第四章 國內高層建築物設計案例的驗證模擬作業
第二節 設計案例的驗證模擬作業後續
本節主要是利用「建築物避難安全性能驗證技術手冊」上之相關規定對 本案進行相關之安全避難驗證，為考量排煙、避難互相影響之關係
。有關本案各樓層防火避難計畫的特徵說明如下：
(1).地下 4 樓及地下 3 樓為停車場所，不在本案驗證討論範圍內。
(2).地下 2 樓與地下 1 樓主要挑高空間為賣場與儲藏室使用，其他空間 多數為零售業及餐廳用途，少部份為辦公室，共有 32 個避難方向。
(3).1 至 3 樓空間主要為零售業與視聽歌唱場所，而 3 樓另有書店與家 具販賣用途，其共有 32 個避難方向。多數空間僅在防火區劃與使用 面積上約略不同，但其各樓層間之區劃分配相當相似。
(4).4 樓主要為餐廳，共有 32 個避難方向。5 樓樓層為 4 樓之樓中樓，
其樓地板面積遠小於 4 樓樓地板面積，作為辦公室用途，有一避難 樓梯通往 4 樓。
(5).6 樓空間為餐廳用途。有大面積之外陽台，其避難計畫和其他樓層 略有差異。火災發生時，除內部 6 個直通樓梯可通避難層外，另有 一個內部樓梯可以通往 4 樓，或由外陽台向外求援。
(6).7 至 21 樓空間為國際觀光旅館。7 樓有 6 個直通樓梯可以通往避難 層，8 樓至 21 樓則有 4 個直通樓梯可直通 1 樓避難層。8 樓至 21 樓之走廊為半開放空間，萬一發生火災，濃煙可向外排出。
在此針對居室與樓層起火情形，進行避難安全之驗證，並對於其相 關公式計算與分析，且詳敘其計算流程。
一、設計案例之居室避難安全性能驗證計算
（一）樓層空間計畫概要
本節將以居室與樓層避難安全計算過程之標的物，其主要居室之用 途為商場、事務所、視聽歌唱場所及儲藏室。
在居室避難計算方面，其居室之煙層下降時間將會隨著樓地板面積
是否大於兩百平方公尺，而分別帶入「Route B」或「簡易二層計算」
等相關計算方程式中。
（二）避難人員設定
在此所討論之避難人員皆具有自力行動之避難能力（本法並未對異 質人員流速度進行規範，但對醫院等類別有做排除適用規定）。
（三）火災成長速率之設定
1、本案之火源設計乃依據安全驗證法中空間用途分別為商場、一般事 務所、視聽歌唱場所及儲藏室之堆積可燃物發熱量為避難安全驗證之 參數，其分別為480 MJ/m2、560 MJ/m2、480 MJ/m2及960 MJ/m2。 2、有關火災成長模式則採 t-square 成長模式，內部空間依安全驗證方法
當成商場、一般事務所、視聽歌唱場所及儲藏室用途時，堆積可燃物 之火災成長速度分別為0.077、0.099、0.077、0.077，而內部裝修材料 火災成長速度為0.0035（耐燃ㄧ級）。
3、凡只要有可能發生火災之空間皆要驗證計算。
（四）居室樓地板面積大於兩百平方公尺之居室避難安全計算驗證 1、居室樓地板面積大於兩百平方公尺之居室避難所需時間
以內部樓地板面積為545.45 m2，收容人數為545 人，有 3 個出口 之商場作為樓地板面積大於兩百平方公尺之起火室驗證：
（1）避難開始時間
) ( 778 . 30 0
45 . 545
30 = = 分
=
areastart
t A
Aarea =545.45m2為商場(防火區劃 1)之樓地板面積。
（2）到達該居室出口所需之步行時間
)
t
travelli：居室各部分道最近出口距離之最大值 neck co
eff
B
an ： 在滯留區每個人所佔之面積 所以
∑
>∑
= × + + == ( ) 1 (545.45 76.93 63.65) 687 1711 load
n
t
treach start travel area若不符合，則其有效出口寬度為
q1＞170 之場所 αf=2.6×10-6×q15/3
M
tescape=tstart+ttravel+tqueue=0.078+0.485+1.682=2.945(分) 2、當樓地板面積大於 200 平方公尺之居室煙層下降時間
（3）有效排煙量
tescape=tstart+ttravel+tqueue=0.778+0.485+1.682=2.945 (分)< ts=3.446(
t
travelli：居室各部分道最近出口距離之最大值
人/m2計算） 205 load
n
m
t
treach start travel area若不符合，則其有效出口寬度為：
m
tescape=tstart+ttravel+tqueue=0.292+0.243+0.606=1.141(分) 2、當樓地板面積小於 200 平方公尺之居室煙層下降時間
成，其計算是可參考前述 Beff之計算式
（2）煙生成率計算
3 5 3
1
