防火避難綜合檢討建築物安全驗證計算公式因子之論證

4-1避難驗證計算因子之分析 4-1-1影響人員避難因子之分析

一、 人員避難分析之居室避難驗證計算

在居室避難驗證計算中，依人員逃生避難順序可分為：居室避難開始時間、

居室避難移動時間、居室通過出口所需時間。

在「居室避難開始時間(t_start)」裡，主要是指從火災發生制火災警報器的觸 動並當人員有反應的時間，當一居室空間狹小，若發生火災，則該居室內人員馬 上能藉由嗅覺、視覺、聽覺察覺異狀，反之則需要較長的時間以查覺火災發生，

所以可以推導出居室避難開始時間與樓地板面積成正比。其計算公式如表所述。

因此「居室之樓地板面積(

A

_area)」為影響人員避難的因子。

t

_start A

30

^area

=

表4-1 居室避難驗證計算計算影響因子表

公式 計算影響因子

居室避難開始時間(t_start ) 居室之樓地板面積(

A

_area)

「居室避難移動時間(

t

_treavel)」主要是計算從居室各部份到達居室出口之最長 步行距離所需時間，是以最長步行距離除以步行速度求得之。面對居室空間與出 口數較少較為簡單時，較易分析居室人員的步行距離，但當隔間複雜指出口數較 多時，則須先確定每個區域的人員所利用的逃生出口，再評定每個區域的人員到 達出口的最長步行距離，最後以全區域的最大步行距離為該區域的步行距離。步 行速度則是依據不同的建築物的居室使用用途類別、用途特徵與避難方向有所不 同。而當建築物使用類組改變時，步行速度就會跟著改變，但當建築物改變是用 時須申請變更，如此避難驗證計算則須重新計算，所以在避難計算中，由公式所 述，影響人員避難因子有「居室內任一點到達居室出口之最長步行距離(

l

_i)」與

「步行速度(

v

)」。

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ^max ⎛ ∑ ^l _v

ⁱ

t

_treavel 表4-2 居室避難驗證計算計算影響因子表

公式 計算影響因子

居室避難移動時間(

t

_treavel) 居室內任一點到達居室出口之最長步行距離(

l

_i) 步行速度(

v

)

「居室通過出口所需時間(t_queue)」中計算該居室內部所有人員通過居室出口 所需花費的時間如下公式所示。

∑ ∑

=

eff eff

area

B N

ρ

A

queue

t

所以計算是指「居室內通過出口總人數(

∑ ^{ρ A}

^area)」除以「該居室出口單位 時間可通過的人數(

∑ ^N

^eff

^B

^eff )」。「居室內通過出口總人數(

∑

^ρ

^A

^{area)」是以樓}

地板面積與依照用途不同依法定居室收容人員密度數值相乘，即可得知避難人 數；但若居避難過程中須經過不同使用居室進行避難，則依不同用途居室大小面 積分別乘以個居室之收容人員密度之合計。「該居室出口單位時間可通過的人數 (

∑ ^N

^eff

^B

^eff )」會受到出口的有效流動係數與出口寬度的影響。

「有效流動係數(

N

_eff )」是指單位時間內可通過的人數，當避難人員通過出 口時可能因為走廊所能容納的人員太小導致人員滯留，阻塞於居室出口處造成回 堵，如公式所述。

∑

∑

^≤

p A

_area

n co

a A

有鑑於此，通過出口所需時間須將有效流動係數納入考量，其公式如下。

表4-3 有效流動係數公式表

避難路徑等部分 避難路徑可收容人數 有效流動係數(

N

_eff ) 該居室出口直通地

面

N

^{eff =90}

其 他 場 合( 非直接 通往地面之出口)

