モデル モデル を図-6に 示す。

6.解 析 結 果 本 プログラムでは,避 難 が :始 されてか ら,あ る時 点 での全階人‖lttlJJ」 状況 を示す ア ウ トプ ット方式 をとった ￨‖

(図 -7)。

また ,基 準階 ,火 災階 ,全 1束 についての避難時間 の統 分布 を隊￨-8∼ pl_1()に 示す `各 部分 の「待 ち」につ いては次報 において煙 のflJき と￨￨1連 して報告す る。

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図-3 火災階及びその直上階避難時間分布 (ス ター トから安全区画まで)

図-10 全棟躍 完了時間分布

分 に,た いへん大きな待ち行列が発生す ることを発見 し 階段室から付室,通 路 ,外部 に至 る経路の幅を約 2倍 の 人間流動 が可能 となるように,設 計 を変更 したものにつ ,

いてである.こ れで も階段室に多少 の待 ち行列がで きる わけであるが,こ れは階段の幅員 によるもので,少 くと も,あ る一部分のために全体の避難経路 が麻痺するよう

図-9 基準階避難1↓ ‖!分 布 (住戸出日から 安全区画まで)枠 内は人数

な状態だけは避けることができた。 このように,計画 されている人間の流動空間について 実際 に流動体 (人 間)を 発生 させ,動 かしてみると。設 計者のカンによる予測 とはかな り異 った現象が,実 感 と して把握できることにな り,乱 数解析 が,流 動杢日1の 設 言に有効な武器 とな りうることがわかる。 本計画 は,都 心型高層住宅のプロ トタイプとして,生 産 システムの開!発 とい う意味を含 めて設計 されたもので 1・

7.計 画へのフィー ドバ ック ここに掲げた解析結果 は,第 一 回 シ ミュレーシ ョンに よ って,避 難階 (1階 )の 階段室 か ら付室 にでる扉 の部

あ り,今 後 このクイプの高層住宅は多 く計画 される可能

- 95 -

)責 務 を担 う意味で,防 性 がル)り ,プ ロ トクィプ とし 〔′ 正す る必要があ 災 に マlし て 充分 な安全性 i「 1イ itし , 検言

il画 技術l檜 針,新 日本法規

る。 これに限￨し ては次判1に こ,さ らに深 く検討する予定

45年

である。

片山 Ft,都 市ター ミナル におiナ る乗降客流動 シミュレ 和 47年 ーシ ョン,日 本,1築 学会大会学術F「 演LI概

,地 下街高層建物等 の 火災時におけ 〕 若松孝Hl・ 山名俊り る煙災F方 止:`関 する研究,建 築研究刀1年 報,昭 和 44年 ,

言 91

舌 辛

「究 11,実 際 ,1え か「,,.)要 求 と,防 災研究 の設計 本り “ への -1'と 適 ,llと い う両面か「,[11発 した ものであ り,計 画 の防 災:☆ 言￨に あた って東京人イ 鍬 授岸谷孝一博士 ,ま た li卜

防煙設言1及 び煙lb向 シ ミュレーシ ヨンについて建築りF究 所若松孝旺博士 に御指導 を11ま した。 ここに深 く感謝 の 意 を表 します。また研究 ′)11行 にあた り,久 米建築事務 ワi設 計室平 Fl恭 輔氏,加 lilNI● lt,同 設 備設計室河野好仲 氏同1七 算F仁 高塚良彦氏 ,メ ￨「 「 こ氏の御協力 を得 ました。 感動Iの 11を 表 します。 参 考 文 献 1):L築 学大系れ1集 委11会 ,::「 1学 大系 21,`1築 防大論,彰 lFllL

2)11設 省Hrt局 建築￨'導 II, 日本建築センター=

10月 ,5242

'1,昭

t,建 物全体を考慮 した避雄時 吉 rll治 り 「1の シミュレーシ ョ ン, 日本建築学会大会学術言 ‖瀬I硬 概集, 昭和 48年 10 月,5096 ■ l田 光正・ 柏原士郎 , 他 , デパー ト火災の危険性 につい 「 て,日 本建築学会大会rFa7計 演梗既集 ,昭 和 48年 10月 5103

吉田克之・ 池原襲郎 。中村良三・渡辺仁史 ,人 間空間系 の研究 Ⅲ∼Ⅵ, 日本建築学会大会学術言 I演 極饉集,昭 和 48年 10月 ,5103∼ 5106 湯本長伯・ 増田裕廉 ,他 ,CDIS研 究人間流動解析 とシ ミュレーション 1∼ 3,日 本建築学会大会学術:「 演梗概集 昭和 49年 10月 ,5028∼ 5030 渡辺仁史 ,安 東勝男 。池原義郎,高 層研究棟 における避 難 シミュレーション,日 本建築学会大会学術講演梗概集 昭和 50年 10月 ,5237 ,

,

4・/C防 災

SYNOPSIS U.D.C.6140:699.31

SYSTEヽ 1 1.

ANALYSIS FOR「 IRE PROTI】 CT10N PLANNING

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he Inetl10d Of total evaluation of Are prOtection planning bv SHIGITRU II'AKAYAIIIA Dctor lingineers Member of A.I.J.

of

Eng.

Kme

Architcctg'

This study dcals rvitlt r system evaluation for fire protection pl:rnning of buildings.

Thc sttte of fircd builtli:,g could lx analysed to the next lour aspccts, l. firc, 2. information, 3. extinguishment,

4.

rcfuge,

Lll the elcmcnts rvhicir havc a rclationship to fire and refugc, $'ere liste(l according to these 4 aspects, and rvere sttrdied thc function bctrvccn each others' Thcy rvere arrangcd ls a diagram which exprcss correlationship bets'een those clemetrts, and the program which simulate the statc of lin:, including smokc, discovery, inforrnation, refuge und extinguishment, $'as settled for the purp(xe o{ evaluation oI {irc 1:rotection plrrnnings.

For dre 6rst case-sttrdy a high story afrartmcnt house project which is thought to beconrc s protctype of housing in the cities, has been chtxt:n.

In this report, the r(sul1 6f re{uge simulation and

- 96 -

feed-back to the planning rvere explained.

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