建築物消防安全設備耐震規範之研究

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(1)第一章緒論 1.1 前言由台北東科大樓火警的案例中，可知高樓喪失自身滅火能力後，將可能導致全面焚燬的慘劇，及造成極為嚴重的經濟損失，所以對於建築物消防能力的重視，是不可輕忽的。在 1999 年的 921 集集地震發生後，災區許多建築物的消防安全設備已發生構件毀損、系統故障等問題，致使建築物於震後無法立即發揮警報、滅火、避難逃生等功能。所幸 921 地震中，台電的供電同遭破壞斷絕電源，也因此減少了因電氣發生火災的機會；但是仍有醫院因緊急發電機啟動，造成建築內局部區域因電線短路而引起火災[1.1]的案例。對於負責震後救災的單位而言，大地震後在一棟消防設備受損的建築物內推動救災工作也是非常危險的任務，這不只會影響到救災工作，甚至會影響到工作人員的生命安全；對於其他事業機構而言，消防設備損壞也可能造成漏水或淹水所產生的嚴重經濟損失。所以重要建築物內如何提升消防能力，不會在地震中因設備損壞而降低消防能力，便是一件很重要的事。由於消防設備向來歸屬於所謂的非結構物，一般在進行結構設計時，並未將之納入耐震設計的範圍內。造成這種現象的原因，一方面固然是由於眾人並未明瞭設備物耐震力對震後重要建築機能的影響；另一方面也是由於設備系統包含的項目繁多，且不同設備系統的互動關係複雜，若有掛一漏萬的情形發生，則仍然會產生影響建築機能的現象，所以非必要便不願嘗試去做。說明後者最好的實例，便是美國加州對於醫院的耐震設計中，自 1970 年代起便已注意到非結構物的耐震重要性，但在 1994 年的北嶺地震中，仍有好幾間醫院因為部分設計時未注意到的非結構物損壞，導致醫院無法在震後立即使用的現象[1.2]。可見得發展設備耐震設計的方法，不只要做通盤考慮而且需要不斷的從震災經驗中去學習，才可能做到完善。. 1.

(2) 1.2 研究範圍一般而言，非結構物在地震中的震動損壞狀況會與結構體的耐震力有關，在結構體產生重大損壞時，其內的各項非結構物大抵上也受損嚴重。反之，結構體抗震力足夠，只在地震中發生少許損壞者，其內的非結構物若有足夠的耐震力，便不至於會產生大量損壞。本研究雖然只針對消防設備的耐震能力進行研究，但係假設建築物的結構體耐震力充足，因此在預期地震發生時，結構體本身只會產生小量損壞狀況下，利用各種工程方法提升消防設備的抗震力。一棟建築內的設備系統有好幾類，而系統間會有彼此影響的互動關係。如供電系統會影響到許多其他系統的運作，而蓄水槽損壞也會導致緊急供電的冷卻系統無法正常運作，產生緊急發電機過熱停機的問題[1.3]。本研究的重點在於消防設備的耐震力提升，因此將只探討消防設備系統與與消防設備系統相關的幾類系統，而無法顧及其他與消防相關性較小的設備。. 1.3 研究方法要針對消防設備檢討提升耐震力的方法，可依據所需工程費用有不同的進行方式。本研究考慮在經濟性的耐震設計標準前提下，決定了以下的研究方法：一、. 研究國內外地震所造成消防安設備之損壞資料. 二、. 建立會影響消防設備系統的其他非結構物項目. 三、. 收集國內外非結構物的耐震設計原則及規範. 四、. 研擬適合國內使用的消防設備物耐震規範. 上述一、二兩點的研究工作主要在於整理國內外地震的消防設備損壞經驗，因此重點在文獻收集和整理。第三點的工作則是分析美日兩國的技術文獻與規範，擇其適合國內所用者，做為國內參考。第四點則需整合前三點的內容，配合國內實際狀況加以修訂，而成適合吾人使用的資料。. 2.

(3) 本報告的第二章將回顧國外地震中消防設備的損壞資料，其中以美國及日本的幾個主要大地震調查結果最值得本研究參考。第三章則為 921 地震中國內的消防設備損壞調查資料。此一資料主要來自南投縣的一棟立體停車場，該棟建築在 921 地震前就已完工，但因種種因素而未開放使用，921 地震後又因復建工程遲至民國 92 年才展開，而提供本研究案極佳的調查機會。第四章則針對本研究案擬定的「消防安全設備耐震規範」背景做一說明，並將主要參考的資料列出，以便讀者瞭解。附錄 A 中將美國 NFPA13 的消防撒水頭耐震標準譯出，並解說其設計原則與方法。附錄 B 則為本研究案研擬的「消防安全設備耐震規範」及其說明。. 1.4 致謝本研究案的進行過程中除了研究案內同仁的努力外，許多先進前輩的寶貴意見更提供了完整的面向，特此向以下這幾位先生致謝：蔡益超教授、邱昌平教授、王亭復協理、洪思閩技師內政部建築研究所：葉祥海組長，陶其駿研究員內政部消防署：許哲銘科長中華民國土木技師公會全國聯合會：施義芳技師中華民國結構技師公會全國聯合會：陳司斌理事長中華民國建築師公會全國聯合會：吳世清建築師，郝慰仁建築師中華民國消防設備師協會：張慶進理事強越工程公司：徐來枝先生，黃盛遠先生富台顧問公司：彭煥松先生正德公司：翁林泱先生. 3.

(4) 第二章國外地震中消防設備的損壞資料一般消防用設備如圖 2.1 所示。大致分為：「滅火設備」、「警報設備」、「避難設備」等三種。其他尚有消防用水或公設消防等，為進行滅火活動時所必須的設施。其中有關「滅火設備」、「警報設備」、「避難設備」等，不僅有個別獨立設置的型式，也有分別連動之動作系統的狀況。對於比較大規模的建築，設施內設置有防災中心，消防用設備採用一元性的管理；也有導入利用電腦，進行精密管理的系統。. 消防用設備. 滅火設備. 滅火器及簡易滅火用具自動撒水設備室內消防栓設備室外消防栓設備消防幫浦設備泡沫滅火設備水霧滅火設備 CO 2滅火設備海龍滅火設備乾粉滅火設備. 警報設備. 火災自動警報設備瓦斯洩漏警報設備漏電火災警報器通報消防機關之火災報知設備緊急警報設備 (緊急警報鈴,自動式警報,廣播設備). 避難設備. 避難器具避難指示燈及避難指示標示. 消防用水. 消防水槽或代替此之蓄水池與其他用水. 公設消防之滅火活動上的必要設施. 排煙設備連結撒水設備連結送水管緊急插座設備無線通信輔助設備. 其他的關連設備. 防火門,防火鐵捲門防煙垂壁. 圖 2.1 消防用設備的體系. 圖 2.2 所示為消防用設備的關連性；消防用設備最重要的角色為，火災的探測與初期滅火。關於火災的探測，在火災的初期階段，如何迅速地通知位於設施內的人們及消防機關，為其最重要的任務； 4.

