고층의 주상복합건축물 계단폭과 수용인원 산정기준에 따른 피난효율의 비교 Comparison of Evacuation Efficiency for Stair Width and Code for Occupant Load Calculation in High-rise Buildings원문보기
고층건축물에서의 피난효율과 수용인원 산정기준의 문제점을 확인하기 위하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다. 지상 39층 주상복합 건축물의 계단폭이 각각 1.2m, 1.5m, 1.8m일 때, 피난시간과 피난자수를 Simulex로 계산하였다. 소방법 기준으로 산정한 총수용인원은 실거주자의 2.3배, NFPA 101 인명구조코드 기준의 2.6배였다. 소방법 기준의 경우, 계단폭이 작을수록 증간층에서의 병목현상으로 인해 피난효율이 낮았지만, 실거주나 NFPA 기준에서는 피난효율이 높고 계단폭이 피난효율에 미치는 영향이 미미함을 확인하였다. 소방법 기준을 적용할 때 계단폭이 1.8m에서도 병목현상이 일어나지만, 실거주 또는 NFPA 기준을 적용할 때는 계단폭 1.2m에서도 안전한 것으로 나타 남에 따라 수용인원 산정관련 소방법 기준의 완화가능성에 대한 추가연구가 필요하다.
고층건축물에서의 피난효율과 수용인원 산정기준의 문제점을 확인하기 위하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다. 지상 39층 주상복합 건축물의 계단폭이 각각 1.2m, 1.5m, 1.8m일 때, 피난시간과 피난자수를 Simulex로 계산하였다. 소방법 기준으로 산정한 총수용인원은 실거주자의 2.3배, NFPA 101 인명구조코드 기준의 2.6배였다. 소방법 기준의 경우, 계단폭이 작을수록 증간층에서의 병목현상으로 인해 피난효율이 낮았지만, 실거주나 NFPA 기준에서는 피난효율이 높고 계단폭이 피난효율에 미치는 영향이 미미함을 확인하였다. 소방법 기준을 적용할 때 계단폭이 1.8m에서도 병목현상이 일어나지만, 실거주 또는 NFPA 기준을 적용할 때는 계단폭 1.2m에서도 안전한 것으로 나타 남에 따라 수용인원 산정관련 소방법 기준의 완화가능성에 대한 추가연구가 필요하다.
An evacuation simulation was carried out to confirm evacuation efficiency for stair width and problems in calculation of occupant load for high-rise buildings. The evacuation time and number of evacuated persons from a 39 story condominium-mercantile building were calculated by using Simulex for sta...
An evacuation simulation was carried out to confirm evacuation efficiency for stair width and problems in calculation of occupant load for high-rise buildings. The evacuation time and number of evacuated persons from a 39 story condominium-mercantile building were calculated by using Simulex for stair widths of 1.2 m, 1.5 m, and 1.8 m. The total occupant load based on the Korean code was higher than the number of actual residents by 2.3 times, and that based on the NFPA 101 Life Safety Code by 2.6 times, respectively. For the occupant load based on the Korean code, smaller stair width resulted in lower evacuation efficiencies due to bottlenecks in egress. For the actual residents and NFPA code-based occupant load, a high evacuation efficiency and negligible effects of the stair width on evacuation efficiency were confirmed. It was shown that there was a bottleneck even at the stair width of 1.8 m for the Korean code-based occupants, while the stair width of 1.2 m provided safe egress to the actual residents or NFPA code-based occupants. This recommended further studies on possibility of lowering the level of the Korean code in calculation of the occupant load.
An evacuation simulation was carried out to confirm evacuation efficiency for stair width and problems in calculation of occupant load for high-rise buildings. The evacuation time and number of evacuated persons from a 39 story condominium-mercantile building were calculated by using Simulex for stair widths of 1.2 m, 1.5 m, and 1.8 m. The total occupant load based on the Korean code was higher than the number of actual residents by 2.3 times, and that based on the NFPA 101 Life Safety Code by 2.6 times, respectively. For the occupant load based on the Korean code, smaller stair width resulted in lower evacuation efficiencies due to bottlenecks in egress. For the actual residents and NFPA code-based occupant load, a high evacuation efficiency and negligible effects of the stair width on evacuation efficiency were confirmed. It was shown that there was a bottleneck even at the stair width of 1.8 m for the Korean code-based occupants, while the stair width of 1.2 m provided safe egress to the actual residents or NFPA code-based occupants. This recommended further studies on possibility of lowering the level of the Korean code in calculation of the occupant load.
