美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用

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(1)美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 內政部建築研究所自行研究報告中華民國 96 年 12 月.

(2) 096301070000G2035. 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 研究人員：雷明遠. 內政部建築研究所自行研究報告中華民國 96 年 12 月. II.

(3) 目次表次xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 圖次xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 摘要xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 第一章緒論 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1 第一節研究背景緣起xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1 第二節研究目的xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx3 第三節過去有關災例回顧xxxxxxxxxxxxxxxxxx4 第二章 WTC 之防火及避難系統設計 xxxxxxxxxxxxxx13 第一節 WTC 建築物概述 xxxxxxxxxxxxxxxxx13 第二節避難系統xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx20 第三節人員因素xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx40 第四節先前事件（1993 爆炸案）之影響x44 第五節美國建築規範探討xxxxxxxxxxxxxxxxx50 第三章 WTC 當事者資料蒐集與分析方法xxxxxxxxx57 第一節當事者資料蒐集目的與範圍xxxxxxx57 第二節調查蒐集方法xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx57 第三節分析xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx60 第四節避難模擬xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx61 第四章 911 事件避難影響因子探討xxxxxxxxxxxxxxxxx67 第一節建築物人數及人口統計資料xxxxxxx67 第二節避難及其延緩xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx68 第三節緊急管理及計畫xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx91 III.

(4) 第四節行動力損傷者之避難xxxxxxxxxxxxxxx92 第五節建築避難行為xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx92 第五章對國內外法規與標準之影響xxxxxxxxxxxxxxxx93 第一節我國相關防火避難法規規定xxxxxxx93 第二節我國與美國建築避難規定比較xxxx99 第三節對美國法規之影響xxxxxxxxxxxxxxxxx101 第四節高層建築物中間層避難空間xxxxxx108 第五節電梯應用於緊急避難之可行性xxx112 第六章結論與建議 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx117 第一節結論 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx117 第二節建議xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx119 附錄期中期末審查意見回應xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 121 參考書目xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx125. IV.

(5) 摘要. 摘要關鍵詞：避難、防火、美國世貿中心、高層建築物、911 一、研究緣起 WTC 事件之疏散避難人數規模、避難樓層高度（就實際災例大樓而言）均屬當前世界第一，而其中呈現之人員行為及避難行動，從研究火災避難行為的觀點，亦屬”千載難逢”的案例。歐、日等國，甚至中國大陸亦有專門研究團隊及相關研究報告。前述調查報告最後提出了 30 項之建議，其中有關改進建築物避難方面有 5 項。這些建議不僅僅與 WTC 事件直接有關，在應用方面亦與所有之高層建築物息息相關，因此 NIST 後續已結合美國各專業團體，如美國國際規範協會（ICC）、美國國家消防協會（NFPA）對現行之美國標準與法規進行檢討研修工作。我國都市高樓林立，近年因台北 101 金融大樓名噪全球，儘管國內對於高層建築物之設計及使用管理向來嚴格，有事前周全準備，然而超高樓之防火避難安全設計仍舊有很大進步的空間，因此有必要學習瞭解這事件有哪些避難設計是不足夠或可行？法規及標準有無需要調整修正？緊急情況下人員行為及避難是否真如設計當初所預期？避難設施及輔助避難設備是否發揮效果？有無須改善之處？最後，當遭遇如此大型規模災例時，當時應如何疏散？現行規定或標準程序有用否？應如何進行事後調查及建立資料？二、研究方法與過程本研究透過資料蒐集、比較分析、歸納彙整等步驟完成。其過程包括：蒐集美國關於 WTC 事件人員避難調查、分析研究資料，另蒐集其他國家資料為輔；深入瞭解 WTC 事件中人員行為及避難影響因子之關係；蒐集瞭解 WTC 事件影響美國建築及防火法規（如 IBC、NFPA）後續發展情形；比較我國超高樓防火避難規定與國外法規，以瞭解有無改善之需要及如何改善（研提具體的法令條文修正建議）；蒐集瞭解美國對於 WTC 事件之人員行為、避難及緊急聯絡情形如何進行調查，以提供參考。. VII.

(6) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用三、重要發現 (一)超高層建築物設置「中間避難層」有助於人員避難逃生安全。 WTC 大樓雖未設置「中間避難層」，且 2001 年 9 月 11 日當天疏散避難情況為全棟人員進行避難逃至地面層，然而 NIST 報告指出，WTC 全棟之全員容留避難時間至少需要 140 分鐘。因此依目前高樓疏散機制來看，增設「中間避難層」對提昇建築物避難逃生安全應具有正面效應，可以縮短垂直避難距離，提供一處人員在短時間內可到達之安全空間，改善樓梯內避難人群擁擠情形。另分析其在建築毀損情況下提供人群疏散的能力，其可行性亦獲肯定，包括轉換層電梯、樓梯的寬度和位置以及樓梯間容量等問題。 (二) 緊急事故特殊情形前提下應用昇降機（電梯）疏散避難為可行之避難替代方案，但應有嚴格使用規定加以規範。國內外法規一般規定火災時避難逃生不可以搭乘昇降機（電梯）疏散，乃基於昇降機常為煙氣垂直擴展路徑之考量。911 事件中 WTC 大樓有部分人員把握時機利用昇降機（電梯）疏散避難成功，說明此方法似乎可行，但卻是相當冒險的方法；因此國內建築及消防法規對此議題，應確立適用建築物的高度範圍（宜為超高層建築物），並對昇降機於重大災害時，轉換成緊急昇降機供避難使用之條件研訂設計規定、使用評估準則、使用計畫等，以提供緊急情況之疏散避難路徑，並確保人員安全。 (三) 加強緊急應變人員對重大災害之教育訓練。從美國紐約世貿大樓倒塌事件之警惕，讓我們認識到高層建築火災，在安全疏散方面，是一項極為複雜的過程，由於各種主、客觀因素的差異，使得每次的火災避難活動過程皆不相同。在不斷吸取火災逃生經驗，了解緊急狀況的運作模式及影響逃生的變數，經由訓練及教育緊急應變人員（包括建管、工程、警察、消防救災及醫療救護等人員），了解潛在的危險、結構在火災中的反應、建築性能的評估，及確定危險結構的位置等，可以讓建築物所有人員在緊急狀況發生時，有共同的逃生觀念及沒有恐慌下進行最有效的逃生行動，令傷害降至最小程度。政府單位應就建管、工程、警察、消防救災及醫療救護人員辦理相關課程教育訓練. VIII.

(7) 摘要或研討會，另外樓管、保全人員等應由民間業者配合政府規定參加專業課程講習，如公寓大廈管理人員證照講習，以強化對火災等重大災害之認識及本身工作崗位職責之了解。 (四) 為確保全棟容留人員安全，務必落實高層建築物防火管理制度，尤其大樓消防避難演練。 WTC 大樓歷經 1993 年爆炸事件後建立了一套有效的消防管理制度，從大樓各承租單位、各樓層管理員乃至全棟營運管理中心組織成為緊急應變管理系統，並要求大樓內部承租戶人員（職員）參加消防避難訓練等。其後在 2001 年之 911 事件中，從安全避難成功的人數，說明在有安全的避難通路前提下（安全梯確保、內部照明正常等），各層人員均能有紀律、有效率依序抵達地面逃生，此證明從 1993 年起行之有年的消防管理制度發揮了功效。我國引進建築物防火管理制度已有 10 餘年，該制度與 WTC 大樓作法大同小異，以建立高層複合用途建築物自衛消防編組演練機制及提升防災中心值勤人員應變能力，並訓練內部人員滅火及疏散技能為目標，從 WTC 之 911 事件證明這套制度有其必要性，國內建築、消防單位及大樓管理權人均應認真做好防火管理制度，以備不時之需。 (五)於建築物重大緊急事故時，應有工程專業人員協助緊急應變人員進行形勢評估分析，適時提高建築可能遭受危險之意見。 WTC 事件雖然儘可能挽救所有能救的人，但對緊急應變人員而言，卻是一場令人遺憾又難以預料的災害，因為在事前毫無任何大樓倒塌警訊提出下，約有 400 餘名緊急應變人員（消防、警察、職員、醫療人員等）隨著大樓一同消失。當大樓內部人員從大樓逃出時，緊急應變人員卻冒生命危險深入高樓層安全梯，希望能搶救在飛機撞擊樓層上方的人員，然而火災規模比想像得大，建築結構強度遇火衰減速度比想像得快，終致大樓在 17 秒左右的倒蹋過程後化為殘屑。因此，讓專業工程師於特殊緊急事故處理過程參與其中，可以隨時提供危險警訊，彌補緊急應變人員專業上不足夠之處，令整體搶救行動在較安全可作為的情況下進行。 (六)酌情引進 WTC 大樓改善人員避難逃生安全作法，以達流暢化避難設計。 IX.

