輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)防火安全與消防搶救對策之研究

輕 量 型 鋼 結 構 建 築 物₍ 鐵 皮 屋₎ 防 火 安 全 與 消 防 搶 救 對 策 之 研 究 內 政 部 建 築 研 究 所 年 度 度 資 料 蒐 集 分 析 報 告 103

輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)

防火安全與消防搶救對策之研究

資料蒐集分析報告

內 政 部建 築研 究 所 資 料蒐 集 分析 報告

中華民國 103 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）

10361B0002

輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)

防火安全與消防搶救對策之研究

資料蒐集分析報告

研究主持人：陳瑞鈴 協同主持人：紀人豪 研 究 員：陳政洞 蘇鴻奇 研 究 助 理 ：張尚文 白坤鼎

內 政 部建 築研 究 所 資 料蒐 集 分析 報告

中華民國 103 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）

目 次

表 次 ... III

圖 次 ... V

摘 要 ...VII

Abstract ... XIII

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 目 標 ... 5 第 三 節 研 究 方 法 與 流 程 ... 7

第二章 國內、外法規研析、文獻回顧及案例分析 ... 11

第 一 節 國 內 外 法 規 研 析 ... 11 第 二 節 文 獻 回 顧 ... 25 第 三 節 國 內 火 災 案 例 分 析 ... 41 第 四 節 建 築 物 火 災 發 展 與 消 防 搶 救 的 運 作 機 制 ... 63 第 五 節 小 結 ... 77

第三章 火害後鋼板的實驗分析與成果 ... 79

第 一 節 概 述 ... 80 第 二 節 火 害 後 鋼 板 金 相 複 製 與 抗 拉 實 驗 分 析 規 劃 ... 85 第 三 節 火 害 後 鋼 板 金 相 複 製 與 抗 拉 實 驗 成 果 討 論 ... 89 第 四 節 小 結 ... 98

第四章 鐵皮屋火災的消防搶救對策 ... 99

第 一 節 概 述 ... 99 第 二 節 鐵 皮 屋 火 災 崩 塌 原 因 分 析 ... 101 第 三 節 鐵 皮 屋 建 築 物 火 災 消 防 搶 救 進 場 前 準 備 作 業 及 進

場 後 應 變 對 策 ... 103 第 四 節 鐵 皮 屋 建 築 物 法 規 研 析 及 未 來 修 正 建 議 ... 111

第五章 研究結論與建議 ... 115

第 一 節 研 究 結 論 ... 115 第 二 節 研 究 建 議 ... 119

參考書目 ...123

附錄一：消防機關火場指揮及搶救作業要點 ...127

附錄二：第 1 次工作會議紀錄 ...133

附錄三：第 2 次工作會議紀錄 ...141

附錄四：第 1 次專家學者座談會意見彙整及回覆 ...149

附錄五：期中會議審查意見與回應 ...153

附錄六：第 3 次工作會議紀錄 ...157

附錄七：第 2 次專家學者座談會意見彙整及回覆 ...159

附錄八：第 4 次工作會議紀錄 ...163

附錄九：期末會議審查意見與回應 ...165

附錄十：第 5 次工作會議紀錄 ...169

表 次

表 2-1 工廠及倉儲類定義表………9

表 2-2 各類居室堆積可燃物每 1 平方公尺的發熱量表…….10

表 2-3 IBC 建築構件之耐火等級要求（小時）表……….20

表 2-4 鐵皮屋構築方式………31

表 2-5 新北市幸世機電工業有限公司火警事故燃燒情形及現

場勘查照片彙整表………....42

表 2-6 高雄博愛路家具工廠火警事故燃燒情形及現場勘查照

片彙整表………46

表 2-7 桃園五金鐵皮工廠火警事故燃燒情形及現場勘查照片

彙整表………...49

表 2-8 新竹市明湖路鐵皮屋火警事故燃燒情形及現場勘查照

片彙整表………53

表 2-9 新北市泰山區鐵皮工廠火警事故燃燒情形及現場勘查

照片彙整表………...56

表 2-10 台中市大里工業區西湖路鐵皮工廠火警事故燃燒情

形及現場勘查照片彙整表………59

表 2-11 一般火災發生搶救標準作業步驟說明表………66

表 3-1 金相複製技術之相關儀器照片與重要規格對照表…80

表 3-2 本計畫加熱鋼板的實驗條件與配置規劃表……...82

表 3-3 A36 鋼板於不同受熱條件與冷卻方式之金相顯微組織

成份比例對照表………89

圖 次

圖 1-1 鋼材在高溫下的折減係數圖……….3

圖 1-2 整體研究計畫流程圖……….8

圖 2-1 鐵皮屋常見類型照片圖………...30

圖 2-2 火災發展的時間和溫度曲線圖………...63

圖 2-3 消防隊反應介入火場之時間流程圖………...63

圖 2-4 一般火災事件由開始至撲滅之流程圖…………..69

圖 3-1 拋光及被腐蝕之晶粒示意圖………..77

圖 3-2 腐蝕所產生之晶界及表面凹溝的横截面示意圖...77

圖 3-3 顯微鏡觀察下光線反射在不平均表面之示意圖...78

圖 3-4 金相複製技術檢測施作流程及說明圖…………...81

圖 3-5 製作鋼板受熱之相關加熱設備照片圖…………...83

圖 3-6 現場金相複製製作情形照片圖………...85

圖 3-7 鋼板承受不同受熱溫度時的外觀照片圖………...87

圖 3-8 A36 鋼板於未加熱與加熱至 1,000℃持溫 1 小時淬

火處理後其金相顯微組織圖………...90

圖 3-9 A36 鋼板加熱至 600、700、800、900 及 1,000℃淬

火處理後其金相顯微組織圖………..91

圖 3-10 A36 鋼板加熱至 600、700、800、900 及 1,000℃

自然冷卻處理之抗拉強度曲線圖……….92

圖 3-11 A36 鋼板加熱至 600、700、800、900 及 1,000℃

水淬處理之抗拉強度曲線圖……….92

圖 3-12 A36 鋼板加熱至 600、700、800、900 及 1,000℃

自然冷卻處理之伸長率曲線圖………93

圖 3-13 A36 鋼板加熱至 600、700、800、900 及 1,000℃

水淬處理之伸長率曲線圖………93

圖 3-14 A36 鋼板加熱至 800 ℃以上經不同冷卻方式處理

後其金相顯微組織變化圖………94

圖 4-1 鐵皮屋火災可能崩塌流程分析圖………...99

摘 要

關鍵詞：輕量型鋼結構、鐵皮屋、防火安全、消防搶救、金相複製 一 、 研 究 緣 起 依照目前國內建築結構使用型態，輕量型鋼結構建築物即民間俗 稱為鐵皮屋仍占有相當高的使用率，特別是許多高火載量的家具工 廠、化學工廠、倉儲量販店等，甚至廣泛使用於違章建築物、臨時建 築物等。然此類建築物不但構築雜亂，破壞都市景觀，且多數未經詳 細結構分析計算，以及完善的施工監造，致使其鋼結構工程品質不佳。 鋼骨鐵皮類建築物耐久性與防火性能嚴重不足，一旦發生火災， 多數由於內部火載量甚高，火災猛烈度甚大，短時間即超越鋼結構桿 件的耐熱強度，鋼材的強度會急速降低，造成建築物短時間即崩塌之 慘劇，不但大量縮短內部人員的避難逃生時間，也造成許多消防搶救 人員的重大傷亡事故，例如 94 年 3 月高雄市博愛路家具工廠火災 2 名 消防人員殉職、100 年 8 月桃園五金鐵皮工廠火災 3 名消防人員重傷、 101 年 3 月新竹明湖路鐵皮屋火災 5 位民眾逃生不及而罹難、102 年 7 月新北市泰山鐵皮工廠 2 名消防人員殉職等。 綜上所述，建築技術規則鋼構造建築物應強化防火構造的規定， 還是火災時應將建築物主要構造撒水降溫，或改變消防戰略避開可能 倒塌的建築物，應廣泛收集資料、實驗理論分析以及參考國內外規範 等，進一步加以研究探討。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 本研究擬搜集國內、外近年來輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)火災事 件，深究其火災發生原因、人員傷亡程度等相關資料，並比較國外相 關法規與研究成果，針對現行國內相關法規，提出修正建議。另外， 利用金相分析、鋼板抗拉試驗等方法，針對鐵皮屋常用的輕量型鋼結

