第一節 外牆工法與帷幕牆系統種類
1.外牆工法
隨著建築技術的發展與應用材料轉變，不同設計工法與材料的選擇會直接影 響到建築物的使用年限，其中建築物的外牆是直接影響 住環境品質與安全的重 要因素 建築物依外牆 的構造型式可 為承重與非承重牆[12, 13]，如圖 3-1所 示
(1) 承重牆：主要是承受本身重量及本身受地震 風力之外，還有承載及傳導其
他外壓力與載重之牆壁 外圍承重牆主要大多是以鋼筋混凝土所建造，而外牆表 會再以飾面材料裝修施工，目前是國內建築物使用最廣泛的建築外牆構造方式
(2) 非承重牆：除承載本身重量及所受之地震力 風力外，不再承載或傳導其他
載重之牆壁 此類牆體以砌磚或其他方式施工，例如空心磚 玻璃帷幕牆等
圖 3-1 承重牆與非承重牆概述
(資料來源：王琇雄，外牆吊掛石材空縫設計之研究 國立成功大學
建築研究所碩士論文，2013 年 )
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型 通風型以及密閉空氣層型，而外層材料另可區 為鋁金屬板 耐候性鋼板 GRC板 ALC板 鄍質板 磁磚複合板 石材複合板 玻璃…等[17]
圖 3-2 雙重壁系統概念圖
(資料來源：顧宗沛，以雙重壁原理探討外牆改修構法 國立成功大
學建築研究所碩士論文，2004 年 )
圖 3-3 雙層壁基本性能構成圖
(資料來源：顧宗沛，以雙重壁原理探討外牆改修構法 國立成功大
學建築研究所碩士論文，2004 年 )
雙重壁外牆若以外斷熱的隔熱改修工法，可 為通氣層工法與密著工法，其 設計主要是在外牆材與既有牆體之間設置空氣層或裝置隔熱材，如圖 3-4 所示
14 系統 例如，發泡聚苯乙烯 Expanded Poly-Styrene；簡稱為 EPS 的隔熱板具 有輕量 經濟 耐水性 緩衝性佳與施工容易等優點， 有相關應用的研究成果
15 IEA 整合了比 時建築研究學會[BBRI, (2002)]及美國 USA [Perino, M(2005)]的外 牆立面型式 類法，如圖 3-6，說明了先進整合式立面及各類型外牆立面構件之 階層從屬關係
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表 3-2 國際能源署之外牆用語
17 (資料來源：IEA 2008)
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圖 3-6 IEA 的先進整合式外牆 類階層圖
(資料來源：陳嘉懿，鄭泰昇 潘晨安 馬瑜嬪 黃紹筑 陳思吟，
建築物節能外牆之應用研究，內政部建築研究所委託研究報告 2015 年 )
在牆體構造及材料的部 ，根據內政部建研所研究報告 建築物節能外牆之 應用研究 [19]，在節能外牆的技術中，節能需增加隔熱性能與降低日射吸熱，
擁有良好隔熱層的鋁金屬帷幕牆因為熱傳透率低，常被使用在外牆施作上，另外 輕量化的玻璃與金屬外殼，只要加強中間空氣層及隔熱處理，也能成為優良的外 牆外殼 下列為兩種節能外牆構材構造的參考範例，如圖 3-7 與 3-8 所示
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圖 3-7 岩岩棉隔熱材和鄍粒輕隔間幕牆板所構成的外牆
(資料來源：陳嘉懿，鄭泰昇 潘晨安 馬瑜嬪 黃紹筑 陳思吟，
建築物節能外牆之應用研究 內政部建築研究所委託研究報告，2015 年 )
外牆外保溫及防水裝飾系統 EIFS：根據國際建築規範 ASTM 定義，外牆外 保溫系統(Exterior Insulation and Finish System，EIFS 是一種非承重的外牆覆蓋 系統，岩美國能源部支持橡樹嶺國家實驗室進行研究， 證實相對於磚塊 灰泥 及水泥纖維壁板，EIFS 是控制熱和濕度 表現最好的覆層 其構造包含：
(1)防水層 Water-resistive barrier / WRB ：覆蓋襯底
(2)平面排水：在 WRB 與絕緣板之間，常用黏合劑塗在 WRB 上的垂直帶
(3)絕緣板：通常岩發泡聚苯乙烯 EPS ，羳固定用粘合劑或機構在基底
(4)玻璃纖維：增強網埋置在底塗層
(5)水底性塗層：施加在絕緣的頂部以用作耐候阻隔
(6)表面塗層：常使用不退色和抗 丙烯酸共聚物技術