(8) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用 WTC 大樓因有遭遇過實際恐怖攻擊之經驗，其在 1993 年後為改善人員避難逃生安全的一些作法，在 911 事件中大規模人群的疏散避難行動成功可證明這些作法皆發揮了預定的功能。其中包括（1）水平轉換走廊層應加強避難方向標示、防火門標示、走廊獨立防火區劃等要求；（2）安全梯照明加強備用電源，另使用低耗電、高輝度之 LED 逃生指示燈；（3）使用自體發光塗料（photoluminescent paint）於樓梯間內扶手欄杆、梯級及階梯中線以輔助停電後照明，並顯示所在位置及樓層及最近的逃生出口；（4）提供肢體障礙或受傷行動不便員工專用避難椅。以上均為有利人員避難逃生之設備設計，並同時減少在緊急情況時不利於人員思考或研判之情境。國內建築、消防法規概相當完備，如全面要求是否增加過多成本，或有建築業者或建築師有所顧慮，但有利於提昇流暢化避難設計的外國經驗作法確實值得國內借鏡引用，例如配合 25 層以上建築物之防火避難綜合檢討計畫認可審查，將前述 4 點列為大樓營運管理計畫必須注意事項。四、主要建議事項建議一近期建議：落實超高層建築物中間層避難空間設置有關規定。主辦機關：內政部營建署協辦機關：內政部建築研究所在國內高層建築物逐年增加的趨勢下，如何強化高層建築物逃生避難安全的設計方法是刻不容緩的課題。經研究可以瞭解中間層避難空間設置有助大樓火災時人員疏散避難，而國內近年來亦有相關研究，並已經內政部核定（96.11.15.台內營字第 0960806979 號「高層建築物中間避難層空間設置原則」），建議就實施內容細節進一步訂定規範，以利儘速實施。建議二中長期建議：持續追蹤 911 事件後美國及其他國家對法規增修情形。主辦機關：內政部建築研究所 X.

(9) 摘要協辦機關：內政部營建署、消防署目前在美國部分的提案已被增修至新法規中，但仍有一部分的意見仍需要花費更多的時間進行研究，以確認是否有增修法規的必要性。因此後續追蹤瞭解有其必要，此外不僅僅要知道最後結果，亦應瞭解其法規增修訂過程各方有何意見，俾供我國研究參考。. 建議三中長期建議：我國宜建立跨部門、結合官產學界專家群之重大災害勘查小組，因應類似 911 事件發生後派員前往蒐集資料，並參與國際研究活動。主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：內政部營建署、消防署本所為政府研究單位，負有研究法規前期背景資料之責，倘能建立重大災害勘查小組，則對我國未來重大災害調查及對策研擬將大有幫助。對於日後國外倘有發生類似 911 WTC 大樓倒蹋事件、韓國大邱地鐵火災等重大火災，該小組即可前往蒐集資料，並參與國際研究活動。. XI.

(10) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. XII.

(11) 摘要. ABSTRACT Keywords：Building evacuation, Fire safety, World Trade Center (WTC), High-rise disaster. building,. Nine-one-one(911). Since September 11, 2001 the World Trade Center (WTC) disaster has occurred for more than six years. During the past years, the Building Performance Study Team, organized by FEMA (Federal Emergency Management Agency) and ASCE (American Society of Civic Engineering) has determined the probable failure mechanism and to identify areas of future investigation in May 2002. Later on, the National Institute of Standard and Technology (NIST) has been assigned to investigate the building construction and fire safety of the WTC disaster under the authority of the National Construction Safety Team Act. Accordingly, the final report of WTC disaster issued by NIST showed five major findings relating to building evacuation also have the influence on all the tall buildings. In Taiwan so many high-rise buildings in city, especially the Taipei 101 Finance Building is famous for the highest floor in the world. Although the tall buildings were designed following the requirements of building regulation of Taiwan, however the designs about the tall building evacuation safety were still needed to be improved. As compared with WTC case, several issues seem needed to review again. For example, if the regulation and standards are satisfactory? If the original evacuation designs including facility and equipments are still feasible? How to evacuate the mass of people in case of major disaster? Do the procedures work out? Should how to investigate and establish the data after the disaster? In this study, the reports and papers related to WTC disaster, mainly from NIST, were collected for analysis on the relationship between the. human behavior and evacuation during fire. The Taiwanese and foreign regulations on tall building evacuation were also to be compared to see if any improvement should be amended for Taiwanese regulations. XIII.

(12) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用 There were several findings can be summarized as follows: 1. The “medial evacuation floor” has the great efforts on enhancing the people’s safety of evacuation in case of fire. 2. Application of elevator for evacuation in case of emergency was one of alternative solution for tall building; however the application manner should be required in regulations and codes of practice. 3. The education and training about major disasters should be strengthened for emergency responders. 4. The Fire Safety Management Scheme of tall building should be completely carried out for ensure the life safety of fully-occupied building. 5. During the major disasters, there should be professional engineers to assist the analysis on risks and judgment of dangerous scenarios to protect the emergency responders. 6. Several improving measures used in WTC were recommended for affluent evacuation design: (1) the signs for transfer hallway, (2)the multiple electricity power source for using in stairwells and the exit sign of LED for extra brightness and visibility, (3) the application of photoluminescent paint on handrails, stair treads and stair centerlines in stairwells, (4) the specially designed chair for evacuees for disable and injured people.. XIV.

(13) 第一章第一節. 緒. 論. 研究背景緣起. 壹、研究背景在 2001 年 9 月 11 日的早上，在紐約市的世貿中心 ( WTC )遭受到被劫持的民航機攻擊。在上午 8︰ 46︰ 30 與上午 9︰ 02︰ 59 的時候， WTC 兩座高塔分別被撞擊，之後便產生明顯的損壞。該撞擊不僅產生了一個充滿燃料的巨大發光火球，剩下的燃料又引燃每座塔內的可燃性材料（如圖 1-1）。在上午 9︰ 58︰ 59，也就是被撞擊的 56 分鐘後，由於飛機的撞擊與隨後而來的火災雙重影響造成 WTC 2 的倒塌。 WTC 1 直到上午 10︰ 28︰ 22 才開始倒塌。本事件中建築物受攻擊後發生數樓層之嚴重火災，最終導致 WTC1、WTC2 雙塔及周遭等建築物倒塌、嚴重破壞，並造成 2749 人死亡 1。單純從單一火災事故災情來看，此為史上最嚴重損失災例，甚至超過一次大規模地震災害。美國國家標準技術研究院（ NIST）受命負責「 WTC 災害聯邦建築物及火災安全調查」，其特別目的之一乃是究明為何不同位置之傷亡如此之高或低，包括全方位防火、人員行為、避難及緊急應變之技術問題。經歷多年的調查，NIST 於 2005 年公布 WTC1、 WTC2 事件最後調查報告（ NIST NCSTAR 1）。這份報告其中一部分（ NIST NCSTAR 1-7）提供一個針對 WTC 1 和 WTC 2 的完整避難逃生的分析。兩座塔無論是在高度上、幾何形. 1. 依據紐約市政府公佈資料，共有 2749 人在 WTC 群樓倒塌事件. 中罹難，包括緊急應變人員（警、消、醫療等人員）、飛機組員及乘客（但不含劫機者）及旁觀者。另依據 NI ST 估計，當天上午 8︰ 46︰ 30 在 WTC1 及 WTC2 內有人員 17400± 1180 位，其中 2146~ 2163 死亡，另有 17 人生死訊息無法確知。 1.