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문제 정의
본 연구의 목적은 고층 주상복합 건축물의 계단폭과 수용인원 산정기준에 대한 피난완료 시간과 피난자수를 비교함으로써 계단폭에 대한 피난효율과 수용인원산정의 문제점을 확인 하는 것이다. 이를 위해 지상39 층의 주상복합 건축물을 대상으로 상용 프로그램인 Simulex’)를 사용하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다.
제안 방법
1m이다. 각 층에서 계단을 통해 피난충인 1층으로 내려온 피난자는 크기가 3.6m * 2.1m인 3개의 출입문을 통해 피난하며, 1층 상가의 수용인원은 각 점포에서 1층 상가의 출입문 9개소를 통해 피난하도록 설정하였다.
7m)를 입력하고, 각층 2개의 출입문별로 1번 계단은 Simulex의 링크 1번부터 39번까지, 2번 계단은 링크 40번부터 78번까지로 지정하였다. 계단 폭은 건축법에서 0.9m 이상이고 실제 폭은 1.2m이므로, 3가지 폭 1.2m, 1.5m, 1.8m에 대한 피난 시뮬레이션을 수행하였다.
2m이다. 따라서 본 연구에서는 법규에서 정해진 것보다 0.3m 크게 건축되어 있으므로 실제 건축된것보다 0.3m씩 크게 계단폭을 설정하여 3가지의 계단폭 1.2m와 1.5m, 1.8m에 대해 피난 시뮬레이션을 수행하여 피난완료 시간과 피난자수, 그리고 각 층별 피난완료시간을 계산하였다. 또한, Simulex')에서는 2가지 피난형태, 즉, 기본 (deflate 설정되어 있는 기본피난과 분산피난을 선택할 수 있다.
병목현상이 발생하는 충과 그 층에서의 피난완료시간을 알아보기 위해 기본피난, 소방법 기준의 경우에 계단폭에 따라 각 층의 피난완료시간을 조사하였다. 계단폭이 1.
수용인원이 적용기준에 따라 크게 다르므로, 각 기준에 따라 산정한 수용인원에 대하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다.
기본피난은 재실자들이 각자 최단거리 경로를 통해 출구로 이동하고, 분산피난은 2개 이상의 지정된 복수경로를 통해 출구로 이동한다. 이 2가지 피난형태에 따른 피난완료시간의 차이를 조사하기 위해 기본피난 외에 분산피난에 걸리는 시간도 계산하였다. Simulex를 이용하여 피난 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 각 층의 재실자, 즉 수용인원의 산정과 피난계단의 개수와 폭, 길이, 수용인원의 신체크기 .
문제점을 확인 하는 것이다. 이를 위해 지상39 층의 주상복합 건축물을 대상으로 상용 프로그램인 Simulex’)를 사용하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다.
같다. 피난 시나리오는 39층 거실에서 화재가 발생하면 각 충의 수용인원이 피난 층인 1충까지 대피하는 것으로 설정하였다. 실제 건축물의 계단폭은 건축법에서 규정하고 있는 특별피난계단의 폭 0.
변환하여 사용하였다. 피난계단의 길이(1개충 11.8m, 전체 450.7m)를 입력하고, 각층 2개의 출입문별로 1번 계단은 Simulex의 링크 1번부터 39번까지, 2번 계단은 링크 40번부터 78번까지로 지정하였다. 계단 폭은 건축법에서 0.
대상 데이터
1층 판매시설의 수용인원은 459명이고, 2층부터 6 층까지는 숙박시설의 주차장이므로 층당 30인으로 하였다. 7층 이상 숙박시설의 109.
