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防火避難性能驗證計算影響因子之論述

在文檔中 中 華 大 學 碩 士 論 文 (頁 98-130)

本章節依照第三章所探討之結果,針對現行公共安全查核表項目內容無法適用於 性能設計建築物查核部份,進行影響避難安全之論述,論述其當放寬原法規規定時,

因需通過性能驗證評估之核准標準,所需調整的防火避難計算影響因子數值。並依文 獻所討論現況查核之方式及防火避難安全性能驗證評估之概念,論述其防火避難計算 影響因子的範圍值,或其需管制之計算影響因子,轉換成查核人員較易查核之項目,

以達到查核的便利性與通用性。並釐清當避難計算影響因子同時涉及人員避難時間及 煙層下降時間時,分析改變值對整體防火避難安全的利弊,藉此界定所要檢查核對內 容的範圍,以維持使用性能設計做排除及免適用技術規則的初衷,達到設計的彈性化 並保持建築物防火避難的安全性。

本章節分為兩部分,火災延燒防止性能驗證計算影響因子之論述及避難安全性能 驗證計算影響因子之論述,此兩種為目前政府所認可的驗証評估方法,可經由驗證評 估排除及免適用建築技術規則一部或全部。然而,從火災延燒防止性能驗證評估方法 中,知其相關因子無法直接轉變實際查核項目內容,因此,將利用文獻中淨空距離替 代防火區劃之性能設計排除方法進行探討,求其實務上能查核的項目內容;而避難安 全性能驗證評估方法中,從上述文獻回顧避難安全性能驗證計算影響因子之探討,進 行避難安全影響之論述,並將論述之結果轉變能實際查核的項目內容。

4-1 火災延燒防止性能驗證計算影響因子之論述

從文獻探討中,得其火災延燒防止性能驗證因子,主要為火源環境之設定參數,

但經過驗證計算後的數據,並不會因為建築物開始使用後做更改,而影響建築物防火 之安全,不管於火焰高度的計算,或是熱輻射的計算,皆是如此。所以不需將驗證評 估計算公式中的相關因子列為性能設計查核項目內容。再者,公式中的避難因子要轉 化成實際查核之項目實有執行上之困難,如空氣密度、空氣密度、比熱…等,都為環 境上設定之參數,於實際查核上無法查核,所以不將此考量列入為查核項目內容。

但防止火災延燒安全性能驗證手冊中所提,計算出火焰高度或熱輻射量值後,

需檢討性能設計之驗證方法,並配合硬體及空間距離條件下,使其不產生接焰延燒及 輻射延燒。於文獻回顧中有相關課題之探討,本研究將利用文獻角度切入,探討可能 影響驗證評估之因素,藉此訂定相關防火區劃的查核項目內容。

文獻中是以防火區劃利用淨空替代設計為研究課題,探討利用淨空距離與硬體區 隔交替使用,替代傳統單一的硬體區隔,藉此區隔防火區劃間產生的火災延燒。在性 能設計排除防火區劃時,在狹義概念上是利用硬體區隔,在廣義概念上是利用硬體與 距離合併區隔,而區劃中防火性能的意義需具備三種特性:遮焰性、阻熱性及構造安 定性。遮焰性定義為當火災發生時,區劃構件不會因為熱焰之貫穿,而引起接焰延燒 之危險;阻熱性定義,區劃構件能有效阻隔火災現場高溫,不會因為透過區劃構件之 熱輻射,而引起相鄰其他空間可燃物延燒;構造安定性,火災現場的高溫對於區劃構 件之構造不會產生崩壞的現象。