(14) 狀上、建築特徵上，差不多是相同的大樓。在避難逃生的過程裡，這兩座大樓同時顯示出相同點與差異點。從一個明顯的逃生事件開始進行討論。然後檢閱 WTC 逃生系統的設計和緊急應變程序，與概略敘述 NIST 針對數據收集的方法論。2001 年 9 月 11 日的事件以及在當日上午 8︰ 46︰ 30 之前的時刻，有關逃生相關內容均被詳細描述，最後，藉由分析該事件來建立有關逃生的調查結果。該報告也將焦點放在居室內人的行為、大樓管理人員、緊急應變人員，以及這三者的彼此影響作用。該報告也說明了緊急出口系統的功能。. 圖 1-1. WTC 雙塔大樓受到飛機撞擊引起火球燃燒情景. 貳、研究緣起 WTC 事件之疏散避難人數規模、避難樓層高度（就實際災例大樓而言）均屬當前世界第一，而其中呈現之人員行為及避難行動，從研究火災避難行為的觀點，亦屬 ”千載難逢 ”的案例。歐、日等國，甚至中國大陸亦有專門研究團隊及相關研究報告。前述調查報告最後提出了 30 項之建議，其中有關改進建築物避難方面有 5 項。這些建議不僅僅與 WTC 事件直接有關，在應用方面亦與所有之高層建築物息息相關，因此 NIST 後續已結合美國各專業團體，如美國國際規範協會（ ICC）、美國國家消防協會（ NFPA）對現行之美國標準與法規進行 2.

(15) 檢討研修工作。我國都市高樓林立，近年因台北 101 金融大樓名噪全球，儘管國內對於高層建築物之設計及使用管理向來嚴格，有事前周全準備，然而超高樓之防火避難安全設計仍舊有很大進步的空間，因此有必要學習瞭解這事件有哪些避難設計是不足夠或可行？法規及標準有無需要調整修正？緊急情況下人員行為及避難是否真如設計當初所預期？避難設施及輔助避難設備是否發揮效果？有無須改善之處？最後，當遭遇如此大型規模災例時，當時應如何疏散？現行規定或標準程序有用否？應如何進行事後調查及建立資料？. 第二節研究目的綜上所述，本研究目的如下： 1. 蒐集美國關於 WTC 事件人員避難調查、分析研究資料，另蒐集其他國家資料為輔。 2. 深入瞭解 WTC 事件中人員行為及避難影響因子之關係。 3. 蒐集瞭解 WTC 事件影響美國建築及防火法規（如 IBC、 NFPA）後續發展情形。 4. 比較我國超高樓防火避難規定與國外法規，以瞭解有無改善之需要及如何改善（研提具體的法令條文修正建議）。 5. 蒐集瞭解美國對於 WTC 事件之人員行為、避難及緊急聯絡情形如何進行調查，以提供參考。. 基於以上研究目的，本研究之預期成果概如下所示： 1. 完成 WTC 事件中人員避難行為及其影響因子相關文獻分析。 2. 完成有關美國對於 WTC 事件之人員行為、避難及緊急聯絡情形之調查方式及資料分析方法之文獻蒐集及整理。 3. 完成比較我國與外國在高層及超高層建築之防火避難設計及管理規定與制度之現況。 4. 研提我國高層建築物相關法規及管理制度可精進改善之建議。. 3.

(16) 第三節過去有關災例回顧壹、凸顯逃生重要性之歷史災例雖然世貿中心大樓倒塌是備受爭議最重要的建築事件，其中建築避難逃生扮演了關鍵角色，關係著大樓使用者從大樓逃生的能力，這並不是新的經驗。在紐約市，許多早期教訓的經驗是來自高層建築火災的分析。一、 Triangle Shirtwaist 大樓火災案例在 1911年，紐約市一棟名為 Triangle Shirtwaist Building的 10層防火建築物發生大火，延燒該棟大樓的最上面三層。大火從第 8層的角落開始延燒，很快地整個樓地板包含窗子、樓梯、升降電梯就陷入一片火海。共有 145人死亡，幾乎從 1樓到 9樓均有人死亡。當大多數的人在第 9 層被燒死時，大約有 40 個人從大樓跳到下面的街道躲開火焰，同時當一扇外部的太平門燒毀時，另外又有 10人死亡。利用樓梯間的兩處消防立管，使用消防水帶來滅火，火勢在 18分鐘內便受到控制。大樓最上面 3層是完全的損毀。從火災調查使我們確認一些值得注意的問題，由於部分空間被堵塞，非防火門向內打開，受到火熱作用的鑄鐵製的太平門從牆上鬆脫下來，這些都造成逃生至樓梯間受到不少限制。因為此災例，之後建議凡是超過 18公尺 (60英尺 )的建築物均須將逃生樓梯間提升為防火等級並加裝自動撒水設備。. 二、 Equitable大樓火災案例早期在紐約市有一棟建築物名為 Equitable Building，於 1912年 1 月因火害導致整棟大樓倒塌。該大樓是由 5座大樓所組成，最高的樓層為 10樓。從 1869年興建後，大樓由所謂防火的建材建造，以木材當作樓板的基礎並加上磚或瓦片組合，並以精鍊鋼鐵的工字梁當作支持，這些柱支撐主要由鑄鐵做成。起火點是在其中一棟大樓地下室，由被丟棄的火柴所引發火災，火勢很快的延燒到 2座有用磁磚包覆的 4.

(17) 升降機間以及 11座被木材包覆的小型升降機。在 45分鐘內，火已經在整個大樓的向上蔓延並且透過許多沒有任何保護地板上的開孔向下延燒。除了一些地區，大樓完全被火災摧毀。 3處大樓獨立的區域倒塌，最大倒塌的部分包括所有的樓地板到另一側大樓的地下室。大火發生時間尚未營業，在大樓較上層有 3名員工死亡，而這不幸的三名死者可歸咎於鐵柱的倒塌。在大樓倒塌之前所有的員工依序逃出大樓，但卻有一名消防人員不幸犧牲了。逃生出口和消防人員進入都是經由地下層一直到頂層的單一樓梯，在後來的調查報告中認為這對逃生是非常不利的。建議包括對樓地板開口進行保護的必要性，走廊通道的區劃，使用金屬構材的結構，以及在辦公大樓中最有可能發生火災的地方裝設自動撒水設備。在每一層樓設有兩個相隔一段距離的樓梯，樓梯以防火門來區劃被認為是必要的。另外樓層間到樓梯的步行距離被建議在 27米 (90英尺 )以內。. 三、帝國大廈火災案例在 1945年，一架美國空軍 B-25撞上紐約市的帝國大廈（ Empire State Building）導致在第 78及第 79層樓發生巨大火災，估計約有 3立方公尺 ( 800加侖 ) 的汽油從墜毀的飛機噴灑出來這樣的碰撞事故和後來引發的火災導致 14人死亡和大約 25人受傷。碰撞事故在星期六的早上，那時大樓很少人上班，而且事故現場的大部分辦公室幾乎都沒有人在裡面。有幾個在第 79 層樓的人躲在金屬和玻璃隔間的辦公室並且不久之後就被消防單位救出。根據調查報告，樓梯間在整個火災事件期間並未崩塌，因此可以提供消防人員進入，以及在較高樓層未被起始火災波及人們向外逃出。消防局藉由升降機進入第 65 層以及樓梯間 13 到 14 層旁邊。在通知最早到達的消防隊之後，大約 35 分鐘大火被熄滅。由於該建築的設計，和火災發生在一個星期六的早上，並且配合著消防隊即時救援，這樣才使大樓損壞的結果與人命的損失降至最低。在調查報告中有關大樓逃生的議題顯示 (1) 從較高樓層逃生所使用的升降機受到了限制，因為其中的一台升降機墜毀在地下層二樓，造成逃生的人們對其他的升降機產生了不信任的恐懼；(2) 5.

