GBRC Vol.39 No もある 1.6 その他 吸音率 透過損失 床衝撃音 収益比率 2013年度比 この10年間の主な出来事として 床衝撃音試験につ いては まず 2007年に床衝撃音レベル低減量の実験 室測定法のJIS A 1440が改正されたこ

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1 各部門の現状と今後の展望 試験研究センター環境部 1. はじめに環境部は 環境試験室 ( 音試験 熱試験 ) 耐火防火試験室 ( 防耐火構造試験 防火材料試験 ) および耐風試験室 ( 風洞試験 動風圧試験 ) の3 試験室からなる 環境部の前身は部制となった1996 年以降 建築物理部であったが2013 年 4 月に改名した 環境部の業務は 建築に関する構造 材料分野以外の音 熱 火 風 水などに対する安全 快適性の試験を実施している 環境部の業務開始は 表 -1に示すように耐火防火試験室の1967 年を始めに順次試験室を拡張し またその試験内容も拡充させてきた 特にこの10 年間は計画的に設備の更新を実施するとともに 社会のニーズに対応した新規試験の開拓を積極的に展開してきた 表 -1 環境部各試験室の業務開始一覧試験室部門業務開始年音試験 1972 年環境試験室熱試験 1971 年風洞試験 1977 年耐風試験室動風圧試験 1975 年防耐火構造試験耐火防火試験室 1967 年防火材料試験環境部の3 試験室はそれぞれに特徴があるが いずれも建築確認評定センターや製品認証センターとの業務連携が強く 試験のみならず性能評価や認証業務にも深く係わっている また 自主研究 各種学会での委員会活動や論文発表も積極的に行ない 社会への情報の収集や発信にも力を注いでいる 以下に この10 年間の各試験室の推移と今後の展望について紹介する ( 環境部長小南和也 ) 2. 環境試験室 2. 1 受託業務の推移環境試験室では 音環境及び熱環境に関する性能試験を中心とした受託業務を行っている 過去 10 年間の収益の推移を図 -2.1に示す 環境試験室全体の収益はこの 10 年間で ±20% 程度の範囲で変動しながら推移してきた 2008 年度の収益のピークは主に床衝撃音試験の受託増に伴うものであり 翌 2009 年度の落ち込みはリーマンショックの影響が遅れて到来し 試験受託が減少した結果である 俯瞰すると 前半では音試験が占める比率が高く 後半には熱試験の比率が高い傾向であった なお 2004 年度から空気中の化学物質濃度及び石綿濃度の測定業務を行っていたが 受託の減少などの理由から2012 年度以降は業務を取り止めている 収益比率 (2013 年度比 ) 空気熱音 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 年度 ( 西暦 ) 図 -2.1 環境試験室全体の収益の推移 2. 2 音試験収益の推移を図 -2.2に示す 音響試験では 以前より直貼り防音フローリング 乾式二重床など床仕上げ材の床衝撃音レベル低減量試験が多い このため 床構造の評価なども含めた床衝撃音関係の試験 ( 写真 -2.1) が音響試験全体の半分強を占めており 当試験部門の特色で 57

2 GBRC Vol.39 No もある 1.6 その他 吸音率 透過損失 床衝撃音 収益比率 2013年度比 この10年間の主な出来事として 床衝撃音試験につ いては まず 2007年に床衝撃音レベル低減量の実験 室測定法のJIS A 1440が改正されたことが挙げられる 0.8 乾式二重床などの試験は図-2.3に示すように 不整形の 残響室を用いて居室中央部の一般断面のみを再現する旧 0.2 来の方法から 矩形2層の床衝撃音実験棟を用いて壁際 0.0 '04 '05 '06 図-2.2 '07 '08 '09 '10 年度 西暦 '11 '12 '13 納まりまで再現する方法に 試験条件が変更された ま た 遮音等級の表記方法も 問題点が指摘されていた以 前の 推定L等級 を廃止し 新たな表示体系 ΔL等級 音試験の収益の推移 表-2.1参照 による表記へと切り替えられた 新等級 の制定に当たっては 