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樓梯間避難與消防搶救空競用之研究

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Academic year: 2021

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樓梯間避難與消防搶救空間競用之研究

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

中華民國 100 年 12 月

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樓梯間避難與消防搶救空間競用之研究

受委託者 : 明道大學 研究主持人:莊英吉 協同主持人:張尚文 研 究 員:吳武泰 研 究 員:李玉蘭

內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告

中華民國 100 年 12 月

(本報告內容及建議,純屬研究小組意見,不代表本機關意見) PG1001-0269 100301070000G1004

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目次 目 次 目 次 ... I 圖 次 ... III 表 次 ... V 摘 要 ... VII 第一章 緒 論 ... 1 第一節 研究緣起與背景 ... 1 第二節 研究目的與內容 ... 7 第三節 研究方法 ... 8 第四節 預期成果 ... 10 第二章 文獻回顧 ... 11 第一節 避難行為與避難理論 ... 11 第二節 建築物收容密度 ... 15 第三節 相關文獻整理 ... 18 第三章 避難與搶救行動競用可能性 ... 27 第一節 法令檢討 ... 27 第二節 建築防火安全避難驗證技術 ... 60 第三節 可能競用建築物範圍 ... 72 第四章 案例調查與避難模擬 ... 81 第一節 問卷調查 ... 81 第二節 模擬工具介紹 ... 89 第三節 電腦模擬參數建立 ... 91 第四節 競用現象觀察實驗 ... 96 第五節 電腦模擬與實驗比較 ... 102 第六節 樓梯間競用問題的綜合討論 ... 118 第五章 結論與建議 ... 120 第一節 結論 ... 120 第二節 建議 ... 120 附錄 ... 123 參考書目 ... 148

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圖次 圖 次 圖 1-1 避難安全驗證方式 ... 3 圖 1-2 避難模擬圖 ... 3 圖 1-3 緊急用昇降機與樓梯間圖例 ... 4 圖 1-4 避難時間與房間內暫留人數分析圖 ... 5 圖 1-5 樓層平面圖 ... 6 圖 1-6 電腦模擬圖 ... 6 圖 1-7 研究流程圖 ... 9 圖 2-1 避難路徑與安全區劃圖 ... 12 圖 2-2 人流密度與人流步行速度圖 ... 14 圖 3-1 樓梯服務面積示意圖 ... 41 圖 3-2 競用發生可能性時間分析圖 ... 73 圖 3-3 消防分隊接獲派遣出勤搶救時序圖 ... 74 圖 3-4 競用判定流程圖 ... 78 圖 4-1 受訪人員救災年資分析圖 ... 81 圖 4-2 緊急用昇降機使用樓層分析圖 ... 82 圖 4-3 有無遭遇競用情形分析圖 ... 83 圖 4-4 競用發生之建築物分析圖 ... 84 圖 4-5 競用下的救災時機分析圖 ... 85 圖 4-6 競用發生地點分析圖 ... 86 圖 4-7 樓梯競用下消防隊員樓梯使用情形分析圖 ... 87 圖 4-8 消防隊附件的建築物消防減量的可行性分析圖 ... 88 圖 4-9 避難時機分析圖 ... 88 圖 4-10 模擬軟體模擬結果比較圖 ... 91 圖 4-11 折梯示意圖 ... 92 圖 4-12 模擬一之攝影機安裝地點 ... 98

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圖 4-13 三樓樓梯間實驗情形圖 ... 99 圖 4-14 四樓樓梯間實驗情形圖 ... 101 圖 4-15 模擬二之電腦模擬現場示意圖 ... 103 圖 4-16 模擬二之攝影機安裝位置圖(1) ... 106 圖 4-17 模擬二之攝影機安裝位置圖(2) ... 107 圖 4-18 模擬模型設定步驟 ... 109 圖 4-19 模擬畫面圖 ... 113 圖 4-20 模擬結果與實驗照片比較圖 ... 114 圖 4-21 模擬二之避難情形圖 ... 117

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圖次 表 次 表 2-1 技術手冊與國內外相關研究之人員收容密度比較表 ... 15 表 3-1 建築技術規則規定(節錄)整理表 ... 28 表 3-2 各類場所消防安全設備設置標準規定(節錄)整理表 ... 44 表 3-3 消防法規定(節錄)整理表 ... 47 表 3-4 消防法施行細則規定(節錄)整理表 ... 48 表 3-5 樓層避難安全性能驗證法之程序 ... 62 表 3-6 整棟建築物避難安全性能驗證法程序 ... 64 表 3-7 步行速度表 ... 66 表 4-1 樓梯型態分析表 ... 91 表 4-2 樓梯尺寸表 ... 93 表 4-3 樓梯服務範圍推估表 ... 94 表 4-4 上樓梯步行速度比較表 ... 95 表 4-5 樓梯步行速度比較表 ... 95 表 4-6 自衛編組演練流程表 ... 103 表 4-7 模擬情形表 ... 114 表 4-8 人流移動速度分析表 ... 115

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摘要 摘 要 一、研究緣起 本案研究主題「樓梯間避難與消防搶救空間競用之研究」之樓梯間是建 築物內之人員在垂直方向移動的重要路徑,當建築物發生火災時,建築物內 的人員通過樓梯間由裏到外進行避難,在同一時間,消防隊員也利用樓梯間 由外到裏進行消防搶救,二種行為人可能在樓梯間遭遇且運動方向相反,發 生爭相使用樓梯間之情形。 避難人員與消防搶救人員在樓梯間是否會發生競用、競用發生時對避難 行為及消防搶救行為的影響,以及在現行法令或消防演練時有無進一步檢討 的空間,值得研究。 二、研究方法及過程 為瞭解國內高層建築物對於避難與搶救的競用情形,首先以文獻回顧法 蒐集建築火災避難、消防搶救戰術、建築法規與消防法規等資料。其次以案 例調查分析瞭解國內建築物樓梯設計典型,以訪談消防專業及問卷調查方法 瞭解消防搶救行動。以推論、電腦避難模擬、實驗等方法,找出研判競用的 方法與提出改善方法。 三、重要研究發現 (一) 本研究建立研判建築物是否發生競用的理論架構。空間競用因素可透過建 築物避難動線以及救災動線分析可能的衝突點;時間競用因素以「消防隊 到達時間」與「完成避難時間」比較,篩選出可能發生競用的建築物。 (二) 透過實驗建立之人流速度參數輸入電腦進行避難模擬,模擬結果與實驗結 果接近,說明電腦模擬之可行性。針對可能發生競用的建築物,可以採用

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電腦避難模擬的方法,評估改變避難引導方式對於避難時間的影響,藉以 找出更佳的避難引導方式。 (三) 避難引導規劃需配合建築物的使用行為更新,並應考慮消防隊救災動線與 可能競用的情形,才能更有效率的疏散避難人員,透過電腦避難模擬輔助 避難規劃,可以事先評估各種可能的突發狀況發生時的避難情形,提供火 災時的因應對策。 四、主要建議事項 建議一 於現行「高層複合用途建築物自衛消防編組演練暨驗證實施計畫」增列避 難引導規劃之規定:立即可行建議 主辦機關:內政部消防署 協辦機關:內政部建築研究所 現行「高層複合用途建築物自衛消防編組演練暨驗證實施計畫」第柒條第 六項第(二)款第 2 目規定:「可依照事先規劃的樓梯及避難通道進行避難引導 工作,但不可引導至離火場最近的樓梯。」建議增加文字如下:「避難引導規劃 時,應假設引火點,進行樓梯人流量分析,依據分析結果規劃避難動線,消防 隊員救災動線亦應納入考量,降低競用發生時的衝擊。」。並於同條第三項通報 消防機關內容中,增列前述避難規劃情形。 建議二 進行競用建築物分析與實測之研究:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署、內政部消防署

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摘要

本研究提出研判競用發生的理論架構,建議選定某一消防大隊服務區域為 例,進行實證研究。此外,消防隊員是否應俟避難者疏散到一定程度再進入火 場,抑或針對特殊場所應有避免避難動線與救災動線衝突機制,應進一步研究。

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Abstract 1.Purpose of this Research

The stairwell, which is the subject of this study, The Research of Competitive Use of Space between Emergency Evacuation and Fire Rescue is an important path in a building’s vertical circulation. When disaster strikes a building, the people inside the building escape to safety through the stairwell. At the same time, fire rescue teams also need to use the stairwell to do their job. These two groups of people may meet in the stairwell and compete with one another for use of the stairwell.

Currently, both building codes and fire regulation have clear specifications regarding the designation of horizontal and vertical spaces. During a normal fire of a building, when the fire can be contained within a certain time constraint inside the fire prevention zone, after notifying the police, people inside the building can begin to evacuate via the hallways and safe rooms on each floor. The evacuation is complete once the people have reached safety points, such as area outside of the building or other spots that provide similar functions. As technology and economic development advance, uses of domestic buildings have changed drastically to fit the needs of the people. Buildings now tend to be taller, larger and more complex. Due to the nature of tall buildings, prolonged evacuation time, increased difficulty in fire rescue and availability are genuine concerns. Before evacuation is complete and people are evacuating from the top towards the bottom of the building, upon arrival, fire fighters will immediately begin recue work from the bottom towards the top of

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摘要

the building. This is when both evacuation and rescue work might compete to use the space of the stairwell. Research is needed to determine when this kind of situation is likely to occur, in what building types, and how evacuation and rescue behavior may be affected.