(18) 了解到樓梯扶手的損害限制了他們的使用，造成墜毀的樓層及其上面的樓層的人們無法逃生； (3) 領悟到即使是防火建築物也不能排除大樓內部起火造成的損害。. 四、紐約廣場大樓火災案例在 1970年 8月，一棟 50層的紐約廣場大樓（ One New York Plaza Building）在第 33 層和第 34 層樓遭受大火侵襲造成嚴重地損壞，並且整個大樓都籠罩在濃煙中。火舌首先在第 33 層隱藏的天花板裡被發現，並且蔓延到第 33 層西南邊的牆，而這牆內含的聚苯乙烯是來作為隔熱之用。當大火發生時大樓只有一部份被火侵襲，大部分的樓地板並未受到火害影響。大樓的使用者利用升降機或者樓梯向下逃生。濃煙的情況在大樓的很多樓層都很明顯。兩名保全員與兩個消防人員死於這場大火，並且造成 30個人員受傷。消防單位經由升降機順利地到達第 30 層並且在樓梯旁邊開始滅火。大火在 5個小時內被控制。降低大樓內部的火載量，裝設自動灑水器系統的必要性，靠一些不易損壞的材料來保護大樓的結構，以上這些都是在該次調查後認為是重要的議題。紐約市當地的 5號法律，有關高層建築大樓的防火安全，對該次火災以及在同時間在紐約市的其他幾場高樓火災產生很大迴響。在其他規定方面，5 號法律要求大樓必須有防火區劃，除非該空間設有自動撒水設備。五、 Andraus大樓火災案例在 1972年 2月和 1974年 2月，兩場嚴重的高層建築火災在巴西發生，造成 200 餘人的傷亡。 1972 年 2 月，聖保羅市的一棟 31 層名為 Andraus Building的大樓發生火災，這場火災導致 16人死亡和超過 375 人受傷。火舌從第 4 樓的一間百貨公司冒出，然後由大樓的外表正面向上延燒，25 分鐘後將近有 28個樓層都陷入火海之中。大火摧毀大樓多數的區域並且損壞建築結構。較低的七個樓層是百貨公司在使用，有四座直通樓梯與兩座升降機可供使用。大樓其他部分是作辦公. 6.

(19) 室的用途，有一個 1米寬的石造螺旋樓梯與五座升降機可使用。在辦公室樓梯間的門是用內部鏤空的木材或金屬建造的。幾乎在建築物的上面 4 層，所有內部的可燃物被燃燒殆盡，大樓外表也都被火波及。據報導有一些人們使用大樓的升降機，而其他人使用單一樓梯向外逃生。一旦在第5 層的一扇開往樓梯間的門失去功能，剩下較低樓層的樓梯間無法使用，室內的人們只好往大樓屋頂逃生。大約 300 人到達屋頂的直升機停機坪時，同一時間還有另外 200人被困在樓梯間內。針對被困在樓梯間內的逃生人們，援救行動包括從附近的第 15 層和第 16 層的大樓伸出梯子。差不多有 500名的避難者靠著樓梯間的通風和風速來避難。六、 Joelma大樓火災案例兩年之後類似不幸的火災，發生在聖保羅市一棟名為 Joelma Building的 25層大樓，起火點在第 12層樓，這場大火導致 179人死亡， 300人受傷以及大樓的內部幾乎全部損壞。直升機無力援救在大樓屋頂上的受困者，從大樓向外逃生的途徑並不恰當 ( 只有單一個 1.2米寬的開放樓梯 )，並沒有防火保護，在這場火災中大樓內有許多可燃物是顯而易見的。大多數生還者是利用大樓的 4部升降機逃生的。當時利用這個方法逃生並未被建議，是因為使用者可能被困在其中。這次逃生成功可歸因於兩個因素︰升降機操作者允許使用該升降機的操作在一個快速的狀態下 (只停操作者想要停的樓層 )，另一個因素是在火災初期，升降機的電力供應未受到影響。七、桃樹 25號大樓火災案例在 1989年 6月，在喬治亞州亞特蘭大市一棟 10層的辦公大樓發生一場火災。桃樹（ Peachtree）25號大樓是一座平面呈 H形的大樓，大樓兩側各是 10層的塔樓，估計內約有 1500人。塔樓長為 76公尺、寬為 20公尺，中間連接部分長為 24公尺、寬為 21公尺。大約在上午 10︰ 30分左右，從南方塔樓的第 6層開始起火。火災的發生是由於電工正. 7.

(20) 在維修配電盤。當時工人試圖透過更換一個 200安培的保險絲來恢復該樓層一部分的電力，但卻發生很嚴重的電弧現象。電弧有足夠的能量能融化金屬並且點燃門廳內部原有的材料。電工受傷嚴重並且不久就死亡，雖然不是電弧直接導致的結果，但電弧影響估計至少已經持續 60秒鐘或更多。火災成長非常迅速，很快地就蔓延開來。牆上多層的覆蓋物造成火勢迅速傳播，這些是火場調查者常見熟悉的火災危險因子。當消防隊到達該樓層時，牆上的覆蓋物已經完全燒光，這是在通知消防隊之後僅僅才過了 7分鐘。濃烈的黑煙很快地便將大約 40人困住在該樓層。大多數的人發現在他們後方有一個房間門是關著的，突然窗子流入大量濃煙，她們只能等待被援救。在這個時候，有一名婦女從 6樓的窗子向外跳出卻遭受重傷。大約在上午 10︰ 30 分，被距該起火層有些距離的一個樓層的人發現起火，直到這時候消防單位才被通知。大約上午 10︰ 34分消防隊到達現場時，大樓內大部分等待救援的人們都靠在窗子旁就是為了要吸一口空氣。有 14人透過雲梯車被救出，並且有 14 人從樓梯間也被救出。因這場火災總計有 5人死亡，這也是美國 17 年以來第一次高層辦公大樓出現多人死亡的火災。幾項失敗的因子助長該次火災的猛烈。沒有自動撒水設備使得火勢蔓延開來。電工並沒有遵循標準動作流程來更換保險絲，導致電弧點燃牆的內層可燃物與電器設備。然而，起火源非常猛烈以致於在電器室的一場火災是不可避免的。多層內部裝修的可燃物也是促成火災延燒的因素。. 在上述很多實例中，這些重大的火場逃生事件影響了建築法規對避難逃生問題有所規範，包括樓梯間的設計、設置與使用容量的要求，這些都是由於過去幾次重大火災事件才逐步形成的。貳、 WTC 過去火災及避難事件一、 1975年事件 1975年 2月，在世界貿易中心的第一棟大樓 11樓發生火災，火勢 8.

(21) 透過每一個樓層的電話配線箱向上下延燒，最後波及範圍從第 10 層一直到第 19 層樓。雖然從逃生的觀點來看並不重要，但這次火災對之後在 1993年和 2001年的恐怖分子攻擊提供適當背景研究資料。火災最早在晚上 11︰ 35分被發現並透過來通報在第 11層樓到第 19層樓的自動警報設備中的煙霧探測器在手動報警機響後大約 1分鐘也發出警報。據說起火點是在 11 層樓的一間主管辦公室，透過每層樓大約 0.30米乘上 0.45米開口大小的公用設備箱，火勢向上層與向下層蔓延開來。4 處鋼桁架地板有輕微地變形，在第 11層樓大約有 800 m 2 (9000 ft 2 )的範圍損壞，在這一區大約室內有一半損壞，而另一半還保持完整。實際上全部的可燃物都損壞了，包括在第 10層樓和第 12層樓牆上的電話櫃，而這些木材面板還都經過防止延燒處理的。有些在第 12層樓和第 13層樓的室內裝修限制了火災從牆上的電話櫃蔓延。起火的原因包括 (1)在有非常多可燃性物質或大量累積可燃性物質的區域設置自動撒水設備； (2) 在每層樓回風通風處安裝探測器，可以達到淨化回風的空氣並且在發生火災的區域停止供應新鮮的空氣； (3) 在地板或牆上以及在任何導線的安裝，所有的開口都要做防火貫穿處理。注意到所噴灑的防火處理可能沒有很恰當的附著在表面或者可能在從事其他大樓服務裝修時，表面防火處理被移除。二、 1977年事件在 1977年 8月 3日，2名 F.A.L.N.的恐怖分子在曼哈頓市中心進行炸彈爆炸攻擊，造成 1個人死亡 7個人受傷。在上午 9︰ 45分時有一通打到當地電視新聞台的電話說要對世貿中心進行一個具體的威脅，但一直到中午 12點之後，世貿中心雙塔的所有人才被通知撤離。有一位微軟公司的員工描述當時的情形︰. 「我們全部都驚嚇死了。我開始顫抖。乘坐電梯向下好像花費兩個小時一樣。我是火警演習訓練小組成員之一，但是如果是一枚炸彈攻擊，我完全不知該怎麼辦才好。這比一場火災更可怕，因為我們全部的防備都是針對火災準備的」。 9.