当法人の中に検討委員会を設置し その成果を2008年に 床材の床衝撃音低減性能の等級 表記指針 として公表した その後 新等級の普及のた めの業務説明会を継続的に開催した 全6都市で延べ17 回開催した説明会には 各方面より延べ1148名の参加 者があり 新しい等級表記の円滑な導入を後押し 業界 全 体 で ス ム ー ズ な 移 行 が 出 来 た こ う し た 影 響 で 2008年度にかけて乾式二重床など床衝撃音低減性能試 験が大幅に増加した 写真-2.1 床衝撃音試験 一般部支持脚 表-2.1 木枠 油粘土 ΔL等級の表記方法 軽量床衝撃音 に対する等級 重量床衝撃音 に対する等級 ΔLL-1 5 ΔLH-1 4 等級の数値が大きいほど高遮音性能を表す 試験用RC床 その他 床仕上げ材に関しては 直貼り防音フローリ 防振支持 ネオプレンゴム 残響室RC躯体 ングの試験は減少したが 表面に化粧シートを貼った仕 様や無垢板を基材に使用した仕様の防音フローリングの 開発や 積層床材の開発などが活発に行われている 残響室における試験方法 また 2010年には 公共建築物等における木材の利用 一般部 支持脚 の促進に関する法律 が制定 施行され 低層の公共建 幅木 築物については積極的に木造化が促進されることになっ 際根太 防振束(端部) 構造壁 た このため 木造の共同住宅 学校 事務所などの床 の遮音性能向上を目指した開発が活発となった 当法人 でも 関連した性能検査や 木造床上に乾式二重床を適 木板 幅木取付用 試験用RC床 床衝撃音実験棟における試験方法 図-2.3 床衝撃音低減性能試験方法の改正概要 2007年のJIS A 1440改正による 58 用する工法の研究などを工業会ほかと共同で実施した 音響透過損失試験では 以前よりドア サッシ 外壁 材 防音壁などの性能試験を受託している 近年では船 舶居住区の騒音規制に関連し 船用の間仕切り壁や床 デッキなどの艤装品の遮音性能試験も増加している 吸音率試験では JIS製品に関わる品質管理の試験や

3 リサイクル材料を活用した新しい吸音材料の開発 といった試験が増えている そのほか 2011 年 3 月に発生した東日本大震災の後には 海外らからの輸入材料の性能確認の試験のほか 復興住宅建設に伴う遮音性能試験や住宅性能表示制度の特別評価認定制度に関わる試験なども増加した この10 年間で新規に開始した試験項目としては 降雨騒音試験 頭部衝撃試験 などがある 屋根材などの降雨騒音試験は 2006 年にISO として試験規格が制定された 試験体の上部に降水用の水槽を設置し 屋根材などの試験体に毎時 40mm 程度の水滴を落下させ 試験体下側の受音室への音響放射レベルを測定するものである これまでに 膜材料や金属屋根などの試験を受託した また 床仕上げ材に対する転倒時の安全性の評価試験として JIS A 6519 体育館用鋼製床下地構成材 の試験に準ずるヘッドモデルを作成し 床仕上げ材に対する床衝撃音試験と同時に頭部衝撃試験も実施できるようにした その他 床衝撃音に関しては 試験規格 (JIS A およびJIS A ) に新たに導入されたボール衝撃源を導入し 主に乾式二重床の床衝撃音低減性能試験 および木造床など軽構造の住宅での床衝撃音試験に活用している また 2003 ~ 2005 年度にかけてインパルスハンマーを購入し 床構造の衝撃インピーダンスを測定できるシステムを構築した 床構造の遮音性能評価業務を受託するとともに 調査業務の成果の一部は学会等にも発表を行った 2. 3 熱試験収益の推移を図 -2.4に示す 受託試験の内容は 熱貫流率 熱伝導率 熱抵抗など 建築部材や材料の断熱性能を測定する 断熱試験 透湿率などの湿気物性を測定する 湿気試験 ( 公社 ) 空気調和 衛生工学会の SHASE 規格による グリース阻集器試験 2006 年より開始した新 JISマーク表示制度による JIS 認証製品試験 その他試験 に大別できる 断熱試験は全体の約半分の受託量で推移してきた この10 年間の主な出来事として 2005 年に京都議定書が発効して以来 地球温暖化抑制のためにオゾン層を破壊するフロン類を含まない断熱材の開発が進んできた