第二章 研究方法概述 第 一 節 研 究 方 法
本研究首先以 ISO 9705 房間火災模擬實驗，實條件將於固定空間(寬 2.4m×
長 3.6m×高 2.4m)、單一開口(0.8m×2.0m)、無內裝材料，以固定火源(模擬垃圾桶 燃燒25kW 燃燒 200 秒)對固定之燃載量(5kg/㎡木材)可燃物加熱，主要變數為可燃 物密度及分佈面積兩因素各取三種因子，以田口實驗計畫法之L9(34)直交表分配，
每一條件進行十次以上之實驗，探討可燃物密度及分佈面積兩因素，對火災持續 時間之影響性，以及兩因素間交互影響程度，最後再以統計方式探討火災持續時 間之分配模式以及其標準差。
在ISO 9705 房間火災模擬實驗分析後，再以實尺寸(面積 5m×6m，房間高度 2.5m、3m、3.5m，雙開口 0.8m×2.0m)模擬本所台南防火實驗室一樓辦公室空間，
進行火災模擬實驗與驗證，本年度並初步探討撒水對火災持續時間之影響。
電腦模擬方面係針對國內外利用FDS 進行火災模擬的相關文獻作一文獻回顧 與探討，以瞭解目前火災模擬的發展現況與瓶頸，之後再由實驗結果，作為數值 模擬分析與驗證的對象，並且收集FDS 模擬所需的相關性質與參數，作為後續需 要比對的實驗數值資料。選定對象之後，便使用Pyrosim 建模軟體建置數值模型，
利用建置好的數值模型，給予適當的材料性質之後以及火源描述之後，便進行數 值模型的測試，利用 NIST 開發出的 FDS 來進行模擬，並測試所建立模型之完整 性。
確定數值模型的完整性之後，便利用FDS 進行數值模擬，並將所得到的模擬 結果彙整。最後，將數值模擬結果與實際實驗所量測到的資料進行比對（以熱釋 放率以及平均溫度為主），檢討數值模型或者模擬參數所需要改進的地方，並進 行修正。利用修正過的模型與參數再次進行模擬運算，逐步改進模擬與實驗之間 的差距。
第 二 節 建 築 物 結 構 耐 火 性 能 檢 證 法 及 流 程
於第一章第二節中係就性能式設計的發展現況及內容作簡單的描述，過去的 防火規定，大多是仰賴經驗及判斷所匯集的教訓而成，缺乏工學的方法理論。例
如對耐火建築物的建材，依用途、防火區域及規模，訂立了一定要求的耐火時間，
只能從經認可的耐火構造中選擇工法。
世界各國建築物結構耐火性能法規(丁育群,1998；丁育群及王鵬智,1999)訂定 的目的為『滿足防火安全之需要，進一步防止火災時建築物延燒的擴大與倒塌，
確保人命的安全、財物的保護及災後的持續使用』，至於建築物結構防火性能及 評估方法則有所差異，其中日本「耐火性能檢證法之解說及計算例及其解說」
(2001)，就新修正建築基準法在設計階段即將耐火性能列入考慮以減低火災外力並 建立抗高溫的穩定結構，其設計原則首先從樑、柱等支撐荷重材料來進行考量，
支撐荷重材料之耐力隨著受熱時間之增加而減弱，但只要耐力大於作用荷重，建 築物就不會倒塌，在日本「建築物綜合防火設計法、第４卷、耐火設計法」(1986)、
「防‧耐火性能評価技術之開發報告書」(1997)及「耐火性能檢証法之解說及計算 例及其解說」(2001)檢證法中，為了確認建築物之各項耐火要件是否能滿足所需的 耐火性能，故定義在一定的作用荷重下不會崩塌的臨界點的火災保有耐火時間
（tfr）須大於火災的繼續時間（tf ），以決定設計是否安全與適當。
至於美國則將結構防火安全的設計標準及規範規定於 ASCE STANDARD (1998)的 Standard Calculation Methods for Fire Protection 由 ASCE（美國土木工程師 協會）以及SFPE（防火工程師協會）共同制訂結構防火標準計算方法，總共分成 五章，以結構物種類制訂不同的計算方法，將結構分成鋼筋混凝土、木造、磚造、
