紐西蘭的案例分析11是基於規格書的規定設計與性能的設計來 檢 討 建 築 之 安 全 性 。 規 格 書 的 規 定 係 基 於 NZBC(New Zealand Building Code)來執行設計。而性能的規定,分為沒有撒水設備而設 置煙探測器的情形,和設置有撒水設備的情形之兩組來進行檢討。
(一)建築物概要
本案例建築物並不是中庭挑空,而是中央核心的建築物(center core type)。
1.建築物的概要如下:
a.建築物型態
建築物的平面:長方形(75m×40m)
樓層數:地上四層、地下一層。
樓層高度:3.0m 天花板高度:2.8m
11 北後明彥 etc.,性能的火災安全設計法 現狀,火災(228 號),Vol.47 No.3,1997.6,pp.21~24。
建築物構造:R.C 構造(內壁:石膏板)
b.各層的用途 B1F:停車場
1F:接待中心、自助餐館、辦公室。
2F~4F:事務所
ATRIUM(挑高中庭):沒有。
2.各層內部人員數如表 5。
表5:各樓層內部人員數的設定
樓層 使用目的組 人口密度(人/m) 有效總面積(m) 內部人員數(人)
4 層 WL 0.1 2800 280
3 層 WL 0.1 2800 280
2 層 WL 0.1 2800 280
各層 IA 0.03 48 2
1 層 CL/WL 0.8/0.1 693/1926 511/193
地下層 IA 0.02 3000 60
(註)WL:office CL:自助餐館 IA:電梯、廁所、地下停車場
IE:出入口、避難通道、走廊、樓梯
(二)基於規格書規定的設計 1.設計的要件
這個案例是符合紐西蘭建築物法規(XZBC)的案例研究。其要件 簡單整理如下:
▲以保護內部人員的人命安全為目的。
▲鄰居的財產保護。
▲確保消防隊救災活動的安全時間。
2.耐火性能
本案例耐火性能,外壁以及主要構造部分是 120 分鐘,內部避難通 路的耐火性能要求 60 分鐘。樓地板的層間區劃,要求 60 分鐘的耐 火性能。樓梯等門扉需 60 分鐘的耐火性能。
3.避難安全對策
各樓層需有兩個獨立的樓梯。樓梯需有出口通路,且要求是通往安
全的通路。樓梯的門扉必須將火及煙隔離。樓梯的要求有二:其一,
可以直接通向戶外;其二,必須能通往地面層的樓地板空間。
為確保兩方向的避難逃生原則,對超過 500 人的自助餐館來說,須 要求三方向之避難通道。避難通路的高度和寬度、及有關的步行距 離如表 6 之要求。
表6:避難通路的高度、寬度和步行距離 水平方向避難通路的高度 2.1m 以上
水平方向避難通路的寬度 0.85m 以上 出口通道(樓梯)的寬度 1.0m 以上
120m(可能兩方向避難時)
事務所
48m(不可能兩方向避難時)
90m(可能兩方向避難時)
自助餐館
36m(不可能兩方向避難時)
103.5m(可能兩方向避難時)
步行距離
停車場
41.4m(不可能兩方向避難時)
4.延燒之防止對策
基準層面積超過最大防火區劃面積 2500m2之規定,因此要求劃分 成兩個以上的防火分區。對地下停車場而言,最大的防火分區面積 為 5000m2,因此不需要區劃。
貫穿防火區劃、防煙區劃的風管等,應要求具有與防火壁同等性能 並予以必要的封填。另外在空調管道設置熱連動之防火閘門。
5.防止外部延燒擴大的對策
北側:離建築物 10m 以上,因此開口部的耐火性不要求。
東側:鄰接境界線上有建築物,因此開口部需要求耐火性。
南側:離建築物 10m 以上,因此開口部的耐火性不要求。
西側:鄰地最短距離為 3m,因此不具耐火性之開口部佔全部 60%
以下。
(三)性能的設計(無撒水設備的場合)
以下是未設置撒水設備,而設有煙探測器場合時檢討其性能設 計。
1.設計的要件
基於性能規定設計的要項如下:
◆各樓層內部人員須在火災影響無法忍受前,到達樓梯或建築物 的外部。
◆鄰接建築物,不受起火建築物輻射熱的影響。