また 2006 年のJIS 改正 (JIS A 9511 発泡プラスチック保温材 ) で発泡剤としてフロン類を用いないものが追加された これらを受けて熱部門でも2007 年頃から断熱材の熱物性試験が増加している 収益比率 (2013 年度比 ) その他 JIS グリース湿気断熱 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 年度 ( 西暦 ) 図 -2.4 熱試験の収益の推移 2009 年には省エネルギー基準が改正され 外壁や屋根などを構成する材料がある一定の透湿抵抗をもっていれば通気層や防湿層を省略できるようになった このために各材料の透湿性を確認する需要が高まり 透湿抵抗をはじめとする湿気試験が増加した 2010 年にはグリース阻集器規格 (SHASE S-217) が改正され 製品の認定基準が変更された これに伴い 日本阻集器工業会の自主認定制度に係るグリース阻集器性能試験を多数受託した また ( 一社 ) 日本建材 住宅設備産業協会による優良断熱材認証制度が 2013 年に始まり JIS 製品以外の材料についても断熱性能が認証されるようになった 当法人は指定試験機関として登録されている 現在までに数件の試験を実施しており 今後も引き続きの受託が見込まれる 断熱試験の約半分を占める熱伝導率試験のHFM 法試験装置 ( 写真 -2.2) を2003 年度に新設した JIS A に基づく熱伝導率試験で これまでに比べて測定時間が大幅に短縮された また2013 年度には大型 HFM 試験装置 ( 写真 -2.3) を新設し 厚さ150mmまでの試験体で試験可能となった これによって 今後 繊維系断熱材などの試験受託にも対応できるようになった 2008 年には湿気試験増加に伴い 湿気物性試験用恒温 写真 -2.2 HFM 法試験装置 写真 -2.3 大型 HFM 法試験装置 59

4 恒湿チャンバーを新設した 透湿性試験 平衡含水率試 験などの湿気物性値全般の測定を実施することができる 2. 4 広報活動及び自主研究の取組み 環境試験室では この 10 年間に積極的に試験関連の 広報活動を展開してきた 取り組んだ広報活動としては 業務説明会の開催 学会等での研究成果発表 学術誌への投稿 各工業会との協力 などが挙げられる この中で特に業務説明会については 表 -2.2に示すように様々なテーマを取り上げ計 34 回の開催を行い 関係各方面へ時宜を得た情報の提供に努めてきた ( 写真 -2.4) 年度 開催内容 ( タイトル概要 ) 回数 人数 2004 音環境の性能表示に関する試験および評価 サッシの性能試験における測定の不確かさ評価 1 28 床材の床衝撃音低減性能の等級表記と試験 2008 方法 ~12 表 -2.2 環境試験室での業務説明会の取組み 床材の床衝撃音低減性能の等級評価と遮音性能確保の要点 外壁 屋根の遮熱性能評価 3 95 グリース阻集器の構造及び諸問題について 金属屋根に要求される耐風圧 断熱 防耐火試験 オイル阻集器の構造と性能試験方法 改正省エネルギー基準と数値シミュレーシ 1 39 ョンの活用 2013 SOLAS 条約改正と船舶艤装品に関わる 1 43 遮音性能試験 写真 -2.5 垂直入射吸音率測定装置 (2Ch 法 ) スの作成 環境試験室研究棟の断熱改修の数値予測と実測検証 窓面におけるカーテン使用による結露水量低減 グリース阻集器におけるエアレーションの影響 といった課題を実施した 2. 5 今後の展望環境試験室の過去 10 年間を振り返ると それまでに受託していた試験項目や製品の種類が緩やかに減少する中で 社会や業界の動きや要請に応える形で新規の試験などにも積極的に取り組み 業務量もほぼ維持してきた また 環境試験室が開設されて40 年以上が経過し 設備の老朽化への配慮も必要になってきた 騒音計 振動計 音響較正器 FFT 恒温恒湿槽 サーモカメラなどをこの10 年間で順次更新した また 2Chマイクロホンシステムによる伝達関数測定装置 ( 写真 -2.5) を導入し垂直入射吸音率測定を短時間化するなど 少ない職員数でも対応可能な 業務効率の高い体制にむけた整備を進めてきた 