JP5391024B2

JP5391024B2 - 緊急開口を形成可能な膜構造建築物

Info

Publication number: JP5391024B2
Application number: JP2009237868A
Authority: JP
Inventors: 健友佐々木; 啓之松井; 純夫渡辺
Original assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiyo Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP2011084921A

Description

本発明は緊急開口を形成可能な膜構造建築物に係り、たとえばパビリオンテント等のエアドーム構造等からなる膜構造建築物において、火災発生時などの緊急時に、排煙開口、避難開口などの緊急開口を膜面に迅速に形成し、その被災を最小限にできるようにした膜構造建築物に関する。

従来、出願人は、骨組となる構造部材を有するテント工場、テント倉庫等において、膜材を支持する構造部材の一部に、換気開口、窓、出入り口等の枠体を取り付け、所定の建物性能を備えた膜構造建築物を提供している（非特許文献１参照）。また、仮設テント内において、焚き火や火気を使った調理をする際の排煙用の煙突を設けたテントも提案されている（特許文献１）。

特開平７−３０１０２８号公開公報

太陽工業株式会社製品（テント工場：マイティフレックス）紹介ホームページ，［online］、２００７年、［平成２１年９月２４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ: http://www.tentsouko.com/product/outside/out07.html＞

上述の非特許文献１に開示されたテント工場等の建築物では、設計段階で骨組構造部材の一部に換気用窓の配置、個数、避難開口等を決定するため、屋根や壁面を構成する膜面に、必要に応じて緊急的な開口を形成することは想定していない。また、特許文献２に開示されたテントにおいても、煙突の機能を果たすために、複数本の棟（縦棒）が頂点で集合した角錐形状の屋根の頂部に開口（煙突穴）が設けられるが、その開口は屋根部材となる縦棒の頂部側の端部を支持する支持リング部材で構成されている。このように、煙突穴は屋根の頂部に位置する常設構造であり、テント膜面のいずれかに自由に設置できるものではない。

また、室内でイベント等が開催されるパビリオン等に用いられる膜構造建築物では、膜材の内面をスクリーンとして利用したり、展示スペースの一部として利用するため、膜材の内装が重要な役割を果たすことが多い。このような場合にも、法的な規制のために、内装の意匠を阻害するような位置に排煙開口や避難口を設けなければならないこともある。特にエアドーム（空気膜構造）やサスペンション構造等のように、骨組構造材をほとんど用いない膜構造建築物では、構造上の制限から必要面積の開口を設けることができず、建築物の計画自体を根本的に見直す必要も生じてくる。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、火災発生時などの緊急時に排煙開口や避難開口を迅速に形成できるようにした、緊急開口を形成可能な膜構造建築物を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は膜材を展張して内部空間が画成された膜構造建築物において、前記膜材の外側膜面に想定する緊急開口の外形に沿った電熱線を固着し、前記電熱線に通電し発熱させ、前記緊急開口の外形に沿って前記膜材を溶断し、前記内部空間と建築物外とを連通する前記緊急開口を形成することを特徴とする。

前記電熱線の通電は、手動または前記内部空間で得られた所定の検知信号をもとに開始され、その検知信号は、火災検知信号であり、前記緊急開口は排煙開口として機能させるものである。さらに排煙開口に加えて避難開口を形成することが好ましい。

前記電熱線は、前記外側膜面にテープを介して前記緊急開口の外形に沿って固着することが好ましい。前記テープとして、前記膜構造建築物の本体膜材と同素材の膜材を用いることが好ましい。

前記電熱線は、半円形状をなして前記外側膜面に固着され、前記緊急開口は前記膜材を半円形状に溶断して形成されるようにすることが好ましい。

前記電熱線の端部に接続された導線は、前記膜構造建築物の外側膜面の膜材同士の接合部分に沿って電源供給部まで導かれるようにすることが好ましい。

前記電熱線の所定位置に、該電熱線の前記外側膜面への密着を高めるためのウエイトを配置することが好ましい。

前記膜構造建築物としてエアドームを対象とし、前記膜材は供給された空気の内圧作用により展張され、前記内部空間が画成されるようにすることが好ましい。

本発明によれば、エアドーム構造等からなる膜構造建築物において、火災発生時等に、所定の膜面位置に排煙開口、避難開口などの緊急開口を迅速に形成することができ、これにより建物、人員の被災を最小限にすることができるという効果を奏する。

本発明の緊急開口を形成可能な膜構造建築物としての一実施例として、エアドームにおける排煙開口と、避難開口とを形成するために膜面切断部の配置を示した模式説明図。図１に示した膜面切断部において、排煙開口と避難開口とが形成された状態を示した模式説明図。図１に示した膜面切断部とその付帯設備とを示した概略構成図。膜切断部の電熱線の発熱による膜材切断の過程を示した断面図。電熱線の膜面への取り付け例を示した部分断面図。サスペンション膜構造建築物への本発明の適用例を示した概略正面図。