構材料(A36)，進行 600、700、800、900、950、1,000 ℃的火害實驗， 探討鋼材在不同加熱溫度下，水淬後其表面的金相顯微組織，及內部 鋼結構缺陷之變化情形，研擬此類輕量型鋼結構建築物火災的防火安 全與消防搶救之對策。 期望透過本研究成果，提供國內相關法規修正之參考，調整此類 建築物火災的消防搶救之對策，以避免輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋) 火災造成重大傷亡悲劇一再發生。 三 、 重 要 發 現 經過國內鐵皮屋火災案例分析、相關法規研析、火害鋼板金相複 製實驗等結果，本研究對輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)防火安全與消防 搶救對策，初步摘錄有以下幾點重要發現： (一 )輕 量 型 鋼 結 構 建 築 物（ 鐵 皮 屋 ）有 以 下 幾 點 火 災 特 性： (1) 結 構 不 堅 固 。 (2)火 勢 成 長 迅 速 。 (3)屋 內 無 防 火 區 劃 。 (4) 火 災 猛 烈 度 大 。 (二 )鐵 皮 屋 一 但 發 生 火 災 ， 多 數 由 於 內 部 火 載 量 甚 高 ， 火 災 猛 烈 度 甚 大，短 時 間 即 超 越 鋼 結 構 桿 件 的 耐 熱 強 度，其 鋼 骨 容 易 因 受 熱 而 彎 曲，整 間 鐵 皮 屋 即 會 因 重 心 不 穩，失 去 平 衡 而 塌 陷。且 鐵 皮 屋 建 築 物 內 通 常 無 防 火 區 劃，一 旦 火 災 形 成 ， 如 初 期 無 法 控 制 ， 在 預 燃 相 乘 效 應 ， 可 燃 物 會 加 速 分 解，致 命 之 閃 燃 現 象 往 往 在 消 防 隊 介 入 時 就 已 發 生，增 加 了 消 防 搶 救 困 難 。 (三 )根 據 鋼 (鐵 )板 火 害 後 實 驗 研 究 成 果，結 構 用 低 碳 鋼 板 (A36) 成 份 為 80 %肥 粒 鐵 (F) + 20 %波 來 鐵 (P)，在 經 過 鋼 板 加 熱 至 800 ℃ 以 上 時，已 多 轉 為 變 為 沃 斯 田 鐵 相，經 極 速 淬 火 處 理 (水 冷 )後 ， 受 熱 鋼 板 的 金 相 組 織 將 變 為 變 韌 鐵 相 及 麻 田 散 鐵 相，此 時 如 重 新 加 熱，則 其 金 相 組 織 仍 為 麻 田 散 鐵 相 。

(四 )鋼 板 加 熱 至 800 ℃ 以 上 時，雖 已 轉 為 變 為 沃 斯 田 鐵 相，但 如 以 自 然 冷 卻 方 式，使 高 溫 鋼 板 逐 漸 冷 卻，則 其 金 相 組 織 將 恢 復 部 分 波 來 鐵 相，此 時 鋼 板 仍 保 有 部 分 的 韌 性，不 會 發 生 突 發 性 的 脆 裂 行 為 。 (五 )支 撐 鐵 皮 屋 的 鋼 架 在 約 538℃ 就 會 軟 化，尤 其 很 多 鐵 皮 建 築 物 都 搭 建 2 層 ， 當 火 勢 在 2 樓 流 竄 ， 甚 至 達 到 閃 燃 時 ， 在 1 樓 救 災 人 員 根 本 看 不 到 2 樓 的 火 勢，不 知 道 自 己 已 身 陷 危 險 之 中，等 到 屋 頂 因 猛 烈 燃 燒 而 塌 陷 時，救 災 人 員 已 來 不 及 撤 退 。 (六 )在 許 多 鐵 皮 建 築 物 ， 1 樓 有 許 多 鋼 袈 支 撐 2 樓 地 板 ， 而 2 樓 地 板 至 天 花 板 則 為 挑 空 ， 看 不 到 任 何 垂 直 支 撐 之 鋼 架 ， 所 以 當 2 樓 猛 烈 燃 燒 時，非 常 容 易 塌 陷，這 也 是 所 有 消 防 救 災 人 員 必 須 特 別 注 意 的 狀 況，如 果 鐵 皮 屋 是 屬 於 2 樓 以 上 之 結 構，1、2 樓 同 時 有 燃 燒 現 象，如 果 沒 有 人 命 救 助 的 任 務 時，現 場 指 揮 官 一 定 要 瞭 解 清 楚 火 勢 延 燒 的 路 徑，妥 善 部 署 後 ， 才 可 以 命 令 同 仁 深 入 火 場 搶 救 。 四 、 建 議 建議一 立即可行建議：主管機關應透過風險評估觀念，執行環境及設施改 善及加強輔導 主辦機關：各縣市政府 協辦機關：內政部消防署、營建署 應針對區內鐵皮建築物(工廠、倉庫等)，實施主被動設施風險危 害評估，提出分段改善方案之輔導計畫，並提升業者自主性安全文 化的素養。列管之場所，應加以進行防火診斷、防火管理、消防組 訓，推動密集區域的區域聯防機制。 各地方縣市政府應加強實施區內廠房安全評估機制，並加強改

善建築防火與消防安全設備部份，建議應邀集組成聯合輔導小組， 以有效控制鐵皮廠房火災危害及風險。特別是不合法之鐵皮工廠， 仍應鼓勵設置消防安全設備，消防單位仍應加以列管查核、管理、 溝通，以早期發現消防安全問題，加以解決。 建議二 立即可行建議：加強消防人員防救災戰技之能力，並增進改善設備 之功能 主辦機關：內政部消防署 協辦機關：各縣市政府消防局 救災安全教育必須落實，對於火場環境判斷，應設置符合火場 內部實際情形的閃燃、爆燃、燃燒訓練設施。並增加國內訓練設施， 以早中期燃燒模擬，做為火場環境判斷之火勢發展、煙層變化、煙 層射水控制之育訓練使用。 另救災安全管理人員之安全官及安全幕僚要特別培育，使其具 備實質上安全管理能力。 建議三 中長期建議：建構重大火災指揮效能，並運用 3G 即時提供災情訊息 主辦機關：各縣市政府 協辦機關：內政部消防署、內政部營建署 結合 GIS、GPS，Google 街景地圖(3G)、安管及數位圖像等系 統，強化值勤員於火災發生時之資料蒐集及圖像辨識能力，並於派 遣通報時立即協助火災地點情報收集、GIS 圖面管理、指揮支援人 力部署策略、掌握各梯次支援單位及搶救之動態、聯絡災害現場附 近友軍提供支援， 運用 GIS 掌握道路寬度、樓層數、建物正面寬度與縱深、消防 栓位置，指揮官藉此建構由攻擊車至起火建物所需延伸水線，及由

出入口往內延伸水線的最長對角線（決定瞄子手攜帶水帶數)，放水 瞄子數量、放水壓力及中繼供水車佔用水源之街廓分布（避免共撞)， GPS 引導車輛進行部署動線，Google 街景地圖看出建物外觀、窗口 大小、道路停車狀況，此時大致可估火面周長、所需放水瞄子數、 水壓、防護半徑，下達部署策略築起最佳防護延燒模式。 建議四 中長期建議：研擬鐵皮類建築物防火安全設備改善項目之研究 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部消防署、內政部營建署 透過鐵皮類建築物及工廠之廠房佈置、構造、設置等環境調查， 並結合各機關單位辦理危害辦識、分析及輔導，研擬提出供業者於 法規及成本下考量可進行改善防火安全項目及期程之方案，可協助 事業單位建置完善且適當的安全防災環境，進而有效控制危害及風 險，預防或消減災害發生的可能性或後果嚴重度。 建議五 中長期建議：增修「建築技術規則」部分條文 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部消防署、內政部建築研究所 在臺灣最常見到之構造型式，即為俗稱之鐵皮屋，大都為非防 火構造之建築物。鐵皮屋係鋼構造或鋼鐵架造之建築物，鋼鐵屬於 建築技術規則建築設計施工編第 1 條第 28 款的不燃材料，且鋼材加 熱到 600℃後的伸長率大增，鋼構建築物的柱、梁等主要構件，局部 長度大增，可能發生內應力導致結構體崩塌，而一般火場可能達 1,100℃，足以造成上述崩塌現象。當鋼構造或鋼鐵架造之建築物， 如果沒有達到防火構造的要求，遭遇上述火害時，建築結構極可能 發生倒塌的情形。

工廠以及倉儲類之建築物，因為生產以及保管儲存物質，具有 高於一般建築物居室的火載量，一旦發生火災時，火災猛烈度將比 一般建築物居室來的強，當工廠面積大時，無論避難、救災的困難 度均會增加。另外，鐵皮屋經常在火災時發生倒塌情形，可能危害 使用者及消防救災人員的生命安全。故工廠建築，應有加強防火構 造之需要。針對建築技術規則建築設計施工編第 69 條規定：工業、 倉儲類（C 類）之總樓地板面積中「工廠除外」之文字，建議刪除 修正條文。

Abstract

Keywords: Light Gauge Steel Structure, sheet metal building, fire safety, Fire Fighting Strategies, metallographic reproduction.

