第二章 文獻回顧
98 直通樓梯總寬度 排煙設備 100 排煙設備之設置
101 排煙設備之構造
由於建築避難安全性能設計所採行之方式為日本 route B 方式，此方式對 於性能設計無法完全適用，其原因為避難安全性能驗證主要計算為煙層下降時 間及人員避難時間，而以延燒防火性能設計來說，則需考慮區劃空間之遮焰、
阻熱性及構造安定性等，故可排除之法規項目會有所差異。為了能便於確認性
能設計時之可適用排除條款，內政部建築研究所於研究報告中，將建築技術規
則中可排除之部分法規整理如表 2-5，以供性能設計時之參考。
表 2-5 建築技術規則排除部分規定替代方案【16】
項目 條文 項 規定概要 驗證法之排除規定
排除理由 驗證法說明 建築
構造 70 防火構造建築物主要 之防火時效
建築物結構耐火 性能檢證
整棟避難安全性能（含 樓層避難安全性能）
防火 區劃
79 防火構造建築物之防 火區劃
建築物火災延燒 防止性能驗證 79-2 1 防火構造建築物之垂
直區劃 83 1
款
11 樓以上的防火區 劃
內裝
限制 88 建築物之內部裝修材
料 樓層避難安全性能
避難 設施
4-1-90
直通樓梯開向屋外出 入口之寬度、高度、
位置、個數
1、 提 供 合 式 避 難逃生路徑 2、 提 供 足 夠 出
口逃生容量 3、 提 供 易 於 接
近出口設置 4、 提 供 避 難 路
徑照明 5、 避 難 路 徑 通
風安全 6、 計 算 避 難 時
間
整棟避難安全性能驗 證法、經公告認可之避 難驗證軟體驗證法、建 築物現場全尺寸避難 4-1-90-1 測試法
避難層開向屋外出入 口寬度、高度及出入 口門開啟方式 4-1-91 避難層以外樓層出入
口寬度
4-1-92 走廊寬度、牆面及樓 地板之防火性能 4-1-93 2
款
到達直通樓梯之最小 步行距離
4-1-94 避難層樓梯口至屋外 出入口步行距離 4-1-98 直通樓梯總寬度
排煙 設備
4-2-100 1
款 排煙設備之設置
1、 維 持 健 康 狀 態 下 避 難 和 保 護 免 於 火 煙的傷害 2、 具 有 煙 控 的
性能 3、 具 有 人 最 大
忍受 4、 具 有 逃 生 路
徑可見度 5、 控 制 有 毒 空
氣 在 一 定 值 下 能 排 除 火 災 產 生 之 熱 氣體
樓層避難安全性能驗 證法、經公告認可之避 難驗證軟體驗證法、建 築物全尺寸煙層下降 時間與避難行動測試 法、煙層下降時間小模 型試驗法、經公告認可 之代數方程式法或火 災電腦模擬計算法，計 算其煙層下降時間或 可視距離或煙層毒性 分析
2
項 防煙垂壁下垂高度 樓層避難安全性能驗
證法、建築物全尺寸煙 層下降測試法、縮小模 型試驗法、經公告認可 之代數方程式法或火 災電腦模擬計算法，計 算其煙霧之產生量煙 層流度分析
4-2-101 1
款 防煙區劃面積
2-3-5 性能式設計程序
【17】若僅靠性能設計的法規或標準，是無法真正的反應性能式設計的優點，也 就是對於設計彈性及安全性仍將受到牽制。一個完善的性能設計流程，與防火 工程技術發展及性能式法規相互配合，才可保障民眾生命財產的安全，更增加 建築設計的經濟效益。其基本設計流程如圖 2-4 所示。
圖 2-4 性能式設計基本流程圖【17】
NFPA（National Fire Protection Association）之性能設計法則中，更 將性能設計程序分成八項，如表 2-6。進行性能設計時，可根據設計程序逐項 進行，同時依照其項目自我檢測，以期性能設計結果能更加完善。
建立防火設計的原則
評估建築物內使用人數、設施、裝修、
設備等與防火安全設計相關的項目
潛在危險確認
建立性能設計的目標及標準
選擇適當的計算法則或火災模式
提出可行的性能設計方案
評估所提出的性能設計方案
方案獲得審議許可或證明
性能式法規或標準性能式設計計畫
表 2-6 NFPA 性能設計程序說明【17】
項 目 說 明
一、建立防火設計原則
在未來進行性能式設計的同時，先為建築物進行性能式防火設計 原則，此原則必建立在實質上的需要，不是從假設而來，所以原則的 敘述應以可量化的字眼來描述。
二、性能設計目標
為了達成訂定的防火安全原則，性能設計目標為一連串的手段，
包括防止結構體因高溫的損壞、起火點現場無人員傷亡、逃生時間內 人員不受火勢影響以及防止火勢蔓延等。
三、性能設計標準
