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。
六、日本以性能安全設計之案例
日本的性能火災安全設計法(即所謂的性能設計法)是從日本 現行的建築基準法所規定的火災安全規格中開發出來,並確保同等 的安全性水平。其目標在於替換建築基準法規格性規定之構造耐火 性能、防火區劃、避難通路的防護、避難通路的數目及方向,內裝 材料的燃燒性。另外,性能設計法只是考慮建築基準法中火災安全 關連規定的替代系統,並沒有考慮到消防法所關連事項的處理。以 下之性能設計法12乃使用已滿足消防法關係法規為前提,進行其相關 火災安全性之檢討。
(一)性能設計法的基本要件
性能設計法被要求的基本要件是,以機能要件解釋依現行建築 基準法所要求的規格規定,整理如表 9 所示。這些要件是依據現行 建築基準法所反應火災安全性之最小必要範圍。
表9:性能設計法的基本要件
(單體)獨立建築物之火災安全上的要件 1.1 起火防止
1.2 對危險物品的安全處置 1.3 人命安全的確保
1.3.1 適當避難計畫的考量
1.3.2 有顯著燃燒危險材料的使用限制 1.3.3 安全避難場所的確保
12 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.25~28。
1.3.4 安全避難路徑的確保 1.4 他人財產等權利的保護 1.4.1 防止延燒至他人建築物
1.4.2 防止倒壞阻礙他人建築物、空間 1.4.3 防止延燒至他人空間
1.4.4 區分所有建築物之火災後再使用 1.5 消防活動的確保
1.5.1 消防活動據點的確保 1.5.2 火災規模的限制 市街地火災安全上的要件 2.1 防火地域的建築物
2.1.1 都市防災幹線道路的保護 2.1.2 都市防災空間的保護 2.2 準防火地域的建築物
2.2.1 市街地火災的延燒擴大抑制 (二)案例研究的概要
日本的案例研究,計有 A~C 三個設計例表示。案例 A 是,依據 現行法規來進行設計,不考慮設置撒水設備的情形。而案例 B 和 C 是依據使用性能設計法來進行防火設計,案例 B 為未設置撒水設備 的場合,案例 C 為設有撒水設備的場合。
1.建築物的特徵
設定建築物,其一面面向 12m 的公共道路,剩餘的三面和其他建 築物相鄰接。所以建築物與鄰地境界線退後 4m 建造。
案例 A~C 是相同平面的建築物所構成,兩個建築物大小為長方形 的挑高中庭配置。一個為中央地下一樓到四樓相連通,樓地板面積 約 660 平方公尺之建築物。另一個為一至四樓相連通,樓地板面積 約 82 平方公尺。居室面對中庭的該面設置玻璃窗戶。另,建築物 構造採用耐火保護之鐵骨組合而成。
主要用途來說,在一樓有入口、走道、銀行、保險公司,假設有大 量之顧客。二至四樓有多家複合用途商店、辦公用途空間。自助餐 館,位於中庭的底部,餐廳是位於四樓,二者均假設係供不特定人 員進入之場所。且於一樓設置管理室,考慮於緊急時發揮防災中心 的功能。
2.各案例的概要
(A)案例 A(依據現行法的設計)
案例 A 的設計法完全依據現行建築基準法來進行設計,因建築物 為耐火建築物,主要構造部分材料及外牆被要求一小時以上的耐 火性能。關於防火區劃,樓地板面積在 1500m2以內區劃,另挑高 中庭、樓梯、電梯間等全部需以防火牆、防火門或防火鐵捲門來 區劃。為了防止煙的擴散,建築物在樓地板面積 500m2以下要區 劃,或者使用防煙垂壁來區劃,各個防煙區劃要求自然排煙(樓 地板面積 1/50 以上的開口面積)或機械排煙(排煙風量每 1m2每 分鐘需有 1m3以上)。避難樓梯的寬度在 1.4m 以上,為使到達樓 梯的步行距離在 60m 以下且重複步行距離在 30m 以下,該建築物 被要求 3 個樓梯。另建築物在防火區域內,與鄰地境界線在 5m
(一樓為 3m)的範圍內之開口應使用鐵絲網玻璃。
(B)案例 B(未設置撒水設備之性能設計法設計)
案例 B 的設計,考慮未設置撒水設備,以適用性能設計法來進行 設計。依據性能設計法時,建築物必須檢討適合表 9 所示之基本 要件。但是依建築物本身的條件是可免除幾個要件的。這裡所進 行的研究是建造在防火地域內,假設是單一用途的辦公建築物,
表 9 中基本要件之 1.4.4 項及 2.2 項等之要求並不適用。
案例 B 基本的建築物空間構成與案例 A 相同不變,這個案例適用 性能設計法的技術基準,檢討不要一部份的防火牆和耐火構造,
並變更牆壁之可能性,並檢討中庭挑高空間之一部份免除防火鐵 捲門的可行性。