今後も 現在実施している試験業務をより効率良く また高い品質で提供していくとともに 新規試験の開拓や展開も継続的に行い 職員が一丸となって 社会からの要請にお応えできる試験機関を目指して行きたいと考えている ( 環境試験室長田中学 ) 写真 -2.4 業務説明会の取組みまた 自主研究 自主共同研究にも継続的に取り組み その成果は日本建築学会大会ほかに報告している 音関係では 主に床衝撃音試験に関する複数の課題に取り組み 実験室と現場との低減量の対応性 軽量衝撃源が測定の再現性に与える影響 床仕上げ材への制振材の影響 低音域測定での空間モードの影響 などの課題に対して成果を挙げた 熱関係では 建材の湿気物性データベー 3. 耐火防火試験室 3. 1 受託業務の推移当試験室は 防耐火構造 防火材料に関する大臣認定試験および性能試験を実施している また 火災に遭った建物の火害調査も実施してきた なお 本年 5 月より火害調査業務は構造部耐震耐久性調査室に移管したが これまでの経緯からここで述べることにする 当試験室は 1967 年 ( 昭和 42 年 )12 月の防耐火試験棟の完成に伴って業務を開始し 1968 年 6 月に当時の建設省より耐火 防火性能試験機関としての指定を受けた 60

5 2000 年 6 月 1 日には改正建築基準法が施行され 当法人は国土交通省より指定性能評価機関の指定を受けた 2000 年以前には耐火構造等および不燃材料等の大臣認定は指定試験機関 ( 当法人他 ) で試験を実施した後 ( 財 ) 日本建築センター ( 当時 ) に評定を依頼し 同センター内に設置された評定委員会で審議承認 その後に大臣認定または指定がなされていた この当時 試験方法は告示等の法律で定められていた 建築基準法改正以降は国土交通省により認可された指定性能評価機関 ( 当法人他 ) で試験を実施し 試験を実施した機関の評価委員会での審議 承認 性能評価書の交付を受けて国土交通省に申請することとなった 試験方法は 指定性能評価機関が制定した 防耐火性能試験 評価業務方法書 に定められている 打合せ 試験実施 性能評価 大臣申請 ( 代行 ) までワンストップで進められるよう当試験室と建築確認評定センターが連携して業務にあたっている 2007 ~ 2008 年には 偽装された試験体によって性能評価試験を受験するという いわゆる 耐火不正受験 事件が発覚した この事件は耐火試験に対する信頼性を損ない 試験体製作管理の厳格化が求められることになり 2009 年度から当試験室において試験体製作管理業務を開始した また この事件を契機に国土交通大臣認定の運用が一層厳格化され 認定範囲にバリエーションを設ける場合の評価ルールが整備された なお大臣認定に用いる試験は指定性能評価機関による評価試験に限られることになった さらに 一件の試験に対する認定であっても構造名が異なる場合は別の認定とするように変更された 加えて 2010 年には防火設備に関する認定において性能不足が発覚し 以後は個別の認定の取得が必要とされたため 防火設備の認定試験の依頼が増加した 過去 10 年間の収益の推移を図 -3.1に示す 2009 年以降は試験体製作管理業務の収益が計上されているが それを除いた防耐火構造 防火材料 火害調査のこの10 年間の収益は概ね安定している 防耐火構造の収益は 防火設備の試験の増加に伴い近年増加傾向にある 防火材料部門は安定した受託を続けているが 2008 年度に受託が増加した これは 耐火不正受験 を受けて 認定の取り直しを迫られた案件が多かったためである 火害調査部門は 2010 年に ( 社 ) 日本建築学会から 建物の火害診断および補修 補強方法指針 ( 案 ) 同解説 が刊行され 調査 診断方法や火害を受けた部材の補修 補強方法などが提案されたことから 徐々に受託は 図 -3.1 耐火防火試験室の収益の推移増加している 現在の業務状況は 防耐火構造については 木質材料や有機系断熱材が使用された構造の試験が増加している また 防火設備の性能評価試験に占める割合は防耐火構造試験の半分強と多くなっている 防火材料では発熱性試験による不燃材料の評価試験が大半を占めている ここ最近では薬剤処理木材や壁紙を中心に模型箱試験の依頼も多くなっている 3. 