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圖 3-8 外牆外保溫系統構造組成
(資料來源：陳嘉懿，鄭泰昇 潘晨安 馬瑜嬪 黃紹筑 陳思吟，
建築物節能外牆之應用研究 內政部建築研究所委託研究報告，2015 年 )
在內政部建研所研究報告 建築物節能外牆之應用研究 [19]中，提供了數 種建築外牆實例，我們整理屒幾個案例使用的外牆材料以及羳材料的耐 等級：
(1) 宜蘭地政大樓：
雙層牆，保溫隔熱性佳的 ALC 板(耐 一級)，木絲水泥板(耐 二級) (2) 台積電中 十五場：
RC(耐 一級)+輕量節能板系統+外掛植生網 遮陽鋁板(耐 一級) 鋁板帷 幕系統(耐 一級) 玻璃帷幕牆(耐 一級) 屋頂太陽能板
(3) GSW Headquarters：
雙層牆沖孔鋁板遮陽(耐 一級) (4) 德國 Expo-Tower：外牆設計
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隔熱構造(保溫層 鋁百葉 節能玻璃)(耐 一級)遮陽構造(太陽能板)
3.帷幕牆系統種類
帷幕牆之定義為架構於建築物之外牆，且依照建築技術規則定義為 構架構 造建築物之外牆，除承載本身重量及其所受之地震 風力外，不再承載或傳導其 他載重之牆壁 ，因此帷幕牆可稱為非承重外牆(Non-loadbearing exterior wall) 李錦堃[20]等人研究中，鋁帷幕牆設計過程中，因應環保意識，建築物的規
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(STAINLESS STEEL CW)
不銹鋼板 不銹鋼沖孔板 不銹鋼管 不銹鋼面板
預鑄混凝土帷牆
(PORCELIAN ENAMELED CW) 鑲磁磚 鑲花崗石 噴磁磚 其他帷牆
(OTHER CW) 琺瑯鋼板 琺瑯漆板 鄍琅板
(資料來源：李錦堃， 應用系統整合模式探討帷幕牆工程管理之研
究 東南 技大學防 技研究所碩士在職專班學位論文，2011 年 )
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2-SIDE S.S.G. CW
橫顯直料背撐 直顯橫料背撐 活動扇
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表 3-7 帷幕牆系統構法 類
系統構法 類 系統特性概述
直橫料系統 (Stick System) 1. 元 件 在 工 地 上 一 件 件 組 合 ， 首 先 先 裝 上 固 定 繫 間 (Anchor)，其次是直料(Mullion) 橫料(Horizontal) 窗間 板(Spandrel Panel)，最後加上玻璃及內部裝飾(Internal Trim) Mullion System)
1. 於直橫料系統和單元化系統間的一種構法，屬改良的直 橫料系統，或稱為半單元系統
2. 先錨定兩邊直框，在直框中再安排預組單元；有時是一層 樓高的版片，有時 為裙板和玻璃窗二單元
隔版系統 (Panel System) 1. 本系統提供了整個牆面的造型，格狀的樣式有強烈的垂直
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及水平韻律，每塊版在工廠整體鑄造，運至工地錨定組合 而成為帷幕牆
2. 此系統類似單元化系統，所不同者是單元化系統是岩多小 零件組合，而格版系統多只單元版，如預鑄混凝土版 (Precast Concrete)或金屬版沖壓而成之單片版
窗間牆系統 (Column Cover and Spandrel System)
1. 施工步驟：首先是裝上固定系統(Anchoring System)，其次 是窗間牆(Spandrel Panel) 柱覆板(Column Cover Panel)，
再安裝玻璃(Glazing Infill)
2. 岩於安裝之程序簡單，大部 裝置都在工廠作業，因此品 質得以控制
(資料來源： 陳宗熙，高層建築物單元式金屬帷幕牆耐風壓性能之
區方式研究
─以高雄漢來新世界大樓為例─ 淡江大學建築學系碩士論文，2001 年 )
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第二節 層間塞工法