2. Methodology and Process

In order to understand the competitive use of space between evacuation and fire rescue in domestic tall buildings, literature on evacuation habits and behavior, fire rescue strategy, building codes and fire regulations’ and others will be gathered. Subsequently, case studies will be analyzed and categorized based on the results from the aforementioned literature, and hypothesis will be formed as to where and when competitive use of space is likely to occur. Inferences, computer simulations, experiments and others will serve as aids to formulate methods to identify competitive use of space and ways to improve it.

3. Findings

Our research has established methods to identify whether competitive use of space will occur in buildings after analyzing conflict points between building evacuation and fire rescue paths. By comparing “Rescue Team Arrival Time” and “Complete Evacuation

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identified (expected result 1). The result from computer simulations will serve as the foundation for theory on people flow in competitive use of the stairwell. It can be further utilized to evaluate the effects competitive use of space has on the speed of people flow during evacuation.

As demonstrated by results of computer simulations in Chapter 4 and Chapter 5, proper evacuation plans not only will shorten the time for evacuation, competitive use of space between evacuation and fire rescue can also be avoided.

4. Suggestions

Short-term Suggestions

Sponsor Agency: National Fire Agency, Ministry of the Interior Co-sponsor Agency: Architecture and Building Research Institute,

Ministry of the Interior

Additional regulation should be supplemented in current

“Self-Defense Fire Drills Organization and Verification Action Plan of Tall Multi-use Buildings” assessing possible competitive use of space in evacuation planning stage (expected result 3): current Self-Defense Fire Drills Organization and Verification Action Plan of Tall Multi-use Bulidings”does not take into account of possible competitive use of space between fire rescue team and evacuees. “When buildings are found to have competitive use of space after logical

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摘要

evaluation, computer simulations should be used to analyze possible scenarios in order to provide disaster prevention center with the best evacuation guildlines”and other rules are recommended to be added.

Short-term Suggestions

Sponsor Agency: Architecture and Building Research Institute, Co-sponsor Agency: Ministry of the Interior National Fire Agency, Ministry of the Interior

Discuss whether buildings in close proximity to fire stations should reduce fire prevention equipment if competitive use of space will not occur after careful assessment .

According to the formula under “Building Limits with possible competitive use of space" in Section 3 of Chapter 3, when buildings are close to fire stations, competitive use of space is highly possible because the time it takes for fire rescue team to arrive is shortened. When buildings are further away from fire stations it takes longer for fire rescue teams to arrive, thus, competitive use of space is less likely to occur. Therefore, some scholars suggested buildings closer to fire stations are in fact more dangerous.

As the theory positive ratio of fire area and time indicates, it takes longer for fire rescue teams to arrive buildings that are far from fire stations, and the building is more dangerous. On the contrary, it takes less time for fire rescue teams to arrive buildings closer

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to fire stations. Therefore, those buildings are less dangerous. After considering 2 aforementioned positions, this research suggests it takes less time for fire rescue team to arrive buildings closer to fire stations. Therefore, these buildings are less dangerous. With proper planning of evacuation and recue paths, evacuation will be smooth and competitive use of space may be avoided. Then, there is room for discussion whether fire prevention equipment should be reduced or not. In other words, competitive use of space is likely to occur in buildings closer to fire stations. This does not, however, signify the buildings are more dangerous. Level of safety can be raised, and investment for more equipment can be averted if better planning and evacuation and rescue paths are in place to avoid situations of competitive use of space.

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第一章 緒論 第一章 緒 論 第一節 研究緣起與背景 一、研究緣起 本案研究主題「樓梯間避難與消防搶救空間競用之研究」,係指當建築 物發生火災時,建築物內的人員經由樓梯間往避難層避難,同一時間,倘若 消防隊進行消防搶救時也需要利用樓梯間,則二種行為人可能在樓梯間遭遇 而運動方向相反,發生爭相使用樓梯間之情形。茲將樓梯間避難與消防搶救 空間競用定義為:建築火災發生時,避難人員與消防搶救人員在同一時間上 相競使用樓梯間的情形。本研究之樓梯間泛指樓梯、排煙室、緊急用昇降機 間等空間。 現行的建築法令對於建築物的防火區劃、水平避難的走廊、垂直避難的 樓梯間等固定的建築物防火避難設施,已經有明確規定。在一般的火災境況 下,具有防火時效的樓地板、防火牆與防火門窗可以將火災侷限於防火區劃 內一段時間,阻止火煙的蔓延。而消防法規在消防警報設備、避難指標以及 平時的避難演練上也有相關的規定。建築物中的人員得知火警訊息之後,開 始進行避難疏散,各樓層人員經由居室、走廊通道群集前往避難樓梯,直至 安全據點後才算避難完成,避難路線係由居室內往戶外安全區域移動。另一 方面,消防搶救人員接獲通知到達火災現場後,為了進行滅火活動以及搶救 火場內的人員,開始由建築物外往建築物內移動。避難人員的避難行為與消 防搶救人員的救災行為,其移動方向往往是相反的。 隨著科技與經濟發展,為了滿足生活需求,國內建築型態及用途有顯著 地改變,建築物多朝向高層化、大型化、複合化,尤其以高層建築物而言, 該空間特性複雜、避難距離長且收容人數多,使人員避難時間拉長,可能發 生消防隊員開始救災行為時,避難行為尚未完畢,在時間上可能有重疊。樓

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往上移動也可能利用到樓梯間,可能發生避難人員與消防搶救人員在樓梯間 遭遇,競相使用樓梯間的情形。 避難人員與消防搶救人員在樓梯間是否會發生競用,以及競用發生時對 避難行為及消防搶救行為的影響,以及在現行法令或消防演練時有無進一步 檢討的空間,值得研究。 二、研究背景 近年來,隨著防火科技的發展,我國的防火設計由規格式設計邁向了性能式 設計。規格式設計通常只有考慮安裝的設備符合法規的要求,是一個靜態的設 計,而性能式設計的思維考慮了「時間」的因素,是一個動態的設計思維,隨著 電腦模擬軟體的發達,讓許多動態設計的理念獲得實現的可能。關於避難人員的 避難行為以及消防隊的搶救行為有多數文獻探討,然而對於避難行為與搶救行為 二者之相互關係的相關研究鮮少。我國避難設施係由營建署管轄,消防搶救係由 消防署管轄,整合性思考的委託研究主題甚少被提出,本研究主題點出了避難與 救災是密切相關的,防火科技已經由單純檢討平面空間設施,進步到必須顧慮時 間要素的動態整體考量,也代表了我國的避難與救災發展到一個成熟的程度之 後,開始跨入考量火災避難時各種行為人互動整合評估的整體思維。 建築防火避難安全的目標在於保障人們生命安全,確保人員在遭受火煙侵襲 前可以完成避難行動,我國現行的避難安全驗證方式如圖 1-1 所示。除了依照現 行法規基準設計外(方式 A),也可以採取性能設計的方法(方式 B 及方式 C)。 方式 B 的驗證方法通常參照本(內政部建築研究)所出版之「建築物防火避難安 全性能驗證技術手冊」提供的驗證方法進行驗證,可排除部分條列式法規規定。 方式 C 在避難驗證方面可能被要求採用火災及避難模擬軟體進行安全性分析驗 證。

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第一章 緒論 圖 1-1 避難安全驗證方式 (資料來源:文獻 3) 由本所 99 年「避難設計之樓梯間擁塞影響人流模擬研究」【4】 其中某案例的 電腦模擬四樓發生火災時的避難人流(圖 1-2)發現:當樓梯服務的人數過多時, 避難人員同時湧入樓梯間,造成樓梯間擁塞,導致火災層人員真正能夠進入樓梯 間的人流遠低於預期,嚴重拉長避難完成時間,在時間上增加了避難人員與消防 人員競用的可能性。 圖 1-2 避難模擬圖 (資料來源:文獻 4)

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由現行建築技術規則建築設計施工編第 107 條所附圖例(圖 1-3),緊急昇 降機與特別安全梯共用了排煙室,避難人流從走廊經由排煙室進入樓梯間。而緊 急昇降機,是消防人員進入火場搶救的重要垂直通道,利用緊急昇降機來載運消 防隊員及滅火設備,並常以緊急昇降機前的排煙室為據點,以使用空間的觀點, 避難人員與消防隊員在如圖例所示的排煙室,可能發生空間競用。 圖 1-3 緊急用昇降機與樓梯間圖例 (資料來源:文獻 1) 圖 1-4【4】 縱軸為火災層的暫留人數,橫軸是時間。模擬建築物的 8 樓發生火 災,實驗組為僅火災層(8 樓)鳴動,由火災層人員優先避難;對照組為 7 樓到 10 樓的火災警報器同時鳴動,此時 7 樓到 10 樓的人員同時經由樓梯避難。共進 行 10 組模擬,例如縱軸以 500 人為起始人數時,表示每樓層各有 500 人。觀察 縱軸以 500 人為起始之火災層暫留人數有二條線,一條是火災層優先避難,大約

