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框組式木構造防火性能之認識

3、建築技術規則設計施工編第 81 條規定如下:

非防火構造之建築物,其主要構造為木造等可燃材料建造 者,應按其總樓地板面積每五○○平方公尺,以具有一小 時以上防火時效之牆壁予以區劃分隔。前項之區劃牆壁應 為獨立式構造,並應自地面層起,貫穿各樓層與屋頂,除 該牆突出外牆及屋面五十公分以上者外,與該牆交接處之 外牆及屋頂應有長度三.六公尺以上部分具有一小時以上 防火時效且無開口,或雖有開口但裝設具有一小時以上防 火時效之防火門窗等防火設備。區劃牆壁不得為無筋混凝 土或磚石構造。第一項之區劃牆壁上需設開口者,其寬度 及高度不得大於二.五公尺,並應裝設具有一小時以上防 火時效及阻熱性之防火門窗等防火設備。

由以上可知框組式木構造區劃牆之防火性能至少應具一小 時之防火時效。

二、木構造區劃牆防火性能之需求

防火性能依建築技術規則所規定之防火時效表示,以小時 為單位。防火時效之認定則依據 CNS12514「建築物構造部 分耐火試驗法」。另依 CNS14652『建築物防火詞彙一防火 試驗用語』,耐火性定義為「材料、構件、構造等能持續維 持、穩定性及阻熱性之耐火性能。」相關性能之定義如 表 2-4-1:

說 明 用 語 備 註

遮焰性

(fire integrity)

在耐火試驗條件下,建築構件

(fire stability)

在一定時間內做耐火測試,建 築構造、構件在有承載負荷 時,避免坍塌之能力。

阻熱性

(fire insulation)

在耐火試驗條件下,建築構件

三、

國外防火性能之相關規定相關規範

防火設計的觀念可參考美國之 UBC(Uniform Building Code)或加拿大之 NBC(National Building Code)的建議,對 柱梁系統而言,乃針對主要結構構材之最小尺寸作出規範,

如下表:

構材名稱 最小尺寸(英吋) 合板 plywood

(厚度)

1.25 屋頂面材

實 木 lumber (厚度)

2

地板厚度 3

屋頂框架構件 4 x 6 地板框架構件 6 x 10

柱構件 8 x 8

一般而言,非可燃性建築構造須具備非可燃性建材,且須有 效防火時效4小時以上,木結構若能有效達到此要求時,亦 不在限制之列。

對框組壁工法(一般稱為 2X4 系統)而言,主要構材部份仍能 以碳化率訂定其標準防火時效,除此之外,其他部材則賦予 一增加防火時效(Incremental Time),將構材及所有部材之 防火時效加總,即可得出框組構造(如牆及版等)之防火時 的木柱,內牆為 0.5 英吋的石膏版(gypsum wallboard),外

牆為 0.5 英吋的纖維版(fiberboard),外加 5/8 吋的外蓋合 板(plywood),牆面並覆以 0.25 lb/ft2的礦綿(rock wool) 隔絕材料,其防火時效計算如下:

外牆計算例一

外牆計算例二

考量框組壁系統之防火性能時,則須同時規範其主構材

─間柱(stud)之最小尺吋之外,同時考慮不同板材之材 質,尺寸或防火時效,板及牆的設計準則接類似相同邏 輯﹔針對隔間牆或其他裝飾木材部分,則須考慮其火焰蔓

構材 防火時效

2x4 英吋木柱 20 分鐘

礦綿隔絕材料 15 分鐘

石膏版 15 分鐘

總防火時效 50 分鐘

構材 防火時效

0.5 英吋纖維版 5 分鐘 5/8 吋外蓋合板 15 分鐘

總防火時效 20 分鐘

延指數(Flame Spread Index Numbers)依據規定之常用 不同材料之火焰蔓延指數(Flame Spread Index Numbers)

則可參考下表:

表 2-4-2 相關火焰蔓延指數

第五節 小結

對於以區劃牆防火性能作為驗證,旨在依據建築技術規則設 計施工篇第三章第 81 條規定探討框組式木構造區劃牆系統之防 火性能與測試方法。

本項研究目標係在探討框組式木構造區劃牆系統之防火性 能與測試方法,研究將透過加熱試驗,(面板材料種類及厚度、

立柱間距、柱間橫檔…等因子)在耐火性能的表現及規範擬定與 建議,研發成果將提供相關主管機關作為訂定規範與制度依據之 參考。由於需設開口者,其寬度及高度不得大於 2.5m,並應裝設 具有一小時以上防火時效及阻熱性之防火門窗等防火設備之規 定,其開口部為構造細部之耐火性能尚需獨立認定,故本研究擬 在於不考慮垂直加載作用之影響下,以無開口框組式木構造之非 承重區劃牆一小時之防火時效,其性能要求應達到一小時以上之 遮焰性及阻熱性等防火性能規定,為主要探討對象。

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