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一、前言

近年來隨著都市型態漸漸轉變,建築物亦朝向規模大型化、高 層、構造特殊化、設備複雜化的趨勢發展。若不慎在人口稠密處發 生火災,人們除了免不了會有恐慌逃避的心理之外,若再加上建築 物本身防火特性不足,往往在一個小小的空間之中就會造成許多人 員的傷亡。如在餐廳或KTV 娛樂場所所造成大量傷亡即是明例。因 此基於對人命保全的觀念,為避免火警發生時造成人員的傷亡,世 界各國政府對於建築物及其內部所需的消防設施都定有相關的法 規,以確保萬一火警發生時得以盡量減少或免除人員的傷亡為目 的。

對於建築物及消防設施相關的法規,早先各國大多是以量化的 型態行諸於條文,這也就是說基於消防安全的考量下,在建築規範 的條文中是以明確的數字,來要求建築物完工後的外型、內部隔間 大小、建築材料及相關消防、避難設施等等,而相關的審核單位也 是以這些明確的數字來作為核發使用執照的依據。早期對於一般的 建築物這樣的做法若能確切執行,對於保護建築物內的生命安全是 能夠發揮一定作用。

但是科技隨著時代的演進,不但建築物的種類日新月異,建築 物所需的建築材料及相關設施在這些年裏已有長足的進步。我們環 顧近年來先進國家對於建築物防火安全的規範,已經改變了傳統式 的規格性規範(prescriptive-based codes),而逐漸的朝向以科學為基 礎的防火安全工程來加以研究,其可見到的成果即是將傳統的規格 性規範逐漸轉換為功能性規範(performance-based codes)。此一轉變 的主要目標,是希望在面對不斷設計出的新式建築以及不斷創新、

改進的防火材料或技術時,能以科學的方法來解決現有法規或標準 無法去詳盡規範的建物,並進而使建築物在達到建築防火安全的同 時,也讓設計者能透過自由選擇以採取可實現的防火安全措施。如

此不但可使設計者構思的自由度能充分發揮,同時也能讓有限資源 達到最佳的運用,最後也能克服目前一些新式建築不適用於現行法 規的現象。

因此,如果可以利用現今更優良之技術及安全措施,透過以科 學為基礎的功能性的規範,來彌補建物不適用於規格性規範之現 象,並改變以往一成不變的規格標準所造成之建物違規不適法規的 現象。而從技術上將規格性法規轉換成功能性規定或找出可行的替 代標準,亦可解決法規強制規定時無法獲得安全之疑慮。

環顧世界各國對於建築消防相關法規的規定,要求建築物防火 安全的最終目標不外乎包含了以下幾點9

(一)防止起火及火勢擴大,減少生命財物損失。

(二)防護建築物不致因火災造成損壞與波及鄰房。

(三)提供消防搶救人員於執行救災時之必要設施。

(四)保證安全疏散,確保生命安全。

由上述所列的築物防火安全的這些目標來看,其最主要的精神 即是在於火災發生時,如何避免或減少生命財產的損失。所以對於 以上的防火目標相對於法規上的訂定,我們可以分別從建築的結 構、材料的抗火性能、建物內部的防火區劃、內部裝修、防阻火災 設備及避難對策等方面著手。而整體安全考量上,功能性法規的基 本精神是容許使用任何具相同等級或更佳品質、強度、抗火能力、

效率、耐用性和安全性之系統、方法或裝置來當成各種替代方案。

當然功能性安全法規的要求必需是符合人性,同時也是可行的範圍 為其前提。而所謂符合人性同時也是可行的例子如:建築物內欲舖 設地毯時,規定必須達到新的室內地板裝潢法規(如地毯的防火性 能或者是可燃性等),對於材料這是屬於可行的要求範圍。相對的,

9 〞建築技術規則性能防火法規轉換之研究〞,內政部建研所,1998

當建物內部要重砌走廊牆壁時,若要求增加走廊的寬度,以達到法 規規定新建走廊因避難疏散考量的最小寬度標準,這時就可能是個 不實際的作法。但是若法規以功能性取向來作標準,讓重建的牆壁 只要能夠達到新建築所要求的耐火時數標準,使火災發生時確保避 難通道不受火勢侵襲,此時對這樣的問題倒是以新式材料或技術較 可能實踐的範圍,而結果依然一樣能達到新建築確保生命安全的水 準。

第一節 性能式設計法評估

目前國內消防法正處於轉型當中,由於舊法規在目前的建築型態並 不能完全的適用,因此性能式設計乃因應而生,環顧世界各先進國家也 已將性能設計列為重要發展之消防工程,並投入大量人力及金錢,無非 是希望能找出符合自己國情所需的設計規範,提供政府及業者等相關單 位有依據可尋,並進而保護人民生命及財產安全,基於以上種種因素,