(5) 而且通報的同時，如何安全地實施避難活動的設備，也是相當重要的。關於初期滅火，在火災延燒發生之前，如何有效的滅火，為其相當重要的問題點。但是初期滅火失敗時，支援正規化的滅火活動之設備，或防止延燒至其他區劃或樓層的對策也是有其必要性的。在這些消防用設備中，自動撒水設備與其他的設備，有著相當大的不同點。主要在於自動撒水設備不僅能自動的探測火災，並且不需借助人力，而具有自動的滅火機能，而且其成功率甚至能高達 98∼99 ﹪。因此，對於地震時滅火機能的維持，其信賴度也相當地高。人員訓練設備保養預防火災 .內裝不燃化 .限制火災負荷 .阻止延燒 .避雷射備 .火氣管理 .隔離危險物品 .防爆. 人員訓練. 人員訓練. 設備保養發火. 人員訓練. 設備保養. 感知警報. 通. .煙探測器 .熱探測器 .緊急用電話 .手動報警機 .受信機. 報. 避. .緊急廣播設備 .音響裝置 .通報器具電話,鑼. 難. 救. .避難標示設備 .避難誘導燈 .緊急用照明 .安全區劃 .避難樓梯 .避難器具. 防. 爆. 防. 煙. 助. .緊急進口設備 .救助器具. .防煙區劃 .排煙設備. 初期滅火防災中心. 安衛室. 防止延燒. .滅火器 .自動撒水系統 .屋內消防栓 .特殊滅火設備. .防火區劃 .防火門 .防火閘板 .防火鐵捲門 .防火帶. 緊急電源消防隊火. 災. 進. 展. 歷. 圖 2.2 主要消防用設備的關連性. 5. 程. 全面滅火 .消防用水 .緊急用電梯 .送水管 .緊急用電源插座 .無線通信補助設備. 防止倒壞 .防火構造.

(6) 2.1 美國的震害經驗以下 2.1.1、2.1.2、及 2.1.3 等三節之震害資料，主要來自美國的 NFPA(National Fire Protection Association)機構針對三次美國本土地震所作的調查而得。NFPA 所訂定的消防抗震規範，主要為針對撒水頭的 NFPA 13，此規範不斷地根據歷年地震資料而更新。在 1973 年版的 NFPA 13，只將條文內容區分為“強制”與“建議”兩類。所有建議性質的條文，都置於附錄中而已。由於耐震規範並不適用於所有設備，故亦被置於附錄中。在 1980 年版之條文中，耐震規範的相關條文已納入本文內，這代表這些相關條文在地震區具有強制力。1970 年代到 1980 年代間，由於美國西部數起地震提高了大眾對防震的注意力，故在 1983 年到 1994 年六個版本中的條文都有耐震條文增修。。 1989 年之 Loma Prieta 地震後，NFPA 與 NFSA（National Fire Sprinkler Association,Inc）及 Society of Fire Protection Engineers 舉辦一場關於消防撒水系統在本地震中表現的聽證會。隨後在 1991 年的版本中，就對支管束制做出相關耐震規定。在準備 NFPA 13 的 1996 年版本時，自動撒水器委員會(Committee on Automatic Sprinklers)參考了 53 件建議案以修改防震規範，當中有許多建議案是從北嶺地震中的破壞調查心得而定的。. 2.1.1 聖佛南多地震〔2.2〕此地震發生於 1971 年 2 月 9 日早上 6 時 1 分，震源為洛杉磯北部、震源深度 13 km、芮氏規模 6.6。造成死亡 58 人、負傷 2543 人。＊自動撒水設備的受害狀況 Pacific Fire Rating Bureau 針對受災地域內的 68 棟建築物進行調查，其中有 56﹪(38 棟)建築物的自動撒水設備受損；另外有 41 ﹪(28 棟)的建築物受到水損。68 棟建築物的主體中，遭到不同程度受害的佔 65﹪(44 件)。因本地震而造成自動撒水設備的受損，以配管與撒水頭為主，特徵如下所示： •配管的 C 型夾安裝方法不當 6.

(7) •鎖住配管支撐構件的螺栓鬆脫 •配管接續部的受損（特別是從供水主管至分流主管的分支部分） •通過牆壁貫通部或建築物伸縮縫接合部的配管受損 •因天花板的掉落等，造成自動撒水頭與配水管的受損 •因與建築物結構件撞擊，造成自動撒水頭的受損表 2.1 用. 途工. 個別的受害案例. 廠. 設備的受害狀況--自動撒水設備受害狀況. •於數百組自動撒水設備中，有 18﹪受損。至修理完成為止，必須關閉控制閥，暫時成為無防護狀態 •分流主管的分支部分發生多起的損傷. 復舊狀況自動撒水設備的復舊需 28 小時其. 他與設備或收納品的水損受害相比較，建築物的受害是屬於輕微的. 用. 途醫. 院. 設備的受害狀況 1.緊急電源受害狀況. •錨定螺栓鬆脫、緊急用發電設備位移 •緊急用蓄電池設備掉落 2.其他設備 •配管接合部的斷裂或設備機器的傾倒、掉落. 其. 他. •建築物遭受很大的破壞 •對於新醫院的建設，從本地震可得到很好的經驗教訓. 2.1.2 加州 LOMA PRIETA 地震〔2.3〕在 1989 年 11 月 17 日，舊金山灣區發生了一場芮氏規模 7.1 級的地震，造成了 100 億美金的損失。本地震的斷層發生於地下 11.5 英哩處，而在地表處沿伸了 3.7 英哩遠；地面被抬昇了 14 英吋且往北移動了 7 英吋。在鬆軟土層上普遍發生的土壤液化及放大效應，更加劇了本地震造成的損害。. 7.

(8) 關於撒水系統的報告普遍來說是正面的，在建築及結構物的 70 筆損害資料中，僅有極少數是關於撒水系統，此說明了 NFPA 13 中的防震條款確實有效。舉例來說，FM（Factory Mutual）報告提及 12 處包括撒水頭在內的損害，但其中至少有 4 件違反現行撒水器規範，如不適當的穿孔間隙，伸縮縫沒有設可撓性接頭，或在 C 型吊架上沒設束帶。支管上撒水頭的破壞：結構單元與支管上撒水頭之間的相對位移，造成非常嚴重的損失，FM 12 件破壞報告中即有 7 件是此類破壞。缺乏束制之分支管線上的撒水頭，可能會撞擊到鋼梁或機器設備。在一件重大損失案中，某倉庫中採用貨架式支撐的分支管線，係以環形吊架（strap ring hangers）支撐於 11 英吋長的眼孔型吊桿上。當建築物擺動時，這條 1∼1/2 英吋的管線也跟著如鐘擺般擺動，旋轉近 90 度而且撞到水平構件及垂直架。數以百計的撒水頭在震後需要更換，而超過 50 個破壞點受損以致產生漏水現象。在某些案例中，固定式天花板（如金屬板）與支管上之垂直支管（drops）撒水頭間的相對位移，會導致撒水頭被剪落，在舊金山機場的一處接駁站就有發生這樣的案例，其他地方亦有類似報告。在 FM 的報告中，提到一處在 9 英呎長之垂直支管上的撒水頭，由於與石膏製天花板間的相對位移，而造成撒水頭誤動開啟。值得注意的是，其他案例中垂直運動亦造成如同水平運動的問題。在一處建築物中，支管的豎向移動量超過懸吊處 6 英吋，當這些管線被抬昇時，17 個撒水頭被它們支管的吊架剪落。特殊懸吊方法之破壞：利用火藥擊釘固定在輕質混凝土上的吊架及防震吊架，在數起例子中，都鬆脫了。而且至少有一處案例顯示，全牙吊桿(all-threaded rod)與吊架在接合處破裂。如同在先前的地震中，未束制之 C 型夾易從梁的翼緣上被搖鬆脫。管件（Fittings）：管件普遍上都表現很好，FM 有一個關於 2 英吋可撓性接頭開啟的案例，且有另一個 2 英吋末端無螺紋的配管，其管件脫離，儘管後者發生在一個沒有裝設縱向防震吊架的系統上。有些報告指出 T 形管的破裂，而當中有一件是螺紋薄壁配管在與 T 形管連 8.