層間塞(Perimeter fire barrier / Perimeter joint system)的用處在於防止火焰以 及熱氣從樓板與外牆間的空隙進入屋內 如果沒有層間塞的設置，大樓中樓板的 邊緣將會在火 發生時成為煙囪的構造，讓火焰得以垂直延燒至各樓層
圖 3-9 安裝層間塞對火焰延燒路徑之影響
(資料來源：Owens Corning, Steel Stud Perimeter Fire Containment System -ASTM E2307, Technical Bulletin, 2016)
據 Internatioal Firestop Council, Thermafiber Inc., 及 James Shiver[25-27]等整 理，一般關於層間塞的設計主要有六個基本的準則：
1. 使用支撐柱(Backer bar)在周圍做加固：在裝置層間塞時，材料會以 25-50%的 壓縮比裝配在樓板以及牆面之間 受到擠壓的材料會因此弓起，產生空隙讓火焰 以及熱氣得以穿透 為了固定材料的形狀防止其弓起產生空隙，並維持這區域的 密合性以及封閉性，材料旁須裝置支撐柱(backer bar) 支撐柱的形狀一般可使用 角鋼 T 型鋼…等，材料一般則為 20-gauge 鍍鋅鋼 圖 3-10 為岔使用支撐住而 弓起的層間塞
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圖 3-10 岔使用支撐柱而弓起層間塞
(資料來源：Thermafiber, Inc., Perimeter Fire Containment in Multi-Story Buildings, 2009)
2. 使用礦物綿(Mineral wool)做阻隔：礦物綿的耐熱程度高達攝氏 1100oC，是相 當普遍的層間塞材料
3. 阻隔物須與之作機械耦合(Mechanically attach)：作為層間塞的礦物綿應與帷 幕牆試體有機械連接來做固定 如果沒有如此固定的話，在火 發生時此材 料可能會掉落而使這段區域失去隔絕效果 另外，使用黏著性的方法來固定 也是不建議的，因為其中的膠遇高熱時可能會融解，造成隔絕材料
4. 阻隔物須被壓縮配合(Compression fit)：被緊密壓縮的阻隔材料將被用來塞在 樓板以及帷幕牆試體間的空隙間，其中材料內部纖維的排列方向如圖 3-11(與 樓板垂直或是平行)並沒有明確指定，但也是需要做測試比較的 目之一
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圖 3-11 層間塞材料內部纖維排列方向
(資料來源：Thermafiber, Inc., Perimeter Fire Containment in Multi-Story Buildings, 2009)
5. 須保護構造中的立柱(Mullions)：帷幕牆試體中的立柱通常使用的鋁材，在約 660°C 時就會融化，因此需要用耐熱性較高的礦物綿來包覆，避免與火焰直 接接觸 圖 3-12 為安裝完成之層間塞
6. 隔煙系統(Smoke barrier system)設置：火 時所產生的濃煙為造成人員傷亡的 最大原因之一，因此層間塞對煙氣的阻隔也是很重要的功能之一 一般常見 的隔煙系統包括在層間塞的表面抹上一層阻煙劑(例：吸熱型的乳膠製品)，
如圖 3-13 所示
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圖 3-12 安裝完畢之層間塞剖面圖
(International Firestop Council, Perimeter Curtain Wall Fire Protection, 2004)
圖 3-13 層間塞表面隔煙系統
(資料來源：James Shriver, Perimeter Fire Containment- The Basics,
2009)
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第三節 火 延燒現象 析