以下、本発明の緊急開口を形成可能な膜構造建築物の実施するための形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の緊急開口を形成可能な膜構造建築物の一実施例としての、エアドーム１０の全景を示した模式説明図である。同図に示したエアドーム１０は、公知の空気膜構造からなり、膜材を立体縫製して製作されたドーム本体１１と、ドーム本体１１の側面に連接され、本体内への出入りのための出入口部１２とからなる。図示しない送風装置からドーム本体１１内に送風し、ドーム内圧を高めることで所定の膨張形状まで膜材を展張し、その後の空気調整によりドーム形状を維持させるようになっている。また、出入口部１２はエアロック構造からなり、人が出入りする際に、ドーム本体１１内の内圧が漏洩しないようになっている。

さらにドーム本体１１の頂部近傍（図１中○印で囲った部位）に、緊急時に排煙開口３１となる膜面切断部２１が設けられている。この膜面切断部２１の構成、切断作用の詳細については、図３、図４を参照して後述するので、以下、この膜面切断部２１による排煙開口３１および避難開口３２の構成について説明する。なお、本明細書では「切断」の語は、刃物等で膜面を切り離すのではなく、熱で膜材を溶かして所定厚さの膜材を切り離すことを指している。そのため、切断は「溶断」の意で使用している。

図１に示したエアドーム１０のドーム本体１１の頂部には、ドーム内での火災発生時に２個の排煙開口３１となる、２個の半円形状の膜面切断部２１が膜面２４ａに形成されている。また、ドーム本体１１の下部には、緊急時に避難開口３２として利用される膜面切断部２２が膜面２４ａに形成されている。これらの膜面切断部２１，２２には、後述するように、緊急時に通電され、膜材を熱溶断可能な電熱線２３が、それぞれの開口形状に沿って膜面２４ａに直に取り付けられている。（以下、膜面を構成する材料としての膜材を指す場合には膜材２４と記し、建築物として展張された際の膜材面をさす場合には、膜面２４ａと記す。）

図２は、ドーム本体１１の膜面切断部２１，２２（図１）が開口し、それぞれが排煙開口３１および避難開口３２として機能した状態を示した説明図である。同図には、ドーム本体１１内で火災が発生し、その火災発生検知により膜面切断部２１，２２（図１）の電熱線２３に通電され発熱し、膜面２４ａが所定形状に切断（溶断）された状態が示されている。同図に示したように、膜面２４ａが切断されたことにより、ドーム本体１１の頂部には排煙開口３１が形成され、ドーム本体１１内に充満した煙３３がドーム外に排出されている。また、ドーム本体１１の下部側面にはドーム内に入場していた人員を矢印方向に避難させる避難開口３２が形成されている。排煙開口３１の開口面積は、ドーム本体１１の床面積に対して法令上定められた面積が確保できるように、１開口当たりの面積とその個数とが決定されている。本実施例では、ドーム本体１１の床面積１５０m²に対して、排煙必要面積（床面積の１／５０）として、３m²の総開口面積が必要であるため、半径約１mの半円形状の排煙開口３１（面積約１．５７m²／個）をドーム本体１１の頂部近傍に２個配置している（図１）。なお、排煙開口３１を半円形状としたのは、膜面２４ａに配線された電熱線２３により切断される膜面２４ａの面積を最小にするためであり、膜材形状、膜面２４ａの縫い目配置等を考慮して他の形状とすることもできることはいうまでもない。また、排煙開口３１の一部には切断された膜材２４がドーム内に垂れ下がるように切断されない支持部分が残されているため、切断された膜材２４がドーム内に落下することはない。

本実施例で使用するドーム本体１１の膜材２４には、社団法人日本膜構造協会が定めるＣ種膜材料に適合した素材を想定している。具体的には、膜面切断を確実に行うために、ポリアミド系、ポリアラミド系、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系又はオレフィン系樹脂の合成繊維糸やケナフ等の天然繊維糸による織物からなる基布の両面に、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム又はオレフィン樹脂等で被覆層を形成した膜材２４を使用することが好ましい。また、酸化チタン光触媒等の表面処理された膜材２４も同様に膜面切断することができる。膜厚は対象となる膜構造建築物の用途により設定されるが、０．５〜１．０mm、より好ましくは０．５〜０．６mm程度が膜面切断のために好適である。