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第一章 緒論 550 秒時人員全部進入樓梯間完成避難,另一條線為 7 樓到 9 樓的人員同時避難, 大約於 1900 秒時人員全部進入樓梯間完成避難。由上述模擬可以瞭解,警報器 鳴動的方式會影響避難完成時間。雖然該研究是虛擬情境,對於能否透過警報鳴 動方式來引導避難,提供解決本研究競用問題的線索,值得考慮。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 時間(s) 暫留 人數 (人) 7-10F-100 8F-100 8F-300 7-10F-300 8F-500 7-10F-500 8F-400 7-10F-400 8F-200 7-10F-200 圖 1-4 避難時間與房間內暫留人數分析圖 (資料來源:文獻 4) 圖 1-5【4】 是建築物標準層平面,圖 1-6【4】 是以電腦避難模擬某實際宿舍的避 難情形,其中弱勢避難者集中住在二樓,避難速度設定為一般人的一半,研究不 同避難方式對於整棟避難完成時間的影響。模擬結果指出,避難完成時間最長的 是 7 分 24 秒,最短的是 5 分 44 秒。茲將該文獻安排的三種避難方式摘錄如下: (一)避難方式一:二樓的弱勢避難者均由中央樓梯避難,三樓以上的人員於宿 舍左方者由左方樓梯避難,上方者由上方樓梯避難。整棟避難完成時間 7 分 11 秒。

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(二)避難方式二:火災發生時,所有人員均選擇距離最近的樓梯進行避難。整 棟避難完成時間 7 分 24 秒。 (三)避難方式三:二樓弱勢避難者由中央樓梯避難,三到五樓由左方及上方樓 梯避難以免受到弱勢避難者阻滯,至於六樓以上的人員採用最近距離樓梯 避難。整棟避難完成時間 5 分 44 秒。 圖 1-5 樓層平面圖 (資料來源:文獻 4) 圖 1-6 電腦模擬圖 (資料來源:文獻 4) 由上述分析可以知道,依照建築物的特性與使用情形,改變避難引導的方 式,可能縮短避難完成時間。雖然本案不能代表全部建築物,能否透過避難動線 設計安排與演練,降低競用對於避難與救災的不利影響,值得考慮。

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第一章 緒論 第二節 研究目的與內容 建築物發生火災時,避難人員與消防搶救人員由於動線上的衝突與時間上的 交錯,的確有發生競用的疑慮。本研究目的為找出一個能夠篩選建築物是否發生 競用的原則。再探討競用可能造成避難或搶救的影響,以及當競用問題發生時, 提出在避難設計、避難演練、消防戰術上的建議。說明如下: 一、 探討建築物是否發生競用 建築物發生火災時,避難人員與消防搶救人員是否會發生競用,研究出一套 方法來研判建築物是否會發生競用的情形,為本研究的主要目的。競用之發生, 與避難人員的避難完成時間以及消防隊救災人員開始救援所需時間有關。因此下 列研究內容需逐步探討: (一) 性能式設計方法中關於避難完成時間的計算方法整理。 (二) 建築法規關於避難有關規定整理。 (三) 消防法規關於警報鳴動時間方式整理。 (四) 國內建築物的樓梯型式調查,樓梯服務面積調查,用以推估樓梯服務人 數。 (五) 消防隊救災人員開始救援所需時間探討。 二、 探討競用發生對於避難的影響 當避難人員與消防救災人員發生空間競用的時候,消防救災人員與救災機具 佔用空間,可能縮小避難人員避難走道淨寬度,降低避難人員的避難速度。另一 方面,避難人流也可能阻礙救災人員進入火場救援的速度。因此下列研究內容需 逐步探討: (一) 消防隊員佔用樓梯寬度調查。 (二) 救災活動與戰術調查訪問。 (三) 競用實驗與觀察,建立基本參數。

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(四) 以實驗參數輸入電腦,比較電腦避難模擬結果與實驗結果,瞭解電腦模 擬的可行性,以電腦模擬分析改變避難引導方式對避難時間的影響。 三、 探討競用發生的處理建議 檢視前述相關法令規定與競用影響,嘗試提出改善建議。 第三節 研究方法 一、研究方法 為瞭解建築物是否發生競用,首先以文獻回顧法蒐集避難行為、消防搶救戰術、 性能設計、建築法規與消防法規等資料。其次透過問卷調查與訪查分析方法,瞭解國 內樓梯型態與消防搶救情形。接續以實驗觀察競用發生的情形並記錄基本參數,以基 本參數輸入電腦,模擬避難情形,比較電腦模擬結果與實驗結果。以電腦避難模擬方 法,觀察改變避難引導方式對於人流的影響,尋求縮短避難完成時間以及降低競用影 響的方法。,研究流程如圖 1-7 所示,說明如下: (一) 文獻回顧法:蒐集防火避難相關文獻資料,分為避難行為與避難規劃理論、 消防搶救戰術、建築與消防法規、性能設計等資料。 (二) 調查與訪查分析方法:分析建築圖說勘查建築物,瞭解國內樓梯型態及服務 人數。問卷訪問消防隊員瞭解救災行為。 (三) 人流實驗方法:進行人流實驗,觀察避難人流與消防搶救人員競用的情形, 建立基本參數,例如消防隊員行進速度。 (四) 電腦避難模擬法:改變各種避難引導方式,以電腦模擬的方法來預測避難人 流,藉此檢討可能發生競用之情形及影響,研擬改善對策。 (五) 專家會議方法:研究過程中於階段性成果完成後,擇期召開專家會議,多方 聽取專家意見,讓研究結果更完整。

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第一章 緒論 圖 1-7 研究流程圖 避難文獻研析 建築法規研究 消防法規研究 案例調查與分析 專家會議 競用發生的可能性 競用發生對避難之影響 實驗觀察 電腦模擬 研議改善方案 專家會議 研究開始 結論與建議 文獻與法規資料收集

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(資料來源:本研究整理) 第四節 預期成果 本研究預期成果如下: 1. 提出樓梯間避難與搶救空間競用分析結果與評估改善方法。 2. 提出建築與消防法規條文修正建議草案,以供建築物樓梯間現行規定修正及消防 搶救戰術參考。 3. 提出「高層複合用途建築物自衛消防編組演練暨驗證實施計畫」修正建議。

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第二章 文獻回顧 第二章 文獻回顧 本章收集之文獻資料,以避難行為與避難理論、建築物收容密度,以 及其他避難有關研究等三大單元來整理。避難行為與避難理論主要收集逃 生避難動線與避難速度等有關資料,藉由動線分析提供後續競用研判時的 參據,避難速度則提供後續電腦避難模擬之輸入參數。建築物的收容密度 與樓梯的服務面積可用來估算樓梯的服務人數,影響樓梯是否擁塞以及避 難完成時間,進一步影響競用的發生。此外,收集近十年避難有關之研究, 這些研究成果與本研究直接或間接有關,可資參考。 第一節 避難行為與避難理論 一、避難路徑與相對安全區 (一)避難路徑 在一個多層樓建築物的「居室」發生火災時,透過人們發現火災或警 報器發生鳴動,人群驚覺火災的發生而開始避難。避難人潮由居室往「走 廊」移動,穿越特別安全梯的「排煙室」,進入「樓梯間」,通達「避難層」, 避難到「戶外安全區域」,完成避難。自居室到戶外安全區域的避難路徑 依序為,居室→走廊→排煙室→樓梯間→避難層→戶外安全區域。 (二)相對安全區 當人員從居室到戶外安全區域避難的過程中,火災的煙、熱、毒等火 害同時成長擴張,人員避難的速度必須必須比火害擴張的速度快,在避難 的過程中分秒必爭。火災居室到走廊的門,如果能夠在火災室人員避難完 成時自動關閉,可以阻滯火害擴張到走廊,減緩火害擴張的速度。同理, 從走廊進入到排煙室的防火門以及從排煙室進入到樓梯間的防火門,如果 能夠在火災層人員避難完成時自動關閉,則可以阻滯火害擴張到樓梯間的 時間。從居室→走廊→排煙室→樓梯間的避難路徑中,透過層層阻煙阻熱

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功能的門、牆,逐步提升安全性能,走廊為一次安全區、排煙室為二次安 全區、樓梯間為三次安全區,安全區的次數愈高,安全性的要求愈高。建 築防火設計上,在安全次數愈高的區域,門的遮煙性、阻熱性以及室內裝 修的耐燃等級要求愈嚴格。 居室 → 走廊 → 排煙室 → 樓梯間 → 避難層 → 戶外安全區域 圖 2-1 避難路徑與安全區劃圖 (資料來源:文獻 3) 二、規格式設計與性能式設計【5】 (一)規格式設計 規格式設計是採以量化的型態行諸於條文,基於人命安全之考量,在 相關法規條文以明確的數字來要求建築物設計之樓梯數量、出口數量及步 行距離等,以明確的數據提供設計者設計與主管機關審核的指南,作為核 發建照與否的依據。規格式法規的特性為適用於一般建築物,具有快速明 確的優點。 (二)性能式設計 隨著建築科技及建築結構功能的進步,加上對建築物的功能及設計要 求日新月異,造成許多特殊建築物延用規格式規定。為了降低對這些建築 物安全度的存疑,故而一味增加防火設備投資的方法並不符合經濟效益, 乃以防火工程科學為基礎,建立一個可以將火災風險量化分析的方法,進 行合理性的安全評估。性能式設計的特性為允許建築物的多樣化,兼顧安

