日本建築基準法及性能設計法

日本的【建築基準法】以及【建築基準法施行令】也是根據規範上規定 的耐火時間和標準耐火試驗數據來進行耐火設計並依據建築物的層數、部 位，規定構件的耐火時間分別為半小時至三小時。因此對用於耐火建築物 的柱、梁、牆、樓板等，必須通過標準耐火試驗，確認其具有所要求的耐 火性能後才能使用。這種基於要求的耐火時間與標準耐火試驗的耐火設計 方法，雖有便於設計者掌握的優點，但也衍生出下列缺點：

(1)過分強調安全性：規定的耐火時間，很難與實際建築物的實際火災特性 對應起來，若在建築物內可燃物極少等情況下，將現行的耐火時間作為設 計火災特性就不合適了。

(2)用通過標準耐火試驗得到的構件容許溫度等參數來進行耐火性能評 價，因為方法統一，很難恰當地評價受荷載作用、結構形狀、加熱部位等 影響的個別構件的耐火性能，無法對實際火災特性預測及作為火災燃燒物 之構件的熱特性和力學特性的預測。

為克服以上缺點，日本專家學者建議建立新的耐火設計方法，依據（1）對 實際火災特性的預測;（2）作為火災燃燒物之構件的熱特性和力學特性的 預測，在對其耐火性能進行分析評價的同時，訂出滿足所需耐火性能目標 水準的構件之耐火設計規格來。這種解析式的新耐火設計方法最早是由日 本提出，並於 1968 年由日本建設省研究所公開發表，此後一些國家也提出 了不少新耐火設計方法，其中有些已實際應用至今。這些設計法的內容儘 管詳略不一，但基本精神與日本最早提出的是一樣的。日本建設省為了解 決上述問題，提出了【耐火設計方法的開發】課題，並從 1982 年至 1986 年歷時 5 年，展開了旨在增加設計自由度和提高建築物安全性的新耐火設 計方法研究。在此研究中，為弄清建築物所要求的耐火性能，對其進行了 實際調查；為取得火災特性預測所必需的數據，做了一些耐火試驗，並開 發了特性預測模型及驗證其可行性的實際火災實驗等，基於這些研究成果 而提出的新耐火設計方法，主要內容包含了：

（一）耐火設計準則：依據火災預測揭示出耐火設計方法的原理和原則，

敘述了其目的、適用範圍、耐火性能的目標水準及其評價標準，特 性預測計算和耐火設計的基本步驟，此準則是設計者在進行耐火設 計時必須遵循的指南。

（二）火災特性預測計算方法：進行各種特性預測的實用計算方法包含基 本理論，分析模型、各種計算方法與計算舉例。這些計算方法分為

以下三種：(1)根據分區的火載量、開口大小、周牆熱常數預測設計火災特 性的計算方法；(2)根據構件構成材料的高溫熱常數，來預測構件溫升的計 算方法；(3)根據構件構成材料的力學高溫特徵值，構件的力學條件等，預 測導致溫升之構件的變形、降伏強度的計算方法。

（三）設計數據庫：提供進行火災特性預測時所必須的基本數據，如鋼材 的力學高溫特徵值，材料的高溫熱常數及火載量等標準數值。耐火 設計數據庫收錄了特性預測計算時所必需的基本數據之標準值。當 採用非標準的材料結構時，可根據標準試驗方法預先求出下列有關 數據。

◆ 不同類型建築物的火載量(Fire Load)。

◆ 材料的高溫熱常數:分區周牆構成材料、耐火防護材料等高溫時 的導熱係數、熱傳導率、比熱。

◆ 材料的力學高溫特徵值─鋼材在高溫時的降伏強度、彈性模 數、應力－應變關係等。

(四)設計用計算圖表：這種計算圖表，可在耐火設計精度要求不高的條件 下使用，並用於對標準分區、構件進行簡單特性預測或耐火性能評價，

包括以下內容：

◆ 設計火災特性：以分區的火載量、溫度係數、周牆熱常數等為變量 的火災溫度-時間關係。

◆ 構件的溫升:以耐火防護材料的種類、熱常數、厚度、截面形狀係 數和等效火災時間等為變量的構件溫度-時間關係等。

(五)特性預測簡易計算程式：建立在【特性預測演算法 】基礎上，用於預 測設計火災特性、構件的溫升、構件的變形及降伏強度等的小型計算 機程式。

(六)標準試驗方法：採用新材料、新方法的建築物，往往設計常數不確定，

或者難以通過計算來進行特性預測，此時就要通過多種試驗，以求得 所需的參數來進行設計。此標準之試驗方法，是以現有試驗方法的基

礎來加以整理及建立的，且是為了適合於新材料之耐火設計而建立 的。包括以下內容：

◆材料的高溫熱常數測定試驗：測定材料在高溫時的導熱系統、熱傳 導率、比熱的 GHP 法和熱線法等。

◆ 材料的力學高溫特性試驗：鋼材的高溫抗拉試驗等。

◆ 構件的耐火性能試驗：柱、梁、牆、樓板的加熱試驗和加載加熱試 驗等。

如圖 2.3 所示，為日本耐火設計法的全體組成。日本的【建築基準法的 一部分改正法律(平成 10 年法律第 100 號)】(以下稱改正法)於 1998 年(平 成 10 年) 6 月 4 日，日本國會通過立案並於 6 月 12 日公布施行。法律改正 有特別針對『建築基準法』中基準體系之性能規定化重新評估及建築防火 相關的研究與技術部份來加以重新規定與闡述，此項改正結果使得一般設 計者也都能深表贊同；依照日本建設省對『性能規定』的定義是『能滿足 一定性能且可採用多樣化材料、設備，並可同時採用規制式之結構方法』，