1.Background

Light Gauge Steel (LGS) structures, also known as sheet metal buildings, still account for a high percentage of building structures in Taiwan, especially buildings with high fire load, such as furniture stores, chemical factories and warehouse stores. LGS is also widely used for the illegal and temporary structures. These structures are disordered, messy and damaging to the urbanscape. Many of them lack careful structural analysis and calculation as well as supervision during construction, which leads to poor structural quality in steel construction.

Buildings with steel frame and sheet metal covering are inadequate in durability and fire prevention. When the fire occurs, the high fire load within the building and the raging fire quickly exceed the fire resistance of the steel structure. The strength of the steel is reduced drastically, causing injuries and fatality among the fire fighting workers. For instance, two firefighters were killed on duty during the March 2005 fire at a furniture store on Boai Road, Kaohsiung City. Three firefighters were injured during a fire occurred at a sheet metal factory in Taoyuan in August 2011. In March 2012, five residents did not escape in time and died in the fire occurred in the sheet metal building on Minghu Road in Hsinchu. In July 2013, two fire fighters died on duty in a sheet metal factory in Taishan, New Taipei City.

information from a wide scope of fields, conducting more analysis and experiments on the theories as well as referencing the regulations and standards from around the world. They need to determine whether the building regulations concerning steel buildings should be reinforced to focus on fire prevention structure, whether the building should be sprayed with water during the fire to reduce the temperature, or change the fire fighting strategy to avoid buildings that might collapse.

2.Research Method and Process

This study collects fire incidences that occurred at LGS structures (sheet metal buildings) from Taiwan and around the world to determine information including the cause, injuries and fatality. Regulations and research studies from Taiwan and around the globe are also compared to provide recommendations for current domestic regulations. In addition, the study conducts metallographic analysis and tests the steel plate tensile strength for the fire tests at 600, 700, 800, 900, 950 and 1,000 ℃ on A36, the LGS material typically used for the sheet metal buildings. The tests examine the metallographic microstructure on the surface of the quenched steel and internal structural defects within the steel. The findings will help formulate the fire safety and fighting strategies during fires occurred in LGS buildings.

It is the hope that the findings from this study may serve as a reference for regulatory amendments in Taiwan, which will adjust the strategies applied toward fire fighting and fighting during this type of fire, and prevent LGS fires and such fatal tragedy from ever happening again.

3.Important Research Results

Examination of case studies, regulatory analysis and experiments on metallographic reproduction of the steel plates used during the fire renders the following key findings concerning the fire safety and fighting strategies for LGS buildings (sheet metal buildings)：

(I) LGS buildings (sheet metal buildings) have the following fire characteristics：(1) Weak structure; (2) The fire spreads quickly; (3) Lack of indoor fire planning; (4) The fire is strong.

(II) When fire occurs within a sheet metal building, the high fire load within and the fierce fire quickly exceed the thermal resistance of the steel structure. The steel frame is likely to bend due to heat, which destabilizes the entire building and causes collapse. There is usually a lack of fire prevention plan within the building. Once the fire starts and cannot be controlled quickly, the multiplier effect from the preheating would quickly dissolve the flammable objects, causing the fatal flashover long before the firefighters arrive, making the fighting efforts even more difficult.

(III) According to the post-fire steel (metal) plate test, A36 plate is composed of 80% Ferrite (F) and 20% Pearlite (P). When the temperature reaches 800 ℃ , the steel turns to Austenite. After quenching, the metallographic structure of the heated steel plate becomes Bainite and Martinsite. If the steel is reheated at this point, the metallographic structure remains as Martinsite.

(IV) Though the steel plate becomes Martinsite when it is heated to 800℃, when it is cooled down naturally, it returns to be partly Pearlite, which retains the partial toughness without brittle fracture.

at 538℃. This type of building is typically two-story structure. When the fire spreads to the second floor and when flashover occurs, the fighting firefighters cannot see the fire on the second floor and thus are unknowingly caught in danger. By the time the roof collapses, it is too late to escape.

(VI) In many sheet metal buildings, the steel columns on the first support the second floor while there are no supporting structures on the second floor except the walls, which is why the second floor ceiling tends to collapse during fire. This is something of which all firefighters must take precaution. If the sheet metal building is a two-story structure or above while both the first and second floors are burning, under the premise of no human lives are threatened, the commander on site must understand the fire spread first and then send the firefighters in after careful deployment.

4.Main Suggestions

Suggestion 1：The competent authority should improve the environment and facilities with enhanced coaching with the concept of risk assessment.

Executive institution：County and city governments

Cooperative institution ： National Fire Agency and Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior

Governments should conduct proactive and reactive risk assessments on the sheet metal structures within the jurisdiction, such as factories and warehouses, provide coaching programs that help with phased improvements, and enhance the safety awareness of business owners. Controlled locations that are listed for fire prevention determination, management, organization and training to promote regional defense

mechanism in dense regions.

City and county governments should enhance the safety evaluation mechanism for the factories within their jurisdiction and improve building fire prevention as well as safety and fire fighting equipment. It is recommended that the governments form a united coaching team to effectively control the risks and danger of fire at sheet metal buildings. Illegal sheet metal factories, in particular, should be encouraged to install fire fighting equipment. The fire units shall pay additional attention on inspection, management and communication to detect and solve any fire safety issues.

Suggestion 2：Enhance the fire workers ability in disaster relief and combating fire as well as improve the functions of the facilities and equipment.

Executive institution：National Fire Agency, Ministry of the Interior Cooperative institution：City and County Fire Departments

Safety and disaster relief education must be fully implemented. Training must include facilities that simulate actual fire scenes with scenarios of flashover, backdraft and combustion. Increasing training facilities that simulate the combustion from early to mid-stages may provide educational training for determining the fire spread, changes in smoke layers and the control when spraying the smoke layer at the fire scene.

In addition, the fire safety and disaster relief officers must undergo special training to be fully capable of safety management.

Suggestion 3：Build command functions for major fire and utilize 3G to provide real time disaster information.

Executive institution：County and city governments

Cooperative institution ： National Fire Agency and Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior

Recommendations include integrating systems such as GIS, GPS, and Google Maps (3G), security management and digital imaging; strengthening duty officers’ ability in data collection and imaging recognition during the fire; helping collect information concerning the fire scene during reporting and deployment; GIS image management; deployment strategies for staff support; grasping the dynamics of rescue efforts from various units; contacting the military service close to the fire scene for support.

GIS can be utilized to pinpoint the road width, building levels, width and depth as well as the location of fire hydrants. The commander may utilize it to estimate the length of extension water belt needed from the fire truck to the building on fire. GIS can also calculate the longest diagonal to determine the number of water belt to be carried by the person controlling the nozzle, the number of nozzle, water pressure, and the street layout for locations of water source for the replay trucks to avoid conflicts. GPS may guide the fire trucks through the line of movement. Google Maps Street View can provide information such as building facades, the size of windows and parking condition. With these information, a few calculations can be made, such as the circumference of the fire spread, the number of water nozzles, water pressure and protection radius to build the optimal model and strategy to prevent the fire from spreading.

Suggestion 4：Conduct studies that improve the fire safety and equipment for sheet metal buildings.