(22) 當時估計有 35000人從 WTC 1 和 WTC 2 撤離，雙塔直到其中下午 3︰ 00之後才重新開放。總體而言，這天超過十萬人在曼哈頓從大樓撤離。不過，後來有很多人不願意離開大樓，是因為在先前的撤離大樓事件中，他們被迫扣掉工資。三、 1993年事件在 1993年 2月 26日的下午 12︰ 18 分，一個恐怖分子對世貿中心的地下層停車場進行炸彈攻擊，立刻導致 6人死亡， 1042人受傷，死者幾乎是因爆炸事件而死亡。在 Tower1地下 2樓的置物間，因爆炸氣浪或是因爆炸氣浪造成散落建築材料而死的有 4人，地下 2樓停車場的機材搬入場有 1人、地下 5樓的瓦礫中有 1人死亡。受傷者大多是吸入性嗆傷。爆炸造成估計約有 3億美元的損失。在這次的爆炸事件中至少使用 450 公斤的爆炸材料，使得大樓好幾處的地下層受到損害，在附近 7棟大樓中的其中 4棟，也都因猛烈的火災產生濃煙而造成不同濃度的煙害。由於這次事件從附近撤離出大樓的人估計約有 15 萬人，其中包括 5 萬人是來自直接受到影響的大樓。根據 NFPA 調查，在整個事件過程中有 1042人受傷，包括有 15個人是直接遭到爆炸而受傷的。在事件的頂峰期間，火災高達 16次的火警警報，並且出動超過 700個消防人員 (大約佔當天有上班的紐約市 45%的消防人員 )。將 2001年 9月 11日來作一個比較，在 WTC 2大樓崩塌之前共有 22次警報作動，除有一次稱為 10-60 的警報動作之外 (重大意外會發出警報的特別裝置 ) ，其他有三分之一的警報是分階段作動的。也因此導致超過 1000個消防人員都在世貿中心內進行救援的工作。爆炸威力相當大損壞了地板，牆壁，以及門廳口（如圖 1-2），並且在附近區域產生大量的煙。在一份報告中指出，大約 1分鐘內在 WTC 1的第 44層，當時的能見度只有 0.3m，大量的煙在升降機和樓梯間流竄。在開始避難逃生之前，從那些大樓樓梯間下來的人已經歷該層的煙害，甚至遇到濃煙。爆炸癱瘓了這棟大樓的緊急應變通信系統， 10.

(23) 人們對意外事件的處理回應沒有辦法依原定已規劃好的中心指導原則。不過，即使沒有依指導原則，還是有很多人都及早開始避難逃生。整個電力系統故障使得向外逃生是更加複雜困難，樓梯間的照明能力大約可以維持 1小時又 15分鐘。估計逃生者大約花費從 1個半小時到 3 個小時的時間，才從大樓的上層逃離出大樓。幸運的是，由於在較低的樓層易燃物並沒有很多，火災所釋放出來的煙氣只有很少的有毒氣體。雖然大多數的傷者是有受到煙害的，但卻沒有任何人是因吸入煙而死亡的，即使當時長時間的暴露於濃煙之中。. 圖 1-2. 1993年 WTC雙塔受到爆炸攻擊之破壞情景. 消防隊員被指派來負責搜尋 5 個樓層。當升降機不能使用時，消防人員只能爬樓梯。消防人員花費超過兩個小時的時間才爬到第 100 層。在下午 4︰ 00 以前，大約在爆炸之後的 4 個小時，大樓內全部的. 11.

(24) 使用者都已經撤離所承租的樓層。不過，有一些電梯車廂，已經在升降機的豎道停了下來，有部分的升降梯在有些樓層是沒有門可以打開的 (例如快速直達升降機 )。找到並且救出陷入在升降機的受困者是必須優先處理的，而不是要等待樓梯間淨空之後，再讓這些升降機技師進入大樓樓梯間，這些技師直接由直升機送到頂樓然後由頂樓向下去救人。即使事先已經有測量好位置，仍然花費大約 5 小時，才在 WTC 2 棟的一個升降機裡，將受困的幼稚園學生和幾個成年人救出。在下午 8︰ 00 以前，大約在爆炸之後的 8 個小時，所有最後受困在升降機裡人才被救出。. 12.

(25) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 第二章 WTC 之防火及避難系統設計在緊急狀況下大樓的進出主要由下列四個主要部分所組成︰樓梯間，升降機，通信系統和緊急應變成員 (廣義來說包括紐約消防局 (FDNY) 、紐約警察廳 (NYPD) 、港務警察局 (PAPD) 、港務局人員、大樓保全人員、防火安全主管、樓層管理員和對大樓有正式責任職權的個人 )。這些後來被歸類成建築系統和人的特質兩部分。. 第一節 WTC 建築物概述. 壹、建築物概述到 2001年為止， WTC建築群已經成為組成曼哈頓的一部分，其由 7 棟大樓所組成，總面積為 16英畝 (這裡用 WTC 1到 WTC 7大樓來表示這 7 棟大樓 )，位於島的西南端，如圖 2-1所示。無論從什麼角度來看，從自由女神雕像橫跨海灣來看，或是從飛機要下降至 LaGuardia飛機場來看，世貿中心高塔均是一個明顯的標的。 WTC 1大樓 (通常稱為北塔 ) 和 WTC 2大樓 (通常稱為南塔 )，每棟有 110層樓高，也因此使得在曼哈頓的其他摩天大廈顯得小很多，對整個曼哈頓而言，好像在市中心區的帝國大廈旁邊標上什麼才是 ’高 ’的定義。於 1966年開始破土動工，而建築結構體在 1968年開始建造。WTC 1大樓於 1970年開始進駐；WTC 2 大樓在 1972年開始進駐。另外，有一個6 層的地下建築結構，基本上在世貿中心廣場的下面，並連結世貿中心 1， 2， 3， 4， 5，和 6號大樓，並且包括一家購物中心和世貿中心道路車站。這地下建築結構是以一 3英尺 (0.9m) 厚的混凝土牆，從地面延伸向下 70英尺 (21m)一直到床岩為止。這道牆能夠阻止來自哈德森的河水，並且能夠迅速排解當洪水發生時，抑止地下水位的淹沒。通勤列車搭載數以萬計的工作者和旅客，從布魯克林和新澤西來到位在曼哈頓的世貿中心車站。一系列的自動手扶梯和升降機，直接將在世貿中心上班的員工送到地下街的購物中心和雙塔的中 13.

(26) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 央大廳。. 圖 2-1. WTC 建築群基地平面圖. WTC 3 大樓 (馬利奧特飯店 )有 22 層樓高。世貿中心 4 號大樓 (南方廣場大樓 )和 WTC 5 大樓 (北方廣場大樓 )兩座都是 9 層樓的辦公大樓。 WTC 6 大樓 (美國海關 )是一個 8 層樓的辦公大樓。這 6 座大樓是建造在大約一個 5 英畝的廣場上，被命名奧斯汀托賓（ Austin J. Tobin），其中心是一個大型的地球藝術品。世貿中心 7 號大樓，位於其他 6 棟 WTC 大樓的北邊，和維西街隔街相望，是一座 47 層的辦公大樓。 WTC 7 大樓，在 1987 年建造完成並且由西爾弗史坦資產股份有限公司經營，作為一座空運性質的大樓。. 貳、塔樓的描述 WTC 1大樓和 WTC 2大樓都是從地面層的廣場算起，由 110層樓高所組成的結構。在中央大廳下面還有六層的地下室。雖然雙塔相類 14.