其中圖樣規定的色彩非常強烈，再依防火相關的性能來規定效能，以促進 設計自由度的增大及研究開發的活潑化，並能加以活用新材料和進口材 料。在此之後，日本建設省為更進一步確定性能規定的相關技術性細節，

又再行將相關法令於 2000 年(平成 12 年)年 4 月 26 日改正，並於 2000 年(平 成 12 年)年 6 月 1 日公布實行，圖 2.4 所示為目前日本的性能式防火法規 的構架圖。

表 2.1 規格式法規與性能式法規的優缺點對照表

表 2.2 現行建築技術規則中有關建築物結構防火的性能式規定條文 (一)性能式要求規定條文內容（有『但書』例外規定者）

第 65 條：建築物兼跨於防火區及非防火區者，應全部依防火區之 有關規定，但以防火牆區劃分開者，得分別適用其規定。

第 77 條第 3 款：依本編第七十九條至第八十二條所列構造之建築 物所區劃之防火牆應突出建築物外牆面五十公分以上，但與防火牆 交接處之外牆有長度九十公分以上為防火構造者得免突出。

第 77 條第 4 款：木造建築物之防火區劃防火牆應突出外牆面及屋 面五十公分以上，但與防火牆交接處之外牆及屋頂有長度三‧六公 尺以上為防火構造且無開口，或雖有開口裝設防火門窗者，該防火 牆得免突出。

第 78 條第 2 款：防火樓板之構造應突出外牆面五十公分以上，但與 其交接處之外牆有高度九十公分以上為防火構造者得免突出。

第 79 條：防火構造建築物或防火建築物。其總樓地板面積在 1500 平方公尺以上者，應按每 1500 平方公尺，以具有一小時防火時效 之防火牆、防火樓板及甲種防火門窗區劃分隔。但無法區劃分隔 者，不在此限

(二)性能式要求規定條文內容（有『得』字規定者）

第 66 條：防火區內之建築物，地面層數在三層以上或其總樓地板 面積超過 100 平方公尺者，應為防火建築物。地面層數或其總樓地 板面積未達上述標準之建築物，得以不燃材料建造。

第 79 條第二項：防火構造建築物或防火建築物應予區劃範圍內，

如備有效自動滅火設備者得免計算其有效範圍樓地板面積之二分 之一。

第 83 條第 2 款：自地板面起一．二公尺以上之室內牆面及天花板 均使用不燃材料，或以不燃材料為底之石膏板、木絲水泥板裝修 者，得按每二百平方公尺範圍內以防火牆、防火樓板及甲種防火門 窗等區劃之

第 83 條第 3 款：天花板及室內牆面包括其底材，均以不燃材料裝 修者，得按每五百平方公尺範圍內以防火牆、防火樓板及甲種防火 門窗等區劃之

第 88 條表格中說明欄第 3 項，規定自樓地板面起高度在 1.2 公尺以 下部分之牆面、窗台及天花板周圍押條等裝修材料得不受限制。

第 88 條表格中說明欄第 4 項，規定建築物如按其樓地板面積每 100 平方公尺範圍內以防火牆、防火樓板、及防火門窗區劃分隔者，或

其設於地面層且樓地板面積在 100 平方公尺以下者，其內部裝修材 料得不受限制。

(三)性能式要求規定條文內容（具有同等以上之效能者）

第 70 條第 2 款：樓梯之構造可以是『其他經中央主管建築機關認 為具有同等以上之防火性能者』。

第 71 條第 1 款、第 2 款第四目：規定具有三小時以上防火時效之 樑柱可以是『其他經中央主管建築機關認為具有同等以上之防火性 能者。』

第 72 條：具有二小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板可以 是『其他經中央主管建築機關認為具有同等以上之防火性能。』

第 73 條：具有一小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板可以 是『其他經中央主管建築機關認為具有同等以上之防火性能者。』

第 74 條：具有半小時以上防火時效之屋頂及非承重外牆可以是『其 他經中央主管建築機關認為具有同等以上之防火性能者。』

第 76 條第 1 款、第 2 款：甲種防火門窗及乙種防火門窗其他經中 央主管建築機關認為具有同等以上之防火性能者。

(四)例外規定

第 82 條屬於例外規定，因體育館、工場及其他供類似用途使用之

第 82 條屬於例外規定，因體育館、工場及其他供類似用途使用之