美國 WTC 大樓之逃生避難模擬

壹 、 避 難 計 算 公 式 模 擬

如 同 前 述 ， 依 據 2001 年 9 月 11 日 美 國 WTC 大樓之 避 難 逃 生 過 程 （ 真 實 避 難 逃 生 案 例 ），顯 示 該 兩 塔 建 築 物 受撞 擊 部 位 以 下 各 樓 層內 所 有 人 員 （99％ ） 幾 乎 都 能 安全 逃 出 大 樓 。

由 於 事 件 發 生 時 並 無 人 實 際 對 於 避 難 者 疏 散 時 間 與 流 量 作 一 正 式 紀 錄 ， 故 事 後 透 過 美 國 消 防 工 程 師 學 會 消 防 工 程 手 冊 (NFPA Fire Protection Handbook)計 算 方 式，由 Nelson 和 MacLennan 進 行 推 估 計 算，其 推 估 計 算 結 果 如 下 所 示 ：

1、穿 過 門 口 的 人 流 密 度 在 觀 察 值 範 圍 內（ 即 6-10 人 /ft²或 67~111 人/m²）。 同 樣 的， 每 個 門 有 效 寬 度 上 每 英 尺 的 流 動 速 度 預計 在 18-24 人 /分 鐘 範 圍 內（ 如 圖 4-1）。因 此，世 貿 中 心大 樓 每 個 門口 的 人 流 速 度 應 該 近於 30-50 人 /分 鐘 。

圖 4-1 人 員 密 度 函 數 的 特定 流 動 率

2、最 早 撤 離 者 到 達 樓 梯 並 佔 用 的 最 低 樓 層（ 7 樓 ）下 到 1 樓 與 2 樓 出 口 時 間 估 計用 了 3 分 鐘 ， 隨 後湧 出 的 人 流 達 到 它 的容 量 極 限 。 估 計 撤 離者 的 緊 急 感 使 出 口 人 流 保 持 或 接 近 樓 梯 口 人 流 理 論 上 的 最 大 值 （ 即 每 英 尺 24 人/分 鐘 ） 。

3、最 末 兩 段 樓 梯 寬 44 英 吋（ 1.1m），中 央 樓 梯 寬 56 英 吋（ 1.4m）。每 段 樓 梯有 一 個 單 獨 的 保 持 疏散 能 力 的 36 英 吋 （91cm）寬 出 口 門 ，這 樣 每 個樓 梯 門 有 效 寬 度 為 2 英 尺 （61cm） 。 從樓 梯 門 口 預 期 的 穩 定人 流 速 度為 48 人/分 鐘 。 在 已知 WTC 1 大樓 撤 離用 了 90 分鐘 ，WTC 2 大 樓 用了 50 分 鐘的 基 礎 上，估 計 能 夠 通 過 樓 梯撤 離 人 數，WTC 1 大 樓 為 13,000 人，WTC 2 大樓 為 7,200 人。這 些 估計 不 包 含 當 時 使 用 電梯、

2 樓 購 物 中 心 或 大 樓 更 低 樓 層 中 的 人 ， 也 不 包 括 WTC 1 大 樓 受 襲 後 立 刻 從 WTC 2 大樓 中 撤 離 的人 （ 圖 4-2） 。

圖 4-2 高 層 建 築 的 估 計 疏散 時 間

貳 、 電 腦 避 難 模 式 模 擬

蒐 集 參考 國 外 官 方 報 告（ 美 國 NIST NCSTAR 1-7 Appendix D: Egress Modeling 及 英 國 ODPM FRTR 6/2005 Collection and Analysis od Human Behaviour Data Appearing in the Mass Media－ Evacuation of the World Trade Centre），摘 錄 有 關 電 腦 模 式 應 用 於 WTC 避 難 模 擬 分 析