(27) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 似，但是仍有不同。WTC 1大樓的高度是 1,368英尺 (418m)，(比 WTC 2 大樓高出 6英尺 ) ， WTC 1大樓在屋頂上還架設有一座 360英尺 (110m) 高的天線廣播電視播送塔。每座塔樓的形狀均是方型的，每邊長為 207 英尺 2英寸 (63.2m)。大樓的四個轉角內縮 6英尺 11英寸 (2.1m)。每座塔在中央都有一個設施核心（ service core），所佔面積大約 135英尺 x 87英尺 (41mx27m)，這樣的中心空間在整個塔樓後來變更被當作是租戶的使用空間。標準的建築樓層平面圖如圖 2-2所示。從這圖中可以看出，扣除核心部份所有有柱的面積後，可以使用的空間每層樓地板面積大約在 31,000平方英尺 (2,900 m 2 )。 WTC 1大樓中心的長軸是東西向的，而 WTC 2大樓的長軸是南北向的。. 圖 2-2. WTC塔樓之標準平面圖. 從高塔的頂端眺望是極佳的風景，實際上需要有公眾空間開放使用，而這部分正是由港務局所管轄負責的。 WTC 1大樓的第 107 層有一個美食餐廳和酒吧，向西邊可以眺望哈德森河與新澤西，向北可以眺望曼哈頓市中心區的那些摩天大廈，向東可以眺望東方河和皇后區，向西南方可以眺望自由女神像，向南方可以眺望大西洋。從 WTC 2 大樓的第 107 層以及屋頂層也可以看見類似的景色。 15.

(28) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 表 2-1所顯示出兩座塔樓各樓層的使用性質，在這兩座塔樓是相似的但並非完全相同。港務局從開始啟用並經營管理雙塔已有 30年。西爾弗史坦資產公司在 2001年 7月取得了 99年的使用租約權。表 2-1 WTC 1及 WTC 2各樓層之利用情形. 在每天工作的開始，大約有 40,000人在雙塔內工作，參訪遊覽的人或者來大樓內洽公的人，都是經由地下車站搭 PATH火車來到此地。他們搭乘自動手扶梯和升降機來到大型購物中央大廳。走過幾百英尺的距離後，這些人會到達中央廣場層，這是一個寬廣的六層樓高的大廳，他們可以用走路或者乘公共汽車和出租汽車穿過此區。圖 2-3顯示出購物中心的位置圖，是位在世貿中心廣場下面。圖 2-4顯示出 WTC 1大樓大廳的構造。圖 2-5顯示出 WTC 2大樓大廳的位置圖。 WTC 1大樓和 WTC 1大樓與地下購物中心是在同一層，經常統稱為中央大廳層。世貿中心的戶外廣場和 WTC 1 大樓和 WTC 1大樓的夾層比中央大廳層高一個樓層，經常稱為是夾層或者是廣場層。. 16.

(29) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 圖 2-3. WTC 廣場正下方之購物中心配置圖. 圖 2-4. WTC 1 之 1 樓大廳平面圖. 17.

(30) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 圖 2-5. WTC 2 之 1 樓大廳平面圖. 數以萬計的人從中央大廳層到他們的辦公室並非小事一樁。這是靠著當時在中央區域最新式的 106台快速直達和局部區間的升降機才能完成的。在後節的內容中，我們將討論在 WTC 1大樓和 WTC 2大樓的升降機系統。此外，在中央區域有 3部直達整棟的樓梯。在後節中將對每座塔樓的樓梯有更進一步的討論。不過，在較上面的樓層進入樓梯間，並沒發現有直通樓梯可以通到大廳。主要在機械層，那裡有水平的迴廊可以通達升降機。這些走廊的長度範圍從大約 10 英尺（ 3m ）到 100英尺（ 30m）不等，穿越這些地區之後，這些人才可以再往下面的樓層前進。一出升降機之後 (或者選擇樓梯，這些選擇走較費力路線的人 )，可以看到典型的高層建築大樓。圍繞在矩形迴廊四周是素色的牆，進入公司的門，以及公司前面落地玻璃接待區，上方則是標準型式的天花板。大多數的樓層只有單一承租戶，而且這些承租戶也有承租好幾層樓的。到 2001年為止，大多數這些公司承租後皆安裝自動撒水設備，也. 18.

(31) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 已經採用山崎（ Yamasaki）建築師的無障礙大空間的設計概念。有超過 200家以上的個人工作站，在開放式的景觀美化環境下工作，通常為 6或 8個工作站群聚在一起 (圖 2-6 )。商業行為的樓層有許多長條型的桌子，桌子放著各種的電腦螢幕 (圖 2-7)。沿著周邊角落有一些高階主管的辦公室，也有很多用牆圍起來的會議室。承租很多層樓的租戶通常會安裝內部的樓梯以求便利性，對這樣的空間使用是一個很普遍的現象。其他的樓層被分割也可容納多達 20家公司。一些更小的公司使用在中央的空間，將大樓內原來使用局部的升降機逐步淘汰改成有升降機管道的升降機。由於有許多的工作者和大樓的參訪者，提供飲食是必須的。港務局在 WTC 1 大樓的第 43 層上開設一間自助餐廳。也有許多公司準備餐廳每天自行開伙來提供員工使用，使他們的員工甚至不必離開該層樓就可以吃午餐。而地下中央廣場的購物中心也提供許多吃的選擇。除此之外，在承租戶和中央區域的空間有數百間的洗手間。. 圖 2-6. 典型使用戶之室內空間. 19.

(32) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 圖 2-7. WTC 4 之商貿樓層. 第二節建築及避難系統. 壹、避難計算一、決定樓梯間的數目和寬度在 1965年，建築師和工程師設計世貿中心時正面臨紐約市建築法令的修改。建築法令草案對緊急避難逃生系統的設計有顯著影響。在 1965 年，港務局命令設計者採用新的建築法令草案做為他們的最後設計版本。新的建築法令草案有一些優點值得注意，內容如下所示︰･室外消防塔梯 2 可能被取消；. 2. 室外消防塔梯（ f i r e t o w e r ）為 1 9 3 8 年 N Y C 建築規範所規定之室. 外不燃構造樓梯，專攻消防隊出入使用，但不計算在居室人員避難所需樓梯之內。 20.

(33) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. ･提供更寬敞的出口樓梯；･分間牆重量的基準更接近現實。是否所有的法規改變已對 1938年版建築規範提議，此並不確定，但可能會被合併成新規範最後的版本。因此，在 1966年，港務局總工程師建議這些建築師和工程師準備一張設計上的目錄表，確認一些舊的法令是否在新的法令之下可以符合要求並被接受。一份標示日期為 1967年 2月 15日的一頁文件，列出下面的項目︰ ‧室外消防塔梯通廊被取消。 ‧樓梯的數量從 6個減少為 3個。舊的設計中， 3呎 8吋（ 112cm）有 5個樓梯以及 4呎 8吋（ 142cm）有 1個樓梯，容留人數為 390人，在新的設計中 3呎 8吋（ 112cm）有 2座樓梯以及 4呎 8吋（ 142cm）有 1座樓梯，允許的容留人數為 390人。 ‧通向樓梯門的大小是從 3呎 8吋（ 142cm）改變到 3呎 0吋（ 91cm）。 ‧全部樓梯的出口都通向大廳。原有的設計有室外防火逃生塔可以從防火走廊出口來逃出。 ‧樓梯間的牆壁從 3個小時防火時效被換成 2個小時防火時效的等級。 ‧走廊不可以超過 100呎（ 30.5m）長並且有 2個小時防火時效的等級。 ‧從每平方呎 20磅（ 97.8 kg/m 2 ）換成每平方吋 6磅（ 29.4 kg/m 2 ）（根據分間牆重量每呎 50磅至 100磅）。顯然，以上所描述的世貿中心的設計並不能滿足 1938年代的法規，但是確實能滿足建造當時的新版法規草案。最後，WTC 1大樓和 WTC 2 大樓設計有 3座直通樓梯，有 2座是 44吋寬和 1座是 56吋寬。在 1968 年代的紐約市建築法規要求一單位出口門的寬度是 22 英吋 (0.56 公尺 )。紐約市建築法規有指定出口和進口的要求 (參見後節 ) ，對一個商業使用空間而言，樓梯每個單位出口的寬度將容納 60 個人。而 WTC 1 大樓和 WTC 2 大樓承租戶的樓層設計可容納 365 人，這需要 6.5 倍單位出口的寬度。因此， 12 英吋 (0.3m)是在法規中可接受的最小半寬， 3 座直通樓梯 (其中 2 座是 2 倍單位的出口寬度 (44 英吋 [1.1 m ]) ，而另 1 座是 2.5 倍單位的出口寬度 (56 英吋 [1.4 m ])。 21.