Executive institution ： Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior

Cooperative institution ： National Fire Agency and Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior

By conducting site surveys that include the decoration, structure and installation in sheet metal and factory buildings and combining the risk recognition, analysis and coaching from all units and departments, authorities may provide businesses with proposals that meet the regulatory and cost concerns while improving fire safety details and schedule. The proposals may also help businesses establish comprehensive, adequate and safe disaster prevention environment to effective control the risks and danger and prevent or eliminate the possibilities or consequences of disasters.

Suggestion 5 ： Amend part of the provisions in Building Code and Regulations.

Executive institution：Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior

Cooperative institution ： National Fire Agency and Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior

Sheet metal buildings, which are mostly without fire prevention, are a common form of building structure in Taiwan. They are often built with steel or metal, which is classified as non-combustible materials under Item 28, Article 1 of Building Design and Construction of the Building Code and

Regulations. When the steel reaches the temperature of 600℃, its percent elongation increases dramatically, causing the partial length of beams and columns and internal stress, which lead to collapse. The temperature may reach 1,100℃ at a typical fire scene, which is able to cause the collapse mentioned previously. Steel or metal buildings that are not built according to the fire prevention requirements, such collapse is very likely to happen during fire.

Buildings such as factories and warehouses are used for production or storage purposes and therefore have a higher fire load than regular buildings. When the fire breaks out, it is usually stronger than it would be in regular structures. The larger the factory, the more difficult it is for evacuation and rescue. Additionally, sheet metal buildings often collapse during fire, which endangers the lives and safety of the firefighters and fighting workers. Therefore, it is necessary to reinforce the fire resistance of factory buildings. Article 69 of Building Design and Construction of the Building Code and Regulations excludes factory area from the gross floor area of industrial and warehouse uses (category C). It is recommended that such exclusion be deleted.

第一章 緒論

第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景

一 、 研 究 緣 起 依照目前國內建築結構使用型態，輕量型鋼結構建築物即民間俗 稱為鐵皮屋仍占有相當高的使用率，特別是許多高火載量的家具工 廠、化學工廠、倉儲量販店等，甚至廣泛使用於違章建築物、臨時建 築物等。然此類建築物不但構築雜亂，破壞都市景觀，且多數未經詳 細結構分析計算，以及完善的施工監造，致使其鋼結構工程品質不佳。 鋼骨鐵皮類建築物耐久性與防火性能嚴重不足，一旦發生火災， 多數由於內部火載量甚高，火災猛烈度甚大，短時間即超越鋼結構桿 件的耐熱強度，鋼材的強度會急速降低，造成建築物短時間即崩塌之 慘劇，不但大量縮短內部人員的避難逃生時間，也造成許多消防搶救 人員的重大傷亡事故，例如 94 年 3 月高雄市博愛路家具工廠火災 2 名 消防人員殉職、100 年 8 月桃園五金鐵皮工廠火災 3 名消防人員重傷、 101 年 3 月新竹明湖路鐵皮屋火災 5 位民眾逃生不及而罹難、102 年 7 月新北市泰山鐵皮工廠 2 名消防人員殉職等。另外，根據建築技術規 則第 69 條，2 層以下的 C 類建築物(工業、倉儲類)，及 3 層以上規模 較小的工廠類建築物，可不需具有防火時效規定之要求，只要達到不 燃程度即可。因此，造成此類建築物耐久性與防火性能嚴重不足，一 旦發生火災，內部火載量又很大，火災猛烈度甚大，更可能造成建築 物短時間即崩塌之可能性。 二 、 研 究 背 景 目前國內多以鋼筋混凝土及鋼結構為主要的建築材料，其中輕量 型鋼結構因具有工期短及耐震性強等優點1_{，廣泛使用於許多家具工} 1_{簡丞宏、楊國珍，「H 型鋼柱高溫整體結構行為研究」，碩士論文，國立高雄第一科技大學營建}

廠、化學工廠、倉儲量販店等，甚至違章建築物、臨時建築物等，例 如民間俗稱為鐵皮屋，在都市建築中占有相當高的使用率；再加上許 多建築物內部的家具、設備、裝修材料等，皆為鋼鐵製品，故目前建 築物使用鋼鐵材料比例相當高。另外，根據文獻2_{，一般輕量型鋼結構} 建築物（鐵皮屋）有以下幾點火災特性： (一)結構不堅固：一般輕量型鋼結構建築物（鐵皮屋）之樑柱多由鋼骨 或 C 型鋼所造，其屋頂及牆壁皆以鐵皮搭蓋，一旦火場大火溫度達 600°C 以上，即會破壞鋼性，而一般火場溫度皆高達 1,000°C 以上， 鋼骨即容易受熱彎曲，整間鐵皮屋即會因重心不穩，失去平衡而塌 陷。 (二)火勢成長迅速：鐵皮屋建築物因空間利用及光線取得，加高加大空 間設計，致使火災初、中期即充沛氧氣供應，利於燃燒進行且因室 溫成長使壓力增高，空間氣體膨脹形成對流快速，火勢成長相對較 快。 (三)屋內無防火區劃：鐵皮屋建築物內通常無防火區劃，一旦小火形 成，如於初期無法控制，在預燃相乘效應，輕質可燃物分解加速， 致命之閃燃現象往往在消防隊介入時就已發生，增加了消防搶救困 難。 (四)火災猛烈度大：鐵皮屋建築物如使用在儲存物品，其火載量與火災 猛烈度比一般住宅型態大，若屋內堆積易燃性原料、半成品及成 品，當堆積燃料相鄰燃燒，致高能量電磁波相互吸收，高溫高熱經 由輻射、對流、傳導、能量不斷回饋，促進燃料快速分解，輻射能 回饋效應顯著。二樓地板為鐵板或木板，其材質不但無法阻隔熱， 且空間特性使火災燃燒之熱煙流持續囤積在屋內，容易形成巨大火 爐。 根據莊有清等研究，鋼結構在常溫及高溫下的受力行為受其機械 工程研究所，台灣高雄，2005 年。 2_{陳俊勳，「鐵皮屋火災危險性及閃(復)燃模擬實驗」，內政部消防署，90 年 10 月。}

性質影響，如降伏強度、彈性模數等，會隨著溫度的升高而下降。當 鋼材溫度達 550 ℃時，降伏強度之折減係數約為 0.8；溫度達 600 ℃ 時，降伏強度之折減係數約為 0.6，約為原始設計強度之 50 %，而一般 火災現場僅需 5 分鐘即可達到此溫度，此時鋼材膨脹率約 1 %，即可 能導致鋼材變形而倒塌，其溫度與折減係數關係如圖 1 所示3_。鋼材受 熱達一定高溫時，火害溫度或冷卻方式將對鋼材的機械性質造成不同 程度的影響4_。 圖 1-1 鋼材在高溫下的折減係數圖(資料來源：參考書目 3) 綜上所述，以鋼材料的性質及國內外法規規範，我國二樓以下的 工業、倉儲類建築物，依法得為非防火構造建築物，建築物的主要構 造樑、柱與樓板，都不需要具有防火時效，只要達到不燃程度即可， 因此許多工廠類建築物都是以沒有防火被覆保護的鋼結構建造。然而 火災發生時，這些鋼材的強度急速降低，可能導致建築物倒塌，危害 入內救火的消防隊員的生命安全。建築技術規則鋼構造建築物應強化 防火構造的規定，還是火災時應將建築物主要構造撒水降溫，或改變 3_{莊有清，「鋼材在高溫環境下之行為探討」，碩士論文，國立成功大學土木工程研究所，台南，} 2004 年。 4_{周民瑜、鍾興陽，「常見結構用鋼材火害後機械性質之研究」，碩士論文，國立成功大學土木工} 程研究所，台南，2008 年。