고층 건축물의 피난 안전성을 확인하기 위하여 지상 39층 주상복합 건축물을 대상으로 피난 시뮬레이션을 수행하였다. 계단폭과 수용인원 산정기준에 대한 피난완료시간과 피난자수로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
피난 시뮬레이션의 대상으로 선정된 건축물은 지상 39층의 주상복합 건축물로서 제원은 Table 1과 같다. 피난 시나리오는 39층 거실에서 화재가 발생하면 각 충의 수용인원이 피난 층인 1충까지 대피하는 것으로 설정하였다.
이론/모형
수용인원은 Table 3과 같이 소방법 , 실거주, National Fire Protection Association(NFPA) 101 Life Safety Code의 3가지 기준을 적용하여 계산하였다. 수용인원이 적용기준에 따라 크게 다르므로, 각 기준에 따라 산정한 수용인원에 대하여 피난 시뮬레이션을 수행하였다.
피난 시뮬레이션용 도면은 CAD로 작성된 각 층의 평면도를 변환하여 사용하였다. 피난계단의 길이(1개충 11.
성능/효과
(1) 소방법과 실거주, NFPA 101 인명구조 코드의 3가지 기준으로 산정한 수용인원에 큰 차이가 있었고, 소방법 기준 총수용인원은 실거주자의 2.3배, NFPA 기준의 2.6배였다.
(2) 소방법 기준의 경우, 계단폭이 작을수록 중간층에서의 병목현상으로 인해 피난효율이 낮았고, 계단폭의 피난효율에 미치는 영향이 컸으나, 실거주나 NFPA 기준의 경우, 계단폭이 L2m일 때도 피난효율이 높고 계단폭이 피난시간에 미치는 영향이 거의 없었다.
(3) 소방법 기준의 경우, 중간층에서 병목현상이 발생하고 기본피난에 비해 분산피난의 피난시간이 짧으므로, 수용인원이 많은 고층 건축물의 중간층에 피난안전구역 설치와 피난동선의 분산배치가 필요함을 확인하였다.
5m의 경우, 소방법 기준일 때 병목현상의 발생으로 피난시간이 지연된다. (a)의 계단 폭 1.2m의 경우와 비교하면 3가지 기준 모두 계단폭의 증가로 인해 피난자수가 증가함을 알 수 있다.
계단폭이 1.2m일 때 피난시간이 가장 오래 걸린 충은 36 층으로 1, 505초가 소요되어, 병목현상이 심각함을 확인할 수 있었다. 또, 계단폭이 L5m일 때는 34층에서 피난을 완료하는데 1, 110초가 소요되었고, 계단폭이 1.
8m일 때도 병목현상으로 피난이 지연되었다. 그러나 실거주 또는 NFPA 기준으로 산정한 수용인원이 소방법 기준보다 훨씬 적어 계단폭 1.2m에서도 안전한 것으로 나타났다. 이러한 모순된 결과는 수용인원의 산정기준에서 비롯된 것이므로, 만일 소방법의 산정기준이 불필요하게 높다면 이를 개선해야 한다.
그러나 건축물의 구조와 용도에 따라 법규에 규정된 방화설계 만으로는 충분한 안전성을 확보할 수 없으므로, 피난 시뮬레이션을 통해 예상되는 화재위험으로부터 피난 안전성을 보완할 필요가 있다. 또한 피난 시뮬레이션의 결과에 따라 설계 단계에서부터 피난 계단을 충분히 확보함으로써 문제점을 개선할 수 있다.3)
후속연구
(4) 소방법 기준의 경우에는 계단폭이 1.8m일 때도 병목현상이 일어나지만, 실거주 또는 NFPA 기준에서는 계단폭 1.2m에서도 안전하므로, 수용인원 산정관련소방법 기준의 완화가능성에 대한 추가연구가 필요함을 알 수 있었다.
이러한 모순된 결과는 수용인원의 산정기준에서 비롯된 것이므로, 만일 소방법의 산정기준이 불필요하게 높다면 이를 개선해야 한다. 따라서 수용인원 산정기준을 NFPA 101 수준으로 완화할 수 있는가에 대한 추가연구가 필요하다.
참고문헌 (10)
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