第三章 出入口寬度對於避難的影響
第一節 避難原理及分析方法
避難路徑由居室到戶外安全區域。建築物發生火災時，由圖 3-1 避難路徑圖，假設 起火室在居室，經由走廊、排煙室、樓梯間、避難層，到達戶外安全區域避難。五樓以 下公寓免設置排煙室，有部分公寓的居室緊鄰樓梯間，避難路徑相對單純，由居室、樓 梯間、避難層，到達戶外安全區域。
圖 3-1 避難路徑圖
（資料來源：文獻【13】）
時間是評估防火安全的重要因素。火場中的人員要安全避難，必須在火煙侵害前避 難到另一個相對安全區域，亦即，煙在居室蔓延到達危險臨界點之前，人員已經逃到居 室之外，煙蔓延到走廊之前，人員已經避難到樓梯間，煙蔓延到樓梯間之前，人員已經 避難到戶外安全區域。是一種火煙與人員避難的競賽，關鍵因素在於「時間」因素。
避難瓶頸會造成人流擁塞，拉長整體避難時間。依照圖 3-1，避難路徑從居室到戶 外的過程之中，當流入某區域的人流大於流出人流，則流出口可能形成避難瓶頸造成該 區域的擁塞。例如二樓的樓梯平台，流入的人流包含有從三樓樓梯下來的人員、以及從 二樓居室出來的人員，流出口只有二樓往一樓的樓梯口一處，當流入大於流出時，此時，
二樓樓梯平台可能造成擁塞，而二樓往一樓的樓梯口可能形成避難瓶頸。避難人流跟車 流有類似的情形：當道路寬度突然縮減，由雙車道縮減成單車道，縮減處可能造成車流 瓶頸，但是倘若車道寬度由 4 公尺變成 3.5 公尺，仍然維持單車道，則寬度縮減可能對 於車流影響不大。
居室 → 走廊 → 排煙室 → 樓梯間 → 避難層 → 戶外安全區域
式 B）外，也可採用中央主管建築機關所認定之高度驗證法進行指定性能之評估（方式 C）， 如圖 3-2 所示：
圖 3-2 避難安全驗證方式
（資料來源：文獻【8】）
人員自起火居室開始避難到達指定的安全區域所需的時間稱為「避難所需時間」，
煙層下降至造成避難障礙之高度的時間稱為「煙層下降時間」。以方式 B，也就是以技術 手冊來進行靜態評估。以方式 C，則是以技術手冊搭配軟體進行動態評估，目前被內政部 營建署認可的火災避難模擬軟體如下，可以擇一選用：
(一)避難所需時間：PATHFINDER、FDS-EVAC、EXDOUS、SIMULEX。
(二)煙層下降時間：FDS。
二、分析方法
本研究對象為五層以下單一座樓梯的公寓，在建築模型方面選擇一個雙併公寓典型 為「標準案例」，在收容人員方面以法規規定的人員密度、步行速度等為「標準情境」。
分別以技術手冊以及 PATHFINDER 分析標準案例與標準情境下，改變避難層出口寬度對於 避難的影響。進一步在建築模型方面討標準案例以外的情形，在收容人員方面討論標準 情境以外的情形，例如收容高齡者較多的情境、電梯輔助避難情境等。探討這些情境下 的分析結果，與標準案例及標準情境下分析結果的差異性。
＋
＋ 確保避難安全
（性能驗證）+（法規基準）
現行法規基準 現行法規基準
方式 B： 一般檢證法 方式 C： 高度檢證法
現行法規基準 方式 A ：避難設施、排煙設備、內部裝修、
防火區劃之法規基準
一、標準案例的模型與情境設定
案例為鋼筋混凝土構造的防火構造建築物，平面圖如圖 3-3 所示。設置條件如下:
樓高 3m，樓梯寬度 1.2m，樓梯級高 20cm，級深 25cm（技術規則設計施工編第 33 條）。