2 防耐火構造試験主要構造部 ( 柱 梁 床 屋根 壁 階段 ) の耐火性能を確認する試験を行っており 国土交通大臣の認定 ( 耐火構造等 ) に係る試験が主要な業務である 具体的には 耐火試験炉に実大部材を設置して加熱し 要求される時間まで 構造耐力上支障のある損傷および火災の拡大につながる温度上昇や損傷が生じないことを確認することである ( 詳細については当法人制定の 防耐火性能試験 評価業務方法書 および わかりやすい試験シリーズ ( いずれも当法人 HPよりダウンロード可 ) を参照頂きたい ) 上記の部材に対応する加熱炉 ( 柱炉 ( 写真 -3.1) 床梁炉 壁炉 ( 大型炉 中型炉 ): 各 1 基 ) を保有しており 写真 -3.1 柱炉写真 -3.2 散水装置付き台車 61

6 この10 年間で付随する設備を含めて増強してきた 例えば 脱炉 ( 試験後に加熱炉から試験体を外す作業 ) 時に作業者が火熱にさらされる危険を回避するために 試験体に可燃材料が多く用いられている壁試験 ( 大型炉使用 ) に散水装置付き台車 ( 写真 -3.2) を導入した また 耐火棟内に発生する煙の処理を効率化するために 壁炉の集煙フード拡大および棟内換気装置をリニューアルし 試験立会者および試験員が煙に暴露される環境を改善した 炉内流入空気量測定器 サーモカメラを導入し 試験条件 状況の 見える化 にも取り組んでいる 近年は 防火設備や木造耐火構造 有機系断熱材 ( ウレタン等 ) を用いた壁の試験依頼が増えている これらは 協会認定の取り消しや公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律の制定 省エネ基準の義務化によるところが大きく 防耐火試験のトレンドは社会的情勢と密接に関係している 国土交通大臣の認定に係る試験についても同様であるが 耐火試験の多くは部材単体の試験であり 単純支持条件下で載荷される しかし 実際の構造物には柱 梁等の部材間の接合部や継手などの接合部が存在する 建築部材の接合部は耐火性能上重要な部分であるが 接合部に応力が存在する状態での耐火試験は技術的に難しく また危険であるため 実験による評価は実施されていない そのため この接合部の耐火性能評価に関する技術的問題について自主共同研究として2008 年に取り組み その後も鋼骨組の載荷加熱実験やRC 柱梁接合部の載荷加熱実験を大学と共同で行い その成果を ( 一社 ) 日本建築学会等の論文で公開している る発熱性試験等では 材料の目地部や材料表面の凹凸形状が防火性能に及ぼす影響を調べることに限界があるが 模型箱試験ではこれらを含めた防火性能を評価することができる 性能評価機関の中では唯一当法人でのみ試験可能で 試験精度を向上させるために集煙フードの拡張やガス分析装置の更新を行ってきた 特に集煙フードの拡張により 家具や電化製品等の可燃物の発熱量を測定することも可能となった これまで 不燃材料と言えば無機質材料を主とするものが多かった しかし 木材の活用促進や暖か味のある材料を使いたいとの要求等から 近年薬剤を注入して防火性能を付与した木材 ( 薬剤処理木材 ) の防火性能を確認する試験が増加している ただし 薬剤処理木材は 製品初期の防火性能を保持するために薬剤の流出をいかに食い止めるか等の課題もある 屋根葺き材の飛び火試験 ( 写真 -3.5) では 太陽電池や膜材料を葺き材に用いたものを始め 環境に配慮した屋根として 金属製折板屋根の上に日射を遮るシートを張った屋根等の試験を行った また 最近ではトップライトの試験が可能となった また 自主研究 自主共同研究として 2004 年度より建築空間における初期火災の拡大性状に関する研究に取り組んでおり 区画内の燃焼性状や可燃物間の燃え移りなどに関する知見を得た 2009 年度からは京都大学 3. 