消防戰略避開可能倒塌的建築物，應廣泛收集資料以及參考國外規 範，進一步研究。

第 二 節 研 究 目 的 與 目 標

一 、 研 究 目 的 本研究計畫主題為「輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)防火安全與消防 搶救對策之研究」，依據招標文件之需求說明，我國二樓以下的工業、 倉儲類建築物，依法得為非防火構造建築物，建築物的主要構造樑、 柱與樓板，都不需要具有防火時效，只要達到不燃程度即可，因此許 多工廠類建築物都是以沒有防火被覆保護的鋼結構建造。然而火災發 生時，這些鋼材的強度急速降低，可能導致建築物倒塌，危害入內救 火的消防隊員的生命安全。建築技術規則鋼構造建築物應強化防火構 造的規定，還是火災時應將建築物主要構造撒水降溫，或改變消防戰 略避開可能倒塌的建築物，應廣泛收集資料以及參考國外規範，進一 步研究。 有鑑於此，本研究擬搜集國內、外近年來輕量型鋼結構建築物(鐵 皮屋)火災事件，深究其火災發生原因、人員傷亡程度等相關資料，並 比較國外相關法規與研究成果，針對現行國內相關法規，提出修正建 議。另外，利用金相分析、超音波掃瞄等設備，針對鐵皮屋常用的輕 量型鋼結構材料(A36)，進行 600、700、800、900、950、1,000 ℃的 火害實驗，探討鋼材在不同加熱溫度下，水淬後其表面的金相顯微組 織，及內部鋼結構缺陷之變化情形，研擬此類輕量型鋼結構建築物火 災的消防搶救之對策。期望透過本研究成果，提供國內相關法規修正 之參考，調整此類建築物火災的消防搶救之對策，以避免輕量型鋼結 構建築物(鐵皮屋)火災造成重大傷亡悲劇一再發生。

二 、 研 究 目 標 針對上述研究目的，本研究預期目標如下： (一) 蒐集國內、外鐵皮屋的重大火災案例資料，作為後續研究及未 來法規修正建議等重要參考資訊。 (二) 檢視建築、消防與搶救等相關法規，探討國內外目前法規在輕 量型鋼結構類型建築物(鐵皮屋)的火災風險。 (三) 藉由 A36 鋼材火害實驗結果，獲得水淬後其表面的金相顯微 組織，及內部鋼結構缺陷之變化情形，找出此類建築物在火害 後之危險特性及特徵。 (四)研提改善鐵皮屋火災時坍塌破壞之具體可行對策。 (五)探討輕量型鋼結構類型建築物(鐵皮屋)的火災風險，並建立輕 量型鋼結構建築物(鐵皮屋)防火安全與消防搶救的運作機制。

第 三 節 研 究 方 法 與 流 程

一 、 研 究 方 法 根據彭朋畿等人試驗研究結果，鋼板(SN490C)加熱至 800℃以上時 已多轉變為沃斯田鐵相，經水冷後可得到變韌鐵及麻田散鐵相，其細 化組織可改變超音波之訊號，尤其是超音波之波速與衰減。而有關超 音波探頭之選用，經試驗發現由於頻率較高之探頭在鋼材傳導過程中 衰減較大，故建議選擇較低頻之 2MHz 探頭，以利超音波檢測法之評 估。另 800℃以上之水冷試片部分組織，已轉為變韌鐵及麻田散鐵相， 故經拉伸試驗發現降伏強度及抗拉強度雖有增加趨勢，但伸長率卻降 低 (尤其是 1,000℃之水冷試片)5_。 此外，根據蘇俊吉等人研究，現場金相複製技術，可檢測材料受 熱微結構的變化以及裂紋型態，同時可檢測早期的潛變損傷，整個金 相複製評估過程中，可運用相當多的技術，包括檢測、材料冶金和應 力及分析計算6_{。由前述可見，鋼材受熱後，材料性質受到高溫影響甚} 大，應可於現場利用金相複製技術，進行非破壞性檢測作業，以瞭解 其微結構組織之變化。 因此，本研究將先以文獻蒐集、法規研析、火災案例蒐集與分析 等方式，建立輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)防火安全與消防搶救的運作 機制，作為後續研究及法規修正等相關研發之重要參考資訊。然後， 運用金相分析、超音波掃瞄等設備，進行 6 種溫度的火害實驗，獲得 水淬後其表面的金相顯微組織，及內部鋼結構缺陷之變化情形，以研 擬輕量型鋼結構建築物(鐵皮屋)火災的消防搶救之對策。 本研究計畫主要研究方法將以相關文獻研析、國內外火災案例搜 集、A36 鋼材的火害實驗、金相分析、火害後鋼板抗拉試驗等實驗、 5_{彭朋畿、張沛倫，李國鏈，施嘉裕，「模擬火害鋼板之超音波評估與研究」。} 6_{蘇俊吉、陳孟宏、許峰彰，「火災事故後設備和管線之完整性評估」，台灣中油股份有限公司 97} 年安全衛生觀摩研討會，2008 年。

專家學者座談會等方式。 （一）本計畫將以過去幾年的研究為基礎，再持續搜集國內外相 關的火災案例，以及相關國內外的相關論文、著作、期刊， 研究其理論、學說及方法，進行系統化的整理。 （二）藉由產險業者與消防單位等協助，獲得建築物火災後鋼板 及鑑定調查等之相關研究，將其內容要點予以分析與歸納 後，作為後續金相複製實驗之準備。 （三）本計畫將依前述章節，以常用建築結構用鋼板(A36)，透過 高溫加熱設備，考量加熱 600、700、800、900、950、1,000 ℃等 6 種溫度，持溫 60 分鐘，以及自然及淬火等 2 種降溫 方式。將前述各種不同加熱條件的鋼板，利用金相複製技 術，獲得其金相顯微組織特徵，以研擬輕量型鋼結構建築物 (鐵皮屋)火災的消防搶救之對策。 （四）執行火害後鋼板抗拉試驗，量測火害後鋼板的降伏強度、 拉力強度、伸長率等機械性質。 （五）經由會議審查、專家學者研討等方式，針對前述各項研究 成果，予以審閱與考核，並建議後續研究發展要項、法規與 標準的研修方向等。 （六）邀請政府機關、民間團體、研究單位等各界代表，共同參 與專家學者的座談會，檢討前述各項研究成果。

文獻回顧 火災案例蒐集 或勘查作業 鋼板火害實驗 鋼板抗拉試驗 金相複製分析 學理上之分析 檢討與對策研析 二 、 研 究 流 程 有關本研究在執行上述研究方法與步驟，其研究計畫流程如圖 1-2 所示。 圖 1-2 整體研究計畫流程圖 (資料來源：本研究整理) 金相複製分析 鋼板火害及抗 拉實驗 國內外文獻 重大火災案例資 料蒐集 理論及研究報告 理論或實驗分析 資料整理 改善與建議 綜合評估與對策 結論與建議 研究目的、方法與步驟確認 評估會議 建立鋼板受燒的金相 複製顯微組織特徵

第二章 國內、外法規研析、文獻回顧及案例分析

第 一 節 國 內 外 法 規 研 析

一 、 國 內 法 規 探 討 (一）工廠及倉儲在建築法的定義 工廠在建築法歸類為（C 類）建築物，包含工業及倉儲類，類別定 義為供儲存、包裝、製造、檢驗、研發、組裝及修理物品之場所。依 照「建築物使用類組及變更使用辦法」（內政部，102 年 6 月）7_，又 細分為 C-1 類：供儲存、包裝、製造、檢驗、研發、組裝及修理工業 物品，且具公害之場所。以及 C-2 類：供儲存、包裝、製造、檢驗、 研發、組裝及修理一般物品之場所。 表 2-1 工廠及倉儲類定義表 類別 類別定義 組別 組別定義 Ｃ 類 工 業 、 倉儲類 供儲存、包裝、 製造、檢驗、研 發、組裝及修理 物品之場所。 Ｃ-１ 供儲存、包裝、製造、檢驗、研發 、組裝及修理工業物品，且具公害 之場所。 Ｃ-２ 供儲存、包裝、製造、檢驗、研發 、組裝及修理一般物品之場所。 (二)工廠及倉儲的火載量 依照「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」（內政部建築研 究所，97 年 6 月），各類居室堆積可燃物每 1 平方公尺的發熱量如下 表 4-2，其中編號（十）倉庫及其他儲放物品的房間，係指保管儲存物 質之場所，如一般的倉儲、量販店之倉庫等場所可燃物，每 1 平方公 尺的發熱量達 2,000 MJ/m2，比其他類型建築物居室的發熱量高出甚多。 表 2-2 各類居室堆積可燃物每 1 平方公尺的發熱量表 7 _{內政部營建署網站（103 年 10 月），內政部 102.6.27 台內營字第 1020806573 號令修正「建築物} 使用類組及變更使用辦法」。