(9) 接處被剪裂。其他：有些提供備用水源的戶外蓄水池，在地震中由於強烈的地表加速度，導致它們的存水都流光了。依據 NFPA 13 而設置橫向及縱向防震吊架的主管，儘管其中有些被拉拔鬆脫，但並沒有有太大的損害。消防工程師 Robert Sherman 指出：儘管 NFPA 13 在數年前已有關於防震吊架的條款，不過關於扣件尺寸的設計規範，一直要到五年前才出現，而少數吊架及防震吊架的失效，也許與在這時間點之前安裝的系統有關。Loma Prieta 之地震調查報告，讓 NFPA 13 的防震小組委員會提議在 1991 年增列一些額外要求。其中最重要的一項就是關於支管防震吊架的型式，允許使用斜向拉索做為舊式防震吊架的另類選擇。這項提議亦包括在震區內之輕質混凝土牆上的防震吊架及吊架上，禁止使用火藥擊釘；以及用來代替橫向防震吊架的 U 型吊鉤須為全包型，且要滿足地震防震吊架的要求。如同先前的地震一樣，假如結構體表現良好，依照 NFPA 13 設置保護措施的撒水系統一般也沒什麼問題。NFPA 13 防震小組委員會的一位成員，結構工程師 Karl Steinbrugge，從整理的狀況資料中指出：撒水系統就如同蘭花或檞寄生一樣，它們同時與整體結構體型式及支撐結構的功用息息相關。. 2.1.3 加州北嶺地震〔2.4〕 1994 年 1 月 17 日，星期一，早上 4 時 31 分，在洛杉磯北方發生了芮氏規模 6.6 級的地震，接下來的幾天內，此地震亦伴隨了數起規模在 4 至 5 之間的餘震，由紀錄可知這些餘震的地表加速度超過當時建築法規達 4 倍之多。由於震央發生在人口稠密區，所以此地震提供了觀察消防撒水系統抗震能力絕佳的機會，在與 Fire Sprinkler Advisory Board of Southern California 及 NFPA 共同合作之下，NFSA 的工程部門得以在震後的數個禮拜間訪察洛杉磯地區，檢查撒水系統的損害情形。 9.

(10) Fire Sprinkler Advisory Board of Southern California 亦請求當地的承包商、相關當局以及其他單位提供撒水系統的損害資料，而 NFPA 及 NFSA 則觀察了數個特殊的撒水系統。這些訪察之目的，是為了在將來改善 NFPA 13 規範時，提供一個有用的資料庫。初步調查資料是由以下數項現場勘察資料獲得：建物表現：在以前的地震中，觀察結果普遍認為撒水系統的耐震能力是不會高於建築物之耐震能力。在這次造成數以千計房屋損壞的地震中，人們驚訝地發現，撒水系統損壞的層面不再那麼廣大。當重大的結構損壞發生時，撒水系統理所當然地難以牢牢抓住建物。如 Merl Norman Museum 大樓的頂層部分被剪裂時，也把內部的撒水系統一塊扯下；但在底層，撒水系統基本上還是完好如初；類似的情況，以貨架撒水頭（in-rack sprinklers）看起來也是受到極少的損壞；不過，亦有少數發生在 Levitz 傢俱倉庫及 Papermate Pen 倉庫的例外。主管之縱向防震吊架(Longitudinal Main Bracing)：在本次地震中學到的一個主要教訓是--有依照最新 NFPA 13 要求設置防震措施的撒水系統，在地震中的表現要比按照舊規範而施作的還要好，縱向主管防震吊架就是一個主要例子。在比 1987 年編定的 NFPA 13 更早的其他標準中，只要求在給水管或分流主管（cross mains）上做一處縱向防震吊架即可，如設在立管頂部的四向型防震吊架。在 1987 年時，委員會具體要求在主管上，至少每 80 英呎要設置一處縱向防震吊架。若主要地震力方向與主管同向，而主管又缺乏縱向防震吊架以抵抗地震力時，則其反應會很明顯。在一處 Budweiser 的工廠中，2200 英呎長的 8 英吋主管便因此掉在樓板上；在一處 Papermate 及 Gillette 的工廠中，大型給水主管的衝量輕易地就摧毀了四向型防震吊架的扣件，以致於讓立管拉脫牆面。給水主管的抬升破壞了分流主管上用來抵抗側向位移的管件，造成管件產生裂縫而釀成重大的水害，這些事件顯示在縱向設置逆向防震吊架（retrobracing）的需要。再次的教訓：數件在北嶺地震中所發現的問題點，其實與在 1989 10.

(11) 年的 Loma Prieta 地震中所發現的非常相似。採用火藥擊釘來固定的扣件，在地震中都被拉拔出來；穿過屋頂而沒有足夠可撓性接頭的管線均遭破裂；利用生鐵製管件相連結，且被支撐在與建築物可能有相對位移的構件上之主管，很有可能受影響而破裂；承受過多拉力的自攻螺栓（Lag Bolts）則易被拉離木梁（Wood Beams）外。撒水頭與天花板的相互影響：北嶺地震中值得注意處就是其垂直向的地表位移，紀錄中有高達 1.8g 的垂直地表加速度，這導致數起因與天花板相碰撞而造成的撒水頭損壞。在幾個案例中，如：Northridge Fashion Mall 及 Hilton Hotel，撒水頭被拉到天花板之上，隨後又猛烈地向下衝過天花板。天花板式撒水頭特別容易受到損害，單單在 Northridge Fashion Mall 中，即有 400 個撒水頭因這種運動而開啟。在北嶺地震中，撒水頭與天花板間的相對位移在各向可造成達 6 英吋的圓洞。住宅管線系統：北嶺地震第一次提供了一些關於住宅撒水系統在地震中表現的線索。最近一項依據 NFPA 13D 而配置的住宅銅質管路，儘管此住宅群的仿大理石外牆出現次要的裂縫，但其撒水系統則毫無損傷。在加州大學北嶺分校，儘管有些建築物基礎被抬昇，造成石膏板破壞及屋瓦的損失，其五層樓低矮公寓的 NFPA 13 之薄壁鋼管 (steel threaded thinwall NFPA 13 residential sprinkler systems) 卻沒有遭遇到任何的損害。配管系統表現就不是那麼理想了，如一幢建於 1992 年的建築物，就有四間盥洗室及一條 3/4 英吋的銅製 HVAC 管損壞。向上型支管（SPRIG-UPS）：在 Northridge Mall 中的 Robinsons-May Anchor Store，建造於 1990 年，儘管有大量的天花板及輕裝飾物的破壞，消防撒水系統仍維持地相當好。3 至 4 英呎長的向上型支管，即使在地震中它們有可能在螺栓連結處翻轉，但最終它們仍維持垂直。然而，在附近的一處停車棚裡，兩英呎長的向上型支管翻落原位，也許是因為它們位於連接兩管的可撓性接頭上。給水短立管（CLOSE NIPPLES）：在 Santa Monica 附近由 Rockwell Rocketdyne 所擁有的 2 處設施中，設有往復式引擎（shuttle 11.