3 防火材料試験壁や天井等に用いられる内装材料および屋根葺き材の防火性能を確認する試験を行っており 国土交通大臣の認定に係わる試験が主要な業務である 内装材料の防火性能試験は 防耐火構造の試験とは異なり 材料レベルで燃え方を調べている 代表的な試験方法は発熱性試験 ( 写真 -3.3) で 材料の燃え方を発熱速度として測定することができる 当法人では2000 年の改正建築基準法施行時に1 号機を導入し 試験予約から実施までの待ち時間を短縮するため 2005 年に2 号機を導入した 同じく発熱速度を測定する試験として模型箱試験 ( 写真 -3.4) がある この試験の特徴は 材料単体の燃え方ではなく 居室を縮小した空間を再現した試験体がどのように燃えるのかを調べることにある 小サンプルを用い 写真 -3.3 発熱性試験 写真 -3.5 飛び火試験装置 写真 -3.4 模型箱試験 62

7 と共に 初期火災における内装材の延焼拡大予測モデルの実用化に関する研究 と題した自主共同研究を進めており 小規模実験で得られた材料の燃焼に関する特性値 ( 着火性 発熱性 火炎伝播性 ) を用いて 火災初期の内装材料の燃え拡がりを予測する手法の実用化に取り組んでいる 得られた成果は 当法人の機関誌 GBRCや日本建築学会大会などで報告している 3. 4 火害調査建物が火災に遭うと その建物をどのように補修または補強を行えばよいのか または再利用可能か判断が難しい場合がある 火害調査 診断は 火災後の建物を調査し 補修 補強範囲を示すこと または再利用可能かを判断することを目的として業務を行っている 業務開始は古く 1972 年の千日デパートビルの火災による調査に始まっている 東日本大震災においては 津波後の火災が多数発生したが このような火害調査 診断も可能な限り技術的に携わった 最近の火害調査 診断の依頼主は様々で 官公庁 設計事務所 大手ゼネコン マンション管理組合 火災保険会社 法律事務所など幅広い分野からご相談をいただいている これらに応えるため 第三者としての立場からニーズに合わせた調査 診断を展開している また 的確に火害調査 診断を実施するため 自主研究に取り組んでいる 鉄骨造においては 接合部に利用される高力ボルトのロックウェル硬さを測定し 鉄骨部材の受熱温度の推定に利用する方法や 鉄筋コンクリート造においては 火害を受けたコンクリート部材の劣化範囲や劣化深さを 非破壊 微破壊試験を利用して評価する方法などに着手している さらに ( 一社 ) 日本建築学会 火害診断 補修小委員会 における 建物の火害診断および補修 補強方法指針 同解説 出版に向けた活動にも協力している 3. 5 今後の展望防耐火構造試験 防火材料試験 火害調査それぞれの業務状況 試験設備 研究の状況などを述べた 耐火防火試験室の基幹業務である国土交通大臣認定取得のための防耐火構造試験 防火材料試験を今後も受託していきたいと考えている さらに 公共建築物等における木材の利用の促進に関する法律 ( 平成 22 年法律第 36 号 ) に伴い木造による耐火構造認定取得や 省エネ基準改正に伴う高断熱仕様の壁等の認定取得希望が増加すると見込まれる これらの試験にも十分対応できるよう 設備面 人員面を充実させたいと考えている また 模型箱試験も増加が見込まれるため 設備充実を図りたい 耐火試験実施時には試験体からの発炎や発煙があり 適切な作業環境の確保に課題が残されている 耐火試験棟は現在吹田市藤白台の本部にあるが 今後の周辺環境の変化も予想されるため 工業系用途地域の土地を取得し 来年度の一部稼働を目指して 設備の移転 増強を計画的に進めている 施設面の整備や作業環境改善については 移転を機会にして煙処理能力の向上や 換気装置の充実などを図っていく予定である ( 耐火防火試験室長田坂茂樹 ) 4. 耐風試験室 4. 1 受託業務の推移耐風試験室は 1992 年 4 月に当時の大型構造試験部門から風洞試験が 音熱動風圧試験部門から動風圧試験が独立して併合し試験室として組織されたもので 現在は環境部に属している 過去 10 年間の収益の推移を図 -4.1に示す 風洞試験では依頼試験の大半が高層建築物を対象としている 特に高層マンションを中心とする民間事業の開発が行なわれていたことにより2008 年度までは比較的高い収益を維持してきた 2009 年度には リーマンショックの影響を受けて大型開発物件が減少し受託試験も減少したが その影響は短期的で2010 年度以降は回復している 動風圧試験では 依頼試験の半数が外装材の耐風圧性能試験が占めておりリーマンショックの余波を受けずに安定した受託を維持している 図 -4.1 耐風試験室の収益の推移 4. 2 風洞試験風洞装置は 図 -4.2に示すように測定部の断面が幅 1.8m 高さ1.4m 実験模型を設置するためのターンテーブルの直径が1.6mであり 建築物用の風洞装置としてはやや小さめであるが 稼働率は非常に高く 関西圏を中心に多くの物件の風洞実験を行ってきた 風洞実験の状況を写真 -4.1および写真-4.2に示す 63