編號 居室的種類 發熱量 （MJ/m2） （一） 住宅的居室 720 住宅以外建築物內的臥室 240 （二） 辦公室及其他類似場所 560 會議室及其他類似場所 160 （三） 教室 400 體育設施的運動場及其他類似場所 80 博物館或美術館的展示場及其他類似場所 240 （四） 百貨商場或其他販賣物 品的店舖 家具或書籍等賣場及其他 類似場所 960 其他 480 餐飲店或其他餐廳 簡易餐廳 240 其他餐廳 480 （五） 劇場、電影院、演藝場、 觀覽場、集會廳、集會 場及其他類似場所 觀眾席部份 固定座位 400 其他 480 舞台部份 240 （六） 室內停車場或汽車修理 廠 室內停車場及其他類似場 所 240 車道及其他類似場所 32 （七） 走廊、樓梯及其他通道 32 玄關、大廳 及其他類似 場所 劇場、電影院、演藝場、觀覽場、集會 廳、集會場及其他類似場所或百貨商場 或其他販賣物品的店舖，以及其他作為 類似該用途之場所 160 其他 80 （八） 升降機及其他建築設備的機械室 160 （九） 頂樓廣場或陽台 80 （十） 倉庫及其他儲放物品的房間 2,000

(三)工廠及倉庫防火構造的規定 依照建築技術規則建築設計施工編（以下簡稱本編）第 69 條規定 8_{，下表之建築物應為防火構造。但工廠建築，除依下表 C 類規定外，} 作業廠房樓地板面積，合計超過 50 平方公尺者，其主要構造，均應以 不燃材料建造。 建築物使用類組 應為防火構造者 類別 組別 樓層 總樓地板面 積 樓層及樓地板面積之和 Ａ 類 公 共 集 會類 全部 全部 － － Ｂ 類 商業類 全部 三層以上之 樓層 3,000 平方公 尺以上 二層部分之面積在 500 平方 公尺以上。 Ｃ 類 工業、 倉儲類 全部 工廠：三層 以上之樓層 1,500 平方公 尺以上（工廠 除外） 變電所、飛機庫、汽車修理 場、發電場、廢料堆置或處 理場、廢棄物處理場及其他 經地方主管建築機關認定之 150 平方公尺以上者。 Ｄ 類 休閒、 文教類 全部 三層以上之 樓層 2,000 平方公 尺以上 － Ｅ 類 宗教、 殯葬類 全部 Ｆ 類 衛生、 福利、 更生類 全部 三層以上之 樓層 － 二層面積在 300 平方公尺以 上。醫院限於有病房者。 Ｇ 類 辦公、 服務類 全部 三層以上之 樓層 2,000 平方公 尺以上 － Ｈ 類 住宿類 全部 三層以上之 樓層 － 二層面積在 300 平方公尺以 上。 Ｉ 類 危 險 物 品類 全部 依危險品種類及儲藏量，另行由內政部以命令規定之。 8 _{全國法規資料庫網站（103 年 10 月），內政部 102.11.28 台內營字第 1020812044 號令。} http://law.moj.gov.tw/LawClass/LawAll.aspx?PCode=D0070115。

本條文（第 69 條）關於建築物應為防火構造之適用對象，依建築 物使用類組、組別、樓層及總樓地板面積判斷之。上表內三層以上之 樓層，係表示三層以上之任一樓層供表列用途時，該棟建築物即應為 防火構造，表示如在第二層供同類用途使用，則可不受防火構造之限 制。但該使用之樓地板面積，超過表列規定時，即不論層數如何，均 應為防火構造。 按 C-1、C-2 類組之列舉用途引用都市計畫法規中的分類標準，已 不合社會發展現況，且以該用途無聲、光等環境公害為分組依據，與 本條文防止建築物倒塌之立法目的並無關聯，爰使 C-1 及 C-2 類適用 一致之標準，另列舉建築物中火災危險性較高但未達 I 類基準者，總樓 地板面積達 150m2_{即應為防火構造建築物。} 「防火構造」一詞，依據本編第 1 條第 33 款，係指建築物具有本 編第三章第三節所定防火性能與時效之構造。第三章第三節條文整理 如下： 條次 內容大要 第 69 條 防火構造：規定應為防火構造之建築物。 第 70 條 防火時效：規定主要構造之防火時效。 第 71 條 三小時防火時效：規定三小時防火時效之構造內容。 第 72 條 二小時防火時效：規定二小時防火時效之構造內容。 第 73 條 一小時防火時效：規定一小時防火時效之構造內容。 第 74 條 半小時防火時效：規定半小時防火時效之構造內容。 第 75 條 防火設備：規定防火設備之種類。 第 76 條 防火門窗：規定防火門窗之構造。 依照前揭建築技術規則第 69 條規定應為防火構造之建築物，其主 要構造應具有第 70 條規定之防火時效。依照建築法第 8 條規定：本法 所稱建築物之主要構造，為基礎、主要樑柱、承重牆壁、樓地板及屋 頂之構造。因此防火構造建築物，包含基礎、柱、樑、牆、樓地板及 屋頂，即應具有第 70 條規定之防火時效。防火時效分別有 3 小時、2

小時、1 小時、半小時，其構造方式與內容，分別依照第 71 條到第 74 條規定。如有開口，應設置防火設備及防火門窗，分別依照第 75 條及 第 76 條規定辦理。茲就第 70 條到第 76 條規定說明如下： 1.第 70 條 防火構造之建築物，其主要構造之柱、樑、承重牆壁、樓地板及屋頂 應具有左表規定之防火時效： 層數 主要構造部分 自頂層起算不超 過四層之各樓層 自頂層起算超過 第四層至第十四 層之各樓層 自頂層起算第 十五層以上之 各樓層 承重牆壁 一小時 一小時 二小時 樑 一小時 二小時 三小時 柱 一小時 二小時 三小時 樓地板 一小時 二小時 二小時 屋頂 半小時 （一）屋頂突出物未達計算層樓面積者，其防火時效應與頂層同。 （二）本表所指之層數包括地下層數。 本條明定主要構造之防火時效，以確保火災發生後，建築物結構 體不致於因高溫之破壞而倒塌。所謂「防火時效」，依照本編第 1 條 第 31 款規定，係指建築物主要結構構件、防火設備及防火區劃構造遭 受火災時可耐火之時間。本條表列規定之防火時效，其層數之計算係 自頂層起算，並算至最下之地下樓層為止。 2.第 71 條 具有三小時以上防火時效之樑、柱，應依左列規定： 一、樑： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鋼骨造而覆以鐵絲網水泥粉刷其厚度在八公分以上（使用輕 骨材時為七公分）或覆以磚、石或空心磚，其厚度在九公分以 上者（使用輕骨材時為八公分）。 （三）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。

二、柱：短邊寬度在四十公分以上並符合左列規定者： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鋼骨混凝土造之混凝土保護層厚度在六公分以上者。 （三）鋼骨造而覆以鐵絲網水泥粉刷，其厚度在九公分以上（使用 輕骨材時為八公分）或覆以磚、石或空心磚，其厚度在九公分 以上者（使用輕骨材時為八公分）。 （四）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 本條文明定 3 小時防火時效之梁、柱之構造標準，條文分別就鋼 筋混凝土造、鋼骨鋼筋混凝土造、鋼骨造等一般常見之構造型式加以 規定，另有其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能之 規定，以因應日新月異的新建築材料與新建築工法，新產品應依照「建 築新技術新工法新設備及新材料認可申請要點」之規定，申請認可具 有同等以上之防火性能。 3.第 72 條 具有二小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板，應依左列規定： 一、牆壁： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造厚度在十公分以上，且鋼 骨混凝土造之混凝土保護層厚度在三公分以上者。 （二）鋼骨造而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷，其單面厚度在四公分以 上，或雙面覆以磚、石或空心磚，其單面厚度在五公分以上者。 但用以保護鋼骨構造之鐵絲網水泥砂漿保護層應將非不燃材 料部分之厚度扣除。 （三）木絲水泥板二面各粉以厚度一公分以上之水泥砂漿，板壁總 厚度在八公分以上者。 （四）以高溫高壓蒸氣保養製造之輕質泡沫混凝土板，其厚度在七‧ 五公分以上者。 （五）中空鋼筋混凝土版，中間填以泡沫混凝土等其總厚度在十二 公分以上， 且單邊之版厚在五公分以上者。 （六）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能。 二、柱：短邊寬二十五公分以上，並符合左列規定者： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鋼骨混凝土造之混凝土保護層厚度在五公分以上者。 （三）經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。