性能設計目標常需以安全工程設計，且已可量化的數據來評估其 功能完成的等級，此時需依靠性能設計的標準，例如：溫度、輻射熱、
曝露等可量化的項目。而此類項目的設計值則為火災模式計算重要的 參考值，也是設計方案是否可執行重要參考依據。
四、安全係數 此安全係數可根據性能設計標準來調整，不過調整後的安全係數 必須能夠涵蓋火災模是預測的不準度及假設條件所帶來的誤差。
五、火災情境模擬
火災條件的假設須滿足該建築物的防火設計原則，而火災情景模 擬所考慮的條件有：起火源、火載量、通風情況、人員分不及位置、
結構之稱與強度及室內設備裝修等。
六、火災模式
採用工程及物理模式來計算火式的發生及延燒過程，同時預測期 可能的煙流量及溫度，由於此一過程相當繁複，所以目前常以套裝軟 體的方式配合前處理的數據輸入及後處理的圖形介面輸出，來分析建 築體內火勢行為。
七、可行設計方案
此可行設計方案必須能夠達成最後建築物防火設計原則，且應以 量化數據說明其所有的設計項目，以利其後續的評估審議是否能滿足 該建築物的防火設計原則。
八、評估審議
一般的審議機制可包刮下列步驟：
(1) 確認經由防火設計方案的建築體可符合防火設計則。
(2) 確認該建築體在施工過程當中符合當初的設計項目及數據。
(3) 確認完成防火設計方案的單位或團體為合格的設計者。
(4) 確認該防火設計方案內所採用的預估模式測試方法及任何計算 方法為正確且適當。
(5) 確認該防火設計方案所採用的輸入數據正確且用法正確。
2-4 場模擬軟體之探討
在電腦高科技發達的今日，利用電腦模擬來進行火災研究已成為世界各國 一項主要的設計分析方法。CFD（Computational Fluid Dynamics）即是利用電 腦分析出流體流動和有關熱傳導上的問題，計算流體力學的技術，是一種在工 程上新興的數值分析方法
【18】，它包括數學、電腦科學、工程及物理方法，並利 用這些提供流動模式的模擬方式，從中得知火場資訊，如火場溫度、煙層高度、
煙層擴散、一氧化碳濃度…等
【19】。由這些近於真實情況的資料，除了可加強對 火場的認知外，亦可做為防火措施改善、人員避難逃生或是新設建物的設計參 考。
2-4-1 場模擬軟體之理論架構
【20】場模式（Field Models）又稱為計算流體動力學模式（Computational Fluid Dynamics，CFD） ，其將空間劃分為大量的小格點，可為二維或三維空間的模擬。
其發展的基礎為計算燃燒學，且利用數值方法描述火災現象的動量、質量及組 成成份，並利用紊流參數等非線性偏微分方程式離散化成代數方程式，帶入輸 入條件，重複迭代計算模擬空間中細小格點之物理特性，預測火災發生過程中，
每個隔點的速度、壓力、溫度、濃度值。這些結果可用以推測當火災發生時是 否有造成向外延燒現象之可能性。
其紊流模擬方式通常可分類成三種：直接數值模擬（DNS，Direct Numerical Simulation） 、雷諾平均數值模擬（RANS，Reynolds Averaged Navier-Stokes）
以及大尺度渦流模擬（LES，Large Eddy Simulation） 。而直接數值模擬（DNS，
Direct Numerical Simulation）是直接求解流場之三維瞬態控制方程式 Navier-Stokes equations，直接得到紊流的瞬時流場，即各種尺度的隨機運 動，並非以近似解來模擬紊流，但為了模擬小尺度紊流，網格必須非常小，這 是目前電腦容量和速度都難以實現的。RANS 法則是使用紊流疏運模式
（Turbulence transport model）求解整體時間平均數之 Navier-Stokes 方程
式。大尺度渦流模擬（LES，Large Eddy Simulation）是在 1970 年初所開發作 為氣象氣流模擬應用，其假設紊流運動可以分為大尺度渦流以及次格點尺度渦 流兩部分，分別加以計算。屬於介於 DNS 與 RANS 間的一種紊流數值模擬方法。
場模式應用在室內區劃火災與室外空間火災的差別性在於初始值與邊界條 件的設定，而其所運用的計算原理原則是相同的，其運算流程如圖 2-5 所示。
圖 2-5 場模式運算流程圖【21】 建立控制方程
確立初始條件及邊界條件 劃分計算網格、生成計算結點
建立離散方程
給定求解控制參數 求解離散方程
顯示與輸出計算結果 解是否收斂 離散初始條件及邊界條件
否