而防火區劃的種類依建築技術規則的規定有下列五種類型:面積區劃、用途區 劃、樓層區劃、垂直區劃與特定目的區劃。

1. 面積區劃:建築物中將一定樓地板面積做一區劃空間,當火災發生時,火災區劃 得以其它區劃隔離,將火災規模限定在一定範圍以內,使得人員得以安全逃生。

2. 用途區劃:在建築物使用上或管理上空間較大差異者,予以區劃,其目的將火勢 限制於發生火災的用途空間內,避免火勢蔓延至鄰近不同用途的空間。

3. 樓層區劃:主要為樓層與樓層間的防火區劃,避免火勢由起火樓層蔓延至其他樓 層,由於火災延燒為害的速度或嚴重性,都是垂直向度比水帄向度延燒的快速,

所以此區劃方式對於現今高層化的建築物特別重視。

4. 垂直區劃:垂直區劃係針對建築物中穿透防火區劃樓板的空間,如挑空空間、垂 直動線空間或維修管道間…等。由於垂直空間在高層建築使用上具有重大的機能

,但其穿透樓層區劃的空間,容易造成煙囪效應,導致火煙流竄的途徑,經由垂 直空間像其他樓層蔓延,造成防火區劃的弱點。

5. 特定目的區劃:依據特殊需求與目的,如:火氣使用、所有權等。避免火災的危 害影響,將這些空間特別區劃出來,避免管理上的混亂。

性能設計利用防止火災延燒性能驗證評估方法可對防火區劃的排除,為面積區劃

、垂直區劃及樓層區劃三個項目,上述另外兩項將不列入本研究之範圍,並針對各項

目逐一論述,當性能設計放寬防火區劃之規定,需配合何種淨空替代方式進行性能驗 證,並將論述之結果做為性能設計查核項目內容之參考依據。

一、面積區劃性能驗證因子之論述

面積區劃之規定分為三個部分,在對構造的安定性,規定具有一個小時以上時效 之牆壁、防火門窗與該處防火構造之樓地板區劃分隔,面積區劃的方法利用硬體構造 阻擋火災熱與火的蔓延,但可以使用淨空距離替代,讓火災衰退到不會產生延燒的距 離,相關方法如下圖所示,由圖 4-1 可知,原法規規定方法為利用硬體設施做區隔,

但是淨空替代可以藉由走廊…等淨空空間,使輻射熱衰退到不會產生延燒的距離。在 考量影響性能設計建築物的防火安全,把經過計算後需保留淨空的距離加以限制。

圖 4-1 面積區劃替代方法(一)

而在遮焰性方面性能考量,主要規定防火區劃之牆壁應突出外牆面 50 公分。外 牆面長度有 90 公分以上,需具防火區劃之牆壁同等時效者。而遮焰性這部分,主要 規定其牆面長度與距離,唯一固定數值,但使用防止延燒性能驗證則是先計算火焰之 高度,在評估需要多少距離不會導致接焰延燒,相關替代方案如下圖 4-2,替代方案 是於開口上方淨空,防止火焰噴出時,接焰引燃上方樓層的開口。用來預測火災噴出 火焰的高度作為淨空距離,而非規定採用固定距離的方式。所以使用性能設計做此項 目排除時,需限制突出外牆面的距離及外牆面的長度距離,都可能小於原規定值。

法規規定的方法 淨空替代的方法

圖 4-2 面積區劃替代方法(二)

第三部分阻熱性的考量,如圖 4-3 所示,規定防火設備需具有一小時的阻熱性,

其用意為阻擋火災釋放出的輻射熱延燒。所以當性能設計使用淨空替代時,從防止延 燒性能驗證計算公式中,求得熱輻射量所會影響的距離,留出淨空距離,即可放寬防 火設備的阻熱性,能使開口部前後淨空至熱輻射不會產生引燃延燒的距離。

圖 4-3 面積區劃替代方法(三)

因此在論述排除防火區劃中面積區劃的影響,討論後得知相關法規能使用淨空替 代的方式排除時,而放寬防火區劃相關規定,就頇針對配合的方法做管制,以免在建 築物使用後任意做變更,影響性能設計防火區劃的安全,但考量於目前對於防火區劃 替代的方式,並無利用圖 4-2 及圖 4-3 兩種淨空替代方式進行防火區劃的排除,所以 並不能判斷其替代方案的可行性,因此不敢貿然斷定為查核項目內容,因此將上述論 述的替代方法做為性能設計建築物查核表內容参考依據,本研究將其整理為以下一點

法規規定的方法 淨空替代的方法

法規規定的方法 淨空替代的方法

1.防火區劃所應留設的淨空距離 M 以上(評定書核准值)

二、垂直區劃性能驗證因子之論述

而垂直區劃的相關規定為防火構造建築物內之挑空部分,應以具有一個小時以上 防火時效之牆壁、防火門窗、防火設備與該樓處防火構造之樓地板形成區劃分隔。主 要定義為將數樓層貫穿樓地板部分的挑空空間予以區劃之,避免火災經由這些途徑延 燒之其他樓層。但當採用淨空替代方式的性能設計時,需探討構造安定性之防火性能

,利用淨空距離避免火災延燒至相鄰區劃空間,因為垂直動線容易產生煙囪效應,若 不限制其垂直區劃,容易使其它樓層區劃空間被破壞,所以採淨空帶或是可燃物四周 的淨空達到性能驗證排除,相關圖示如下圖 4-4:

圖 4-4 垂直區劃替代方法

而從垂直區劃之論述中,知其主要針對挑空空間的限制,假設當此項目被放寬免 做防火區劃時,就需利用防火設施設備與淨空距離配合,達到防止延燒性能驗證之驗 證安全。但目前在垂直區劃的排除並沒有利用相關驗證替代方式使其免做防火區劃之 規定,所以並無法從相關文獻證明實際上使用的可行性,所以於此不將其論述之替代 方案,作為性能設計查核表垂直區劃排除所需管制的內容,但盼望若往後有性能設計 相關的案例使用此方法做驗證排除時,就需把其內容增列需查核之項目內容,管制其 淨空替代的相關規定。

三、樓層區劃性能驗證因子之論述

樓層區劃於建築技術規則設計施工編第 83 條,包含面積區劃中對構造的安定性

,規定具有一個小時以上防火時效之牆壁、防火門窗與該處防火構造之樓地板區劃分

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