樓梯間寬度 2.4m，長度 5.2m，樓梯間面積 2.4*5.2＝12.48 m2。每戶室內的居室面積 110m2。 一樓出口門寬 1.2m（技術規則設計施工編第 90 條）16 。
圖 3-3 標準案例標準層平面圖 （資料來源：本研究繪製）
自每戶最遠處計算到該戶樓梯口進行避難驗證17的步行距離 21m，五樓門口到一樓出 口的步行距離 36m。收容人數依照每戶居室面積 110 平方公尺，依(H-2)宿舍類之寄宿舍 0.08（人/m2）18計算，收容人數為 110*0.08=8.8 人，以每戶 9 人19計算。
16業界實務檢討法規時，通常會技術性的讓樓層居室樓地板面積降到 200 平方公尺以下，例如將其中一個 臥室改標示為儲藏室（非居室），則樓梯寬度 75 公分以上即能符合規定，來保持設計的彈性。但實際設 置樓梯時，考量使用機能搬家具、擔架等使用上的需求，常見樓梯自行加寬到 100 公分左右。
17 技術手冊規定，驗證的步行距離以垂直、水平方向計算，起始點距離牆壁 0.5 公尺。這個部分與技術規 則檢討步行距離是以直線距離的計算方法不同。
18內政部訂定的「防火避難綜合檢討報告書申請認可要點」第四點規定，住宅收容密度 0.08 人/平方公尺。
19 30 坪公寓，每戶 9 人高於國內每戶人數。9 人是驗證計算的假設人數，收容密度愈高時，驗證的結果愈 保守。倘若 9 人的情境可以驗證通過，則低於 9 人的情境是更加安全。
L=21m 臥室
陽台 陽台
臥室
臥室 廚房
餐廳
臥室 浴廁 浴廁
每戶室內面積110m2
陽台 陽台
客廳
樓梯面積13m2
H H-1 宿舍安養 1.寄宿舍：0.40（人/m2）
避難層出口寬度Bd、收容人數、有效流動係數會影響通過出口時間。依照技術手冊
所示，當通往地面出口寬度未滿 60 公分時，其有效流動係數Neff =0。當樓梯間不擁塞
A
st0.25 pA
load時，也就是整棟避難不會發生擁塞時，有效流動係數為定值，依照口寬度對於避難的影響，有「樓梯寬度」、「樓梯間面積」、「收容人數」這三個因素 會影響避難時間計算的結果，整理如表 3-4 所示：
表 3-4 建築物差異造成模型參數影響分析表
序號 建築型態差異 影響避難因素 影響通過出口
時間計算值27 1 建築單元面積不同 收容人數
pA
area 有影響步行距離 無影響28
2 避難層出口寬度不同 避難層出口寬度Bd 有影響
3 樓梯寬度不同 樓梯寬度Bst 有影響
樓梯間面積Ast 有影響 4 樓層總面積不同 收容人數
pA
area 有影響5 樓梯間平台面積形狀不同 樓梯間面積Ast 有影響 6 樓梯的級高級深不同 樓梯間面積Ast 有影響 7 雙併改為每樓一戶或三併或四併 樓層累計門寬 無影響 8 建築單元出口門寬度不同 門寬、樓層累計門寬 無影響
9 建築單元平面長寬不同 步行距離 無影響
10 建築單元內部格局不同 步行距離 無影響
11 樓高增加 垂直步行距離 無影響
12 樓梯型式的不同 無 無影響
13 人員年齡性別年齡差異 步行速度 無影響 14 高齡者或孕婦等弱勢避難者 步行速度 無影響
（資料來源：本研究整理）
表 3-4 的 1 到 12 項屬於建築物在標準案例與其他案例不同的情形，13 項到 14 項屬 於標準情境與其他情境不同的情形。建築單元面積、避難層出口寬度、樓梯寬度、樓層 總面積、樓梯間平台面積形狀、樓梯級高級深與通過出口時間有關，影響避難的因素包 含收容人數、避難層出口寬度、樓梯寬度、樓梯間面積等。住宅單元戶數、門寬、形狀、