◆在內部人員避難終了前建築物不得倒塌。
以上所示各項,具體數值規定如下:
◆無法忍受的狀況是指上部高溫層達樓地板面高 1.8m 或達 185℃
時(相當於 2.5kw/m2的熱氣流)。
◆鄰接建築物不能受到 15.0kw/m2以上的輻射熱。
◆構造安定上,應確保充分的避難時間。主要的構造部分應以符 合這個型態來設計。
性能的設計必須滿足以上的要件,來進行各個部分的檢討。
2.耐火性能
事務所的火載量密度是 800MJ/m2。火災持續時間是 92 分鐘。因而,
主要構造部及境界壁(東側壁)要求 90 分鐘的耐火性能。
考慮全館避難的情形,內部人員 1114 人,流動的速度為 1.2 人 /sec/m,通過 0.9m 寬度的點,所需時間約 17 分鐘(1114÷(1.2 x 60 x 0.9)=17.19),考慮避難開始時間為從起火五分鐘後,加上安全餘裕 1.5,所要避難時間約 33 分鐘((17+5) x 1.5=33)。因此,要求內 部的避難通路及層間區劃需有 30 分鐘的耐火性能。
3.避難安全性
為了確保避難的安全性,將建築物內全部的居室、居室避難所需時 間、耐火狀態時間長短的變化,做一火災模式化來檢討。各種設定 模式如表 7 所示。
表7:模式化的各種設定 火源設計 “快速(fast)”t2之設計火源
設定火災發生後 300 秒後達 4MW。
CFAST:用為火災成長和煙流動模式 電腦模式
FPETool:用以計算煙探測器的動作時間。
門扉的煙洩漏率 0.01%
起火室的設定 事務所(大的,30m×20m),事務所(小的,15m×8m),
自助餐館(21m×33m),停車場(75m×40m)
避難開始時間 火源的尺寸為 0.5m 或者是發熱速度達 100kW 時(火災室)。
火警自動警報設備動作且避難人員確認火災時(非火災室)。
1.2m/s(坡度小於 1/8 之場合)
步行速度
1.0m/s(坡度大於 1/8 或樓梯部分)
流動係數 1.2 人/sec/m
舉例來說,假設起火室在自助餐館(21m x 33m)時其煙層高度 的發展如圖 6 所示。檢討的結果,自助餐館必須設有 4 個門。
圖6:煙層下降情形(無撒水設備場合)
(四)性能的設計(設有撒水設備之場合)
以下是設有撒水設備設置時,有關性能設計的檢討:
1.設計的要件
設計的要件基本上和前述未設置撒水設備時的要件相同。但是,針 對『為了在最後一位內部人員避難完成前,建築物不得倒塌』之具 體要件,構造之安定應能維持 30 分鐘。
2.耐火性能
所要求的耐火性能如下所示:
◆主要構造部應有 30 分鐘的耐火性能。
◆樓梯部分應有 30 分鐘的耐火性能。
3.避難安全性
安全性的確認(check)方法,與未設置撒水設備的檢討一樣。使 用 FPETool 來計算撒水設備的動作時間。設計火源是使用 Evans 建 築的算數法,隨著撒水設備的動作(68℃動作)而持續的衰退。與 圖 6 來比對,在自助餐館設有撒水設備時,起火室煙層的發展如圖 7 所示。依照模式的計算結果,由於撒水設備的動作,火災時不會
3 2.5
2
1.5
1
0.5
0
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600
時間(秒)
煙 層 高 度
︵ m
︶
走廊
餐館居室
發生閃燃(Flashover)。因而檢討火災在起火室就被撲滅掉了,因
安全通路 60 分鐘 30 分鐘 15 分鐘 防火區劃 60 分鐘 30 分鐘(避難時間
開始)
30 分鐘(避難時間 開始)
自助餐館的門扉 3 個 4 個 2 個 被要求的主要設
備
煙探測器、
手動通話裝置、
空調系統(供為 排 煙 設 備 而 言)、煙控系統
(地下停車場)
煙探測器、
手動通話裝置、
火災警報系統
手動通話裝置、
火災警報系統、
免設昇降機前室、
地下停車場除自動 撒水設備外免設其 他消防設備。