(12) engines），其內的 70 處撒水系統實際上是沒有問題的。有些系統的彎頭(elbows)裂開，而當中更有一個系統因為有座大型起重機掉落其上，造成其 4 英吋主管的破裂。然而這套單一系統之主要問題，包括使用 1/2 英吋撒水器給水短立管（close nipple serving armovers）來補強天花板的設備。當給水短立管無法抵抗由管線及天花板之間的相對位移造的應變時，系統當中 40 個管線隨即破裂。持續的調查： C 型夾及薄壁管的破壞仍持續在觀察中。水源供應的難題在未來也需要分析，許多配備撒水系統的建物在地底管線破裂後都無水源供應。在北嶺地震中有一項關於撒水系統抗震能力的重大發現，即歷來為 NFPA 13 所做的改善措施，包括對防震吊架、懸吊載重及管線束制等的要求，在現實世界的地震中都被證明是值得的。大多數建築物的所有者都說撒水系統在抗震能力的表現上，比其他設備物有過之而無不及。垂直地表運動造成撒水頭與天花板間相互運動的經驗，應能為未來保謢撒水系統免於地震損害提供更多的知識。鋼索束制系統的限制： 1993 年 9 月至 10 月間，關於撒水系統技術之眾多爭論當中，有一項是針對利用鋼索束制來抵抗地震力的討論。 NFPA 13 的規範當中，是藉由管、角鐵、桿件、平板及其他堅硬材料做為支撐，以抵抗橫向力及縱向力。是故，防止此類材料挫曲的最小標準亦涵蓋於其中，而這類支撐預期中是能承受壓力及拉力。若支撐與系統懸吊器搭配後能滿足 NFPA 13 之要求，則它們即能抵抗由地震造成的水平及垂直力。在 1991 年，NFPA 13 為利用鋼索束制方法的使用開啟了一扇門，但這方法僅限於直徑小於 2.5 英吋的支管之束制。這類支管束制是用於當撒水頭與建築結構、機器設備或端部材料可能相互撞擊受損時。表 2.2 破. 壞. 類. 北嶺地震與 LOMA PRIETA 地震之破壞統計表別. 原. 因. 整體系統破壞. 發生重大結構破壞. 管件產生裂縫. 給水管抬升破壞了支管上抵抗側向位移之管件. 吊架拉拔出固定點. 採用火藥擊釘. 穿過屋頂之管線破裂. 沒有足夠的可撓性接頭 12.

(13) 主管破裂. 利用生鐵製管件相聯結且支撐在與建築物有相對位移的構件上. 自攻螺栓被拉離木梁（ Wood Beams）負荷過重的拉力外撒水頭損壞. 過大的向上地表加速度造成撒水頭與天花板相互撞擊. 撒水頭損壞. 結構單元與撒水頭之間的相對位移. 撒水器損壞. 不適當的穿孔間隙. 撒水器損壞. 防震縫沒有設可撓性接頭. 撒水器損壞. C型吊具上沒有設束帶. 撒水頭被剪落. 堅硬天花板與支管上撒水頭的相對位移. 撒水頭被剪落. 管線抬升時，撒水頭被支管的吊架剪落. 向上型支管翻轉. 向上型支管連接於兩管的可撓性接頭上. 彎頭裂開吊桿與吊架之接合處破裂未束制的C型夾從梁上被搖鬆脫 T型管破裂戶外水池內之備用水源流光. 強烈地表加速度. 2.2 日本的經驗 2.2.1 宮城縣海岸地震 [2.2] 此地震發生於 1978 年 6 月 12 日晚上 17 時 14 分，震源為東經 142010’、北緯 38009’、震源深度 40 km、芮氏規模 7.4。造成死亡者 28 人、負傷者 1325 人、建物全毀 1183 戶、半毀 5574 戶。＊地震的特徵： •仙台市芮氏規模 5，仙台市與仙台市北部的部分鄉鎮芮氏規模 6 •混凝土空心磚圍牆倒壞，造成相當大的受害 13.

(14) •為都市型地震，生命線的受害與影響相當地嚴重＊主要破壞情形： •地震主要發生於有很多高層建築物的仙台市，因此空調設備、給排水設備、電氣-通信設備等造成很多的破壞，如表 2.5 •水系統滅火設備的配管及自動撒水頭、蓄水槽、幫浦等，幾乎所有的消防用設備都有破壞的情形發生，如表 2.6-2.8 表 2.3 主要建築設備種類別的受害狀況設備種類. 件數. 各. 設. 備. 的. 被. 害. 處. 所. 出風口(回風口)(20.2%)、配管(11.9%)、冷暖氣˙空調換氣設備. 箱型機(11.1%)、放熱器(8.8%)、風管(7.0%)、 386 冷卻塔(6.2%)、熱交換器(5.4%)、鍋爐(4.7%)、幫浦(4.1%)、送風機(4.1%)、煙囪(3.6%)、冷凍機(3.4%)、油槽(3.1%)、膨脹槽(1.8%). 熱水設備. 67. 給水設備. 238. 瓦斯浴缸(44.5%)、電熱水器(23.9%)、熱水管(13.4%)、鍋爐(10.4%)、其他給水管(44.5%)、高架水槽(31.5%)、受水槽(10.1%)、室外埋設管(8.0%)、幫浦(3.8%)、其他雜排水管(40.7%)、淨化槽(14.3%)、. 排水設備. 91. catch-basin(14.3%)、幫浦(8.8%)、雨水管(7.7%)、污水管(6.6%)、其他. 衛生器具設備. 46. 滅火設備. 70. 瓦斯設備. 16. 電氣˙通信設備. 便器(30.4%)、浴缸(23.9%)、洗臉台(19.6%)、水箱(17.4%)、其他自動撒水設備(75.7%)、室內消防栓(10.0%)、火災自動警報設備(7.1%)、其他瓦斯管(75.0%)、其他變壓器(24.8%)、配線(20.0%)、制御盤(10.5%)、. 105 配電箱(8.8%)、插座(8.8%)、導入電線柱(6.7%)、發電機(5.7%)、其他 14.

(15) 照明設備. 43. 照明器具(100%). 表 2.4 消防用設備的受害狀況損滅火器. 室內消防栓. 自動撒水設備避難設備. 火災自動警報設備. 緊急廣播設備. 表 2.5. 傷. 事. 項. 件數. 因傾倒˙掉落物造成之噴射或破損. 56. 馬達、幫浦運轉不良. 4. 水槽龜裂. 3. 配管龜裂. 15. 消防栓箱. 1. 受電設備的傾倒˙位置偏移. 63. 緊急用發電設備起動不良. 11. 撒水頭、配管損傷. 13. 避難指示燈掉落. 3. 舷梯. 5. 受信機損傷. 4. 探測器、斷線、脫落. 7. 擴大機損傷. 2. 喇叭損傷. 2. 水系統滅火設備之相關受害狀況. 01.因設置於樓板底下之混凝土槽的消防蓄水槽底部龜裂，造成漏水現象 02.因設置於屋頂的高架水槽本體的移動、破損、龜裂，架台與混凝土基礎的移動、破損、龜裂 03.從屋頂水槽配管接續部的破損 04.因設置於消防蓄水槽內的底閥裝置不當，因滅火幫浦無法揚水 05.滅火幫浦的運轉不良 06.因滅火幫浦用之制御盤內部的裝置不當，造成無法運轉 07.埋設於地下的配管之破損、龜裂 08.室內配管的破損、龜裂 09.滅火幫浦吸入側的法蘭部分，或鎖入部分等的龜裂 10.室內消防栓箱的被害，主要原因為建築物壁體的變形或龜裂所造成 15.

