第四章 結果與討論
4.6 結果討論
4.6.1 玻璃昇降機道
1. 當火源距離玻璃分間牆距離夠近，將可導致其因溫差過大而破裂。
2. 貫穿兩層樓之昇降機道一但區劃分隔失效，將造成煙流透過昇降機道直 接向上形成煙囪效應（Stack Effect），使火災的蔓延更加迅速。
3. 地下場站之避難方向為由下往上避難，一旦高溫濃煙直接透過昇降機道 於上一樓層蓄積將增加避難及搶救之困難。
4. 由於模擬對象為位於地下之建築，其向戶外之開口位於最頂層，火災時 燃燒所需要之空氣由此戶外開口進入，且經由樓層間之開口，如樓梯，
向下流動，若煙層直接透過挑空區竄升至最頂層，此時部分煙流將伴隨 補入之空氣進入樓梯之開口，造成環境之危害。
5. 依照建築技術規則 79-2 條規定，本模擬案例之昇降機道不需設置具防 火時效之牆壁或是防火門窗，而模擬結果顯示此挑空區無垂直防火區劃 之分隔將提升建築火災之危險性，相較之下，「鐵路隧道及地下場站防 火避難設施及消防安全設備設置規範」第 3.1.7 條之規定，設定 2 小時 防火時效之區劃則較為安全且合理。
4.6.2 捲門模擬捲門模擬捲門模擬捲門模擬
1. 運用 FDS 火災模擬軟體搭配 ANSYS 有限元素軟體進行熱固耦合分析可 運用於探討捲門設備受熱所導致之變形。
2. 由捲門火災模擬情境二及情境三之煙層分佈及地下二層之溫度、能見度 可以發現，在商場與電扶梯間設置防火捲門可以延緩或是阻擋濃煙之侵 入，提升避難路徑之安全性並延緩或防止火煙蔓延至他樓層。
3. 對於情境一(捲門未動作)與情境二(捲門下降距地面 2m 處)進行比較，就 地下二層而言，因捲門遮蔽高溫濃煙蔓延，情境二之環境受火災影響較 情境一小；就地下三層而言，因捲門遮蔽造成高溫濃煙僅在地下三層蓄
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積，因此情境二受火災影響導致不利於人員逃生之情況較情境一嚴重。
以上現象於情境一(捲門未動作)與情境三(捲門完全關閉)之比較亦可發 現相同之結果。
4. 對於情境二(捲門下降距地面 2m 處)與情境三(捲門完全關閉) 就地下二 層進行比較，情境二於電扶梯開口處之溫度高於 60℃，且其他區域溫 度均有上升，情境三環境則無變化；就地下三層而言，此兩情境因捲門 下降對於高溫濃煙均有遮蔽之效果，因此在該樓層環境受火災影響之差 異並不明顯。
5. 由緊急逃生梯入口處所設置之溫度量測點所得模擬結果，捲門有動作之 情況將較捲門無動作之情況減少約 30 秒逃生時間。
6. 由防火捲門下降至距地面 2m 以及全關兩種情況進行受熱變形及熱應力 分佈之模擬結果，防火捲門在火場中受熱產生之變形均以向火場方向變 形為主，且在底端不會產生上拱之情形。在模擬時間內，情境二最大之 變形量為 319mm，而情境三為 630mm，是以全關形式之捲門具有較大 之變形量；在熱應力的部分，兩種動作情況則不盡相似，就下降至距地 面 2m 的防火捲門而言，其熱應力分佈由兩側向中間逐漸降低，捲門邊 緣受拘束部分應力較大，又以下端兩側之熱應力最大；就全關的防火捲 門而言，在門片中間部分所受應力相當接近，而最大之熱應力集中於門 片底端，全關形式之捲門最大熱應力約為下降之距地面 2m 處之捲門的 2 倍。
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圖 4.1 模擬範圍外觀示意圖
圖 4.2 玻璃分間牆外觀示意圖
昇降機道
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圖 4.3 電扶梯間防火捲門區劃
圖 4.4 案例一補氣口位置圖
U-1補氣口
U-2隧道通風口 U-2隧道通風口
防火捲門
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圖 4.5 玻璃破裂量測點設置位置
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圖 4.6 FDS 格點測試溫度分佈
圖 4.7 火源位置
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圖 4.8 情境一昇降機旁火源煙層圖
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圖 4.9 情境一昇降機旁火源煙層圖
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圖 4.10 情境一煙層分佈圖
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t=120 秒 t=240 秒 t=360 秒
t=480 秒 t=600 秒 t=720 秒 圖 4.11 情境二煙層分佈圖
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圖 4.12 門片組成方式
圖 4.13 快速捲門排列方式
陶瓷棉板 陶瓷棉板 陶瓷棉板 陶瓷棉板
鍍鋅鐵板
鍍鋅鐵板
框架(鍍鋅鐵)
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圖 4.14 大型加熱爐模型側視圖
圖 4.15 大型加熱爐模型立面圖
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圖 4.16 大型加熱爐模擬升溫曲線
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圖 4.17 試體變形導致背火面加熱情形
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圖 4.18 ANSYS 門片模型外觀
圖 4.19 ANSYS 門片模擬拘束條件
固定所有自由度
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圖 4.20 變形量模擬結果
圖 4.21 上門片變形量模擬結果(4min)
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圖 4.22 上門片變形量模擬結果側視圖(4min) 變位量測點
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圖 4.23 上門片變形量模擬結果(16min)
圖 4.24 上門片變形量模擬結果側視圖(16min) 變位量測點
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圖 4.25 中門片變形量模擬結果(12min)
圖 4.26 中門片變形量模擬結果側視圖(12min) 變位量測點
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圖 4.27 下門片變形量模擬結果(18min)
圖 4.28 下門片變形量模擬結果側視圖(18min) 變位量測點
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圖 4.29 捲門模擬討論範圍
圖 4.30 捲門及火源位置
地下三層商場
防火捲門 火源
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圖 4.31 情境一煙層分佈圖
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圖 4.32 情境一地下三層溫度分佈圖