鋼結構等四類，並依照材料種類、結構束制情形及防火時效來規定不同的厚度以 及防火評估計算方法。我國因與日本國情相近，丁育群(1998)、蕭江碧、張俊哲(2001) 及現行建築技術規則(2001)之訂定亦多受日本法之影響，且由於歐美各國法令之體 制與我國差異甚大，國情與材料之使用習慣亦有所差異，若貿然採用其設計方法，
所牽涉之層面不僅是法規的大舉翻修而已且還涉及政府組織架構的變動，如此所 造成之衝擊將甚鉅；本文僅以日本之「防‧耐火性能評価技術之開發報告書」(1997) 為主要架構，探討有關火災的繼續時間。
第二章 研究方法概述
第 四 節 火 災 繼 續 時 間 之 計 算 流 程
第二章 研究方法概述
Outlet G-1
高木櫃A 2 座 高木櫃B 2 座 矮木櫃C 3 座 桌板 8.35 ㎡ 椅子 6 張 隔屏 20.9 ㎡ 可燃物總發熱量6900MJ
/ 2
30 230
6900 MJ m ql = =
∴
(2)火災室內裝修材料發熱量之計算
天花板高度：Hr=2.4m
外牆：ALC板
開口 開口
本案例未作內部裝修。
(3)火災室之可燃物總發熱量（Qr）
吸納可燃物及內裝用材料之發熱量總和 ( )
l r f f f
q A + Σ q A d (MJ)＝6900(MJ)
(4)有效開口因子之計算
第二章 研究方法概述
天花板高度：Hr=2.4m 開口1:A=1.6㎡ H=2m 開口2:A=1.6㎡ H=2m
外牆：ALC板
fuel fuel
A H A H
fuel fuel
A H A H
A A
χ = ∑ =0.047＜0.081
為換氣支配火災
60 6900/(60×3.36)=34.23min=2054sec
(8)閃燃熱釋放率與溫度計算
Aw =2×（6×5+6×2.4+5×2.4）=112.8
= h
500A 500×(0.8×2)×1.414=1131.4
由於500A h> Aw，所以計算發生閃燃所需的最小熱釋放率，將A=1.6m2
AT=2×（6×5+6×3.5+5×3.5）-1.6×0.8=135.92 m2
第二章 研究方法概述
1200 0.88
0.2 39110 0.00027 2
p
=0.01603kW/㎡ K 閃燃發生時間 tc=1110sec
由本所94年研究計畫「建築防火安全設計與驗證研究(以辦公室為例)」實驗結 果，燃燒時間為3300秒，閃燃發生時間於1000秒，如以閃燃發生時室內溫度600℃
至實驗結束時間約2300 秒，與檢證法計算值2054 秒比較偏差值為-10.7％，如以
燃燒時間比較偏差值為-37.8％。
依據本所『建築物構造防火性能驗證技術手冊』2.3 節對於火災的持續時間定 義是為室內可燃物燃燒殆盡的時間，3.1 節對構造保有防火時效定義指的是可保持 耐燃性能(非損壞性、隔熱性、防燄性、承載力)之極限的加熱時間，由手冊之認定 如圖 2.1 構造保有防火時效大於等於火災的持續時間，即完成耐火性能設計與檢 證。
但由量測觀點來看，以質量量測為例，每次之量測結果並非一定值，而是一 常態分配，更何況火災燃燒變因非常多，暫且假設火災持續時間遵循常態分配，
構造之安全性以構造保有防火時效大於等於火災的持續時間認定時，當取構造保 有防火時效等於火災的持續時間，則將有百分之五十機率產生失效，因此構造保 有防火時效應以大於火災的持續時間加 3 個標準差，才能確保構造之安全性，此 外，當有撒水設施時，構造保有防火時效得以等價降低之安全值為何，才能確保 安全，尚待研究。
圖2.3 耐火性能的等價性