(16) 11.與給水槽接續配管的固定或支撐不確實，造成之破損 12.配管中閥類的破損 13.自動撒水管的破損與龜裂 14.自動撒水頭接續部的鎖入部分的破損與龜裂，造成之撒水頭的掉落. 表 2.6 消防用設備相關之電氣設備的被害狀況 01.導入設備 •導入電線柱的傾斜˙倒塌、柱上變壓器的掉落 •工作口、地下管路的破損、電纜的斷裂 •架空導入線的斷裂、短路 02.受變電設備（自立開放型） •變壓器的移動˙傾倒˙破損、因移動造成軸套的破損 •變壓器的破損 •高˙低壓母線的變形、高壓配線的斷線˙短路 03.受變電設備（室內˙室外˙配電箱型） •配電箱本體的移動˙傾斜˙倒塌、配電箱內部變壓器的移動˙傾斜 •導入線的斷線˙短路 04.配線 •分支配管配線的破損˙脫落˙斷裂，以及因上述原因造成之斷線˙短路 05.蓄電池設備（蓄電池另外設置型） •蓄電池架台的移動˙傾倒 •電槽的移動˙傾倒˙破損˙龜裂˙漏液 •電槽間接續之金屬構件的變形˙斷裂 •電纜的斷裂 06.蓄電池設備（蓄電池組型） •蓄電池組型的移動˙傾倒、蓄電池組內電槽的移動˙傾倒˙破損 07.緊急用發電設備 •發電機本體的移動˙傾倒、從基礎的脫落、發電機內部的配線斷線˙短路 •消音器的破損˙脫落˙斷裂 •因煙囪內部的崩壞，造成無法運轉 •油槽˙冷卻水槽的變形˙漏水、油槽˙冷卻水槽周邊配管的破損˙變形˙龜裂 16.

(17) •發電機盤的移動，與內部機器的移動 •起動用蓄電池盤的電槽的龜裂˙傾倒˙漏液 •因發電機盤的保養不良，造成無法運轉 08.火災自動警報設備 •受信盤的倒塌˙傾斜、受信盤表示之燈號不亮、導電通信不良 •侷限型探測器的掉落˙脫離、分佈型探測器的切斷˙脫離 •配線的斷裂 09.緊急廣播設備 •擴大機的傾倒˙掉落、喇叭的掉落 •配線的斷裂 10.避難指示燈設備 •避難避難指示燈的破損˙掉落˙脫離. 2.2.2 神戶地震資料 [2.5] 1995 年 1 月 17 日早上 5 時 46 分發生了阪神-淡路大地震，震央為淡路島（北緯 34036’、東經 135004’）、震源深度 20 km、芮氏規模 7.2。此次地震主要是以兵庫縣為中心，近鄰的府縣也都產生了極大的破壞；破壞情形包含道路、鐵路、電力、水道、通信等。關於建築物主要是以 1、2 層樓的木造住宅為主；另外 RC 造、SRC 造、S 造也都有相當的數量發生，其中也有大規模破壞的情形。日本消防法針對建築物的用途、規模、收容人數等，都有設置消防用設備等的義務。對於此次地震而言，建築物的損害算是輕微的；但是設置的消防用設備等均有受害情形，也有因損傷造成了機能使用上的故障。特別是自動撒水設備，配管、撒水頭等之損傷，造成漏水、撒水等二次的損害（水損）[2.3]。起火的原因特徵，以電氣與瓦斯為起因最多；而發展至大規模延燒火災的原因如下： 1.消防人員遲到 •許多火災同時發生 17.

(18) •因交通阻塞或建築物倒塌，導致交通的妨礙 •以救助活動為優先任務 2.無法進行充分的滅火活動 •防火水槽不足 •因水管的破損，造成消防栓無法使用 3.助長火場擴大的要因 •倒塌的建築物正好為適當的易燃狀態 •木造建築物密集 •其他、燃草多的工廠或發生瓦斯洩漏等 A.實地調查結果以阪神地區的就寢設施（包括旅館、旅社、醫院及社會福祉設施等），選定 30 個對象，直接進行現場調查；其結果如下：表 2.7 調查對象物的內容社會福. 都市名. 震度. 旅社. 醫院. 大阪市. 4. 3. 3. 3. 9. 京都市. 5. 2. 2. 2. 6. 神戶市. 6. 5. 5. 5. 15. 合計. -. 10. 10. 10. 30. 祉設施. 合計. 表 2.8 消防用設備的受害狀況消防用設備的種類 1.滅火器. 2.室內消防栓設備. 3.自動撒水設備. 被害狀況. 件數. 小計. 因部分的延燒，造成燒損. 1. 1. 自動給水裝置損傷. 1. 配管破壞. 1. 水槽破損. 2. 撒水頭掉落. 7. 減水警報裝置錯誤動作. 1. 配管破壞. 6. 輔助撒水栓門變形. 1. 18. 4. 15.

(19) 撒水頭掉落. 1. 配管破壞. 1. 錯誤發信. 6. 斷線. 2. 探測器無法作用. 2. 探測器燒損. 1. 無法緊急廣播. 1. 喇叭燒損. 1. 本體脫落. 1. 燒損. 1. 8.連結送水管. 配管破壞. 1. 1. 9.自設發電設備. 異常停止. 1. 1. 4.泡沫滅火設備. 5.火災自動警報設備. 6.緊急警報設備. 7.避難指示燈. B.相關業界等的調查結果（1）水系統滅火設備關係：表 2.9 水系統滅火設備用途別被害狀況水系統滅火設備用途區分. 被害件數. 1. 劇場. 1. 2. 遊戲場. 1. 3. 百貨公司. 25. 旅社. 8. 集合住宅. 3. 醫院. 6. 老人安養中心. 1. 6. 學校. 1. 7. 停車場. 10. 8. 工廠. 9. 9. 倉庫. 9. 10. 事業所. 21. 11. 特定複合建築物. 9. 12. 地下街. 1. 4. 5. 19. 2. 11. 2. 2.

(20) 13. 危險物品設施合. 3 計. 108. 表 2.10 室內、室外消防栓設備受害狀況室內、室外消防栓設備用途區分受害件數 1. 百貨公司. 2. 2. 醫院. 1. 3. 學校. 1. 4. 工廠. 4. 5. 停車場. 1. 6. 倉庫. 2. 7. 事業所. 5. 8. 特定複合建築物. 3. 9. 危險物品設施. 1. 合. 計. 20. 表 2.11 自動撒水設備受害狀況自動撒水設備用途區分. 受害件數. 1. 劇場. 1. 2. 遊戲場. 1. 3. 百貨公司. 19. 4. 旅社. 8. 醫院. 4. 老人安養中心. 1. 6. 停車場. 1. 7. 工廠. 1. 8. 倉庫. 6. 9. 事業所. 13. 5. 10 特定複合建築物. 5. 11 地下街. 1. 合. 計 20. 61.

(21) 表 2.12 泡沫滅火設備受害狀況泡沫滅火設備用途區分. 受害件數. 1. 百貨公司. 4. 2. 集合住宅. 3. 3. 醫院. 1. 4. 工廠. 4. 5. 停車場. 8. 6. 倉庫. 1. 7. 事業所. 3. 8. 特定複合建築物. 1. 9. 危險物品設施. 2. 合. 計. 27. 表 2.13 設備別受害狀況設備別受害區分. 受害件數. 1. 室內、外消防栓. 30. 2. 自動撒水設備. 61. 3. 泡沫滅火設備. 27. 合. 計. 108. （2）氣體系統滅火設備關係：表 2.14 氣體系統滅火設備的調查、異常件數防火對象區分. 調查件數受害件數. 1. 劇場. 1. 1. 2. 遊戲場. 1. 1. 3. 百貨公司. 2. 1. 4. 旅社. 1. 0. 5. 集合住宅. 2. 2. 6. 圖書館. 2. 1. 7. 工廠. 12. 8. 8. 停車場. 9. 7. 21.