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第二章 文獻回顧 全與經濟效益。 三、避難速度 (一)日本的研究情形【6-9】 日本與我國之國情相近,我國建築技術規則的防火避難規定以及消防 法規均沿襲日本規定進行本土化改良,因此首先收集日本的研究成果。日 本學者神忠久(1983)嘗試以步行速度與群集密度的關係,以及群集流與 群密度的關係,來決定何種群集流適合作為避難群集。戶川喜久二 (1955),他觀察自然步行速度因性別、不同建築用途有若干差異,並探 討群集密度與移動速度的關係,將個人移動步行速度於避難逃生,然而上 述研究皆僅限於平面逃生的探討。至於垂直縱向逃生特性之研究,奈良松 範(1996)研究人流在樓梯的步行速度與人流密度的關係,參照該研究的 實驗結果,本研究將人流速度與密度的關係重新繪製如下圖,縱軸為人流 速度,當橫軸的樓梯的人流密度為每平方公尺 0.5 人時,縱軸的人流速度 (水平分量)為每秒 0.85 到 1.1 公尺,平均值為 0.975。經換算相當於人 流速度介於每分鐘 51 公尺到 66 公尺之間,平均值為 58.5 公尺。由圖 2-2 的趨勢可以看出,當人流密度愈高時,人流速度愈低。

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圖 2-2 人流密度與人流步行速度圖 (資料來源:文獻 9,經本研究整理) (二)台灣的研究情形【10-14】 許宗熙、楊逸詠(1999)假設火災發生時,人員從房間、樓層、建築物 等一連串之避難行動,必須檢討避難設施、避難設備及計算避難時間評估 其安全性。林慶元(2001)針對醫療院所三類不同移動能力者,調查其移 動速度,以建立醫療院所的避難逃生計劃。何明錦、簡賢文(1999、2000) 二人分別選擇不同地點來觀察人群流量、密度與步行速度,以建構都市大 量人群避難時的行為模式。賴以軒(2001)分析一般狀況下和緊急疏散時 的行人流為重點,觀察捷運站尖峰時間行人平面及垂直的步行速率。陳相 宇 (2007)模擬人群在煙霧瀰漫的房間中,表現出擁擠的行為與現象,針 對一般公共場所模擬指示燈對視線不良的場所造成的影響。雷明遠(2008) 進行高層建築物避難電腦模擬,以 101 大樓為例進行避難分析,比較美國 與我國之法規制度,指出美國樓梯寬度寬敞,台灣(樓梯窄)收容密度高, 容易在樓梯間發生擁塞現象,造成避難時間延長。

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第二章 文獻回顧 第二節 建築物收容密度 建築物的收容密度以及樓梯數量,支配了每座樓梯的服務人數。在「研訂建築物 各類組用途使用人數負荷係數研究工作計畫報告(2001)」【6】 中整理了美國法規(IBC)、 日本法規(JBC)以及國內外相關研究,依我國建築法 9 類 24 組之建築用途重新歸類 整理。本研究綜合整理該研究以及「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」收容人 數資料,整理如下表 2-1。 表 2-1 技術手冊與國內外相關研究之人員收容密度比較表 類別 組別 人員收容密度(人/m2 ) 建築防火避難安全性能驗證技術 手冊 國內外相關研究 A A-1 集會表演 0.75~2.00 0.59~2.32 (1)固定席位部分:以實際席位數 計。 (2)站席部分:2.00 (3)舞台:0.75 - A-2 運輸場所 0.30~2.00 0.30~2.00 (1)大廳、候機(車)室及月台: 1.45~2.00 (2)行政辦公區:0.30 (3)其他附屬設施:依實際用途比 照其他類組。 - B B-1 娛樂場所 夜總會、舞廳:0.75~2.0 夜總會、舞廳:1.21~1.89 酒家:1.00 酒家:0.56~1.00 公共浴室:1.00 公共浴室:0.67~0.91

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B-2 商場百貨 商場、市場:0.55~0.75 商場、市場:0.50~0.70 百貨公司:1.00 百貨公司:0.50~1.04 拍賣會場:1.50 拍賣會場:1.50 B-3 餐飲場所 0.75 0.25~1.07 B-4 旅館 餐廳:0.75 餐廳:0.5 宴會廳:1.00 宴會廳:1.00 會議廳:同 A-1 組 會議廳:同 A-1 組 C C-1 特殊廠庫 汽車庫:0.04 - 修理廠:0.04~0.10 - 電影攝影場、電視播放室: 0.75~1.45 - C-2 一般廠庫 倉庫:0.03 倉庫:0.022~0.036 工廠:0.04~0.10 工廠:0.056~0.143 D D-1 健身休閒 體育館:同 A-1 組 體育館:同 A-1 組 室內游泳池:0.30~0.75 室內游泳池:0.22~0.72 保齡球館:0.75 保齡球館:0.333~0.714 溜冰場:0.25~0.75 溜冰場:0.22~1.0 遊藝場:1.00 遊藝場:0.50~1.667 D-2 文教設施 圖書館:0.15~0.4 圖書館:0.11~0.833 D-3 及 D-4 校舍 小學教室:0.50 小學教室:0.167~0.833 中學教室:0.70 中學教室:0.60~0.80 大學教室:0.80 大學教室:0.60~0.80 集會場所:同 A-1 組 集會場所:同 A-1 組 電腦室/研究室:0.40 電腦室/研究室:0.40~0.50 餐廳:0.75 餐廳:0.625~1.00 行政辦公區:0.30 行政辦公區:0.171~0.629

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第二章 文獻回顧 D-5 補教托育 1.00 0.67 E E 宗教、殯葬類 集會堂部分:同 A-1 組 集會堂部分:同 A-1 組 F F-1 醫療照護 門診區(含候診區、掛號區):0.3 門診區(含候診區、掛號 區):0.018~0.371 病房區:病床數 x 2.0 病房區:病床數/面積 診療區:0.08 診療區:0.025~0.20 F-2 社會福利 0.3 - F-3 兒童福利 0.50 - F-4 戒護場所 0.50 - G G-1 金融證券 營業廳:0.7 - G-2 辦公場所 辦公區:0.30 辦公區:0.20~0.40 會議室:0.60 會議室:0.80~1.00 會議廳:同 A-1 組 會議廳:同 A-1 組 餐廳:0.75 餐廳:0.70 G-3 店舖診所 店舖:0.5 - 餐飲:0.75 餐飲:0.26~1.07 診所:0.3 - H H-1 宿舍安養 (寄)宿舍:0.40 (寄)宿舍:0.10~0.40 養老院、安養(收容)中心:0.25 養老院、安養(收容)中心: 0.011~0.126 H-2 住宅 0.08 0.077~0.2 I I 危險廠庫 0.04 0.022~0.036 (資料來源:文獻 3、6,經本研究整理)

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第三節 相關文獻整理 本節主要收集避難有關文章,關鍵字包含下列四類,與本文有關者整理如下: (一) 避難速度類:人流速度、密度與流速、擁塞、競用、衝突、樓梯。 (二) 避難行為類:避難心裡、避難引導、避難規劃、避難、疏散。 (三) 避難模擬類:EXDOUS、SIMULEX、PATHFINDER、FDS。 (四) 消防搶救類:消防戰術、消防準備時間、消防隊服務範圍。 1、大規模空間建築物避難模擬評估之研究-以大型展覽館為例

作者 江崇誠(Chung-Cheng Jiang);馬瑩珊(Ying-Shan Ma)

內 容 重 點摘要 由於經濟蓬勃發展,都市人口集中,建築物逐漸朝向大規模化發展,此類 建築物因內部空間大,易造成避難時間增長,發生火災容易擴大延燒,加 上可容納大量的人員,逃生時容易形成滯留,造成的生命財產難以估計。 近年建築物防火評估多使用電腦為火災模擬評估之輔助工具,而軟體的使 用皆有其適用性與操作上的限制,故本研究將軟體的資料整理進行分類, 再考量獲取軟體之難易和目前軟體應用之層面,並依照本研究案例之特 性,選擇 Building EXODUS 作為本研究之模擬評估工具。 消防法第 13 條規定一定規模以上供公眾使用建築物,應由管理權人,遴用 防火管理人,責其製定消防防護計畫,並在消防法施行細則第十三條所稱 消防防護計畫之內文中提及,在火災及其他災害發生時,應包含人員避難 引導計畫,而本研究案例之內部收容人員達 6 萬多人,且多數集中在展覽 場,約佔全作總人數之 90%,故避難模擬評估以一樓與四樓之展覽空間為 主。再經由各種不同避難模擬條件及評估結果得知,一樓與四樓在分區避 難與人員避難引導之條件下,人員逃生避難之效益皆較無分區避難之情境 下為佳,其中四樓部份之差異又較一樓顯著。其主要原因為一樓地面層可 直接通往外部安全區域,且出口寬度足夠,無造成人員迴堵之現象,反之 四樓因受樓梯寬度限制,加上人員若不分區同時往各方向進行避難,則易 使部份樓梯因人員疏散壅塞而產生滯留現象,導致避難時間延長。由此可 知,經本研究理論計算量化評估結果,證明了避難誘導對於人員逃生疏散 是有效益的。 出處 中華建築學刊 3 卷 1 期(2007/05/01) 2、虛擬實境火災緊急應變系統 作者

