建築物火災的風險影響因素

第二章建築物防火安全的定量評估法

第二節建築物火災的風險影響因素

本研究在進行前節火災案例探討的過程中，發現大多數的廠辦類建築物

，投資者為強化其投資效益，造成建築物皆有相當程度的〝複合使用行為〞

，如汐止東方科學園區大樓等；因此，在對此類建築物進行防火安全評估時

，不僅應考慮各類用途所佔面積權重比，更應該探討各類用途起火之風險影響程度；因此，本研究根據前台灣省警務處及內政部消防署之統計資料，獲得民國 70~92 年 5 月間台灣地區各類場所核發建築物樓地板面積如(表 2-3)

，以及民國 74~92 年 5 月間台灣地區各類場所火災發生次數統計如(表 2-4 及表 2-5)，而將表 2-4 內各類場所年平均起火次數，除以表 2-3 內各類場所樓地板面積之合計值；如此，將獲得各類場所單位面積起火機率及相對比例如(表 2-6)。本研究依照建築物使用用途的類別，獲得場所內各類用途之面積比例；另外，再利用各類用途單位面積起火機率之相對比例，將此比例值與前述各類用途所佔面積比分別正規化後再相乘，所獲得的兩者乘積之比值，

再次經過正規化後，即可得到各類場所相對應之複合用途風險係數；所以，

本研究將上述結果彙整後，提出建築物基本資料表如(表 2-7)，用以清楚顯示建築物內各類用途所佔面積比，以及各類用途單位面積起火機率之相對比例

，經過數值計算後，即可獲的各類用途之複合用途風險係數，由此來表示各類用途對於整體建築物起火之風險影響程度。

第三節建築物防火安全的定量評估法

根據本章第一節之研究結果，本研究將各安全評估因素的影響程度分成 A~E 等級配分，並以文字輔助說明其等級的意義，另將建築物的防火安全評估因素20 個大項及 53 個細項，以及各安全評估因素所對應的權重關係值，

合併考量後，製作成各類場所防火安全評估表如(表 2-8~表 2-12)；本表為方便評估人員迅速判定各安全評估因素等級的得分，特將安全評估因素 20 個大項，依照國內現行法令的規定，如建築技術規則、各類場所消防安全設備設置基準、防火管理制度等，再細分為 53 個調查細項目。因此，使用本表進行建築物防火安全評估時，應先依照標的物之場所特性，參考表內等級配

分欄之文字說明，選定各調查細項目 A~E 等級配分，或直接查標準表(如表 2-13 及 2-14)，再分別予以配分，將其配分結果分別乘以各安全評估細項之對應權重值，如此可獲得各單項之評分值，再將各單項評分值合計後，獲得建築物防火安全評估合計值；另外，亦可依照(表 2-2)安全評估因素與防火安全對策的相對關係，獲得預防起火、防止擴大、避難逃生等三個防火安全對策的評分值。此外，參照本章第二節研究成果，亦可獲得評估標的物內，各類場所之複合用途風險係數，將此係數分別乘上前述各類場所防火安全評估合計值，即獲得複合用途廠辦建築物防火安全的總分值，再與建築物防火評估基準表進行核對，將可判定建築物防火安全等級，其整體定量評估法之作業流程如(圖 2-1)。

前述所提的建築物防火評估基準表，其架構猶如日本特定建築物防災性能評價法的結果如(表 2-15)；然而，本研究由於年度計畫內容較大，造成研究時程緊迫；因此，今年度尚無法獲得足夠樣本數目的案例，以實際驗證的方法獲得本土化的防火評估基準表；不過，發展本土化的建築物防火評估基準表，此一目標將是未來研究發展的重點。