(22) 9. 事業所. 78. 23. 10. 特定複合建築物. 3. 1. 111. 45. 合. 計. 表 2.15 高壓鋼瓶架等的被害被害的內容. 件數比率﹪. 1. 高壓鋼瓶架傾倒（因建築物損壞）. 5. 22.7. 2. 高壓鋼瓶架變形（因建築物損壞）. 5. 22.7. 3. 錨定螺栓的損傷. 6. 27.3. 4. 支撐金屬構件的損傷. 3. 13.6. 5. 配管的破壞（因建築物損壞）. 2. 9.1. 水損. 1. 4.5. 22. 100.0. 合. 計. 表 2.16 電氣設備等的被害被害的內容. 件數比率﹪. 1. 掉落、變形（牆壁崩塌、變形）. 4. 26.7. 2. 安裝金屬構件的損傷. 1. 6.7. 3. 空氣管的破壞. 3. 20.0. 4. 警報（操作箱門打開）. 1. 6.7. 5. 水損. 1. 6.7. 6. 預備電源放電. 1. 6.7. 7. 錯誤放出（探測器動作）. 2. 13.3. 8. 錯誤放出（配線短路）. 1. 6.7. 9. 錯誤放出（不明）. 1. 6.7. 15. 100.0. 合. 計. 22.

(23) 表 2.17 配管類的受害受害的內容. 件數比率﹪. 1. 配管切斷（因建築物損壞）. 3. 30.0. 2. 配管頭破損（因建築物損壞）. 1. 10.0. 3. 噴射頭位置偏移. 2. 20.0. 4. 支撐破損（牆壁崩塌、變形）. 3. 30.0. 5. 支撐變形. 1. 10.0. 10. 100.0. 合. 計. （3）警報設備關係：表 2.18 防火對象區分別異常件數水系統滅火設備用途區分. 受害件數. 1. 劇場. 1. 2. 遊戲場. 1. 3. 飲食店. 3. 4. 百貨公司. 12. 5. 旅社. 3. 6. 集合住宅. 5. 7. 醫院. 4. 8. 老人安養中心. 2. 9. 學校. 2. 10 圖書館. 1. 11 停車場. 1. 12 工廠. 22. 13 倉庫. 3. 14 事業所. 18. 15 特定複合建築物. 9. 16 其他複合建築物. 2. 17 地下街. 4. 合. 計. 23. 93.

(24) 表 2.19 探測器受害受害內容. 件數比率﹪. 1. 發報（浸水）. 22. 34.9. 2. 發報（原因不明）. 1. 1.6. 3. 落下（因天花板掉落）. 29. 46.0. 4. 光軸偏移. 2. 3.2. 5. 光軸偏移（因結構物損壞）. 5. 7.9. 6. 其他. 4. 6.4. 63. 100.0. 合. 計. 表 2.20 受信機受害受害內容. 件數比率﹪. 1. 變形（安裝面變形）. 1. 7.7. 2. 機能不良（連接器鬆脫）. 1. 7.7. 3. 機能不良（浸水）. 3. 23.1. 4. 落下（錨定螺栓鬆脫）. 1. 7.7. 5. 落下（牆壁崩塌、變形）. 4. 30.7. 6. 其他. 3. 23.1. 13. 100.0. 合. 計. 表 2.21 配線受害受害的內容. 件數比率﹪. 1. 斷線（因結構物損壞）. 24. 45.3. 2. 短路（因結構物損壞）. 10. 18.9. 3. 斷線（因天花板掉落）. 11. 20.8. 4. 短路（因天花板掉落）. 3. 5.6. 5. 絕緣不良（浸水）. 4. 7.5. 6. 其他. 1. 1.9. 53. 100.0. 合. 計. 24.

(25) （4）廣播設備關係：沒有因地震造成的損害。（5）自設發電設備關係：表 2.22 發電機器受害受害機器. 件數. 備. 註. 1. 本體. 2. 防振台樓板破損. 2. 控制盤. 4. 錨定螺栓鬆脫 2 件. 3. 冷卻水系統設備. 5. 配管破損 4 件. 4. 燃料系統設備. 3. 配管破損 2 件. 5. 排氣系統設備. 4. （6）消防用設備之蓄電池設備關係：表 2.23 蓄電池設備受害狀況受. 架台關係. 害. 狀. 件數. 電池於架台內移動. 4. 架台的傾倒. 3. 基礎螺栓鬆弛. 1. 架台的螺栓剪斷. 1. 電池從架台掉落. 1. 因樓板面沉陷，造成架台傾斜. 1. 錨定螺栓設置不良. 1. 合. 電池關係. 況. 計. 12. 末端電槽龜裂，造成電解液流出. 4. 因過度放電，造成無法再充電. 3. 電極彎曲、電池破損. 2. 因使用年數過長，造成無法使用. 2. 因浸水，造成整流器的警報保險絲斷線. 1. 合. 計. 25. 12.

(26) （7）有關消防用設備等蓄電池組式緊急電源專用受電設備關係：針對 17 家上市公司進行調查，回答數為 40 件，被害發生件數 3 件。被害的狀況為變壓器的固定螺栓折損、架台的角鋼變形等。 C.神戶市消防用設備等損傷情形[2.5] 表 2.24 消防用設備等別被害狀況消防用設備等的種別. 被害設施數. 設置設施數. 被害率(%). 自動撒水設備. 222. 544. 40.8. 防火門窗. 161. 524. 30.7. 泡沫滅火設備. 20. 83. 24.1. 室內消防栓設備. 107. 451. 23.7. 9. 42. 21.4. 火災自動警報設備. 109. 542. 20.1. 避難指示燈. 94. 537. 17.5. 自設發電設備. 71. 444. 16.0. 廣播設備. 61. 478. 12.8. 瓦斯外漏火災警報設備. 22. 206. 10.7. 海龍滅火設備. 17. 162. 10.5. 避難器具. 25. 268. 9.3. 警鈴. 24. 262. 9.2. 乾粉滅火設備. 4. 62. 6.5. 4609. 946. -----. CO2 滅火設備. 合. 計. 表 2.25 主要消防用設備等別的損傷狀況設備名稱. 室內消防栓設備. 自動撒水設備. 損. 傷. 原. 因. 件數. •配管龜裂、偏移、漏水、變形破壞. 61. •水槽龜裂、偏移、傾倒. 56. •消防栓箱變形. 46. •加壓送水裝置的偏移、漏水、變形. 32. •配管龜裂、偏移、漏水、變形破壞. 138. 26.

(27) 泡沫、CO2、海龍、乾粉滅火設備自動火災報知設備. 自設發電設備. •撒水頭的龜裂、漏水、變形、錯誤起動. 122. •水槽龜裂、偏移、傾倒. 75. •加壓送水裝置的偏移、漏水、變形. 44. •配管的破損、鋼瓶的傾倒 •探測器脫落、因浸水造成錯誤動作. 90. •受信機的錯誤動作. 46. •燃料槽的傾倒、偏移、損傷. 36. •燃料配管的偏移. 33. •冷卻裝置的冷卻配管龜裂、偏移. 41. D.神戶地震經驗總結根據以上的調查的結果，可以得到以下的結論：（1）自動撒水頭主要的破損狀況有感熱部的破損、天花板構件與感熱部的接觸、因天花板的掉落、感熱部被物品所撞擊（門扉、物品）；另外，尚有濕式或撒水頭的破損，造成撒水等二次受害。（2）配管關於滅火設備配管的受害有接續部龜裂、拔出、配管的龜裂、損傷等。另外，尚有因配管本體的搖動、支撐不充足、設備與物品的碰撞、建築物伸縮縫部、建築物導入部等，設置於振動變位較大之處。（3）水槽、給水裝置主要的破損狀況有龜裂、偏移、傾倒等；龜裂為設置施工時，並未考慮耐震之故。另外尚有配管與支撐構件振動產生的變位不同，造成之破損；以及基礎固定方法的不良等。（4）高壓鋼瓶關於瓦斯系統滅火設備的被害有鋼瓶的傾倒、因鋼瓶的傾倒造成容器閥配管的損傷、配管的損傷等。關於鋼瓶的傾倒，主因為未充分固定之故，另外也有固定部破損的情形。（5）探測器 27.