董明智(Ming-Chih Tung);黃俊堯(Jiung-Yao Huang);蘇勝達(Sheng-Da Su);高崇洋(Chung-Yun Gau);鄭子涵(Tsu-Han Cheng);郭奕浦(Yi-Pu Kuo);許晉豪(Jinn-Hao Hsu);劉孟蓁(Meng-Chen Liu)

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第二章 文獻回顧 點摘要 正確迅速之緊急應變措施,將災害之影響降至最低,而現行緊急決策支援 系統大多採用 2D 圖示與文字描述的方式來呈現救災資訊,但是對於一些內 部結構比較複雜的建築,難以直觀表現其空間結構特徵,本論文建構一套 虛擬實境火災緊急應變系統,提出運用虛擬實境技術結合原有 2D 緊急應變 決策支援系統與視訊監控系統,指揮官透過 3D 火災模擬場景中 3D 建築物 可以清楚知道建築內部結構。當消防信號系統發出火災警報,指揮官透過 3D 火災模擬場景的門禁資訊查看火場是否有人員受困,如有人員受困,配 合逃生路線與前進火場路線呈現,提供指揮官救災參考;因路線規劃無法 即時依據火災延燒的現場狀況進行計算,路線計算結果與火場現況可能產 生誤差,本論文所建構的 3D 虛擬場景整合視訊監控系統,指揮官可以點選 3D 場景中的攝影機圖示,透過網路調閱對應攝影機的現場影像來查詢火場 的即時狀況,讓指揮官可以更精確的下達救災指令。當消防信號系統發出 通訊異常或斷線異常警報,虛擬實境緊急應變系統收到訊號後會顯示對應 的故障排除流程,指揮官透過 3D 場景可以查詢故障元件的位置,再指派人 員前去排除。本論文為了讓指揮官瞭解當火災發生時火場的延燒情況,參 考火災模擬軟體(Fire Dynamics Simulator, FDS)的模擬結果,建立虛擬 實境在場景模擬火災延燒的立體呈現,當指揮官透過導覽功能進入電腦中 模擬的火場,觀看場景中火災延燒的逼真實況。本論文將虛擬實境技術應 用在火災緊急應變的決策支援系統上,將火災救災資訊呈現在擬真建築物 中,可以提供比原有 2D 系統更直觀且較逼真的決策支援救災資訊。 出處 勞工安全衛生研究季刊 18 卷 4 期(2010/12/01) 3、百貨公司消費之公共安全風險探討

作者 鄭迺潔(Nai-Chieh Cheng);邱芝駖(Jhih-Ling Chiu)

內 容 重 點摘要 消費者於百貨公司折扣期間,享受休閒娛樂及購物時所發生之拉扯推擠意 外,可能面臨潛在的公共安全風險問題。伴隨消費者意識抬頭,雖然百貨 公司不斷力求對顧客服務之變革與創新,但是業者是否能盡到為顧客之公 共安全風險管理之責及消費者對現況百貨業者公共安全風險滿意度為何實 值得進一步探究。 本研究以台北地區 420 名消費者為調查對象,探討其至百貨公司消費之公 共安全風險認知及對賣場公共安全的滿意程度,以 SPSS12.0 統計套裝軟體 分析各變數間之關係。本研究結果得知,消費者關切百貨業者主要之公共 安全風險有三點:1.消防設備 2.緊急應變能力 3.動線規劃。此外,百貨業 公共安全之緊急應變能力為影響消費者最終決定的一項重要的中介變項, 因此,為了顧及消費者的公共安全及權益,百貨業者除應傾力尋求所有可 能造成消費者公共安全損失之問題並加以改善外,對於處理態度之正向也 影響消費者的最終行為。 出處 中華科技大學學報 42 期(2010/01/01)

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4、科技大學學生對避難逃生設備安裝與維修保養認知之研究 作者 李國義(G. Y. Lee);李宜軒(Y. H. Lee);C. L. Ko 內 容 重 點摘要 本研究旨在探討中部地區科技大學學生避難逃生設備安裝與維修保養認知 現況,使用的研究方法包括文獻分析法和問卷調查法進行研究。研究對象 爲中部六所科技大學學生,問卷回收率爲 72.87%。探討內容包括避難逃生 設備構造、安全管理、維修保養認知現況分析。結果發現大部份學生對於 緩降機避難逃生設備安裝及維修保養之了解情形較爲薄弱,值得消防教育 主管單位深入了解。 出處 危機管理學刊 7 卷 1 期(2010/03/01) 5、緊急救助圖示通用辨識設計研究-以避難緩降機操作說明為例

作者 林廷宜(Ting-Yi S. Lin);楊曜全(Yao-Chuan Yang)

內 容 重 點摘要 避難緩降機機動性強且較不占空間,在高樓大廈林立的地區如東亞國家中 的台灣和日本被視為一項必要的逃生器具,也往往是民眾在火場的最後一 道逃生關鍵,但國人對消防器具的接觸機會甚少,因此操作說明圖時常是 民眾在火災發生之前後學習使用緩降機重要且唯一的管道。一份傳達良好 的操作說明圖解,除了應該具備正確的操作資訊外,更應以提昇使用者閱 讀績效為目的。本研究為此進行一系列緩降機操作說明圖的相關探討、設 計與使用者測試,分為兩階段進行:(1)說明圖設計實驗更新階段,以文獻 與專家訪談歸納操作說明圖解應具備之要素,並予以更新設計;(2)使用者 測試階段,依更新與現行兩款操作說明圖對使用者進行實驗與調查,以驗 證設計要素之實行績效。研究成果歸納出十點圖示設計要點外,並討論資 訊視覺化應具備完整正確的操作資訊、適切的符號運用,以及圖文表達應 與使用者實際操作經驗連結,以提供易產生聯想及理解的視傳達方式,如 是方能架構出利於使用者操作之說明圖解。 出處 設計學報 15 卷 4 期(2010/12/01) 6、大學圖書館讀者避難逃生傾向分析

作者 吳可久(Ko-Chiu Wu);王文安(Wen-An Wang);宋立垚(Lih-Yau Song)

內 容 重 點摘要 圖書館具有「通間」(One-Room)、複合樓層、單一主要出入口及主要樓梯 等空間特性,而形成特別的情境影響火災時使用者選擇樓梯逃生之行為。 本研究以問卷及統計分析探討臺灣四所大學圖書館 948 位使用者在火災發 生時之逃生傾向,部分使用者會選擇最短路徑以最近的樓梯逃生,但也有 部分使用者會選擇熟悉路徑而以接近主要出入口之樓梯逃生,僅以最短路 徑規劃逃生路徑的電腦程式是不合理的;同時也調查分析不同體能別、身 分別、使用頻率別之使用者社群的逃生資訊掌握及傾向。研究結果有助於 了解人類受情境影響而經由認知及資訊處理機制所導致的行為,並對建築 避難逃生資訊系統規劃有所助益。

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第二章 文獻回顧

出處 圖書資訊學研究 4 卷 2 期(2010/06/01)

7、彰化縣防火管理制度對防火管理人之執行成效研究

作者 謝景晨(Jing-Chen Xie);鄭友超(Yoau-Chau Jeng);林睿琳(Rui-Lin

Lin);柯尊榮(Tsun-Jung Ko);施貴般(Gui-Pan Shi)

內 容 重 點摘要 本研究以彰化縣「防火管理人」為研究對象,針對推動防火管理制度,對 公眾使用建築物火災發生率之執行成效的影響進行探討。研究自有遴用「防 火管理人」之 2,142 家,以隨機抽樣的方式進行 1,000 份的問卷調查,共 回收有效問卷 920 份,有效回收率 92%。本研究獲致以下結論: 1.在參加防火管理人講習後,女性對於各種消防設施之操作方法的了解程 度較男性佳;男性對於防火管理制度內容的了解程度較女性佳。 2.在參加防火管理人講習後,41 歲以上者對於消防設施之操作方法的了解 程度較 30 歲以下、31~40 歲者佳。 3.在參加防火管理人講習後,中高階層主管對於參加防火管理人講習之執 行成效的看法較基層者佳。 4.在參加防火管理人講習後,已婚者對於參加防火管理人講習之執行成效 的看法較未婚者佳。 出處 建國科大學報 28 卷 4 期(2009/07/01) 8、消防訓練對策之有效性分析--- 以台南市餐飲業為例 作者 研 究 生:謝榮仁 指導教授:何三平 博士 內容重點 摘要 本研究對象是以台南市所轄列管從事餐飲業場所人員,針對其接受相 關消防訓練之差異性及有效性做問卷分析,並參酌訓練之學理、現今國內 外消防訓練實施概況、案例分析及工作實務經驗等相關文獻探討為基礎, 以自擬式問卷設計並進行問卷普查,發放問卷數 600 份,回收有效問卷 474 份,回收率 79%,其研究主要目的有三:一為探討該從業人員在接受 相關的消防訓練,分有或無接受訓練兩部份,以消防安全知識量表(消防 設備安全操作、消防安全觀念)為基準來分析是否有顯著無差異性,其差 異性重點為何,並找出其關鍵特性;二為探討影響該從業人員參與消防訓 練的意願主因為何,並擬出改善之對策;三為探討研究找出影響消防訓練 的關鍵因子並區分基本資料(人口學特徵)及訓練模式(如課程型態、內 容、地點、時段、次數等因素),並分析何種關鍵對提昇消防訓練的效果 助益最大,以提供實務機關卓參改進,進而建立預測式迴歸模式,在有限 的預算與人力中,以便發揮更大的效能。 本研究應用因素分析、信度分析、T-檢定、卡方分析、變異性分析、皮 爾森積差相關、迴歸模型等統計方法,進行變項或因素之間的差異性及相 關性分析,並篩選影響消防訓練之因素及成效。 本研究主要成果如下:

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一、 藉由問卷資料做交叉比對、各項檢定、迴歸分析以歸納出影響消防 訓練的因素及變數,並做合理解釋於結論供實務上參考。 二、 針對提昇消防訓練之效果及鼓勵該從業人員參與訓練之誘因,提供 相關主管機關於法令修正及政策實施之參考。 三、 依據研究的結論,就現今消防訓練與宣導制度之缺失,提供改善之 建議與方法,使之理論與實務能更加契合。 關鍵詞:消防安全知識量表、人口學特徵、訓練模式、迴歸模型 出處 中華民國九十七年十月 長榮大學職業安全與衛生研究所(在職專班)學位 論文 9、台北市大型百貨商場外部消防救助空間之探討

作者 丁 育 群 (Yuh-Chyurn Ding) ; 吳 武 泰 (Wu-Tai Wu) ; 湯 潔 新 (Chieh-Hsin

Tang);林慶元(Ching-Yuan Lin) 內 容 重 點摘要 經現況調查及比對消防佈署圖之結果檢視既有之大型百貨商場,目前皆以 使用週邊道路空間為主,因此設置消防救災專用區有其必要性。進行消防 救 助 時 的 首 要 空 間 以 雲 梯 車 (35.39%) 、 水 箱 車 (23.60%) 以 及 救 護 車 (16.85%)三者爲最首要。因此在建議留設滿足消防隊抵達時初期所需的基 本機具操作空間,即爲留設一部雲梯車、二部水箱車以及一部救護車所佔 面積及最小操作空間,總計約 227 平方公尺。又雲梯車最長之車長爲 15 公 尺,考量所佔面積最大之雲梯車操作空間,建議留設大小爲 16×15 公尺, 以避免影響消防隊抵達初期之救災效率。經調查得知百貨商場的一級救助 所需的面積大約爲 740 平方公尺,二級面積大約爲 920 平方公尺,三級面 積大約爲 1100 平方公尺。單側之最大使用面積爲 470 平方公尺,因此留設 需至少滿足單側至少 470 平方公尺以上。因此在百貨商場之救助空間留設 建議總面積不可小於 1100 平方公尺,且至少有一面之面積需大於 470 平方 公尺。 出處 建築學報 66 期(2008/12/31) 10、都市幼稚園火災避難時間之研究-以台中市私立幼稚園為例

作者 包匡(Kuang Pao);梁彰甫(Chang-Fu Liang)

內 容 重 點摘要 近年來天然和人為災害的事件不斷的發生,造成了人類生命及財產上鉅大 的損失,尤以火災對人們生活造成的威脅為烈,以國內現行法令要求,通 常都是以一般性成人的角度去評估需求,對於兒童部份未作深入檢討,以 兒童的教育空間幼稚園來談,當災難發生時,避難時間佔十分重要的部份, 對於此並沒有做過相關的探討研究,在現行的法令上也沒有對幼稚園避難 路徑有詳盡的要求,基於此本研究對於避難逃生時間作探討,以日本檢證 公式之各項目因子,實測兒童步行速度,水平移動時間、垂直移動時間、 集合時間及老師反應時問,作模擬避難逃生統計分析,同時比較公式因子,

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第二章 文獻回顧

進而修改發展出適用於幼童避難的逃生需求時間,以提升對於幼稚園安全 的需求。

出處 朝陽設計學報 4 期(2004/06/01)

11、台北市安養機構高齡者水平垂直移動能力調查研究

作者 黃進興(Chin-Hsing Huang);陳柏宏(Po-Hung Chen);許銘顯(Ming-Hsien

Hus);林慶元(Ching-Yuan Lin) 內 容 重 點摘要 本調查研究的主要目的是在了解高齡者之水平及垂直移動速度,以作為老 人安養機構逃生避難設計及安全性能檢證之依據。本研究在台北市政府社 會局的協助下,在所屬三家安養機構進行調查研究。調查結果顯示能自由 行動的高齡者水平移動速度平均為 1.12m/sec,垂直移動速度則分為上、 下樓梯兩不同條件,上樓梯平均速度為 0.63m/sec,而下樓梯平均速度為 0.69m/sec。水平移動速度及垂直上下樓梯速度用性別、年齡、退休年齡、 教育程度、退休前職業、每日運動時數、體脂等七項因子的影響檢定是否 呈顯著性差異,結果在自由行動的高齡者方面發現各項因子與所需時間均 無顯著性差異;而柺杖助行的高齡者方面,唯有在性別因子男女二群體產 生顯著性差異。另發現各項因子與高齡者下行速度均無顯著性差異;而上 行速度方面,唯有在性別因子男女二群體、年齡分類及每日運動時數因子 產生顯著性差異。 出處 建築學報 59 期(2007/03/01) 12、安養機構類型建築物排煙設備設置之研究

作者 江崇誠(Chung-Cheng Chiang);張瑋珊(Wei-Shan Chang)

內 容 重 點摘要 當火災發生時,煙擴散速度比火快速,火災中的傷亡大都因為濃煙所導致, 為火災中的主要致命因素。安養機構大多為高齡者或行動不便等避難弱者 所居住,其所需的逃生避難時間也較長,但在安養機構類型建築物的排煙 設備規範中,依據建築技術規則設計施工篇第一百條,『本編第六十九條第 一類、第四類使用及第二類之養老院、兒童福利設施之建築物,其每層樓 地板面積超過五○○平方公尺者。但每一○○平方公尺以內以分間牆或以 防煙壁區劃分隔者,得以免設排煙設備』。因此當安養機構發生火災時,符 合法規免設排煙設備的情形之下,其人員是否有充足的避難時間,能夠安 全的逃生,有其探討之必要。 本研究之逃生避難時間乃依照內政部建築研究所之「建築物防火避難安全 性能驗證技術手冊」來運算逃生避難所需時間,及 FDS 火災動態模擬軟體 模擬運算危險波及時間,最後比較逃生避難時間與危險波及時間,並和法 規進行檢討,分析排煙設備的設置對人員逃生難易度之影響。經由比較結 果得知,當小於一○○平方公尺之空間發生火災時,當人員處於清醒狀態 下,火災情報順利傳遞的情況下,在危險波及時間之前人員已完成避難, 因此排煙設備的設置並無其影響;但若人員在睡眠狀態下,發生火災時,

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人員則無法在避難容許時間之內,完成避難,因此需要增設排煙設備,來 延遲危險波及的時間。 出處 中華建築學刊 3 卷 2 期(2007/09/01) 電腦避難模擬輔助避難引導與決策方面,「大規模空間建築物避難模擬評估之研 究-以大型展覽館為例」指出理論計算量化評估結果,證明了避難誘導對於人員逃生 疏散是有效益的。「虛擬實境火災緊急應變系統」透過 3D 虛擬場景整合視訊監控系統 將虛擬實境技術應用在火災緊急應變的決策支援系統上,可讓指揮官可以更精確的下 達救災指令。 避難人員認知與避難引導方面,「百貨公司消費之公共安全風險探討」指出消費 者於百貨公司折扣期間,可能面臨潛在的公共安全風險問題,消費者關切百貨業者主 要之公共安全風險有三點:1.消防設備 2.緊急應變能力 3.動線規劃。「科技大學學生 對避難逃生設備安裝與維修保養認知之研究」研究結果發現大部份學生對於緩降機避 難逃生設備安裝及維修保養之了解情形較爲薄弱,值得消防教育主管單位深入了解。 「緊急救助圖示通用辨識設計研究-以避難緩降機操作說明為例」研究成果歸納出圖 示設計要點,資訊視覺化應具備完整正確的操作資訊、適切的符號運用,以及圖文表 達應與使用者實際操作經驗連結,以提供易產生聯想及理解的視傳達方式,如是方能 架構出利於使用者操作之說明圖解。「大學圖書館讀者避難逃生傾向分析」研究結果 指出火災發生時之逃生傾向,部分使用者會選擇最短路徑以最近的樓梯逃生,但也有 部分使用者會選擇熟悉路徑而以接近主要出入口之樓梯逃生,僅以最短路徑規劃逃生 路徑的電腦程式是不合理的。 消防管理制度與消防救災方面,「彰化縣防火管理制度對防火管理人之執行成效 研究」與「消防訓練對策之有效性分析--- 以台南市餐飲業為例」說明了消防訓練的 成效,可提供消防管理工作落實的參考。「台北市大型百貨商場外部消防救助空間之 探討」分析了消防車與救災的雲梯車需要的救災空間,將影響消防隊員到達與進入火 場的管道。