表 2-1：各類建築物安全評估因素標準化後之權重值

權重權重權重權重權重編號安全評估因素

(廠辦類) (住宅類) (營業場所類) (百貨商店類) (其他綜合類) 一

管理組織與計畫

5.70 6.0 6.52 5.68 7.05 二

火氣電使用與管制

6.89 7.4 4.20 6.20 3.77 三

人員防災應變能力

5.23 10.2 5.98 4.13 4.43 四員工/訪客之比或人員身心狀況 2.14 7.4 5.09 4.13 3.44 五

可燃物的質與量

9.03 8.5 5.45 7.75 5.41 六

危險防護或人為縱火

5.46 0 4.38 1.29 3.44 七

內部裝修材料

4.04 10.6 6.88 4.13 6.39 八

建築物主要構造及空間配置

4.51 1.0 5.45 3.10 4.43 九

外牆開口部

4.99 0 4.02 5.17 5.41 十

水平區劃

^5.46 ^3.9 ^5.27 ^5.68 ^5.41 十一

垂直區劃

3.33 4.6 3.13 5.68 4.75 十二

防火門、窗

3.80 3.6 4.73 6.72 5.74 十三

防火避難措施

3.80 3.9 5.45 4.65 6.39 十四

避難逃生設備

2.14 3.2 4.38 3.10 4.10 十五

排煙設備

4.04 0 4.91 5.17 3.44 十六

警報及廣播設備

5.70 6.1 4.73 6.20 6.39 十七

手動滅火設備

4.75 6.0 6.16 4.65 5.41 十八

自動滅火設備

8.55 4.0 4.55 7.24 6.39 十九

建築物環境特性

4.51 6.7 3.48 3.62 4.10 二十

消防資源力

5.94 6.9 5.27 5.68 4.10

表 2-2：建築物火災之安全評估因素與安全對策關係表

安全對策

編號安全評估因素

預防起火對策防止擴大對策避難逃生對策

一

管理組織與計畫 ● ●

二

火氣電使用與管制 ●

三

人員防災應變能力 ● ●

四

員工/訪客之比或人員身心狀況 ●

五

可燃物的質與量 ● ●

六

危險防護或人為縱火 ●

七

內部裝修材料 ● ●

八

建築物主要構造及空間配置 ● ●

九

外牆開口部 ● ●

十

水平區劃 ●

十一

垂直區劃 ●

十二

防火門、窗 ●

十三

防火避難措施 ●

十四

避難逃生設備 ●

十五

排煙設備 ●

十六

警報及廣播設備 ●

十七

手動滅火設備 ●

十八

自動滅火設備 ●

十九

建築物環境特性 ● ●

二十

消防資源力 ● ●

表 2-3：民國 70~92 年 5 月間台灣省各類場所核發建築物樓地板面積表

總樓地板面積(千平方公尺)

執照別

年別住宅類百貨商店類廠辦類營業場所類其他綜合類民國70 年以前 262483 123330 69683 32054 71388 民國 71 年 13435 5830 2848 1653 2071 民國 72 年 13354 4237 2344 1669 1701 民國 73 年 14118 4041 2344 1669 1701 民國 74 年 13994 4499 3394 2068 2468 民國 75 年 13291 3087 3234 2144 2352 民國 76 年 13261 2835 4147 1680 3016 民國 77 年 14466 3831 5669 1611 4031 民國 78 年 14528 4764 5733 2236 3973 民國 79 年 12059 7929 4926 1868 4490 民國 80 年 12289 8101 4408 2500 4696 民國 81 年 15657 8982 4635 2508 5140 民國 82 年 21769 12644 1816 2371 8944 民國 83 年 28584 15364 5388 2164 6660 民國 84 年 26459 15341 4399 2902 6773 民國 85 年 20361 10858 3934 2486 7801 民國 86 年 14593 9637 3784 2902 7545 民國 87 年 13916 9217 4610 2467 8473 民國 88 年 13560 8937 6813 4089 7841 民國 89 年 10368 6209 6882 3042 8523 民國 90 年 8192 4375 6112 2425 10063 民國 91 年 7910 3209 3309 1769 8186 民國92 年5 月止 3328 1438 1069 1431 2302

小計 581975 278695 161481 81708 190138

總計 1293997

表 2-4：民國 74 年~92 年 5 月間台灣省各類場所火災發生次數統計表

年別住宅類百貨商店類廠辦類營業場所類其他綜合類總次數民國 74 年 3803 441 1863 205 289 6601 民國 75 年 5681 567 2370 273 229 9120 民國 76 年 3910 395 1887 229 308 6729 民國 77 年 3270 360 1593 206 221 5650 民國 78 年 3534 450 1608 285 188 6065 民國 79 年 3569 450 1663 283 207 6172 民國 80 年 3871 420 1730 259 248 6528 民國 81 年 3755 403 1372 279 162 5971 民國 82 年 5196 507 1949 391 469 8512 民國 83 年 5746 599 2085 425 373 9228 民國 84 年 5847 509 2157 501 485 9499 民國 85 年 7789 691 2401 630 725 12236 民國 86 年 3358 305 1340 203 465 5671 民國 87 年 3553 299 1343 199 413 5807 民國 88 年 3477 356 1501 237 398 5969 民國 89 年 2891 259 1450 172 445 5216 民國 90 年 3002 273 1210 182 408 5075 民國 91 年 2608 248 1117 166 360 4499

