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本章將介紹前年九月在加拿大舉行的性能法規與防火設計方法國際 研討會(International Conference on Performance–based Codes and Fire Safety Design Methods)中所作的七個案例分析(Case Studies)作一介紹。

由於該七個案例是近年來國際首度有計劃作此展示,因此在日本建研所 在其總合技術開發今年的報告書中亦將這些案例分析列入其中。現說明 如下。

該研討會中共有七個設計案例,分別來自七個國家。當初的設計原 則係由主辦單位(Society of Fire Protection Engineers; SFPE)指定各設計方 案 須 分 三 個 子 題 , 第 一 個 子 題 必 須 符 合 各 所 在 國 家 的 規 格 性 法 規 (Prescriptive code) , 第 二 個 子 題 則 是 同 樣 的 建 築 , 但 採 用 性 能 法 規 (performance-based Code)來設計,但不要有灑水頭裝置,第三個子題類 似第二個,但以灑水頭為重點。而且後面這兩種設計也必須獲得設計者 所在國建管單位的核准。換句話說,這七個國家本身都已准許使用性能 法規來代替比較僵化的規格法規。現就七個案例分別作簡要說明。

(一) 英國

建築物的位置(見圖十七)係沿河建造,右邊為休閒中心,左邊為 停車場,前方為廣場。建築物本身為四層樓,下面兩層為停車場,其中 底層係在地下,而上一層則處在地面,上面兩層則作為辦公室用,中間 有一中庭,本棟樓共有三個樓梯可以直接連接四層樓,其中第一及第三 分別在建築物兩側,同時亦兼逃生通道以及消防人員進入大樓滅火的通 道,第二個樓梯則位在中庭,處在五個電梯旁邊,詳細配置圖見圖十八

26

4.

火災延燒

7.

火焰延燒

21. 構造物受承載之防火時效 BS5266: Part 1 - 緊急指示燈之標準 BS5306: Part 1 - 消防水系統之標準 BS5499: Part 1 - 出口指標之標準

BS5588: Part 3 - 辦公室建築物之火災預警系統 BS5588: Part 5 - 消防隊之滅火通道

BS5588: Part 8 - 殘障者之避難措施 BRE:外部火災延燒

根據上據規定,中庭必須由不可燃構造圍繞,例如玻璃圍幕,以及 中庭裝設有排煙系統,而且中庭處不准有任何可燃物。但業主不希望有 玻璃圍幕,而且希望在中庭有餐桌椅(可燃物),在這種要求之下,自 動灑水頭的裝置使用成為最佳的設計,不但可達業主要求,而且可使結 構的防火時效由 60 分鐘降低為 30 分鐘。可是業主認為此種裝置在經濟 效益上划不來,因為如此一來業主必須有 24 小時的警衛以及自動偵測系 統,此外保險公司也不會因此而降低保費,所以自動灑水頭系統未被在 此建築物考慮使用。

最後,業主只好再回去使用原先直接符合英國規格法規的設計,但 是為了使辦公室空間有更多家公司租用,以提昇其使用效率(經濟因 素),所以在辦公室使用樓層分成四個封密空間,如此一來,逃生路徑 的長度就不符合要求(在防火區劃內若有兩個出口,則逃生路徑為 45m,

若只有一個出口,則降為 18m),因為在防火設計上就必須將第二號樓 梯變成符合緊急出口的條件,該公司就在連接二號樓梯處設立一個防火 時效達一小時的逃生通道(類似防火區劃)來聯接,見圖二十。此種設 計使得每個辦公室間皆有兩個逃生出口,也因此符合了要求。

(二) 日本

日本此次的設計方案係由建研所來執行,他們在作性能法規的使用 時,係以手用計算機來作相關的計算,而非使用有關的火災來模擬,原 因有二,首先建研所本身所發展的火災模式可能還不完備,另一個原因 則是他們認為作防火設計也是建築師工作之一,建築師不可能了解及使 用火災模式來模擬,因此使用簡單公式再配合手用計算機,可能比較符 合現實狀況。但是耗費的人時非常驚人,例如作建築物防火設計花了 225 人天,作驗証是否合乎法規則花了 150 人天,兩者合計共 375 人天。

Case A(符合日本建築法; Building Standards Law)

設 計 之 建 築 物 有 四 層 ( 為 一 綜 合 使 用 大 樓 ) , 每 層 地坪面積為 3,000m2。第一層樓有一進口大廳,銀行和保險公司辦公室,所以可以預 期有許多顧客出現。第二至四層則是辦公場所使用。在二樓及四樓有些 房間為會議室。本大樓中央有兩個中庭,地表面積分別為 660m2及 82m2。 其中較大的中庭,貫穿地下層至四樓,且在這兩處分別有一個速食店和 餐廳也開放給外面民眾使用,較小的中庭則由一樓貫穿至四樓,凡是面 對較大中庭的辦公室皆有窗戶向著該中庭,該大樓一面面對 12m 寬之馬 路,另外三面則面向其他建築物之間的距離為 4m,本建築物係防火鋼架 所構成。

日本建築法規對單棟建築物的要求

(1.1)

防止引燃

1.