格局等、樓高、樓梯型式為 L 型樓梯或 U 型樓梯、收容人員特性等，不影響通過出口時 間。
27這邊所稱影響通過出口時間計算值，是指技術手冊的計算值。至於電腦模擬則是另外依照電腦程式內部 運算機制。
28樓層累計門寬、步行距離、垂直步行距離、步行速度等，雖然會影響全棟避難時間，卻不是造成擁塞或 避難瓶頸的原因。
三、電腦模擬參數
首先依照前述基本條件建置電腦模型，建模執行的步驟如圖 2-6 所示，包含樓地板 配置、樓梯配置、房間配置、樓層設置完成、人員設置、每個人物的性質設定（包含位 置、速度、衣著顏色、肩膀尺寸等）。相關參數彙整如表 3-5 所示：
表 3-5 模擬案例設定參數說明表
項 目 設 定 參 數
建築物屬性
建築物樓層數 5 層樓，雙併 原點設置(x，y，z) (0，0，0)
樓梯座 1 座(中央樓梯)
樓梯寬度 120cm
樓梯平台 120 cm*240 cm
樓梯 每階水平 25 cm，垂直 20 cm 建築主體材料 鋼筋混凝土
樓梯間區劃材料 鋼筋混凝土 每戶出口 出入口 120 cm
避難層出口 標準案例為出入口 120 cm，另依照各組模擬設定 人員屬性
房戶人數配置 標準案例每戶配置 9 人，另依照各組模擬設定
人員速度 標準案例人員避難速度為 0.6~1.2 m/s ，另依照各組模擬設 定
人員面積之半徑大小 其人員面積之直徑大小為 45 cm
避難模式 自由隨機，可推擠，可超越
避難引導 案例如無特別說明，依照模擬軟體內定的最佳模式
（資料來源：本研究整理）
四、模擬組別
由公式 3-3A 及公式 3-4 的變因中：樓梯寬度Bst依照建築技術規則建築設計施工編 第 33 條規定，有 75cm、90cm、120cm 等三種，因本案是要模擬樓梯比較寬，出口比較窄 的情形，所以將樓梯寬度設定為 120cm 定值，此時樓梯間面積Ast亦配合設定為定值。探 討避難層出口寬度縮減的影響時，假設避難層出口Bd為避難瓶頸Bneck，即Bd＝Bneck。 上述公式排除定值的變數後，主要探討的變因剩下收容人數pAload以及避難層出口寬度Bd
這二個變因。以前述標準案例為對照組，改變pAload及Bd為實驗組。條件如下：
（1） 前述標準案例雙併單梯住宅。
（6） 每戶9人，避難層出口寬度120cm，編號為P9D120。
2. 實驗組：
（1） 每戶人數4人，樓層人數8人，全棟避難人數32人。此組別相當於每戶55 m2雙 併，或者是每層一戶110 m2之情形。其餘設定同對照組，編號為P4D120。
（2） 每戶人數18人，樓層人數36人，全棟避難人數144人。此組別相當於每戶220m2 雙併，或者是每層四戶110 m2之情形。其餘設定同對照組，編號為P18D120。
一、模擬結果
本次電腦避難模擬暫不評估避難開始時間，開始避難前之時間 T＝0 秒，全部人員 通過避難層出口設定為避難結束時間。五樓人員設定為黃色、四樓人員設定為綠色、三 樓人員設定為粉紅色、二樓人員設定為藍色，以利觀察人流的超越情形。茲將各次模擬 觀察到的重點評述如下：
（一） 每戶 4 人，每層 8 人，全棟 32 人，避難層出口 75 公分、90 公分以及 120 公分，
共執行三次模擬。
避難模擬過程之描述。避難開始後，所有人員經樓梯間往避難層避難，避難情
避難模擬過程之描述。避難開始後，所有人員經樓梯間往避難層避難，避難情