(28) 主要的破損狀況有因天花板的落下，因漏水造成電氣的受害等。（6）配線等主要的破損狀況以固定或支撐的天花板或牆壁的掉落或崩塌等現象，造成斷線、短路的情況較多。（7）自設發電設備主要的破損狀況有，因冷卻水管或燃料用配管的破損，造成的機能不良。另外，尚有因裝置不當或保養不良，造成設備無法運轉的情形。（8）架台主要的破損狀況有，因基礎螺栓、架台螺栓等之損害，造成傾倒、偏移、振動等情形。其原因為錨定螺栓的施工不良、根數太少、直徑太小等。. 28.

(29) 第三章國內地震中消防設備的損壞資料 921 地震時國內許多建築物的消防設備都受到嚴重損壞，但因缺乏適當的資料整理與分析，以致於多半無法做為改善現況的依據。但主持人在 921 勘災時發現，消防設備的損壞原因很多，有的甚至是因磚牆倒塌而壓壞消防水管的情形。南投埔里有一座立體停車場，在 921 地震前便已完工，但因種種原因而未正式啟用，921 地震中該停車場受到局部結構損害，但其內的消防管線則受到嚴重破壞。由於修復工程一直沒法順利進行，因此正好提供本研究案一個極佳的破壞案例，做為國內損壞特性之調查對象。. 3.1 埔里鎮立體停車場簡介本建築物正式名稱為“南投縣埔里鎮第四停車場”，是一棟地上拾層，地下壹層之鋼筋混凝土造建築物(照片 3.1)。樓層規劃壹樓至參樓為商家，肆樓至拾樓為停車場，地下室為商家停車場及機械設備空間。本停車場之消防系統簡述如下：警報設備 (一) 火災自動警報設備 1.每層樓設置定溫式、偵煙式、差動式等自動火警探測器 2.每層樓各消防栓上均設火災警報綜合盤一組 3.火災受信總機採用 50 回路，設置於一樓管理室 (二) 緊急廣播設備 1.擴音機及送話器設於一樓管理員室，每層設揚聲器 2.設置供應本設備所需之緊急電源（連接發電機）消防搶救設備（一）消防栓設備 1.立管口徑 3 英吋，在每一樓層每 25 m 步行距離內裝設 1 支立管 2.消防栓之設置高度距離樓地板面 30∼50 cm 3.消防栓水源，屋頂水箱 20 m 3，地下水箱 104 m3，瞄子出水壓力保持 1.7 kg/ cm 2 以上 29.

(30) 4.消防送水口設 2 處於地面層（2.5 英吋雙口式），高度距離基地地面在 50∼100 cm 之間 5.加壓送水設備設 25 hp 陸上式電動消防幫浦，並設置供應緊急電源之 150 kw 發電機滅火設備（一）自動泡沫滅火設備 1.設置自動緊報逆止閥，並設 30 hp 電動泡沫幫浦（連接 150 kw 緊急電源發電機） 2.泡沫放射區域設置手動啟動裝置，並設置一齊開放閥，探測裝置採探測撒水頭(照片 3.2) 3.各層設置滅火器，共計 10 磅 ABC 乾粉滅火器 345 具逃生避難設備地下設 2 座避難梯，貳樓至拾樓設緩降機共 76 具標示設備 1.各層樓之緊急出口均裝設出口標示燈 2.各層室內梯間均設置緊急照明燈 3.各層室內通道（或走廊）轉彎處，均設置避難方向指標現況照片：. 照片 3.1. 建築物外觀 30.

(31) 照片 3.2. 建築物內部之自動滅火設備. 建物結構破壞介紹埔里停車場結構上破壞並不算嚴重，每一樓層平面上計有 47 根柱子，而僅有在肆樓處有一根明顯可見到內部鋼筋之柱破壞，如照片 3.3 所示。其餘的樑柱破壞，則以龜裂的情形較多。牆面部分亦有受剪力所造成的破壞龜裂，將以灌注環氧樹脂方式改善，照片 3.4。. 照片 3.3. 唯一一根可見內層鋼筋之柱破壞(肆樓). 31.

(32) 照片 3.4. 牆面之破壞情形. 3.2 消防管線破壞資料滅火設備破壞調查項目計有：集熱盤、吊環、吊桿、配管、手動裝置及其他項目等。調查結果發現本停車場消防系統之破壞狀況，有隨著樓層數增高而加劇的趨勢。破壞多集中在捌樓、玖樓及拾樓等三個樓層，且以集熱盤傾斜（拾樓）及吊桿變形（捌樓、玖樓）之破壞數最多。針對會造成系統功能喪失的破壞項目(即吊桿破壞及配管破壞兩項目)，本研究除目視調查與分析外，並配合修復工程中的試水，以確知本建築物實際的損害狀況。在試水中發現，消防撒水系統的損害狀況與先前調查資料非常吻合，只有在快速接頭處，由於目視無法辨別，於試水時再發現少許破壞點。而立管部分，經試水後證實沒有損壞，在地震以後仍能發揮正常的功能。試水程序簡述如下： (1). 幹管充水檢修：先將幹管注滿無施加壓力的水，檢查幹管. 有無損壞，進而再檢查機械接頭處有無損壞。此階段中發現幹管沒有損壞。 (2). 幹管施壓檢修：將幹管注滿施壓的水，再次檢查幹管受損. 狀況。此階段確定幹管無損壞。 (3). 逐樓測試撒水系統：先將各泡沫放射區域單元上的一齊開 32.

(33) 放閥關閉，再將靠近立管處的自動緊報逆止閥開啟。此時可檢查自動緊報逆止閥功能正常與否。 (4). 將各泡沫放射區域單元上的一齊開放閥逐一開啟，以檢查. 各單元之功能正常與否。同時亦檢查手動開關能否正常動作。影響消防設備系統能否正常運作的原因有 1)吊桿的破壞，及 2) 配管的破壞兩種。以下為針對埔里第四停車場吊桿及配管的破壞分析資料。吊桿破壞調查埔里第四停車場之吊桿破壞經實地勘察後，發現吊桿有下列三種安裝模式： (1). 預埋式吊桿. 照片 3.5. 預埋式吊桿. 照片 3.6. 預埋式吊桿細部. 預埋式吊桿為在建築物主體混凝土澆灌的同時，就先預埋一懸吊螺孔，在外觀上會看到有鐵釘突出物，可依此判斷為預埋式吊桿。. 33.

(34) (2) 膨脹螺栓式吊桿. 照片 3.7. 膨脹螺栓式吊桿. 照片 3.8. 膨脹螺栓式吊桿. 膨脹螺栓在外觀上與火藥擊釘類似，都有白色之突出物。但膨脹螺栓的原理為先在樓版上利用電鑽鑽孔，再打入螺栓後鎖吊桿，所以白色突出物約只有原本的一半或更少，且與樓版交界處亦沒有白色橡膠墊片，材質在細部紋理處也與火藥擊釘相同，所以容易判斷。 (3)火藥擊釘式吊桿. 照片 3.9. 火藥擊釘式吊桿. 照片 3.10. 火藥擊釘式吊桿. 火藥擊釘吊桿為較方便之施工法，利用擊釘槍及火藥將懸吊螺孔固定在樓版上，因此外觀會有一條白色突出物，且其與樓版接觸面有白色橡膠小墊片。調查採人工逐層點算方式，以調查埔里第四停車場肆樓至拾樓中，各樓層之懸吊種類及破壞方式，並清點各懸吊種類的母體數，予以統計分析。由表 3.1 可發現，預埋吊桿及膨脹螺栓式吊桿占使用上 34.