上

緊 急 速 度 二 、 全 員 全 棟 建 築 避 難 模 擬

避 難 模擬 情 境 2、3、4 之 目 標 是 探 討額 外 的 建築 容 留 人 員 對 於 總 避難 時 間 的 影 響 效 應。有 3 個人 數 被 選 擇 用來 模 擬：(1) 在 2001 年 9 月 11 日 時 NIST 所 預 估 的 建 築 物 人數；(2)全 員 容 留 的 雙塔 在 沒 有 參 觀 拜 訪 者情 況 下 之 NIST 估 計 人 數 (19,800 名 容 留人 員 )； (3) 全員 容 留 的 雙 塔 在 有參 觀 拜 訪 者 情 況 下 之 NIST 估計 人 數(25,600 名 容 留人 員 )。 值得 注 意 的是 ， 在 2005 年 港 務 局（ PANYNJ）曾 估 計 過 WTC 1 或 WTC 2 大 樓 的 最 大 容 留 人 數 不 會 超 過 20,000 人。圖 4-3 顯 示 3 個 建 築 物容 留 人 員 數 的 EXODUS 模 式 模 擬 結 果。迴 歸 的 斜 率 是 相 同 的，無 論 是 比較 2001 年 9 月 11 日容 留 人 員 避 難 時 間 與 全 員 容 留 建 築 避 難 時 間 ([112min 55min 分 ] /(19,800 -8,800)=每 千 人 5.2 分 鐘 )或 與 全 員 容 留 且 有 參 觀 拜 訪 者 之 避 難 時 間 比 較 ([142 min-55 min] / (25,600 - 8,800)=每 千 人 5.2 分 鐘 )。 因 此 ， 在 某 一 特 定 建 築 幾 何 平 面 下， 和 一 些 其 他 重 要 的 模 擬 假 設條 件 下， 建 築 避 難 總時 間 會 隨 著 額 外 的 容 留 者 人 數 增 加 而 呈 現 線 性 增 加 趨勢 。

圖 4-3 WTC 大 樓 不 同 容 留 人 數 之 全 棟 避 難 模 擬 結 果

NIST 估 計 2001 年 9 月 11 日 自 WTC 1 大 樓 成 功 疏 散 人 員 數 是 7,500

其 結 果 如 下 所 示 。 WTC1 19,800 16,000 6,200 3,800 69% 85% 0%

WTC2 19,800 17,260 8,377 3,900 58% 75% 44%

總 計 39,600 33,260 14,577 7,700 63%

在 WTC 2 大樓 是 假 設 容 留人 員 在 16 分 鐘 內 是可 以 使 用 電 梯 的，之 後

11 日 情 形 ， 約 有 14,000 位 容 留 人 員 可 能 死 亡 ， 但 不 包 括 任 何 緊 急 應 變 人 員 、 飛 機 乘 客 或 旁 觀 者 。

五 、 避 難 模 擬 結 論

上 述 避難 模 擬 透 露 出 3 項 在 2001 年 9 月 11 日 WTC 1 及 WTC 2 避 難 之 主 要 洞 察 觀 點 ：第 一 ，分 階 段 避 難 在 某 些 環境 情 況 下 ， 比 起 全 員 全 棟 建 築 避 難 更 為 快 速 地 移 動 處 於 最 危 險 之 容 留 人 員至 相 對 安 全 地 點 ，且 對 建 築 住 戶 產 生 較 少 衝 擊 影 響。第 二，WTC 雙塔 額 外增 加 之 容 留 人 員 負 載（ 相 較 於 2001 年 9 月 11 日）引 致 建 築 總避 難 時 間呈 線 性 增 加。第 三，假 設 觀 察 對 模 擬 避 難 時 間 之 比 值 為 2.6 可 以 拓 展 至 全 員容 留 且 有 參 觀 訪 客 、全 棟 建 築 避 難 的 情 境 ， 則 在 2001 年 9 月 11 日 情 況下 WTC 1 可能 花費 4 小 時 進 行 全 員 避 難 。