國內目前也正朝此方向進行,以下就提供性能式設計所需的評估流程規 範以提供業者在自由設計時可遵行的法則。

分析的重要因素:

以下的幾個程序可以確保人們在發生火災時可以安全的從建築物 裏完成避難安全所須的計算,這些項目包括:

(一)建立一個可以接受的準則

(二)選擇適當的火災模式/方法

(三)選擇火源的設計

(四)完成避難安全的計算

(五)說明不確定因素

(六)重複並真實性的檢驗

以下我們就要針對上述的每個程序詳加討論,而且每一個客觀並合 乎實際的情況都必須拿來作評估。

一、建立一個可以接受的準則

一個性能式設計的法規最重要且必具備的首要條件就是可以 確保建築物內所有的人員可以安全的經由出口來逃生。因此大部份 的性能式設計必須包含出口的分析,而分析這個因子主要有以下兩

個部份:

(一)計算評估火災的成長也就是煙填充的時間,做為從出口逃生 所需的時間。

(二)計算建築物內所有人員在最大曝露密度下其完成避難逃生所 需的時間。

假使可利用的時間大於所需的時間,也就是表示建築物內所有 的人員可以安全的逃生,這就是性能法規最主要的目的所在。

對於第一部份有關計算煙填充的部份,依照正常且保守的假 設,當煙層到達人們頭部高度以下,逃生已經不可能(通常其高度 約從地板起算1.5 公尺),但實際上火災模式可以預測煙層密度增加 的幅度(不論是上層或下層),因此某一特定的限制,不論是煙層 高度或是可視度的距離都可以拿來作為依據,另一方面若火災成長 的速度很緩慢,那麼就無需使用正常的火源設計;或者說,起火場 所的浮力層並不多,那麼將不會有這麼多不同的保守假設。

實際上,人們可以繼續的穿越煙層來移動,假如他是夠冷靜並 且有足夠的可視度,可以清楚看到前方,如此一來就必須把溫度以 及煙層的密度合併出入口的模式來考慮,並提供有效結果(如圖 5-1)。

5- 1 人們可以穿越煙層的模式

5- 2 保守假設當煙層到達人們的頭部高度以前是安全的

也有一些場所其出入口並不是性能設計最主要考慮的因素,或 者至少它不是我們所考慮的唯一因素,在一些工業活動的場所(如 核能發電廠、化學製造工廠等等),其性能設計訂定的主要目的是 著眼於公共安全方面,也就是儘量去預防其設備或製程曝露在火場 中,另一個場所就是人們的活動力受限的區域(如醫院、懲戒所或 療養院等等)其性能法規就無法保護該場所的安全,以上兩個案例 都只要計算煙填充所需的時間即可,因為此時性能法規可能只需要 得知的是在設備或人們遭受損傷前的一個可被接受的時間評估。

基於以上的說明可以知道在這樣的一個模式使用時,考慮其相 關的因素是非常重要的,並且在使用時也是非常有用地。

二、選擇適當的火災模式/方法

(一)火災模式

根據近年來的研究報告10知道有將近 62 種火災模式以

10 Friedman, R,. Survey of Computer Models for Fire and Smoke(second edition), Factory Mutual Research Corporation, Norwood, MA, 1991.

及計算方法都可以應用到這裏(如附件),因此首先最重要 的是必須決定那一個場所是適合的,而那一個場所不適合 的,所以重點是如何去決定對一個完全不懂的模式它的假設 和界限(條件)是否合理,並評估它和這個狀況的關係。

火災是一種動態過程,並參雜著物理以及化學的反應關 係,所以預測就是給予一組狀況(情事)來知道它會怎麼發 生,以使我們不再害怕跟恐懼,而最簡單的方法就是利用代 數方程式。

通常整個或部份的發展可以從實驗數據的相互關係中 知道,而這也正是評估不確定因素最重要的表示說明,因此 若假設是對的情況之下,它們可以證明並提供一個非常有用 的結果,尤其是使用在建立更複雜的模式之下,例如,Thomas’

Flashover 的關係11和 MQH 上煙層溫度的關係12通常都提供一 個非常有用的工程計算。

一些公共場所的防火安全常處於危險狀況,它並不適用 於只單獨依靠類似火源成長/煙填充計算的評估技巧而已,

在這樣的情形之下火災模式的評估更應被使用,單一隔間模 式只適用在一個單一連結的房間之條件下來使用,而假設使

在這樣的情形之下火災模式的評估更應被使用,單一隔間模 式只適用在一個單一連結的房間之條件下來使用,而假設使

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