1.1 危險物品的管制使用

(1.2)

危險區域的隔離

28 (1.4) 防止火災延燒至其它區域

1.4.1 防止火災延燒至鄰棟建築物

1.4.2 建築物倒塌而不致危及鄰棟建築物 1.4.3 防止火災延燒至其它空間

1.4.4 多重業主建築物的再使用 (1.5) 消防人員的安全

1.5.1 消防作業的基本要求 1.5.2 消防作業時之使用路徑 1.5.3 火勢的限制

(2.1) 城市火災的防制

2.1.2 主要道路的通暢

2.1.3 城市避難難場所的安全 (2.2) 城市火災的防制

本建築物完全符合上述日本建築法規定,其設計如圖二十一至二十 三,重點如下:其承重之結構和外牆必須有一小時以上之防火時效。防 火區劃不可超過 1500m2,所有垂直的管道如中庭、樓梯及電梯間都必須 使用防火牆、門或檔板。距離鄰棟建築物五米以內的窗,一律都得使用 內有鋼線的玻璃。為防止煙的流動,將建築以阻煙牆或簾分成許多防煙 區劃,每個區劃面積不得大於 500m2。在每個防煙區劃中必須具有自然 排煙或機械排煙裝置。

逃生路徑的樓梯其寬度須大於 1.4m,每樓每個定點之逃生路徑至樓 梯的距離必須小於 60m,若路徑尚有其它用途(除指定逃生之外),則 距離必須小於 30m。

Case B(沒有灑水頭之性能法規設計)

該方案之建築物和煙控設計可見圖二十一,二十四和二十五。其設 計重點如下:

將防火和防煙的區劃面積增加,相對即是減少了具有防火時效隔間

牆及檔板的使用量,另外也可將兩個中庭的部份防火檔板除去不要,但 是所有的煙控系統仍維持舊有的設計(如 Case A),符合日本建築法的要 求。

Case C (有灑水頭之性能法規設計)

該設計圖可見圖二十一,二十四和二十五,未出現的部份係因和 Case B 相同,不再重複。在這個方案中,是有灑水頭的裝置,但建築物的基 本設計沒有多大改變,主要重點如下:

(1)

在兩個中庭處,完全不須有防火檔板的設置。

(2)

在中庭處的煙累積的貯存高度須增加(增加中庭頂層高度)。

最後將三者之重點設計表列如下,以作比較

表七

方案 Case A Case B Case C 設計依據 日本規格法規 性能法規 性能法規

灑水頭系統 無 無 有

防火區劃 小於 1500m2 由火勢大小決定 由火勢大小決定 防煙區劃 小於 500m2 由 所 須 逃 生 時 間

決定

由 所 須 逃 生 時 間 決 定

煙控系統

(不包括中庭)

在 辦 公 室 及 走 廊 須 有 機 械 排 煙 裝 置

只 須 在 走 廊 有 排 煙裝置

只 須 在 走 廊 有 排 煙 裝置

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最後我們須說明者,日本這個設計方案完全沒有考慮經濟效益,這 點和使用性能法規的誘因有點砥觸,建研所也承認此點應列入重點考慮 因素尤其是在耗費大量的設計及驗証人力之後。另外在性能法規設計 中,有一點非常重要的決定因素,即是火勢發生在何處以及其大小,這 是所謂的 Fire Scenario,因為這個 Fire Scenario 的選擇,不管是最常發生 或最嚴重者,均會影響到隨後的設計。

(三) 澳洲

本案所選擇之建築物係位在都市中,其位置恰在兩條馬路交會之角 落,因此只有兩邊和其它建築物相鄰。本建築物只有二層高,中央有中 庭,其符合澳洲建築法規之平面圖可見圖二十六和圖二十七。此中庭最 大的作用是採光,可使辦公室背面也能受自然光的照射,在中庭的週圍 有陽台式的走道,除了前述作用外,它亦提供了辦公室空間使用的彈性,

另外一旦有火災發生時,可以經由這種走道直接往樓梯疏散,而不須再 穿過其它辦公室再輾轉到樓梯,可是在規格式法規硬性規定即使這種小 建築物,也必須要有三個逃生樓梯同時存在,主要是要符合逃生路徑的 長度,而從防火工程的觀點看來,大概兩個就已足夠,這是本文討論的 重點,另外規格性法規也不准建築物利用中庭來作室內空氣循環的手 段,而本文亦探討利用中庭頂層設有通風口作為空氣循環的可能性。

此外在建築物底層有自助餐廳,其本身面積有 324m2,包含有廚房 (45m2),在外面台地和中庭處水池邊也安排有餐桌椅,面積各為 100m2

現將本建築物符合澳洲建築法規的條文臚列於下表。

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性能法規的設計:可分為下面六個子系統(Sub-system)分別討論

(A)

火災源起及成長子系統

(1)

沒有灑水頭之建築物

假設火災源起於自助餐廳,則建議在餐廳和中庭間有防火隔間 牆,且之間的門可以自行關緊,因為沒有灑水頭系統,所以火源只 得由裡面人以消防設備自行撲滅,或者等到燃料燒完而火自行熄 滅。因為中庭很高,所以不會發生閃燃,但火勢會水平延燒。由於 中庭不會提供向下輻射能量,因此該水平延燒速度不會較發生在一 個房間者為快。

為了進行計算,我們必須輸入火勢強度,假設在餐廳所使用之 桌椅材料為 PE,根據 NFPA 92B,若在半數的傢俱在 9 分鐘內以 t2 曲線快速的燒光,而當時的熱釋放率為 12MV,並且維持該熱釋放 率 10 分鐘,接著再以 t2曲線衰減,因此所有傢俱預期在 28 分鐘全 部燃燒殆盡。

至於在辦公室發生的火災,我們假設係以中等成長 t2 曲線發

至於在辦公室發生的火災,我們假設係以中等成長 t2 曲線發

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