民國92 年5 月止

930 107 327 72 113 1549

總計次數 75790 7639 30966 5197 6506 126097

平均 4119.02 415.16 1682.93 282.45 353.59 6853.10

表 2-5：台灣省各類場所 74 年~92 年 5 月火災發生次數百分比

`

住宅類百貨商店類廠辦類營業場所類其他綜合類

74 年-92 年 5 月火災發生

次數百分比 60% 6% 25% 4% 5%

表 2-6：各類場所單位面積起火機率與相對比例

建築物火災發生率

大小順序 1 2 3 4 5

用途類型廠辦類住宅類營業場所類其他綜合類百貨商店類

單位面積起火機率

(次/年、平方公尺)

1.04*10

^-5

7.07*10

^-6

3.46*10

^-6

1.86*10

^-6

1.49*10

^-6

相對比例 7.00 4.75 2.32 1.25 1.0

百分比類別

表 2-7：建築物基本資料表

建築物名稱

基地座落

管理權人

聯絡地址

聯絡電話

基地面積

建築面積

距地面高( 各種用途樓地板面積(m²) 樓層編號層高(m)

深)度(m) 廠辦類住宅類營業場所類百貨商店類其他綜合類

小計(m²)

地下參層

地下貳層

地下壹層

壹層

貳層

參層

肆層

伍層

陸層

柒層

壹層

突出

物貳層

小計

總樓地板

面積(m²)

面積比

相對機率比 7.00 4.75 2.32 1.25 1.00 -

複合用途風

險係數

表 2-8：建築物防火安全評估表(廠辦類)

表 2-9：建築物防火安全評估表(住宅類)

表 2-10：建築物防火安全評估表(營業場所類)

表 2-11：建築物防火安全評估表(百貨商店類)

表 2-12：建築物防火安全評估表(其他綜合類)

表 2-15：日本的特定防火對象物的防災性能評價手法評估基準表

最終評估

評估基準評估指標

總分對策項目得分必須項目得分最終評定

預防抑制 340 擴大防止 280 S 級安全 900 以上

避難救助 400

三項對策項目均達 75%以上，且必須達項目 50%

預防抑制 225 擴大防止 210 A 級良好 800 以上

避難救助 300

三項對策項目均達 60%以上，且必須達項目 50%

預防抑制 170 擴大防止 140 B 級尚可 600 以上

避難救助 200

三項對策項目及必須項目達 50%

預防抑制 85 擴大防止 70 C 級危險 300 以上

避難救助 100

三項對策項目及必須項目達 30%

對策項目別得分與必須項目得分之較低者為其等級

D 級非常危險不屬於上述四種情形者

圖 2-1：建築物防火安全定量評估法整體作業流程圖

國內外文獻探討現行相關法規研析火災案例調查分析

初選安全評估因素

安全因素選定安全等級配分(A~E 級)

建築物防火安全評估表

建築物防火安全定量評估複合用途風險係數

建築物防火安全定量評估法

建築物防火安全評估基準表評定等級

改善對策與建議

(正規權重化)

N.G. O.K.

實際案例

第三章建築防火安全的程式驗證評估法

第一節火災模擬程式介紹

以各種火災危險度評估(Fire Risk Assessment)技術或方法，大致上可分「

靜態評估」及「動態評故法」兩類：

1.靜態評估法：透過建築物各種危險因素之相關資料，與實際調查分析的結果，求出各因素相關的權重值與得分，以便進行評估的方法，本研究第二章所提之建築物防火安全定性評估法即屬此類。

2.動態評估法：以具體的方法探討建築物起火後之動態歷時發展情況，

其參數包含時間、火災現象及人員行動等情況等，進行其時間推演之預測，並同時配合考量火災現象與人員行動等因素進行評估。

由於建築物起火後的動態模式相當複雜，在進行建築物火災動態評估時

，過去通常只能採用經驗公式與案例比對的方法，隨著電腦科技的發達，近年來大都採用電腦程式來模擬其動態評估。一般而言，對於火場模擬的方式可分為兩大類：區域模式(Zone Models)與場模式(Field Models)兩類。其中區域模式係將火場分割為上層或稱為熱層(Hot Zone)及下層或稱為冷層(Cold Zone)，利用物理及化學理論來描述火場的物理特性，如上層與下層的溫度