(34) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 並且滿足 1968 年代的紐約市建築法規的最小要求。表 2-2 顯示樓梯間的位置、核心周邊及在 WTC 1 大樓和 WTC 2 大樓內部的轉換走廊。二、 “世界之窗 ”的避難規定在 WTC 1大樓 (北塔 )的第 106層和 107層，包括了世界之窗的建築群，係由以下所組成：”世界之窗 ”餐廳、地球上最大的酒吧、許多宴會和多功能廳、廚房和提供後勤的地區及處理餐飲的管理辦公室。當時空間的構造可能改變大樓的生命，在 1976年 4月， ”世界之窗 ”第一次開幕時，這些功能便全部都呈現出來。在美國建築法令中，餐廳、酒吧和多功能廳歸類為集會場所，此表示容留人員負載（ occupant load）及相關之避難逃生規定均顯著增加。設計像這樣集會空間，容留人員負載是每人 15平方英尺（ 1.39 m 2 ），對照大樓裡大多數其他辦公室用途的空間，容留人員負載為每人 100平方英尺（ 9.3 m 2 ）的空間。因此，當在辦公室樓層之設計容留人數為 365~390 人 ( 取決於計算方法 ) ，而這些樓層（第 106 層和 107 層）之設計容留人數則超過 1,000人以上 (精確的數據取決於廚房地區，洗滌和辦公室，所有使用空間之容留人員負載均為每人 100平方英尺 )。. 22.

(35) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 表 2-2. WTC 1 及 WTC 2 各樓層之樓梯平面圖. 23.

(36) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 24.

(37) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 25.

(38) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 訂出這類集會的空間特別來檢視這避難逃生設計，因為一個避難逃生的組成部分使得前進方向受到阻礙影響是不被允許的。因此，要提供更多或者更寬的樓梯來滿足這些要求，對整個結構而言，這些避難逃生路徑必須一直向下穿過大樓，讓整個架構的整體空間充分被利用。 “世界之窗 ”在 1993年爆炸攻擊事件後有了新的面貌，包括這些避難逃生系統的改變。當每一層有提供一個避難處所（ area of refuge）時，這些法令規定允許將樓梯容留人數的能力加倍，若是每一層有兩個或更多以上的避難處所時，可允許將樓梯容留人數的能力增加到 3倍；此與紐約市建築法規第 27-367節的規定相同，這些規定也存在 1968年版的紐約市建築法規中。而這些避難處所一定要有 2小時的防火時效相隔開，並且要. 26.

(39) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 足夠大的空間使得容留人數負載可以達到 3 平方英尺 / 人（ 0.28 m 2 / 人），這樣的一個避難處所每一處至少包含一部樓梯，並且能到達至少一個升降機 ( 在 11層以上的樓層 ) 。在每層有 3 處明確而不同位置的避難處所， 3座樓梯提供 3倍的收容能力，使得每層樓允許的最大容留人數可以達到 1170 人的，導致一個最大量 (6.5單位避難逃生 x 每個單位可收容 60人 x 3 )。有一些區域需要有保持常時開放門以便人員自由通行，而該常時開放門有保護裝置 (這種折疊門有防火時效而且當火警警報系統動作時它會自動關閉 )。避難逃生系統設計上詳細的計算，以及該計劃也遵循紐約市建築法規，證明他們能滿足法令上要求。相較之下，當今的建築法規，包括 IBC和 NFPA 5000，兩者都允許在每一層樓的水平出口，將樓梯收容能力加倍計算 (但不是以 3倍計算，除了在 IBC中的 Type I-2 和 I-3 機構用途外 )。水平出口必須有 2 個小時的防火時效相隔開，包含每一邊至少有一部樓梯，並且要足夠大的空間使得容留人數負載可以達到 3平方呎 /人，水平出口必須有連續向下可以經由大樓到達另一安全等級的地方 ( 在 NFPA 11.2.4.3.1 節和 IBC 1021.2中有說明 ) ，除非該樓層有至少 2個小時的防火時效的開口。避難逃生問題的解決方法是提供使用者一個避難空間，使得尚未進入樓梯避難逃生的人們得以被保護。攻擊事件發生在早上 (非尖峰時間 )， NIST估計有 188名的使用者被在困在 ”世界之窗 ”的樓層。如果攻擊事件發生的時間是在所有設施的使用都接近滿載時，那麼將會有 2,000名的使用者在這兩層樓喪生，在 WTC 1大樓受到影響的樓層以上也就沒有任何的生還者。相同的情形也發生再 WTC 2大樓的第 107 層，通常稱為 ”眺望台 ”的樓層。在 1995年底到 1996年初，有一承租戶歐格登娛樂公司向 PANYNJ 提出使用用途變更申請，就是利用以前的世界之窗所使用的避難處所所使用的地區。受惠於紐約市建築法令規定，使得每層樓允許的最大容留人數可以達到 1,170 人 ( 包括室內的眺望台樓層和室外的眺望台樓層 )。. 27.

(40) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 貳、樓梯間一、概述 WTC 1大樓和 WTC 2大樓，每一棟都有 3個主要的樓梯間設計當做緊急避難逃生，以編號 A， B，以及 C來表示。另外在地下室也有一些樓梯間 (B1- B5)，這些便利的樓梯可以供租賃多層的承租戶使用，也可以供機械空間使用。這些次要的樓梯在緊急事件避難逃生系統中並沒被考慮進來，這裡就不再描述。編號 A的樓梯間和編號 C的樓梯間寬度是 44英吋 (1.1m)，從第 2層樓 (夾層廣場 )向上延伸至第 110層樓 (較低的機械空間 )。圖 2-8是在 2001年 9月 11日從 WTC 1大樓避難逃生期間所拍的照片，照片中可以看到 44英吋 (1.1m)的樓梯間的情景。注意樓梯邊緣和平台的部分。編號 B的樓梯間寬度是 56英吋 (1.4m) ，從 subgrade 6 號的樓層到第 107層樓，包括聚集 ( 主要大堂 )的部分，從編號 B 的樓梯間是沒有任何出口可以通往第 2 層 (夾層廣場 )。. 圖 2-8. 在 2001.9.11時 WTC 1之 1.1m寬樓梯間. 1968年紐約市要求樓梯的數目和收容能力，以及假設容留人數的最大容量，能夠比照同時代其他的相關法令。在當時的法令是要求有多個樓梯，而這些樓梯是的需要彼此保持相當距離以確保其功能。紐約 28.