(C)案例 C(有設撒水設備之性能設計法設計)
案例 C 的設計和案例 B 同樣,適用性能設計法來進行設計。但是 建築物設有自動撒水設備。這個案例 C 是特別針對中庭挑高空間 之防火區劃檢討其火災安全性,和可否免除開口部防火鐵捲門的 檢討。
(三)性能設計法的檢討 1.火災情境的設計條件
雖然建築物內各個分租店其營業時間有所差異,建築物內部人員數
量的設定,係以全部的分租店同時使用的時間為對象,即考慮內部 人員最多時的條件進行檢討。
火災情境設計之火源,考慮如圖 8 所示之火源。火災初期時發熱速 度 Q[kW]隨著時間(t)的平方(Q=αt2)增加(通常辦公室,α
=0.05[Kw/s2]),以換氣量、可燃物表面積或撒水設備的動作來決 定其所達到的上限值。撒水設備對發熱速度的上限值,只對從出火 室及走廊之避難,或者他人空間延燒防止之檢討有效。即對於全館 避難、確保消防活動、構造安定性、市街地火災的防止相關項目,
不檢討有撒水設備設置時的效果。
圖8:設計火源概念圖
2.與基準適合性的確認
使用性能設計法案例研究遵從表 9 所示基本要件,按以下方式考量 基準的適用性:
[1.1] 起火防止
檢討裝潢材料受輻射熱著火下限,俾供使用妥當的材料。
[1.2] 對危險物的安全措置
機械等設備應遵從消防法相關法規規定。
[1.3] 人命安全的確保 [1.3.1]適切的避難計畫考量
最後避難場所是建築物鄰接公共道路。
[1.3.2]易於燃燒危險材料的使用限制
裝飾材料需採用不燃材料或同等的材料。
[1.3.3]安全避難場所的確保
最後避難場所的道路,不進行特別要件的檢討。
速度
時間
通風控制、燃料控制 全館避難
消防活動的確保 構造安定性 市街地火災的防止 Q=αt2
[1.3.4]安全避難通路的確保
安全避難通路的確保基準,係針對從起火室起避難出口數及寬 度、不能只一方向避難限制的走廊,避難通路障礙防止等依簡 易預測計算式進行基準適合性檢討。
[1.4]他人財產等權力之保護
[1.4.1]向他人建築物擴大延燒之防止
在此進行檢討防止因輻射熱而產生擴大延燒,檢討自鄰接境界 地後退 3m 位置,及自鄰接境界地後退 0.5m 位置時。另外,檢 討開口部噴出火舌時延燒擴大的防止。
[1.4.2]防止他人建築物空間之障礙和倒塌
就火災時建築物倒塌之防止而言,以一小時標準加熱試驗比較 其時間—溫度面積,檢討其構造之安定性。
[1.4.3]防止向他人空間之延燒
防止向他人空間之延燒,係檢討防止通過內部空間之擴大延燒 及通過外部空間之擴大延燒。
[1.5] 消防活動的確保 [1.5.1]確保消防活動之據點
消防活動據點之確保,其安全性係檢討從消防活動力之據點到 火災場所為止的距離和其他據點牆壁表面溫度等。
[1.5.2]火災規模的限制
火災規模的限制,檢討建築物內可燃物的條件和滅火使用之水 帶數量。
[2.1]防火地域內之建築物
[2.1.1]都市防災幹線道路的保護
都市防災幹線道路垮塌之防止和都市防災幹線道路輻射熱 影 響等相關之檢討。
(四)小結
本次之研究案例,建築物的設計依據現行法之場合較難實現,
而使用性能設計法則可以達到。表 10 為案例使用現行法和性能設計 法時的比較結果。在本表上可以得到,使用性能設計法,對於火災 規模限制上面積區劃的要求可以轉換,而檢討防火區劃和不具耐火
等級的牆壁轉換。因此,依性能設計法檢討挑高中庭周圍開口部的 防火、防煙閘門的減緩可行性,天花板提升 10m,自然排煙口加大,
顯示可免除防火、防煙閘門。
另外,可以看出日本的案例研究特點為,檢討性能設計法之要 件對於技術基準的適用性,舉出手計算等級的簡易預測式和使用上 的意思。這個結果,是比其他國家在檢討過程時常為之黑箱作業明 確。
從本次日本的案例研究,整體上大概可以瞭解性能設計法的組 織架構。今後,對於依性能設計法技術基準之設計,為了確保其安 全性,必須整理出簡易預測式的工具。
表10:各案例研究設計之比較
案例 A 案例 B 案例 C
設計根據 現行法 性能指向型基準
撒水設備 無 無 有
面積區劃 ≦1500m2 以最大火災規模來限制 挑高中庭的開口部 鐵絲網玻璃和防火鐵
捲門併設
鐵絲網玻璃(一部份 併設防火鐵捲門)
鐵絲網玻璃
防煙區劃 ≦500m2 以避難通路的安全性來限制 排煙 全館機械排煙 只有走樓廊機械排煙
挑高中庭的煙控制 頂部自然排煙(18m2) 自然排煙(72m2)利用 煙滯的效果
第三節 防火性能評估要項
以下將就建築物之防火區劃、排煙系統、避難設施、內部裝修 材料、結構耐火設計等方面進行評估13。