Z
Q k
m
& =s &m&
s：煙生成率(kg/s)k：實驗係數(kg/s/kW1/3/m5/3)，此為 0.076 kg/s/kW1/3/m5/3 Z：此時刻之煙層高度(m)
（3）居室有效排煙率計算
計算居室有效排煙速率時需考量到煙層密度與排煙效率，其計算式 如下所示：
60
m
&e=ρ
sE
m&
e：居室有效排煙率(kg/s)ρ
s：煙層密度(kg/m3)E：居室排煙率(m3/s)
居室排煙率 E 則可由下列計算式求得：
∑
= e
E
e：單一排煙口的有效排煙率(m3/s) 其中若
60 Z
s3w >
則
3
9 2
. 3
Z w
e
= s反之則
則
δ k h
k = 反之則(
(n))
12k
k c t
h
=ρ
Q&
w：熱損失率(kW)h
k：有效熱傳導率(kW/m2/K)A
c：居室有效傳熱面積(m2) T：煙層溫度(K)T
0：初期空氣溫度，293K(20℃) c：周圍牆壁之比熱，1.63(kJ/kg/K)γ
：熱擴散係數，γ
=k ρ c
=0.08×10−6(m2/s)k：周圍牆壁之熱傳導率，0.04×10−3(kW/m/K) δ ：周圍牆壁之厚度，0.125(m)
ρ
：周圍牆壁之密度，300(kg/m3)（7）煙層溫度計算
( ) (
0)
0t
Q − Q
wdt = A × Z
s×
s× C
p× T − T
∫ ρ
C
p：空氣比熱，1.0(kJ/kg/K)
（8）煙層密度計算
s
T
=353
ρ
（9）計算條件與結果
由疊代可知，當火災發生 115 秒以後，其煙層高度將會下降到危害避
t
travelli：為建築物各部分至最近樓梯入口之步行時間，參考圖 4-9 可知
Alond：本樓層各居室之樓地板面積，其中包含商場等其他用途與走 廊通路部分，但由於通路部分之人數密度假設為零，故只要計算出樓層 內部各居室之人口總和
p：內部容納人數密度，依各居室用途選定，其中商場為 1 人/m2
、儲藏室為 0.04 人/m2、一般事務所為 0.3 人/m2及歌唱視聽場所為 0.75 人/m2。
故本樓層之內部總人數為先前居室避難驗證所有防火區劃之人數 總和為：
) ( 4052 1104
1476
1472 + + = 人
∑ pA
load=
Neff：有效流動係數，必須依下表判斷出
Neff值：往直通樓 梯出口
直通樓梯之樓地板面積 有效流動係數
直接通往地面
N
eff =90∑ A
st≥ 0 . 25 ∑ pA
load 時N
eff =90 其他場合（非直接通往地面之出口）
∑ A
st< 0 . 25 ∑ pA
load 時= ∑ ∑
load st
st neck
eff
B pA
A N 320 B
Ast：為從該樓層至直下層之樓梯樓地板面積，本層共設有 2 座可使用之 避難梯，可供樓層避難人員滯留
Bneck：直通樓梯之相關寬度，即為由居室至避難樓梯中所經過開口寬度 之最小值
Bst：通往該直通軸梯之出口寬度
依平面圖計算樓梯總樓地板面積為 32.75 m2，因為：
∑ A
st< 0 . 25 ∑ pA
load 。故 因此 A、B、C、D、F、G、H、L、M、N 梯出口有效流動係數為 26.784(人/min．m)；E、J 梯出口有效流動係數為 29.376(人/min．m)。
根據上述數據計算，通過該樓梯出口所需時間為：
tescape=tstart+ttravel+tqueue=6.608+0.721+6.411=13.740(分) 2、樓層煙層下降時間
計算範例。
E：有效開口部之排煙量(m3/分)
牆壁及開口部之構造 發煙量
經計算後，其防火區劃 A2→H 排煙室之煙層下降時間 ts為 ts1 + ts2 + ts3 = 4.006 + 0 + 1736.8 = 1740.806 (分)
由於四種煙控模式可針對高層建築物之需求分別加以設置，可獲得 極佳之效益。惟於設計之初，除須考量適法性之要求外，亦須考量經濟 成本，例如安裝空間、購置成本、維修費用等等，以取得最有利方案。
當中又以「空間利用」因素對於高層建築物影響層面較鉅，主要是建築 物處於精華地段，對於空間之利用必須進行最有效之規劃，因此如何在
「經濟層面」與「安全層面」間取得協調，為高層建築物興建規劃之初 需審慎考量，如表 4-1 所示。
表 4-1 四種煙控模式影響因素整理表
煙控模式 影響因素
濃煙局部排洩方式
煙生成量 煙層下降時間 有效排煙量 煙層高度 煙層厚度 核心式加壓
煙生成量 煙層下降時間 煙層擴散時間 三明治式加壓
煙層下降時間 有效排煙量
其他樓層煙層擴散時間 局部區域煙控配合樓
梯加壓
排煙室煙霧產生量 煙層下降時間 (資料來源：本研究整理)