せんだいメディアテークの耐火ガラス

＜せんだいメディアテーク＞の＜チューブ＞は大きな樹木である。サイズも形もさまざまだ。
だから、この建築のなかにいると、林のなかを歩いているようにいろいろな場所がある。
しかし＜チューブ＞が樹木であるのは見かけの問題ではない。有機的な＜働き＞としての樹である。 ＜チューブ＞は自然光や新鮮空気、冷暖房の空気や電気などのエネルギーを各フロアに送り返す。また館内の人々をエレベーターや階段によって撹拌する。
均質になりがちな都市の建築空間に自然のなかと同じようにさまざまな＜場所＞をつくりだし、人々を生き生きとさせる働きをもつ樹木、それが＜チューブ＞の意図なのだ。

伊東豊雄

透けるチューブ

光・空気・水・電気・人・物を運びフラットスラブを支えるチューブは透明度が極限まで追求され、その約6割がガラスで覆われている。
チューブは法的には、「竪穴区画」を構成し、うち1本は「避難階段」であったため、高い防耐火性能をもち火災時の輻射熱を遮る遮熱防耐火ガラス「パイロストップ」（※）の採用可否が成否を握った。実施設計では必要防災性能の検討と評定、数回にわたるガラスとサッシの防耐火試験と、避難階段シミュレーションが行われた。

チューブのストラクチャー サッシの構造

耐火ガスケットを主体としたサッシが開発され、その存在感を極力おさえ、様々な厚さのガラスを保持し、かつ複雑な形状に追随する、透明度の高い構造システムが完成した。
「避難階段」のチューブは明るく快適で、非常時に普段意識している動線を明るい方向へ避難する人間心理に合致するため、防災上も画期的だ

チューブ部サッシ詳細図（PDF 26KB/1ページ）

パイロストップの遮熱原理（※）

遮熱防耐火ガラス「パイロストップ」は、板ガラスと透明なケイ酸ソーダ層（水ガラス）を交互に積層した防耐火ガラスで、火災時に高温になるとケイ酸ソーダに含まれる結晶水が発泡蒸発して気化熱を奪うことで、輻射熱を遮断する。
積層枚数を変えることにより、必要な防耐火・遮熱性能を実現できる。

チューブの防災面については、日本建築センターの防災性能評定を受けて旧建築基準法第38条による大臣認定が取得された。
認定にあたっては、各場所について、置かれる可燃物量の算定と考えうる火災や避難の状況を想定し、それに対応できる区画性能をもつチューブとすべく、耐火仕様と使用材を選定した。
各階の設定仕様や使用材料については、下表を参照されたい。

南側（大通り側）のチューブ（No.5）は、ガラス張りの避難階段となっている。そのため避難や消火活動時に火災による輻射熱を遮蔽する機能がガラスに求められた。
そこで、採用された遮熱防耐火ガラス「パイロストップ」の遮熱性能確認のために、最も火災時の条件が厳しい3・4階で700～1000度に及ぶ激しい火災が発生したと想定して、チューブ内部の熱環境のシミュレーションが行われた。
その結果、図・グラフに示すように、加熱約40分後まではチューブ内の温度上昇はほとんどなく、加熱60分後でガラス壁面から1mの距離の4階天井近くの部位で55℃程度という計算結果が得られた。
よって、火災発生後20～30分後までは避難に全く支障がなく、その後60分までは救助および消火活動に問題はない。仮に60分以降も火災が継続しても、遮炎性能は保たれるため、ある時間までは消火活動が可能と推定される。
なお、火災時に予想される衝撃物によるガラス破損が生じても、パイロストップの場合は遮熱性能には変化がなく、23ミリのパイロストップは耐火1時間の間仕切り壁として大臣認定を取得している。

防耐火試験

遮熱防耐火ガラス「パイロストップ」は、網入板ガラスや耐熱強化ガラス「パイロクリア」と異なり、火災室からの猛烈な輻射熱を長い間遮ることができる。
そのため、ヨーロッパでは避難路周辺のガラスパーティション、ガラスドアなど多くの場所で20年間以上使われてきた。
せんだいメディアテークで採用するにあたっては、数回にわたって実大実験が行われ、ガラスと共に細いサッシも含めて、その防火・遮熱性能が検証された。
よって、火災発生後20～30分後までは避難に全く支障がなく、その後60分までは救助および消火活動に問題はない。仮に60分以降も火災が継続しても、遮炎性能は保たれるため、ある時間までは消火活動が可能と推定される。

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  防耐火試験加熱後45分過ぎの状態
  パイロストップ（左）は加熱開始後白濁し遮熱性能を発揮して手で触れることもできるが、一般の防火ガラス（右）は前に立つこともできず、可燃物を近づけると着火する。

網入板ガラスの加熱実験

実験条件

実験結果

規定時間の30分を過ぎて、加熱34分後に目地が開くまで持ちこたえることが、確認された。
しかし、図に示すように非加熱面の表面温度は加熱10分後に400度強にのぼった。可燃物が内部にないチューブの場合は30分区画機能は持っているが、人が避難する場所に用いたり、層間区画に用いることはできない。

パイロクリアの加熱実験

実験条件

実験結果

規定時間の30分を過ぎ、45分後に倒壊するまで持ちこたえた。
しかし、網入板ガラスと同様に遮熱性能はないため、非加熱面の表面温度はかなりの高温となった。
ただし、網入板ガラスと同等以上の防耐火性能をもつパイロクリアは、曲げ破壊強度・耐衝撃強度ともに網入板ガラスに比べ格段に高い性能である。

パイロストップF30（30分耐火）の加熱実験

実験条件

実験結果

加熱3分後に1層目ケイ酸ソーダ層が発泡を開始し、44分後に最大寸法のガラスが脱落するまで持ちこたえた。
また、加熱30分経過時における非加熱面の温度はガラス部分で123℃・目地部分で最大386℃に留まった。

パイロストップF30（30分耐火）の加熱実験

実験条件

実験結果

加熱4分後に1層目ケイ酸ソーダ層が発泡開始し、91分後に中央部ガラスが脱落するまで持ちこたえた。
また、加熱60分経過時でも非加熱面ガラス温度は112℃に留まり、シリコーンガスケット非加熱面側は試験終了時でもゴム弾性を残していた。