∑

∑ ^≥

p A a

A

area n

co

N

eff =90

∑

∑

^≤

p A

_area

n co

a A

⎥⎥

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎢⎢

⎣

⎡

= ∑

∑

B B A

B

a B A

N

load neck load

room

n co neck

eff

p

,80 80

max

當該居室是直接通往地面出口時，因為建築物外部通常被認為是避難安全

處，所以不會造成人員滯留，但在非接通往地面出口時，就需要考量「有效流動 係數(

N

_eff )」。由此可知，欲計算非接通往地面出口之有效流動係數，須考量到 避難人員所在居室之避難路徑的出口寬度之比值(

B B

load

neck)、通往避難必經路徑等

部 分 之 避 難 人 數(

∑ A ^p

^load) ，與避難必經路徑可容納人數(

∑ a A

n

co ) 之比率

(

∑

∑ A a A

load n co

p

)。

當「避難路徑可容納之人數」大於「居室內必須通過出口避難之人數」時，

則有效流動是數是以最大值考慮之；反之，若「避難路徑可容納之人數」小於「居 室內必須通過出口避難之人數」時，因為人員已經滯留，所以從居室出來的人數 會受到走廊空間出口大小所影響，所以有效流動係數是依照走廊空間出口的流量 來分配通過出口的人數。因為有效流動係數是受走廊寬度所限制，意即有效流動 係數是受須通過避難必經路徑的避難人員所影響，換言之，當通過避難必經路徑 之避難人數多的時候，就會降低基本群流流動係數標準值，即從90 降為 80。

「避難必經路徑可容納人數(

∑ a A

n

co)」是以避難路徑空間面積除以每個人滯 留所需面積求得。若當避難必經路徑為走廊時，則以走廊面積除以每人滯留所需 面積；若需通過其他居室來完成避難時，則該居室空間也可當作滯留區域。

「需通過避難路徑必經路徑部分的避難總人數(

∑ A ^p

^{load)」是依照收容人員}

密度與居室面積影響，所以影響人員之避難因子為「收容人員密度」、「需經避 難路徑才能避難之各建築物樓地板面積」。

「避難必經路徑有關出口寬度(

B B

load

neck )」是指該居室出口與避難人員避難必 經路徑支出口的關係值，所以影響人員之避難因子為「該居室的出口寬度或避難 路徑出口寬度中的最小值」、「需經避難路徑處始能避難的各建築物部分的出口 總寬度」。

「有效出口寬度(

B

^eff)」會受火災起火點影響，因為火災發生會產生輻射熱，

將會受到火災輻射熱影響而縮減出口寬度，所以假設最不利避難逃生的起火點在

居室最大出口處，再者，室內的可燃物與內裝修材種類也會影響火災的擴大與 否，意即當居室內的內裝修才能有效抑制火災延燒，則有利人員避難；反之，則 將受火災影響，甚至連最大出口都無法避難逃生，其計算公式如下。

表4-4 有效出口寬度公式表 時 14

.

0

α

^f

α

^m

reach

t

^{≤ +}

B

^eff

⁼ B

^room

時 14

.

0

α

f

α

m reach

t

^{> +}

_B

eff ^=max

{ _B

room^−7.2

α

f ⁺

α

m

_t

reach^+1,0

}

表4-5 可燃物火災成長率公式表

1≤170

q α

^f

^{= 0 . 0125}

1≥170

q α

_f ⁼2.6^×

10

⁻⁶

q

₁⁵³

表4-6 內裝修材之火災成長率一覽表

內部裝修材

α

^m

耐燃一級(磚、石料、人造石、混凝土、柏油及其製品、陶瓷品、

金屬材料、塑膠製品及其他類似耐火性之材料)

0.0035 耐燃二級(混凝土、磚或空心磚、瓦、石料、人造石、石棉製品、

鋼鐵、旅、玻璃、玻璃纖維、礦棉、陶瓷品、砂漿、石灰及其他 類似材料，經中央主管建築機關認定合格者)

0.014

耐燃三級(耐燃合板、耐燃纖維板、耐燃塑膠板、石膏板及其他類 似之材料，經中央主管建築機關認定合格者)