三、樑： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鋼骨混凝土造之混凝土保護層厚度在五公分以上者。 （三）鋼骨造覆以鐵絲網水泥粉刷其厚度在六公分以上（使用輕骨 材時為五公分）以上，或覆以磚、石或空心磚，其厚度在七公 分以上者（水泥空心磚使用輕質骨材得時為六公分）。 （四）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 四、樓地板： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造厚度在十公分以上者。 （二）鋼骨造而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷或混凝土，其單面厚度在 五公分以上者。但用以保護鋼鐵之鐵絲網水泥砂漿保護層應將 非不燃材料部分扣除。 （三）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 明定 2 小時防火時效牆壁、梁、柱、樓地板之構造標準，以便於 建築實務上之應用，搭配第 70 條執行，相較第 71 條，多出了牆壁以 及樓地板防火時效構造之規定。 4.第 73 條 具有一小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板，應依左列規定： 一、牆壁： （一）鋼筋混凝土造、鋼骨鋼筋混凝土造或鋼骨混凝土造厚度在 七公分以上者。 （二）鋼骨造而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷，其單面厚度在三公分 以上或雙面覆以磚、石或水泥空心磚，其單面厚度在四公 分以上者。但用以保護鋼骨之鐵絲網水泥砂漿保護層應將 非不燃材料部分扣除。 （三）磚、石造、無筋混凝土造或水泥空心磚造，其厚度在七公 分以上者。 （四）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 二、柱： （一）鋼筋混凝土造、鋼骨鋼筋混凝土造或鋼骨混凝土造。 （二）鋼骨造而覆以鐵絲網水泥粉刷其厚度在四公分以上（使用 輕骨材時得為三公分）或覆以磚、石或水泥空心磚，其厚 度在五公分以上者。 （三）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。

三、樑： （一）鋼筋混凝土造、鋼骨鋼筋混凝土造或鋼骨混凝土造。 （二）鋼骨造而覆以鐵絲網水泥粉刷其厚度在四公分以上（使用 輕骨材時為三公分以上），或覆以磚、石或水泥空心磚， 其厚度在五公分以上者（水泥空心磚使用輕骨材時得為四 公分）。 （三）鋼骨造屋架、但自地板面至樑下端應在四公尺以上，而構 架下面無天花板或有不燃材料造或耐燃材料造之天花板 者。 （四）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 四、樓地板： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造厚度在七公分以上。 （二）鋼骨造而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷或混凝土，其單面厚度 在四公分以上者。但用以保護鋼骨之鐵絲網水泥砂漿保護 層應將非不燃材料部分扣除。 （三）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 明定「1 小時防火時效」牆壁、梁、柱、樓地板之構造標準，以便 於建築實務上之應用。 鋼骨鋼筋混凝土造或鋼骨混凝土造之柱、樑，具有 1 小時防火時 效；鋼骨鋼筋混凝土造或鋼骨混凝土造厚度在七公分以上之牆壁及樓 地板，具有 1 小時防火時效。 鋼骨造具有結構作用之牆壁而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷，其單面 厚度在三公分以上或雙面覆以磚、石或水泥空心磚，其單面厚度在四 公分以上者，具有 1 小時防火時效。鋼骨造而覆以鐵絲網水泥粉刷其 厚度在四公分以上（使用輕骨材時得為三公分）或覆以磚、石或水泥 空心磚，其厚度在五公分以上之柱、樑，具有 1 小時防火時效。鋼骨 造而雙面覆以鐵絲網水泥粉刷或混凝土，其單面厚度在四公分以上之 樓地板，具有 1 小時防火時效。

5.第 74 條 具有半小時以上防火時效之非承重外牆、屋頂及樓梯，應依左列規定： 一、非承重外牆：經中央主管建築機關認可具有半小時以上之防火時效者。 二、屋頂： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鐵絲網混凝土造、鐵絲網水泥砂漿造、用鋼鐵加強之玻璃磚造 或鑲嵌鐵絲網玻璃造。 （三）鋼筋混凝土（預鑄）版，其厚度在四公分以上者。 （四）以高溫高壓蒸汽保養所製造之輕質泡沫混凝土板。 （五）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者。 三、樓梯： （一）鋼筋混凝土造或鋼骨鋼筋混凝土造。 （二）鋼造。 （三）其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者 明定「半小時防火時效」非承重外牆、屋頂及樓梯之構造標準， 以便於建築實務上之應用。 6.第 75 條 防火設備種類如左： 一、防火門窗。 二、裝設於防火區劃或外牆開口處之撒水幕，經中央主管建築機關認 可具有防火區劃或外牆同等以上之防火性能者。 三、其他經中央主管建築機關認可具有同等以上之防火性能者 防火設備係指防火區劃牆壁或建築物外牆上開口處，具有防止火 災延燒性能之設備，最常見者為防火門窗、撒水幕等，但撒水幕或其 他具有同等以上防火性能之設備，應以取得中央主管建築機關認可者 為限。防火設備以阻止火災之蔓延為目的，此與消防設備以撲滅火災 為目的者顯有不同。防火設備之種類除本條列舉者外，尚有風管使用 之防火閘門及防火閘板；電力通訊、給排水管線貫穿牆壁、樓地板時， 與貫穿部位合成之防火構造（本編第 85 條）。 本條規定之防火門窗，其構造應依本編第 76 條之規定。防火門窗 在實務上多用於安全梯間之出入口、避難通道出口，及外牆上有延燒

之虞之開口、防火區劃牆壁之開口、防空避難室出口等處所。防火區 劃牆壁及樓地板為防火區劃之主要設備，其構造應依本編第 77 條、第 78 條之規定。至於防火區劃牆壁、樓地板之使用除本編第 4 節，第 79 條至第 87 條有強制性之規定外，本編第四章「防火避難設施及消防設 備」亦有相關規定。本條第 2 款所稱「撒水幕」，應指於火災發生時 能自動撒水，隔絕火源，使燃燒室之高溫空氣經過其開口處之水幕後， 能有效降低其溫度之設備。惟此種設備之標準尚乏國家標準，執行上 殊難認定，而本規則其他條文亦未硬性規定何種情形應裝設撒水幕， 為確保其防火性能，故規定應經中央主管建築機關認可。又本條所稱 「防火設備」除防火門窗、撒水幕外，其他諸如風管內裝設之「防火 閘門（板）」、電力、給水等設備管線貫穿防火區劃牆壁、樓地板， 其貫穿部位之合成防火構造等（本編第 85 條）9_。 防火門屬於經濟部標準檢驗局規定之應施檢驗項目，其防火時效 應經經濟部標準檢驗局認可。防火窗並非經濟部標準檢驗局規定之應 施檢驗項目，其防火時效應經內政部營建署建築新技術新工法新設備 及新材料認可。撒水幕之防火性能需視個案認定，應由個案依循「建 築物防火避難性能設計計畫書申請認可要點」之規定，經內政部營建 署認可。 7.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、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。 9 _{陳建忠、黃武達、許宗熙、張尚文、蔡之豪（93 年 12 月）。「我國建築技術規則建築設計施工} 編第三、四章修正條文解說與補充圖例」。內政部建築研究所。

（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。 本條明定防火門窗之細部構造規定，以確保防火及避難之安全。 防火門窗為建築物重要之防火設備之一，依本條之規定，其組件包括 門窗扇、門窗樘、開關五金、嵌裝玻璃、通風百葉等配件構材。

二 、 美 國 International Building Code (IBC) 規 範10

IBC 由 International Code Council (ICC)出版，ICC 指派五個草擬小 組委員會，小組成員係由 International Code Council 當時的三名法制成 員代表所組成，包括 BOCA（國際性建築官署與法典管理公司，Building Officials and Code Administrator International Inc.）、ICBO（建築官署 國際會議 International Conference of Building Officials）、SBCCI（國際 性南方建築法國會（Southern Building Code Congress International）。 其目的係在於為建築體系草擬一個涵蓋現行模範法典並與之一致的內 容豐富法典。舉行了 1997 年、1998 年與 1999 年之修正建議公聽會後， 係採用 BOCA、ICBO 與 SBCCI 最新發布的模範法典作為發展的基礎 後，持續修正至今。 依據 IBC 規範第六章構造類型，將構造依照材料的種類分為 Type Ⅰ、TypeⅡ、TypeⅢ、TypeⅣ、TypeⅤ等五種構造型式。