次に、膜面切断部２１，２２の詳細構成について、図３、図５（ａ）を参照して説明する。図３は、図１の○印で囲んだ部位と膜面切断用の電熱線および導線、電源等の配線状態を示した模式説明図である。図５（ａ）は、電熱線２３の膜面２４ａへの取付部を示した部分断面図である。本実施例では、上述のように、ドーム本体１１の頂部付近に半径約１mの半円形状となるように電熱線２３を膜面２４ａに固着している。電熱線２３にはステンレス丸鋼線（φ０．５mm）を用い、膜面への固定方法としては、図５（ａ）に示したように、幅広の透明粘着テープ２６（ポリプロピレンフィルム基材にアクリル系粘着剤使用）を用いて所定の曲率を保持して膜面２４ａに直貼りしている。また、電熱線２３の所定箇所にリング状の鋼製のウエイト２８を配置している。このウエイト２８は電熱線２３に通電されて、膜面２４ａが電熱線２３に沿って溶け出した際に、電熱線２３と膜面２４ａとの密着を確保するために用いられている。このとき、ウエイト２８の重さは、電熱線２３の作用で熱溶断された膜材２４が垂下した状態となるため、電熱線２３が垂下する膜材２４の変形に追従して膜面２４ａとの密着性が図られる程度とすればよい。また、電熱線２３の直径も、膜材２４の厚さに応じて溶断に要する時間を考慮して適宜設定することが好ましい。

半円形状に膜面２４ａに貼付された各電熱線２３の両端部には防水カップラー１３が装着されており、電熱線２３と導線２９（本実施例ではビニル被覆電線が用いられている）とが接続されている。そしてそれぞれの導線２９は、図３に示したように、膜面２４ａの接合部分１４に沿って地上まで導かれ、地上において、別個の変圧器１５に接続されている。変圧器１５への電源供給にはエアドーム１０の施設で利用される交流電源１６を利用することができる。また、回路中間には、スイッチ回路１７が設けられている。このスイッチ回路１７は、ドーム本体１１内に設置された複数の火災検知手段１８のＯＲ検知に連動し、ＯＮ動作するように回路設計されている。すなわち、各スイッチ回路１７間は同期設定されており、１カ所の火災検知手段１８の火災発生検知（あるいは火災発生予備検知）により、同時に各電熱線２３に通電される。本実施例のための予備実験では、図３に示した電熱線２３延長は約３mであるが、０．５mm厚のポリエステル繊維基布、ポリ塩化ビニル樹脂被覆された膜材２４を、電熱線２３へ約３０秒通電することで溶断（切断）でき、開口形成することができた。

なお、導線２９の配線、変圧器１５の設定数、火災検知手段１８としては各種の公知のセンサを利用することができる。特に、火災検知手段１８としては、法定消防設備としての火災報知器以外の感熱センサ、煙センサ等の高精度センサを使用することにより、早期に排煙開口３１、避難開口３２を形成することができる。また、手動スイッチを併設することにより、状況に応じて人為的に電熱線２３への通電を開始させて排煙開口３１、避難開口３２を形成することができる。

図４各図は、電熱線２３の発熱から排煙開口３１が形成されるまでの過程を模式的に示した動作説明図である。以下、各図を参照して排煙開口３１の形成時の作用について説明する。図４（ａ）は、電熱線２３が膜面２４ａに固定された通常の状態を示した膜材２４断面図である。この状態からドーム本体１１内での火災が検知されると、図示しない電源から電熱線２３に通電される。その際の抵抗発熱温度は膜材２４の被覆樹脂であるポリ塩化ビニルの融点（８７℃）より高くなるので、電熱線２３が直に固定された樹脂表面が軟化し、軟化した樹脂が電熱線２３の重量を支えきれなくなり、膜材２４は電熱線２３に沿って切断されることになる。さらに電熱線２３が発熱した状態が続くと、電熱線２３で囲まれた膜面切断部の膜材２４の中程が垂下し（図４（ｂ））、膜材２４の自重が加わり、電熱線２３位置での膜材２４の切断速度が速まり、ついには図４（ｃ）に示したように、電熱線２３で半円形状に区切られた範囲の膜材２４（図３）は、全体がドーム内に垂下する。これにより、所定開口面積が確保された排煙開口３１が膜面に形成される。その後、排煙開口３１からドーム内の煙３３が排出される（図２参照）とともに、避難開口３２からも内部エアが排出されるため、ドーム内圧が減少する。このため、ドーム内の人員が安全に外部に避難するまで、ドーム形状をある程度保形させることが好ましい。そのために、排煙開口３１形成後において、通常の送気運転モードとは別の緊急運転モードで送風装置（図示せず）の制御運転を行うことが好ましい。このときドーム内のセンサ検出信号から火災発生箇所が確認されているため、火災発生箇所の近傍の送風装置は停止して、火災拡大を防止する等の制御も行うことが好ましい。