0.056

木材及其他類似材料的加工 0.35

因此「有效出口寬度(

B

^eff)」會受「可燃物之火災成長率(

α

^{f )」、「內部裝}

修材料之火災成長率(

α

^m)」的影響，其中「可燃物之火災成長率(

α

^{f )」」則可}

由「堆積物每1 ㎡的發熱量(

q

₁)」計算出來。因此影響「有效出口寬度(

B

^eff)」

有「可燃物之火災成長率(

α

^f )」、「內部裝修材料之火災成長率(

α

^{m)」、「堆}

積物每1 ㎡的發熱量(

q

₁^)」。

表4-7 居室避難驗證計算計算影響因子表

公式 計算影響因子

居室通 過出口 所需時 間(t_queue)

樓地板面積(

A

_area) 樓地板面積(

A

_area) 依法定居室收容人

員密度數值(ρ )

依法定居室收容人員密度數值(ρ ) 有效流動係數(

N

_eff ) 避難路徑等各部份的樓地板積(

A

_co)

避難途徑等部分要求的法定密度(

a

_n) 居室或是避難路徑最小出口寬度(僅限直 通樓梯或通往地面者)(

B

^neck)

居室出口寬度(

B

^room)

需經過避難途徑始能避難的各建築物的出 口總寬度(

B

^load)

需經過避難途徑才能避難的各建築物總樓 地板面積(

A

^load)

有效出口寬度(

B

^eff) 堆積物每 1 ㎡的發熱量(

q

₁⁾

可燃物之火災成長率(

α

^f)

內部裝修材料之火災成長率(

α

^m)

以樹狀圖解釋居室避難安全驗證計算架構並將計算因子整理如圖所示。

避難開始時間

步行時間

通過出口所需時間

居室避難開始時間t^start 該居室之總樓地板面積A^area

到達居室出口之步行時間t^travel 居室任何一點到達居室出口最遠之 步行距離lⁱ

依各種使用場所所提供之步行速度v

通過居室出口所需要時間

tqueue 不同用途場所之收容人員密度p

該居室等各部分之樓地板面積A^area 有效流動係數Neff

有效出口寬度Beff

避難路徑等各部份的樓地板面 積A^co

避難途徑等部分要求的法定密 度aⁿ

不同用途場所之收容人員密度 ρ

需經過避難途徑才能避難的各 建築物樓地板面積A^load 居室或是避難路徑最小出口寬 度(僅限直通樓梯或通往地面 者)B^neck

該居室出口寬度Broom

需經過避難途徑始能避難的各 建築物的出口總寬度B^load

該居室出口寬度B^room

居室內堆積可燃堆積物之火災 成長率α^f

內部裝修材料之火災成長率α^m 居室內部人員抵達出口所需時 間t^reach

該居室等各部分之樓 地板面積A^area 該居室任ㄧ點至出口 步行距離lⁱ

步行速度v 人員避難

圖4-1 居室人員避難安全驗證計算架構

二、人員避難分析之樓層避難避難驗證計算

通常ㄧ般人員從居室避難至走廊後，仍未屬安全狀況，需繼續避難通往戶 外。避難過程中，居室內火災可能擴大延燒到外部，形成避難障礙，所以需計算 人員避難至樓梯內部的開始時間、走廊步行時間與通過樓梯出口之避難所需時間 的總和，所以在樓層避難驗證計算中，依人員逃生避難順序可分為：樓層避難開

始時間(t_start)、樓層避難移動時間(

t

_treavel)、樓層通過出口所需時間(t_queue)。

因為在樓層發生火災時，起火室以外的房間裡的人員需透過起火室燃燒所發 生出的煙或火警警報系統動作所傳出的緊急鳴響，或是起火室避難人員所傳達的 各式訊息來開始避難，但因為複雜的因子造成避難人員於避難時的反應不同，如 建築物使用者於睡眠休息時對避難因應行動有延遲現象。因此在「樓層避難開始 時間」裡，將提供睡眠休息的建築物使用者反應時間多加5 分鐘，其他則因應資 訊傳達複雜多以3 分鐘為計算標準，公式如表所述。所以影響其計算因子為「該 樓層居室與必須通過該樓層所設置之直通樓梯等建築物各部份之總樓地板面積 (