（一） Type I 與 Type II 構造類型係指下表臚列之建築物要素係不 燃材料之構造類型而言。 （二） Type III 構造類型係指外牆為不燃材料且內部建築物成分 為該法規許可材料之構造類型。 （三） Type IV 構造類型（粗大橫樑，HT）係指外牆為不燃材料 且內部建築物成分為無隱藏空間之實心或薄板狀木材之構 造類型。 （四） Type V 構造類型係指其結構成分、外牆與內部牆壁係屬該 法規許可之任何材料之構造類型。 針對上述五種構造類型，對應建築各部位，例如結構構架、承重 牆、非承重牆、樓地板、屋頂等建築構件，其應具有的防火時效，規 定如下表 2-3 所示。 表 2-3 IBC 建築構件之耐火等級要求（小時）表 建築構件

Type I Type II Type III Type IV Type V

A B Ae B Ae B HT Ae B 結構構架 3b 2 b 1 0 1 0 HT 1 0 承重牆 室外 室內 3 3b 2 2 b 1 1 0 0 2 1 2 0 2 1/HT 1 1 0 0 非承重牆 室外 -(查閱 602 表) 非承重牆 室內 0 0 0 0 0 0 - 0 樓地板 包括支撐樑與托樑 2 2 1 0 1 0 HT 1 屋頂 包括支撐樑與托樑 1 1/2C 1 c,d 1 c,d 0 c,d 1 c,d 0 c,d HT 1 c,d 0 (資料來源：參考書目 10)

結構構架係指柱以及與柱（及支撐桿件）直接相連之大樑、小樑、 桁架與承重腰牆。屋頂支撐如係僅用於支撐屋頂之結構構架與承重 牆，得減少 1 小時耐火等級。除 Group F-1、Group H、Group M 與 Group S-1 用途外，無須結構構件之火災保護，包括在所有屋頂構造在樓地板 正上方超過 20 呎之每部分的屋頂骨架與舖設層板的保護。任何該等未 受保護之構件應許可使用經阻燃處理的木材構件。就所有用途而言， 於規定要求 1 小時或以下耐火等級之處，應容許使用大材料。容許以 符合規定之一套自動撒水系統代替 1 小時防火時效構造，以及不能低 於該法規其他節規定要求之耐火等級。 依照該規範第三章之用途分類，將建築物分為 Group A 會場、Group B 商業用途、Group E 教育用途、Group F 工廠與工業、Group H 高危 險用途、Group I 機構用途、Group M 商品銷售用途、Group R 住宅用 途、Group S 倉儲用途、Group U 公共事業用途及其他用途等，分別有 不同的適用規定。 因此工廠與工業類（Group F-1）、高危險用途（Group H）、商品 銷售用途（Group M）與倉儲用途（Group S-1），該規範認為上述場 所的危險性較高，其結構必須有耐火保護。並以條列方式臚列收容物 品，如果倉儲類（Group S）的建築物，收容條文列舉的危險物品，則 應歸類為高危險用途（Group H），則其構造型式及防火時效，將另有 限制。該規範對於工廠及倉庫採取較一般建築物嚴格的防火構造與防 火時效規定，這點與我國現行工業及倉儲類（C 類），對於防火構造 與防火時效的要求，反而較之其他建築物寬鬆，有很大的不同。 此外，該規範具有防火替代性的精神。該規範以用途、樓層數、 構造種類、是否安裝消防設備等，來限制可建築的樓地板面積，因此 如果希望提高樓地板面積，則需要強化建築物的構造種類，防火時效 隨之提升。例如規定已安裝撒水器之一層樓建築物，就 Group B、Group F、Group M 或 Group S 用途建築物或 Type V 構造類型以外之一層樓

Group A-4 用途而言，當該建築物係依規定配備一套自動撒水系統且由 公共通道或寬度不低於 60 呎（18,288 ㎜）院子環繞或鄰接著時，其一 層樓面積不應受到限制。因此當選擇的 Type V 這種防火能力較弱的構 造型式時，樓地板面積就會受到限制，當採用其他防火能力較佳的構 造型式時，且能夠符合其他條件時，則允許建築的樓地板面積將獲得 放寬，如果不符合規定，則允建樓地板面積將受到限制。

第 二 節 文 獻 回 顧

一 、 建 築 物 火 災 特 性 建築物火災的特性依建築物構造、內裝材料、收容可燃物的量及 開口部的大小等因素而有所不同，但火災一般都是以類似的發展過程 進行燃燒，如火災初期時只有起火源附近在燃燒，當時室內的溫度並 不高，之後火焰會隨著牆壁向天花板竄升而逐漸升高溫度，當天花板 上方的可燃性氣體燃燒後，便釋放出大量的輻射熱並造成其他的可燃 物開始熱分解，而熱分解的可燃性氣體進入燃燒範圍，形成激烈的燃 燒，使區劃內全部陷入火焰包圍等現象11_。 本研究是以輕量型鋼結構(鐵皮屋)建築物火災為研究對象，而國內 目前一般建築物的構造大致可區分為磚造、鋼筋混凝土興鋼構等防火 構造居多，木造建築物為少數，而一般發生的建築物火災類型12_，主要 有老舊眷村(木構造房屋)火災、鐵皮屋倉庫火災、高樓及集合式住宅火 災、高科技廠房火災、地下建築物火災、騎樓火災等六大類，各類型 火災之特性如下： （一）老舊眷村(木構造房屋)火災特性 1.木造房屋延燒迅速： 老舊眷村建築多為木造平房房屋，一般內部多以木材等易燃 材料裝修並有搭蓋鐵皮等共同特點，建築物內電源配線老舊，使 建築物發生火災之危險因素，比其他建築物高出了許多，且眷村 中各戶一般皆為連通屋頂，或僅有木板做為隔間，一旦不小心發 生火災極易造成火勢燃燒迅速並擴大延燒的現象。 2.巷道狹窄、搶救不易 眷村內之巷道多為狹小巷弄，部份僅約一至二米寬，發生火 災時，常造成消防車無法迅速進入及靠近起火建築物，造成搶救 不易。 11_{李立成，「建築物火災避難行為與空間安全特性之研究－以住宿型建築物為對象」，中央警察大} 學消防科學研究所碩士論文，民國 87 年 6 月。 12_{鄧子正，「從都市消防救災探討緊急應變之組織及其運作」，國立交通大學經營研究所博士論文。}

3.居住人口密度高（年齡層老化） 行動不便之老人，常因熟睡等因素，降低警覺心，致防火警 覺不足，若發生火災，往往因無法順利逃生而釀成災情。 （二）鐵皮屋建築物(倉庫或工廠)火災特性2 一般鐵皮屋建築物(倉庫或工廠)有以下幾點火災特性： 1.結構不堅固： 一般鐵皮屋建築物(倉庫或工廠)之樑柱多由鋼骨或 C 型鋼所 造，其屋頂及牆壁皆以鐵皮搭蓋，一旦火場大火溫度達 600°C 以 上，即會破壞鋼性，而一般火場溫度皆高達 1,000°C 以上，鋼骨 即容易受熱彎曲，整間鐵皮屋即會因重心不穩，失去平衡而塌陷。 2.火勢成長迅速： 鐵皮屋建築物因空間利用及光線取得，加高加大空間設計， 致使火災初、中期即充沛氧氣供應，利於燃燒進行且因室溫成長 使壓力增高，空間氣體膨脹形成對流快速，火勢成長相對較快。 3.屋內無防火區劃： 鐵皮屋建築物內通常無防火區劃，一旦小火形成，如於初期 無法控制，在預燃相乘效應，輕質可燃物分解加速，致命之閃燃 現象往往在消防隊介入時就已發生，增加了消防搶救困難。 4.火災猛烈度大： 鐵皮屋建築物如使用在儲存物品，其火載量與火災猛烈度比 一般住宅型態大，若屋內堆積易燃性原料、半成品及成品，當堆 積燃料相鄰燃燒，致高能量電磁波相互吸收，高溫高熱經由輻 射、對流、傳導、能量不斷回饋，促進燃料快速分解，輻射能回 饋效應顯著。二樓地板為鐵板或木板，其材質不但無法阻隔熱， 且空間特性使火災燃燒之熱煙流持續囤積在屋內，容易形成巨大 火爐現象。 （三）高樓及集合式住宅火災特性 經由無數的火災案例證實，在各種防火條件大致相同的條件下， 高層建築比單層建築或多層建築火災危害性更大，而且火災發生後更