、煙層厚度、產生氣體濃度等，以此種組合來模擬火場的情境(Scenario)；另外，場模式(Field Models)係將流體力學及熱力學的理論，引入程式進行火場模擬，此種模式需要較具經驗的專門技術人員，對於電腦硬體的等級需求亦較高，尤其，進行建築物全場模擬時，所使用的電腦運算的速度及記憶體的容量，常常控制火災動態模擬成果的品質。目前世界上大約有 30 幾套火災模擬程式，本研究即針對國內較常用的軟體的功能介紹如下：

1.C-FAST(Fire and Somke Transport)程式

此程式係由美國 NIST/BFRL(National Institue of Standards and Technology/Building and Fire Research Laboratory)研發而成。此程式乃

以區域模式進行多個房間的火場模擬，先將房間數等幾何資料輸入程式中，並設定起火點位置與熱釋放率，以此獲得火場中冷和熱層的溫度、煙層的厚度、產生氣體的濃度。

2.FIRECAM(Fire Risk Evaluation and Assessment Modelt)程式

此程式係由加拿大國家研究院(National Research Council of Canada NRCC)所發展而成。此程式除了可以區域模式進行火場模擬外，並可以將建築物周遭環境特性、區域消防救援力等納入考量，進行火災危險度模擬及火災風險、損害成本分析。國內學者熊光華君曾將本評估法引入國內，並成立研究小組進行國際合作。

3.HAZARD Ι 程式

此程式係由美國 NIST/BFRL(National Institue of Standards and Technology/Building and Fire Research Laboratory)花了將近五年的時間和數百萬美元的經費發展而成。此程式以區域模式最多可進行 30 個房間的火場模擬，可進行一個或多個起火點位置與熱釋放率，以此獲得火場中氣體溫度、煙濃度、燃燒產物的濃度計算等；另外，亦可模擬火場中人員(以老人或避難能力較弱者為基準)實際避難逃生時間，以此計算火場中人員容許避難逃生時間，及可能死亡時間及位置的預測。

4.FDS(Fire Dynamics Simulator)程式

此程式是由美國NIST(National Institute of Standards and Technology)於西元2000 年 2 月及 2001 年 9 月公開發表第一及第二版，旋即於 2002 年11 月發表第三版，目前仍持續改進中。該程式是一套計算流體動力學及熱力學的軟體，軟體的核心是 Navier-Stokes 方程組，是以 Fortran90/95 程式語言組成；此程式可以全場模擬建構火場的幾何邊界條件，並模擬火場中可燃物進行燃燒反應與火場中熱流與煙流的動態變化，其結果可以利用 Somkeview 軟體，以 3D 的方式直接顯示火場中煙、熱及其他氣體隨時間的變化情形，並且可同時模擬撒水頭動作

後火場溫度、煙氣等隨時間的變化情形，目前國內已有相當多的學者

、專家以此進行火災模擬與火場重建的工作。

本研究在考量研究經費負擔與經專家學者的建議後，決定採用 FDS 火災模擬程式來進行建築物火災動態評估，以獲得火災危害度分析相關資料，

並以此當作建築物防火安全程式驗證評估法的工具，將其結果用以驗證第二章定量評估法的結果。

第二節建築物內人員極限避難逃生時間計算

通常建築物的火災是在非預期的情況下，可燃物與空氣中的氧氣在外部熱量作用下，進行氧化反應而產生燃燒現象；其後藉著燃燒產生的熱量及煙量的移動，使燃燒逐漸向鄰近部分移動，最後造成全面性的燃燒。建築物火災的可怕在於其發展過程所產生的煙霧、熱量、火焰及毒性氣體，與空間內的人員共存於建築物內部，因而嚴重危及人命安全。建築物防火設計最重要的目標在於確保場所內人命的安全，設計者有責任確保場所內人員能不受傷害且有足夠時間逃生到安全地點。本研究提出建築物內部人員避難逃生的安全評估法，此種評估方法首先藉由火災模擬程式，對建築物火災進行危害度

在文檔中建築防火安全設計之風險管理與價值分析研究 (頁 16-0)

第二章 建築物防火安全的定量評估法

第二節 建築物火災的風險影響因素

第三節 建築物防火安全的定量評估法

權重 權重 權重 權重 權重 編號 安全評估因素