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第二章 文獻回顧 特殊避難者之避難速度方面,「都市幼稚園火災避難時間之研究-以台中市私立 幼稚園為例」實測兒童步行速度,水平移動時間、垂直移動時間、集合時間及老師反 應時間。「台北市安養機構高齡者水平垂直移動能力調查研究」調查結果顯示能自由 行動的高齡者水平移動速度平均為 1.12m/sec,垂直移動速度則分為上、下樓梯兩不 同條件,上樓梯平均速度為 0.63m/sec,而下樓梯平均速度為 0.69m/sec。「安養機構 類型建築物排煙設備設置之研究」說明了安養機構之人員睡眠時的避難活動會較為遲 緩,需增設排煙設備來維護避難安全。

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第三章 避難與搶救行動競用可能性 第三章 避難與搶救行動競用可能性 本章收集分析現行的建築防火避難、消防搶救等有關法令、避難驗證技術等資 訊,再進一步抽樣收集分析建築物平面圖,利用這些資訊來探討建築火災發生時的避 難人員與消防搶救人員可能在時間上與空間上發生競用的情形。 當我們依照火災發生後,避難的時序來探討相關法令。在建築物發生火災後,「各 類場所消防安全設備設置標準(以下簡稱設置標準)」規定了使用者發現火災的手動 報警機以及自動警報器,警報設備發現火災並發出警報,建築物內的人員接獲火災訊 息後開始避難。人員由火災室經由走廊、防火區劃、防火門、排煙室、樓梯等,這些 建築物硬體設施的設計規定,規定於建築法系的「建築技術規則之中(以下簡稱技術 規則)」。避難過程中,設置標準規定了避難方向指示燈與出口指示燈、緊急廣播設備 等指引避難人員疏散路徑。而消防法及消防法施行細則則規定了建築物消防防護計畫 的自衛消防編組滅火班、通報班及避難引導班等規定。在消防救災的角度而言,消防 機關的員額設置,規定於各地方政府的消防機關員額設置基準,消防隊的行動指揮規 定在縣市政府的火場指揮及搶救要點之中。這些規定分別依照建築物防火安全、消防 搶救等不同目的,分別規定於建築法法系、消防法法系以及地方法規,然而對於避難 搶救行動整體而言卻是密切相互影響。 隨著我國建築防火性能法規的推動,建築防火避難驗證利用煙層下降時間大於避 難完成時間來判定建築物避難安全。本研究嘗試以消防開始救援時間大於避難完成時 間來評估建築物是否競用。茲將建築法規、消防法規、避難驗證技術、建築物競用發 生可能性等,研析如下。 第一節 法令檢討 一、 建築法規 樓梯間設置規定於建築技術規則建築設計施工編。茲就樓梯之定義、樓

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梯之數量、樓梯之寬度、樓梯之構造與種類、緊急用昇降機等,摘錄條文規 定並說明整理如下: 表 3-1 建築技術規則規定(節錄)整理表 規定項目 條號 法規內容 樓梯定義 第1條 直通樓梯:建築物地面以上或以下任一樓層可直接通達避難 層或地面之樓梯(包括坡道)。 樓梯數量 第93條 直通樓梯之設置應依左列規定: 一、任何建築物自避難層以外之各樓層均應設置一座以上之 直通樓梯 (包括坡道) 通達避難層或地面,樓梯位置應 設於明顯處所。 二、自樓面居室之任一點至樓梯口之步行距離 (即隔間後之 可行距離非直線距離) 依左列規定: (一) 建築物用途類組為A類、B-1、B-2、B-3及 D-1組者,不得超過三十公尺。建築物用途類組為C 類者,除有現場觀眾之電視攝影場不得超過三十公尺 外,不得超過七十公尺。 (二) 前目規定以外用途之建築物不得超過五十公尺。 (三) 建築物第十五層以上之樓層依其使用應將前二目規定 為三十公尺者減為二十公尺,五十公尺者減為四十公 尺。 (四) 集合住宅採取複層式構造者,其自無出入口之樓層居 室任一點至直通樓梯之步行距離不得超過四十公尺。 (五) 非防火構造或非使用不燃材料所建造之建築物,不論 任何用途,應將本款所規定之步行距離減為三十公尺以 下。

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第三章 避難與搶救行動競用可能性 前項第二款至樓梯口之步行距離,應計算至直通樓梯之第一 階。但直通樓梯為安全梯者,得計算至進入樓梯間之防火門。 第95條 八層以上之樓層及下列建築物,應自各該層設置二座以上之 直通樓梯達避難層或地面: 一、主要構造屬防火構造或使用不燃材料所建造之建築物在 避難層以外之樓層供下列使用,或地下層樓地板面積在 二百平方公尺以上者。 (一) 建築物使用類組為 A-1 組者。 (二) 建築物使用類組為 F-1 組樓層,其病房之樓地板面 積超過一○○平方公尺者。 (三) 建築物使用類組為 H-1、B-4 組及供集合住宅使用, 且該樓層之樓地板面積超過二四○平方公尺者。 (四) 供前三目以外用途之使用,其樓地板面積在避難層直 上層超過四○○平方公尺,其他任一層超過二四○平方 公尺者。 二、主要構造非屬防火構造或非使用不燃材料所建造之建築 物供前款使用者,其樓地板面積一○○平方公尺者應減 為五○平方公尺;樓地板面積二四○平方公尺者應減為 一○○平方公尺;樓地板面積四○○平方公尺者應減為 二○○平方公尺。 前項建築物之樓面居室任一點至二座以上樓梯之步行路徑重 複部分之長度不得大於本編第九十三條規定之最大容許步行 距離二分之一。 第241條 高層建築物應設置二座以上之特別安全梯並應符合二方向避

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難原則。二座特別安全梯應在不同平面位置,其排煙室並不 得共用。 高層建築物連接特別安全梯間之走廊應以具有一小時以上防 火時效之牆壁、防火門窗等防火設備及該樓層防火構造之樓 地板自成一個獨立之防火區劃。 高層建築物通達地板面高度五十公尺以上或十六層以上樓層 之直通樓梯,均應為特別安全梯,且通達地面以上樓層與通 達地面以下樓層之梯間不得直通。 樓梯寬度 第33條 建築物樓梯及平臺之寬度、梯級之尺寸,等基本規定。 使用類別 樓梯及平 臺寬度 級高尺寸 級深尺寸 一、小學校舍等供兒 童使用之樓梯。 一點四零 公尺以上 十六公分 以下 二十六公 分以上 二、學校校舍、醫院、 戲院、電影院、歌廳、 演藝場、商場(包括 加工 務部等,其營業 面積在一千五百平方 公尺以上者),舞廳、 遊藝場、集會堂、市 場等建築物之 梯。 一點四零 公尺以上 十八公分 以 二 六公 分以上 三、地面層以上每層 居室樓地板面積超過 二百平方公尺或地 面積超過二百 方公 一點二零 公尺以 二十公分 以下 二十四公 分以上

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第三章 避難與搶救行動競用可能性 者。 四、第一、二、三款 外建築物樓梯 七十五 公分以上 二十公分 以下 二十一公 分以上 第98條 直通樓梯每一座之寬度依本編第三十三條規定,且其總寬度 不得小於左列規定:商場使用者,每一○○平方公尺寬六十 公分之計算值,A-1組者按觀眾席面積每十平方公尺寬十 公分。 出入口寬 度 第90條 直通樓梯於避難層開向屋外之出入口,應依左列規定: 一、六層以上,或建築物使用類組為A、B、D、E、F、 G類及H-1組用途使用之樓地板面積合計超過五○○ 平方公尺者,除其直通樓梯於避難層之出入口直接開向 道路或避難用通路者外,應在避難層之適當位置,開設 二處以上不同方向之出入口。其中至少一處應直接通向 道路,其他各處可開向寬一‧五公尺以上之避難通路, 通路設有頂蓋者,其淨高不得小於三公尺,並應接通道 路。 二、直通樓梯於避難層開向屋外之出入口,寬度不得小於一‧ 二公尺,高度不得小於一‧八公尺。 第90-1 條 建築物於避難層開向屋外之出入口,除依前條規定者外,應 依左列規定: 一、建築物使用類組為A-1組者在避難層供公眾使用之出 入口,應為外開門。出入口之總寬度,其為防火構造者, 不得小於觀眾席樓地板面積每十平方公尺寬十七公分之 計算值,非防火構造者,十七公分應增為二十公分。