8 かつて超高層建築物は 鉄骨造のオフィスビルが主流であったが 高強度コンクリートの開発に伴い 2000 年以降は 高さ100mを超えるRC 造の超高層マンションが急増しており 現在では大阪市内だけでも100 棟を超える超高層建築物が建設されている これに伴い ビル風問題はより一般的になり ビル風検討用の風環境試験の需要は堅調に推移してきた 図 -4.2 風洞装置写真 -4.1 高層建築物の風洞実験の写真写真 -4.2 ソーラーパネルの風洞実験の写真 2007 年 ( 平成 19 年 ) の建築基準法の改正に伴い 外装材の耐風設計に対する意識が高まり 外装材用風荷重を求めるための風圧試験の需要も増加している また 近年では 高層免震建築物の増加に伴い 免震装置の仕様を決定するための層風力の作成や 風揺れによる居住性能を検討する物件が増加し 全測定点を同時に測定する多点同時風圧実験が一般的に行われるようになった 重量が大きく風揺れに鈍感な RC 造の超高層建築物が増加する一方で 軽量で風揺れに敏感なS 造の超高層建築物が減少し 空力不安定性の確認のための空力振動実験は減少傾向にある 一方で 2011 年の東日本大震災以後 メガソーラーをはじめとする太陽電池への関心が高まり 太陽電池パネルの風荷重関連の風洞実験も増加した また 最近では関東方面からの開発物件が増加しており 東京オリンピックが開催される2020 年までは堅調に推移するものと考えられる 4. 3 動風圧試験動風圧試験の過去 10 年間では サッシ ドア等の規格 定型試験は少なく ほぼ横ばいの状態で推移している アルミサッシは皆無に近い状況で 木製サッシや樹脂製サッシのメーカーから新規製品の開発時に性能を確認する目的で依頼を受けている また 2007 年度までは2000 年度と2005 年度の建築基準法の改正に伴い防火設備の遮煙性能試験および危害防止措置試験の受託があったが2008 年以降は減少している この10 年間では 外壁材および屋根材の耐風圧試験が依頼試験の50% 以上を占めている これは2007 年 ( 平成 19 年 )6 月の建築基準法の改正によって これまで建築確認に要求されていなかった外装材の構造計算書も建築確認図書に添付する義務が明記されたことにより 外装材の耐力確認を目的として実施されている 外装材は複数の部材で構成され 荷重を受けたときの変形が大きく かつ想定荷重下での力の伝達が複雑であるため 強度確認は実大試験による方法が採用されている 近年は屋根に設置する太陽電池パネルの耐風圧試験 看板 照明器具等の建築物の付帯設備の耐風圧試験 金属屋根材の熱伸縮試験および飛来物耐衝撃性能試験の受託も増加傾向にある 外装材の飛来物耐衝撃性能試験は 竜巻や台風等の強風時に発生する飛来物を想定した加撃体を外装材に衝突させ ダメージ ( 貫通 破壊 ) の程度を評価する試験である 外装材に衝撃を与え貫通口が生じた場合 この貫通口に作用する風圧は室内圧を上昇させ 他の外装材や 64