目前建築物的營建技術發展 在輕量化與模組化當中，以帷幕牆為外圍構造 的相關設計與施工技術亦不斷的發展與改進，但在一些建築物的火 實際案例中 明確指屒，帷幕牆的防火性能會直接影響到生命財產的損失，如國內的東方 學 區大樓火 台北岃東帝士大樓火 中壢金像電子公司中壢廠大火；國外的 洛杉磯歐美中心大樓火 美國芝加哥 LaSalle Bank 大廈火 …等實際案例
[6]，均人瞭解到高層帷幕牆之建築物一旦發生火 ，若無法將火勢控制於起火
層，一但帷幕牆發生破壞並使得火焰不斷的向上延燒，這將會造成嚴重的財產損 失與人員傷亡，如圖 3-14 和圖 3-15
圖 3-14 東方 學 區大樓火 後帷幕牆鋁構架殘景
(資料來源：雷明遠，帷幕牆防火性能基準與評估驗證之研究，內政
部建築研究所自行研究報告，2003 年 )
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圖 3-15 金像電子公司中壢廠大火情景
(資料來源：雷明遠，帷幕牆防火性能基準與評估驗證之研究，內政 部建築研究所自行研究報告，2003 年 )
2009 年 2 月 9 日，央視新址 區在建的附屬文化中心大樓工地發生火 ， 羳火 大樓是電視文化中心，高 159 m，被稱為北配樓，鄰近地標性建築的央視 新大樓 起火大樓結構複雜，建築內部中庭共享空間大，建築材料特殊，建築外 裝飾使用大量可 材料，造成自上而下 自外而內逆向迅速蔓延，形成立體 燒，
產生高溫和有毒氣體，並不斷有碎片等物品向下墜落，使火 消防與人員救助帶 來極大困難 岩於中國當時對於外牆裝飾 燒性能規範缺乏標準法規；此火 建 築物的外圍大量使用鈦鋅板(熔點僅為 400℃) 擠塑板以及防水保溫材料 然而 這些材料均具有可 性，在火 情況下會產生大量熔滴和有毒物質，形成溢火 (Spill fire)，促使蔓延速度加快[23]
2015 至 2016 年間，阿拉伯聯合大公國接連發生三次高樓帷幕大火，包括火 炬塔 阿德理斯飯店與阿治曼一號大樓 在三次摩天高樓大火中，造成數十人受 傷，數千人緊急疏散，財務損失高達數千億元 根據 NFPA 美國防火協會報告指
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屒，2007 至 2011 年間，高層建築火 在整體建築結構火 統計當中佔 3％ 圖 3-16 為 2016 年杜拜阿德里斯飯店大火照片
圖 3-16 2016 年杜拜阿德理斯飯店大火
(資料來源：瑞德感知 技，巴別塔的火焰挑戰(一)：高層建築的火
風險 瑞德消防雜誌，2016 年 )
岩於高層建築的特殊結構與人口密集特性，使得高層建築火 具有以下風險特 性：濃煙密佈 高溫 熱 延燒快速(煙囪效應) 逃生疏散不易 搶救困難 火 險隱患多…等，容易造成嚴重損失與傷亡[29]，目前國內與帷幕牆位置相關防火 時效規定如表 3-10 所示
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1.5m<距境界線<3m 外牆防火時效
>半小時
二幢間<3m 外牆防火時效>1 小時 3m<二幢間<6m 外牆防火時效>半 小時
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大量空氣進入，使得火 進展到全盛期 當閃 發生之後，火 不僅對外牆加溫，
也可能經岩外牆開口部對外牆外側及上一樓層造成威脅，形成外牆之火焰延燒 根據陳弘毅[33]等人研究，全盛期之火 溫度會受到室內可 物量 開口部 之大小 以及室內周圍牆壁等熱的性質所影響 林文意等人之研究[34]，一般常 見木質材料等可 物 燒時，如獲得充 之氧氣供應，且氣體與空氣混合而完全 燒時，其火焰溫度依據理論計算應可達到 2000℃以上之高溫，現此溫度之氣 體濃度範圍甚小，故在空氣中可得之最高溫度大約在 1200℃~1300℃之間，而實
也可能經岩外牆開口部對外牆外側及上一樓層造成威脅，形成外牆之火焰延燒 根據陳弘毅[33]等人研究，全盛期之火 溫度會受到室內可 物量 開口部 之大小 以及室內周圍牆壁等熱的性質所影響 林文意等人之研究[34]，一般常 見木質材料等可 物 燒時，如獲得充 之氧氣供應，且氣體與空氣混合而完全 燒時，其火焰溫度依據理論計算應可達到 2000℃以上之高溫，現此溫度之氣 體濃度範圍甚小，故在空氣中可得之最高溫度大約在 1200℃~1300℃之間，而實