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二、建築物使用類組為B-1、B-2、D-1、D-2組 者,應在避難層設出入口,其總寬度不得小於該用途樓 層最大一層之樓地板面積每一○○平方公尺寬三十六公 分之計算值;其總樓地板面積超過一、五○○平方公尺 時,三十六公分應增加為六十公分。 三、前二款每處出入口之寬度不得小於二公尺,高度不得小 於一.八公尺;其他建築物 (住宅除外) 出入口每處寬 度不得小於一‧二公尺,高度不得小於一‧八公尺。 第91條 避難層以外之樓層,通達供避難使用之走廊或直通樓梯間, 其出入口依左 列規定: 一、建築物使用類組為A-1組部分,其自觀眾席開向二側 及後側走廊之出入口,不得小於觀眾席樓地板合計面積 每十平方公尺寬十七公分之計算值。 二、建築物使用類組為B-1、B-2、D-1、D-2組 者,地面層以上各樓層之出入口不得小於各該樓層樓地 板面積每一○○平方公尺寬二十七公分計算值;地面層 以下之樓層,二十七公分應增為三十六公分。但該用途 使用部分直接以直通樓梯作為進出口者 (即使用之部分 與樓梯出入口間未以分間牆隔離。) 直通樓梯之總寬度 應同時合於本條及本編第九十八條之規定。 三、前二款規定每處出入口寬度,不得小於一‧二公尺,並 應裝設具有一小時以上防火時效之防火門。 樓梯構造 第76條 防火門窗係指防火門及防火窗,其組件包括門窗扇、門窗樘、

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第三章 避難與搶救行動競用可能性 與 樓梯種類 開關五金、嵌裝玻璃、通風百葉等配件或構材;其構造應依 左列規定: 一、防火門窗周邊十五公分範圍內之牆壁應以不燃材料建造。 二、防火門之門扇寬度應在七十五公分以上,高度應在一百 八十公分以上。 三、常時關閉式之防火門應依左列規定: (一) 免用鑰匙即可開啟,並應裝設經開啟後可自行關閉之 裝置。 (二) 單一門扇面積不得超過三平方公尺。 (三) 不得裝設門止。 (四) 門扇或門樘上應標示常時關閉式防火門等文字。 四、常時開放式之防火門應依左列規定: (一) 可隨時關閉,並應裝設利用煙感應器連動或其他方法 控制之自動關閉裝置,使能於火災發生時自動關閉。 (二) 關閉後免用鑰匙即可開啟,並應裝設經開啟後可自行 關閉之裝置。 (三) 採用防火捲門者,應附設門扇寬度在七十五公分以 上,高度在一百八十公分以上之防火門。 五、防火門應朝避難方向開啟。但供住宅使用及宿舍寢室、 旅館客房、醫院病房等連接走廊者,不在此限。

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第96條 下列建築物依規定應設置之直通樓梯,其構造應改為室內或 室外之安全梯或特別安全梯,且自樓面居室之任一點至安全 梯口之步行距離應合於本編第九十三條規定: 一、通達三層以上,五層以下之各樓層,直通樓梯應至少有 一座為安全梯。 二、通達六層以上,十四層以下或通達地下二層之各樓層, 應設置安全梯;通達十五層以上或地下三層以下之各樓 層,應設置戶外安全梯或特別安全梯。但十五層以上或 地下三層以下各樓層之樓地板面積未超過一百平方公尺 者,戶外安全梯或特別安全梯改設為一般安全梯。 三、通達供本編第九十九條使用之樓層者,應為安全梯,其 中至少一座應為戶外安全梯或特別安全梯。但該樓層位 於五層以上者,通達該樓層之直通樓梯均應為戶外安全 梯或特別安全梯,並均應通達屋頂避難平臺。 直通樓梯之構造應具有半小時以上防火時效。 第96條 之1 三層以上,五層以下防火構造之建築物,符合下列情形之一 者,得免受前條第一項第一款限制: 一、僅供建築物使用類組 D-3、D-4 組或 H-2 組之住宅、 集合住宅及農舍使用。 二、一棟一戶之連棟式住宅或獨棟住宅同時供其他用途使 用,且屬非供公眾使用建築物。其供其他用途使用部分, 為設於地面層及地上二層,且地上二層僅供 D-5、G-2 或 G-3 組使用,並以具有一小時以上防火時效之防火門、 牆壁及樓地板與供住宅使用部分區劃分隔。 第97條 安全梯之構造,依下列規定: 一、室內安全梯之構造: (一)安全梯間四周牆壁除外牆依前章規定外,應具有一小

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第三章 避難與搶救行動競用可能性 時以上防火時效,天花板及牆面之裝修材料並以耐燃一 級材料為限。 (二)進入安全梯之出入口,應裝設具有一小時以上防火時 效及半小時以上阻熱性且具有遮煙性能之防火門,並不 得設置門檻;其寬度不得小於九十公分。 (三)安全梯間應設有緊急電源之照明設備,其開設採光用 之向外窗戶或開口者,應與同幢建築物之其他窗戶或開 口相距九十公分以上。 二、戶外安全梯之構造: (一)安全梯間四週之牆壁除外牆依前章規定外,應具有一 小時以上之防火時效。 (二)安全梯與建築物任一開口間之距離,除至安全梯之防 火門外,不得小於二公尺。但開口面積在一平方公尺以 內,並裝置具有半小時以上之防火時效之防火設備者, 不在此限。 (三)出入口應裝設具有一小時以上防火時效且具有半小時 以上阻熱性之防火門,並不得設置門檻,其寬度不得小 於九十公分。但以室外走廊連接安全梯者,其出入口得 免裝設防火門。 (四)對外開口面積(非屬開設窗戶部分)應在二平方公尺 以上。 三、特別安全梯之構造: (一)樓梯間及排煙室之四週牆壁除外牆依前章規定外,應 具有一小時以上防火時效,其天花板及牆面之裝修,應 為耐燃一級材料。管道間之維修孔,並不得開向樓梯間。 (二)樓梯間及排煙室,應設有緊急電源之照明設備。其開

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設採光用固定窗戶或在陽臺外牆開設之開口,除開口面 積在一平方公尺以內並裝置具有半小時以上之防火時 效之防火設備者,應與其他開口相距九十公分以上。 (三)自室內通陽臺或進入排煙室之出入口,應裝設具有一 小時以上防火時效及半小時以上阻熱性之防火門,自陽 臺或排煙室進入樓梯間之出入口應裝設具有半小時以 上防火時效之防火門。 (四)樓梯間與排煙室或陽臺之間所開設之窗戶應為固定窗。 (五)建築物達十五層以上或地下層三層以下者,各樓層之 特別安全梯,如供建築物使用類組 A-1、B-1、B-2、B-3、 D-1 或 D-2 組使用者,其樓梯間與排煙室或樓梯間 與陽臺之面積,不得小於各該層居室樓地板面積百分之 五;如供其他使用,不得小於各該層居室樓地板面積百 分之三。 安全梯之樓梯間於避難層之出入口,應裝設具一小時防火時 效之防火門。 建築物各棟設置之安全梯,應至少有一座於各樓層僅設一處 出入口且不得直接連接居室。

數據

圖 2-2 人流密度與人流步行速度圖  (資料來源:文獻 9,經本研究整理)  (二)台灣的研究情形 【10-14】 許宗熙、楊逸詠(1999)假設火災發生時,人員從房間、樓層、建築物 等一連串之避難行動,必須檢討避難設施、避難設備及計算避難時間評估 其安全性。林慶元(2001)針對醫療院所三類不同移動能力者,調查其移 動速度,以建立醫療院所的避難逃生計劃。何明錦、簡賢文(1999、2000) 二人分別選擇不同地點來觀察人群流量、密度與步行速度,以建構都市大 量人群避難時的行為模式。賴以軒(2001)分析一
表 3-4 消防法施行細則規定(節錄)整理表  第 13 條  本法第十三條第一項所定一定規模以上供公眾使用建築物,其範圍如 下:  一、電影片映演場所(戲院、電影院)、演藝場、歌廳、舞廳、夜總會、      俱樂部、保齡球館、三溫暖。  二、理容院(觀光理髮、視聽理容等)、指壓按摩場所、錄影節目帶播 映    場所(MTV 等)、視聽歌唱場所(KTV 等)、酒家、酒吧、PUB 、 酒店(廊)。  三、觀光旅館、旅館。  四、總樓地板面積在五百平方公尺以上之百貨商場、超級市場及遊藝場 等場所。  五、總樓地
圖 4-4 競用發生之建築物分析圖  (資料來源:本研究整理)  (四)  為瞭解當消防隊員抵達火場時,還有很多避難者在建築物內沒有逃生完 成,受訪者會選擇在競用的情形下搶時間救災,還是先疏散人群再救災? 調查結果為:93%的受訪者選擇立即進入救災,7%的受訪者選擇等候避難 者逃生完成再進入火場救災。意味消防隊員重視救災時機,忽視競用可能 造成的救災或減緩逃生的影響。
圖 4-6 競用發生地點分析圖  (資料來源:本研究整理)  (六)  為瞭解在樓梯發生競用時,消防隊員對於樓梯使用內側或外側?調查結 果為使用樓梯內側的佔 55%,使用樓梯外側的佔 45%。在樓梯間發生競用 時,消防隊使用樓梯內側或外側均有,由於消防隊員與避難民眾的移動方 向相反,共用樓梯時缺乏一定的規則可能增加競用發生時消防隊員與避難 民眾的衝突,可進一步瞭解消防隊應靠樓梯內側或樓梯外側較有利於救 災,同時宣導民眾靠邊,降低競用發生時的衝突。
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參考文獻

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