図５（ａ）〜（ｄ）は電熱線２３を膜面に固定するための各種の固定手段を示した部分拡大断面図である。同図（ａ）は、図３に示したもので、粘着テープ２６で膜面２４ａに電熱線２３を直に固定する手段を示している。同図（ｂ）は、グルーガン（図示せず）などを用いてホットメルト系接着剤５で電熱線２３を膜面に固定する手段を示している。このホットメルト系接着剤５は、常温でスティック状をなしたエチレン酢酸ビニル樹脂やポリオレフィン樹脂を主成分とした接着剤で、使用時にグルーガン等の溶融装置にセットして溶融させ、この溶融状態の接着剤を充填して電熱線２３を膜面２４ａに一体接着させる。この接着剤５は、電熱線２３の抵抗発熱により、再溶融し、電熱線２３は自重で膜面に接し、さらに膜面２４ａが溶けて最終的に膜材２４が切断される。この電熱線２３の切断作用を促進するために、図２に示したウエイト２８を電熱線２３に沿って複数箇所配置することが好ましい。同図（ｃ）は、電熱線２３の断面形状を四分円に近い扇形とし、電熱線２３の下端頂部２３ａが膜面に向くようにホットメルト系接着剤５で電熱線２３を膜面に固定する手段を示している。電熱線２３をこのような断面形状とすることにより、電熱線２３の発熱時に電熱線２３の下端頂部２３ａが効率よく膜材２４を溶断するように作用する。このため、膜面切断を早期に行うことができる。同図（ｄ）は、図４（ｃ）で示した固定手段に加え、電熱線２３の安定性を保持するために、さらに粘着テープ２６で膜面に固定する手段を示している。これにより、電熱線２３の下端頂部が確実に膜面に押圧するように保持され、膜面切断の効率が高まる。図５（ａ），（ｄ）に示した示した粘着テープ２６として耐熱性の優れたフッ素樹脂系テープを用いることで、発熱時の電熱線２３の保持を確実にすることができる。なお、粘着テープを用いた場合、パビリオン等のように限定された期間だけ構築される膜構造建築物であれば、建築物の解体時に粘着テープで固定された電熱線を膜面から容易に取り外すことも可能である。また、テープとしては、粘着テープ２６に代えて、膜構造建築物の本体膜材と同素材の膜材をテープ状にしたものを用いることができる。これにより、本体膜材とテープとがほぼ同時に切断でき、電熱線に通電中に電熱線と膜面とを良好な接触状態に保つことができる。このように、テープはその材質に応じて、本体膜面に溶着や接着で固定してもよいし、さらに同素材のテープと本体膜面とを、両面テープ等の粘着テープで固定することもできる。

図６は、サスペンション膜構造のテント４０に排煙開口４１を形成するようにした他の実施例を示した概略正面図である。同図に示したように、この種のサスペンション構造では、支持柱４２間において膜材４４あるいは図示しないワイヤが懸垂形状をなして展張される。このため、支持柱近傍の膜面の高い位置に排煙開口４１を形成することで、火災時の煙を効率よくテント４０外に排煙することができる。排煙開口４１形成のための電熱線およびその他の配線、電源は上述の実施例と同様とすればよい。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

５ホットメルト系接着剤
１０エアドーム
１１ドーム本体
１５変圧器
１８火災検知手段
２１，２２膜面切断部
２３電熱線
２４，４４膜材
２４ａ膜面
２８ウエイト
２９導線
３１，４１排煙開口
３２避難開口
４０サスペンション膜構造テント

Claims

膜材を展張して内部空間が画成された膜構造建築物において、前記膜材の外側膜面に想定する緊急開口の外形に沿った電熱線を固着し、前記電熱線に通電し発熱させ、前記緊急開口の外形に沿って前記膜材を溶断し、前記内部空間と建築物外とを連通する前記緊急開口を形成することを特徴とする緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記電熱線の通電は、手動または前記内部空間で得られた所定の検知信号を受けて開始されることを特徴とする請求項１に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記検知信号は、火災検知信号であり、前記緊急開口は排煙開口として機能することを特徴とする請求項２に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記検知信号は、火災検知信号であり、前記緊急開口は避難開口として機能することを特徴とする請求項２に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記電熱線は、前記外側膜面にテープを介して前記緊急開口の外形に沿って固着されたことを特徴とする請求項１に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記電熱線は、半円形状をなして前記外側膜面に固着され、前記緊急開口は前記膜材を半円形状に溶断して形成されることを特徴とする請求項１項に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記電熱線の端部に接続された導線は、前記膜構造建築物の外側膜面の接合部分に沿って電源供給部まで導かれたことを特徴とする請求項１に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記電熱線は、所定位置にウエイトが配置されたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。
前記膜構造建築物は、エアドームであり、前記膜材は供給された空気の内圧作用により展張され、前記内部空間が画成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の緊急開口を形成可能な膜構造建築物。