9 構造体の損傷を招くことがある 現在は ASTM E およびE の耐衝撃試験方法を準用して 外装材の飛来物耐衝撃性能を実施しているが 今後国内においても飛来物耐衝撃性能試験方法が整備されると思われる 外装材の耐風圧試験およびサッシ ドアセットの性能試験は 最大加圧能力 ±9.8kPaの小型圧力室 (W2.6m H2.9m 写真-4.3 参照 ) および大型圧力室 (W4.1m H7.1m) で実施し 層間変位試験およびカーテンウォールの性能試験は 層間変位試験装置 ( 写真 -4.4 参照 ) で対応している 飛来物耐衝撃性能試験は図 -4.3に示す試験装置を用いて対応しており 試験状況を写真 -4.5に示す これまでは サッシ ドア等の規格 定型試験や風圧力に対する外装材の耐風圧試験を扱ってきた しかし 大スパンの水平屋根部材においては現状の圧力箱の最大サイズが7m(3.5m 2スパン ) までであり これを超えるスパンの屋根には対応できなかった このような大スパンの水平屋根部材に対応できるように 2013 年度に大型水平圧力箱 ( 幅 2m 長さ12m 写真-4.6 参照 ) を導入し 大スパン屋根の耐風圧性能試験が実施できるように試験設備を整備した 外装材の性能試験では 直接圧力を載荷する方法や機械的に加力する方法等を導入してきた 今後は 外装材の性能試験や飛来物耐衝撃性能試験の重要性について情報を発信する必要がある 4. 4 委員会活動 自主研究の取組み耐風試験室では 以前より日本建築学会の風荷重小委員会のメンバーとして建築物荷重指針 同解説の改訂作業に関わっており 2014 年に新たに改定される同指針にも協力している また ( 一社 ) 日本風工学会が運営する風災害調査委員会にも参加し 風による建築物被害の現状把握と耐風設計の課題についての調査 検討を行なうことにより 建築物の耐風性能の向上を目的とした社会貢献にも積極的に取り組んでいる また 自主研究として 建築物の耐風設計に用いられる風圧係数や風力係数の提案 外装材の風による疲労損傷に関する研究を行ない 設計者に有用な情報を提供している 近年では 太陽電池パネルの設計用風力係数に関する研究を行ない 関連 JISの改定に向けて取り組んでいる 図 -4.4は 勾配屋根をもつ建築物上に設置される太陽電池パネルの風力係数についての研究成果であり 現行のJIS C 8955 太陽電池アレイ用支持物設計標準 の規定値より大きい設計用風力係数を設定する必 写真 -4.3 小型圧力室写真 -4.4 層間変位試験装置図 -4.3 飛来物耐衝撃性能試験装置写真 -4.5 飛来物耐衝撃性能試験写真 -4.6 大型水平圧力箱 65

10 図 -4.4 勾配屋根に設置された太陽電池パネルの風力係数要性が明らかになった 試験方法の開発としては 金属製屋根葺材の熱伸縮耐久性試験の方法を提案し 日本金属屋根協会発行の鋼板製屋根構法標準 (SSR2007) に反映されている また 近年ではASTM E 1996 ハリケーン中の飛来物によって衝撃を受ける屋外窓 カーテンウォール ドア および衝撃防御システムの性能の標準仕様書 に準じて飛来物耐衝撃性能試験を実施し 国内の規準やガイドラインの作成に供するための実験を行なった 4. 5 今後の展望 JIS 等による試験方法の規定がない風洞試験は 計測機器の進歩やその時代のニーズに合わせて試験内容を対応させてきた 今後も時代の変化に合わせた柔軟な対応が求められることは確実であり 外部での委員会活動を通じた情報収集や 自主研究を通じた技術力の向上は不 可欠である また コンピュータによる数値流体解析 (CFD) の技術動向にも注目しながら CFDの活用についても検討を進める必要がある 動風圧試験においては JIS 試験だけでなく 多種多様な外装材に求められる性能を正しく評価するための試験に関する知識と技術力 応用力が求められている 今後も各業界との積極的な情報交換を行ない 多くの知識と柔軟に対応できる試験技術をもとに 幅広いニーズに応えられるように努力していく所存である ( 耐風試験室長小南和也 ) 5. おわりに環境部の3つの試験室は 現在 好調な試験受託を続けており これまでの実績の積み重ねが広く認識されて来ているという手応えを感じている また 試験受託の量だけでなく 試験の質も社会のニーズに対応して複雑 高度化になって来ている 規格で決められた試験は第三者試験機関として厳格に実施しなければならないが 規格外の特殊な試験では応用力 技術が求められるため 職員は能力向上を目指して日々研鑽を続けている 難題こそが力の見せどころと肝に命じているので 是非 難題の相談にお越し頂きたい ( 環境部長小南和也 ) 66

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