A

^floor)」。

表4-8 避難開始時間計算公式表

集合住宅、旅館及其他類似用途(不包含

醫院、診所急兒童福利設施等) 5

30

A

₊

=

∑

floor

start

t

其他用途(不包含醫院、診所急兒童福利

設施等) 3

30

A

₊

=

∑

floor

start

t

表4-9 樓層避難開始時間計算計算影響因子表

公式 計算影響因子

樓層避難開始時間(t_start) 該樓層居室與必須通過該樓層所設置之直通樓梯 等建築物各部份之總樓地板面積(

A

^floor)

「樓層避難移動時間(

t

_treavel)」中，主要是以避難者從該樓層各居室到達直通 樓梯最長步行距離為計算值。如公式所述。

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛ ∑

v l

_i

max t

_treavel

但若當起火室面對直通樓梯或是避難層起火室直接面對地面出口時，則需考 慮起火室雖有出口但無法使用的情況發生，如此ㄧ來，需參考其他直通樓梯或通 過地面出口的步行距離來計算樓層避難移動時間。所以「該樓層各居室至直通樓

梯任一口之步行距離」與「步行速度(

v

)」為影響人員避難因子。

表4-10 樓層避難移動時間計算計算影響因子表

公式 計算影響因子

樓層避難移動時間(

t

_treavel) 樓層居室到達直通樓梯任一出口之步行距離(

l

_i)

「步行速度(

v

)」

計算「樓層通過出口所需時間(t_queue)」時，當全部人員通過直通樓梯時會造 成滯留，所以欲使全部的避難人員通過，則必須考慮整層樓需通過直通樓梯出口 的人數、直通樓梯出口單位時間內可通過的避難人數，以求得樓層通過出口所需 時間。如公式所述。

∑∑

=

st eff

area

B N

pA

queue

t

對於樓層總人數的計算主要是利用「該樓層各居室之樓地板面積(

A

_area)」與

「人員密度(

p

)」的乘積。因為若當起火室是面對直通樓梯或避難層起火室直接 面對地面時，則計算時需扣除其中一個最大寬度的出口，因此「該樓層之直通樓 梯出口寬度(

B

_st)」需考量到起火室的出口是否可以使用的狀況。

因為建築物地面層外部是安全場所，所以在直通地面出口的「有效流動係數 (

N

_eff )」為最高值，即是採以出口流量係數標準值 1.5 人/m.sec 計算之。但當須 經過直通樓梯出口時之則另計，若梯間面積夠大，如公式所述，則可容納該樓層 避難人員所要的滯留面積時，則人員不會在直通樓梯出口處造成滯留，即樓梯間 面積要大於該樓層總人數的必要滯留面積，但若樓梯間面積容量較小時，也就是 當會造成避難滯留時，則需考慮直通樓梯出口的寬度與避難動路線部分寬度的比 例(

B

B

st

neck)與樓層人數予樓梯間可能收容人數的比例(

∑ ∑ A A

load st

p

)。其相關公式如 表所示。

表4-11 有效流動係數公式表

避難路徑等部分 避難路徑可收容人數 有效流動係數(

N

_eff ) 該居室出口直通地面

N

^eff ₌₉₀

其他場合(非直接通往

地面之出口)

∑ A

^st

^{≥ 0 . 25} ∑ p A

^area

N

^{eff =90}

∑

∑ A

^st

^{≤ 0 . 25} p A

^area

⎥⎦

⎢ ⎤

⎣

=⎡

∑ ∑ A B

A N B

load st

st neck

eff

p

320 所以其相關計算影響因子整理如下：

在文檔中 中 華 大 學 (頁 52-128)