(41) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 市建築法規允許使用剪刀梯的型式，並且那些法令要求那些出入口的門至少要相距 15英尺 (4.6m)。當地法律第 16號 (1984) 首先強制要求兩個出入口的距離要 30英尺或者在同一層最大步行距離不超過三分之一。這要求並不溯及既往，因此這法令的要求對於 WTC 1大樓和 WTC 2 大樓並不適用。不過，這法令的要求適用在世貿中心 7號大樓。 1968年的紐約市建築法規也載明， ”垂直的出口應該要能連續地延伸至直接可以通達外面的空地或庭院，廣場，出入口的行人通道或面臨街道樓層的大廳 …… (C26 - 602.4)”。在 1965年的 BOCA 基本的建築條例中和 1966年的 NFPA 101 中也有相似的規定，但是像在 1964 年紐約州大樓建築法令或者是 1966年的芝加哥市政法令就沒有這樣的規定。現代最新的法令 (2003 年 IBC ，第 1003.6 節中 ) 對 ” 能連續地 ” 下了一個定義，即 ”除了避難逃生要件的方法以外並不會被大樓其他的構件中斷 ”。針對 WTC 1大樓和 WTC 2大樓的出口，樓梯是通達夾層大廳 /廣場層，而不是通往面臨街道的樓層。港務局認為這個廣場層所在位置看起來就像是地下街，而且這設計方式也符合法令的目的，就像是在 1975 年 2 月 18 日由約瑟夫 ‧ 索洛蒙 (Emory Roth and Sons) 公司寫給 PANYNJ 的一封信，其中含有 6項要點， ”我們 (Emory Roth and Sons) 是遵照由港務局的要求而背離法令的（ 1968年紐約市建築法規）＂。其中第 4個要點指出， ”在 1971年 4月 6日， 1972年 1月 11日，以及 1973 年 5月 7日與港務局書信往來，中央大廳層的處理方式就比照地下街的模式一樣 ”。二、轉換走廊層（ transfer hallway） WTC 1大樓和 WTC 2大樓的樓梯間，遇到有機械設備的樓層時，在該層通常在佈設上會在設備的周圍以水平走廊的方式作為連接，這以水平走廊作為連接的樓梯稱之為轉換走廊層，如圖 2-9中所示。在前述表 2-2 中顯示在 WTC 1 大樓和 WTC 2 大樓所有樓梯間整個佈設的方式，包括以大樓內部核心的周邊區域。編號 B的樓梯間在第 76層時設有轉換走廊層。而對其他的樓層來說，編號 B的樓梯間都是保持垂直位置。編號 A的樓梯間和編號 C的樓梯間是在第 42， 48， 66， 68， 76，和 29.

(42) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 圖 2-9. WTC 雙塔大樓之樓梯. 82 的各層設有轉換走廊層。 ( 比其他花費較多的時間 ) 。這些轉換走廊 30.

(43) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 的距離從幾英尺到 100英尺 (30.5m)不等，在編號 A的樓梯間和編號 C的樓梯間，第 42， 48， 76，和 82的各層有多個需要轉直角的走廊。注意到有機械設備的樓層位於第 41 – 42層，第 75 – 76層，以及第 108 – 109層。有一個問題是值得注意的，設有水平轉換的走廊樓層會延長總避難逃生時間，尤其是和沒有設有水平轉換的走廊樓層設計互相比較的時候。世貿中心評論委員會，這個委員會是由於 1993年世貿中心爆炸攻擊事件後，由紐約市建築與防火委員會所組成，發現到大樓內的使用者若遇到避難逃生的路徑有所變化時，對一般人在避難逃生期間會產生混亂的 (紐約市 1995)。圖 2-10的照片中可以看到 WTC 1大樓和 WTC 2大樓的水平轉換走廊層，這照片是在 1993爆炸攻擊事件後所拍攝的，包括照片上的標記。. 圖 2-10. WTC 雙塔內部水平轉換走廊層. 每個樓梯間在兩側通道門上都標有記號，標明英文字母與數字，來表示該層特別的樓梯間。在樓梯間的內側有一標誌標明樓層號碼，樓梯間的編號，並且標明該層是否「可再進入」、或者是「不可再進入」。圖 2-11 照片中顯示的標記是在 1993 年爆炸攻擊事件後才有的。「不可再進入」的樓梯間有一個平臺，在那裡在樓梯間旁邊的門是鎖住的。如果特別樓層不是標明「可再進入」，標誌上就會表明最近距離的「不可再進入」樓層的位置，而每四個樓層就有「可再進入」的逃生門 (例如圖 2-11 中，就有標明第 74 層和第 78 層樓是「可再進入」的樓層 )。 31.

(44) 美國世貿中心事件人員避難行為影響因子探討與應用. 紐約市建築法規有規定，要求每隔 4 個樓層的樓梯間的逃生門必須開著的，除非是在第 22 層樓的安全中心 (SCC)透過電子控制機制才能將門鎖上。紐約市建築法規也有規定，如果發生停電狀況，這「可再進入」的逃生門鎖住機制必須將門關上，並不可在打開的位置。. 圖 2-11. 從樓梯 A 內部所見到之樓梯防火門標示. 三、區劃 WTC 1大樓和 WTC 2大樓的設計是以大空間為主要特色，開放寬廣的無柱辦公室空間是創新的結構設計。承租戶可以 (而且經常如此 )利用開放寬廣的辦公室空間，透過辦公室周邊的窗子向外看，以天際為背景的曼哈頓真是讓人留下深刻的印象。紐約市建築法規和 PANYNJ 開始落實要求區劃，將承租戶所使用的空間與另一個一般的空間區隔開來，這些一般的空間就像設置有升降機的走廊，樓梯，和其他在大樓核心的空間。這種有防火時效等級的隔間是打算限制火災在該樓層蔓延，並且防止火災從一承租戶的使用 32.

(45) 第二章 WTC 之防火及避難系統設計. 空間蔓延到另一個承租戶的使用空間。從走廊出口進入承租戶的空間這隔間區劃必須有 1小時的防火時效，雖然 PANYNJ 要求他們要改成為 2個小時的防火時效。同時允許走廊的長度為 100英尺 (而不是要求 50英尺，並且有 1小時防火時效區隔 )，這樣的要求使得承租戶在使用空間上有更多的靈活性。分隔承租戶空間的牆壁 (也稱分戶牆 )被要求有 1小時防火時效區隔。包覆垂直的管道間，包括樓梯和轉換走廊、升降機道和機械室或公用設備區的管道間，這些都被要求有 2小時的防火時效區隔。保護垂直管道間的目的就是要限制火和煙在不同樓層間蔓延傳播。另一個影響大樓區劃的原因，是採用了自治條例 5號法律 (紐約 1973)(LL 5) ，進而修改了紐約市建築法規。當時並沒有適用在世貿中心大樓上， PANYNJ 採用的政策是希望能自發性的遵照法令的要求。 LL 5要求在超過 100英尺（ 30.5 m）樓高的現有辦公樓中，沒有設置撒水設備的空間，但 ”設有空調和 /或機械通風系統而這些設備只供該層使用 ”，須具有 1小時防火時效區隔，這樣的區劃面積不可以超過 7,500 平方英尺（ 695 m 2 ）。如果該區有 2小時的防火時效區隔並且設有偵煙探測器保護，這樣樓地板區劃面積可以增為 15,000平方英尺（ 1390 m 2 ）。如果設有全區自動撒水設備做為保護，這樣樓地板區劃面積可以不受到任何限制 (LL 5，第 6部分 )。在 LL 5法令採用不久之後， PANYNJ 開始增加對新的承租戶空間佈設要求區劃，從那時之後，可以看得出來與承租戶改變合約內對區劃的要求。在 1975 年發生火災之後，有一份防火安全顧問報告，建議 PANYNJ 應對大樓改裝進而設置自動撒水設備，作為解決煙可能造成的問題，並且能解決對區劃的要求，使得大樓並不因區劃遮蔽了視野。這項決定讓世貿中心對內部樓層的安排上產生變化，使得承租戶的空間與其他的使用空間有所區隔，包括從出口進入走廊或者核心地帶的一般性空間，以及有防火包覆的管道間。. 四、分間牆及管道間周壁之構造垂直的管道間圍繞著樓梯，機械管道間 (提供且帶走空氣 )，升降機的垂直通路，公用設施的管道間，全部都包含在世貿中心的大樓核心 33.