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圖 4.33 情境一地下三層能見度分佈圖
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圖 4.34 情境一地下三層 CO 分佈圖
圖 4.35 情境一地下二層溫度分佈圖
圖 4.36 情境一地下二層能見度分佈圖
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圖 4.37 情境二煙層分佈圖
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圖 4.38 情境二地下三層溫度分佈圖
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圖 4.39 情境二地下三層能見度分佈圖
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圖 4.40 情境二地下三層 CO 分佈圖
圖 4.41 情境二地下二層溫度分佈圖
圖 4.42 情境二地下二層能見度分佈圖
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圖 4.43 情境三煙層分佈圖
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圖 4.44 情境三地下三層溫度分佈圖
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圖 4.45 情境三地下三層能見度分佈圖
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圖 4.46 情境三地下三層 CO 分佈圖
圖 4.47 量測點位置
The point
Fire
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圖 4.48 各情境量測點溫度變化
圖 4.49 防火捲門位置
圖 4.50 門片形式
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圖 4.51 情境二捲門表面溫度
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圖 4.52 情境三捲門表面溫度
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圖 4.53 ANSYS 捲門模型
圖 4.54 ANSYS 捲門模型
固定所有自由度
固定 x、z 方向位移量
固定所有自由度
固定 x、z 方向位移量 固定 x、z 方向位移量
固定 y 方向位移量 x
y
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圖 4.55 捲門均溫
圖 4.56 捲門變形量
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圖 4.57 捲門變形模擬外觀
圖 4.58 捲門變形模擬外觀
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2min 4min
6min 8min
10min 12min
圖 4.59 捲門變形量模擬結果
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2min 4min
6min 8min
10min 12min
圖 4.60 捲門熱應力模擬結果
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圖 4.61 捲門均溫
圖 4.62 捲門變形量
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圖 4.63 捲門變形模擬外觀
圖 4.64 捲門變形模擬外觀
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2min 4min
6min 8min
10min 12min
圖 4.65 捲門變形量模擬結果
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2min 4min
6min 8min
10min 12min
圖 4.66 捲門熱應力模擬結果
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第五章 第五章
第五章 第五章 結論 結論 結論 結論與 與 與 與建議 建議 建議 建議
5.1 結論結論結論結論
1. 當火災發生於玻璃分間牆附近，將可導致其破裂產生開口。
2. 昇降機道一但區劃分隔失效，將造成煙流透過昇降機道直接向上形成煙 囪效應（Stack Effect），使火災產生向上蔓延，一旦高溫濃煙直接透過 昇降機道於上一樓層蓄積將增加地下場站避難及搶救之困難。
3. 依照建築技術規則 79-2 條規定，本模擬案例之昇降機道不需設置具防 火時效之牆壁或是防火門窗，而模擬結果顯示此挑空區無垂直防火區劃 之分隔將提升建築火災之危險性，相較之下，「鐵路隧道及地下場站防 火避難設施及消防安全設備設置規範」第 3.1.7 條之規定，設定 2 小時 防火時效之區劃則較為安全且合理。
4. 運用 FDS 火災模擬軟體搭配 ANSYS 有限元素軟體進行熱固耦合分析可 運用於探討捲門設備受熱所導致之變形。
5. 設置有防火捲門之電扶梯間，火災發生時捲門動作可有效延緩或防止高 溫濃煙向上一樓層蔓延，然而，此種遮蔽之情況卻會減少該起火樓層蓄 煙空間，造成該樓層受高溫濃煙影響加劇，在本研究所討論之案例內，
此種影響加劇情況甚至減少其中一座緊急逃生梯約 30 秒之逃生時間。
6. 防火捲門在火場中受熱產生之變形均以向火場方向變形為主，在底端不 會產生上拱之情形。
7. 防火捲門下降至距地面 2m 處與全關閉所受熱應力分布情況相異，前者 最大熱應力集中於捲門下端兩側，後者最大熱應力集中於門片底端，而 以全關所受到之應力較大，約為下降至距地面 2m 處捲門應力之 2 倍。
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5.2 建議建議建議建議
1. 地下場站因逃生方向與煙流方向相同，對於垂直區劃可能遭受破壞部分 應格外注意，並參考「鐵路隧道及地下場站防火避難設施及消防安全設 備設置規範」第 3.1.7 條之規定進行設計檢討。
2. 在玻璃昇降機道破裂之過程，對於危害的擴大主要由於上一樓層之玻璃 破裂所造成，而此處破裂是由於高溫濃煙大量蓄積並加熱玻璃所造成，
為降低高溫蓄積之情況，本研究建議在建築空間許可下，可於昇降機道 頂部設置排煙口，減少煙層蓄積情況，提升建築整體安全性能。
3. 本研究以溫差做為玻璃破裂條件之設定，然而火場內造成玻璃破裂之條 件除了溫差以外，亦可增加對於熱通量及熱輻射值之討論，提升此方面 探討之完整性。
4. 防火門、窗或是防火捲門在進行耐火試驗前可先透過有限元素法進行熱 固耦合分析，提供設計者預估欲測試設備之變形情況。
5. 設置防火捲門可延緩或是防止煙層蔓延至起火室以外區域，但此方法亦 會降低蓄煙空間使煙層下降較快，對建築進行設計時應詳加考慮此效 應。
6. 對於火場內捲門變形之模擬，本研究以溫度變化為其負載，建議未來相 關研究可增加火場環境造成之壓力進行模擬，以提升模擬之準確性。
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