(35) 的大多數，柒樓至拾樓之預埋式吊桿皆超過 5 成，而膨脹螺栓式吊桿也約在 4 成左右。肆樓至拾樓預埋式吊桿個數為 1592 個，佔全部吊桿數 3023 個之 52.66%；膨脹螺栓 1307 個，佔總數之 43.24%；火藥擊釘數量較少，只有 124 個，佔總數之 4.10%。. 預埋52.66% 膨脹螺栓43.24% 火藥擊釘4.10%. 圖 3.1. 表 3.1. 各懸吊種類統計圖. 肆樓至拾樓懸吊桿種類及個數統計表. 樓層. 吊桿種類. 該樓層個數. 拾樓. 預埋. 273. 膨脹螺栓. 202. 火藥擊釘. 13. 2.66%. 預埋. 315. 67.45%. 膨脹螺栓. 143. 火藥擊釘. 9. 1.93%. 預埋. 241. 50.20%. 膨脹螺栓. 197. 火藥擊釘. 42. 8.75%. 預埋. 253. 54.18%. 膨脹螺栓. 179. 火藥擊釘. 35. 7.49%. 預埋. 222. 46.93%. 膨脹螺栓. 230. 火藥擊釘. 21. 預埋. 238. 玖樓. 捌樓. 柒樓. 陸樓. 伍樓. 35. 總數. 比例 55.94%. 488. 467. 480. 467. 473. 41.39%. 30.62%. 41.04%. 38.33%. 48.63% 4.44%. 445. 53.48%.

(36) 肆樓. 膨脹螺栓. 205. 46.07%. 火藥擊釘. 2. 0.45%. 預埋. 50. 24.63%. 膨脹螺栓. 151. 火藥擊釘. 2. 203. 74.38% 0.99%. 上述三種懸吊模式(預埋、膨脹螺栓、火藥擊釘)亦可按其破壞方式，分成以下兩種： 1. 吊桿斷裂：又可分為兩種， a.與上部天花板間銜接處造成剪斷(照片 3.11) b.與吊環相接處斷裂(照片 3.12). 照片 3.11. 與上部天花板間銜接處造成剪斷. 36. 照片 3.12. 與吊環相接處斷裂.

(37) 2. 吊桿拔出：又可分為四種， a.預埋拔出(照片 3.13) b.膨脹螺栓整個拔出(可看見整個膨脹螺栓)(照片 3.14) c.火藥擊釘整個拔出(可見擊釘)(照片 3.15) d.連混凝土塊一起拔出(照片 3.16). 照片 3.13. 照片 3.15. 預埋拔出. 照片 3.14. 火藥擊釘拔出. 照片 3.16. 膨脹螺栓拔出. 連混凝土塊一同拔出. 37.

(38) 表 3.2. 肆樓至拾樓之吊桿破壞統計表. 破壞數目. 實際數目. 破壞比例該懸. 該懸. 吊方. 吊方. 肆樓至拾樓破壞形式. 該懸吊個數. 總和方式吊桿總和. 肆樓至拾樓懸吊桿總. 斷裂或拔出的破壞機率. 和. 式佔. 式佔. 肆樓. 該懸. 至拾. 吊總. 樓總. 樹破. 數破. 壞機. 壞機. 率. 預埋. 膨脹螺栓. 火藥擊釘. 吊桿斷裂. 20. 吊桿拔出. 6. 吊桿斷裂. 25. 吊桿拔出. 13. 吊桿斷裂. 7. 吊桿拔出. 8. 總數. 26. 1592. 38. 1307. 15. 124. 79. 1.26% 0.38% 3023. 1.91% 0.99%. 率 1.63% 0.86%. 2.91% 1.26%. 5.65%. 12.10. 6.45%. %. 3023. 0.50% 2.61%. 由上表觀察，火藥擊釘吊桿破壞佔該總類的 12.10%，破壞機率相對於預埋式吊桿(1.63%)及膨脹螺栓式吊桿(2.91%)高出甚多。火藥擊釘懸吊方式使用的個數相對於整體而言，個數並不多；但每 10 個吊桿之中就有 1 個破壞，破壞機率非常地高。下列表格為依各樓層懸吊方式破壞資料所作的調查統計表：表 3.3 拾樓預埋膨脹螺栓. 各樓層懸吊破壞調查統計表. 破壞形式. 破壞數目. 吊桿斷裂. 9. 吊桿拔出. 0. 吊桿斷裂. 8. 總數. 9. 273. 9. 202 38. 488. 破壞比例 3.30% 0.00% 3.96%. 3.30%. 9÷488＝ 1.84%. 4.46% 9÷488＝.

(39) 火藥擊釘. 吊桿拔出. 1. 吊桿斷裂). 0. 吊桿拔出. 1. 總數. 0.50% 1. 0.00%. 13. 7.69% 19. 488. 破壞形式. 破壞數目. 總數. 吊桿斷裂. 5. 吊桿拔出. 3. 膨脹螺. 吊桿斷裂. 5. 栓. 吊桿拔出. 8. 火藥擊. 吊桿斷裂). 0. 釘. 吊桿拔出. 2. 玖樓預埋. 總數捌樓預埋. 膨脹螺栓. 火藥擊釘. 315. 13. 143. 2. 9. 467. 467. 破壞形式. 破壞數目. 總數. 吊桿斷裂. 5. 吊桿拔出. 3. 吊桿斷裂. 9. 吊桿拔出. 1. 吊桿斷裂). 5. 吊桿拔出. 1. 10. 197. 6. 42. 1.24% 480. 破壞數目. 總數. 吊桿斷裂. 1. 吊桿拔出. 0. 膨脹螺. 吊桿斷裂. 1. 栓. 吊桿拔出. 3. 火藥擊. 吊桿斷裂). 2. 釘. 吊桿拔出. 3. 253. 4. 179. 5. 35. 0.00% 467. 預埋. 吊桿斷裂. 0. 0. 1.68%. 8.57%. 222 39. 0.56%. 5.71%. 總數. 破壞數目. 22.22%. 1.71% 13÷467＝ 2.78% 2÷467＝ 0.43%. 3.32%. 5.08%. 14.28%. 8÷480＝ 1.67% 10÷480＝ 2.08% 6÷480＝ 1.25%. 破壞比例 0.40%. 467. 破壞形式. 9.09%. 8÷467＝. 5.00%. 10. 陸樓. 0.51%. 2.38%. 破壞形式. 總數. 4.57%. 11.90%. 1. 2.54%. 破壞比例 2.07%. 480. 預埋. 0.20%. 4.93%. 24. 柒樓. 5.59%. 22.22% 23. 總數. 3.50%. 0.00%. 241. 1÷488＝. 破壞比例. 0.95%. 8. 7.69%. 3.89%. 1.59%. 8. 1.84%. 0.40%. 2.23%. 14.29%. 1÷467＝ 0.21% 4÷467＝ 8.57% 5÷467＝ 1.07% 2.14%. 473. 破壞比例 0.00%. 0.00% 0÷473＝.

(40) 吊桿拔出. 0. 膨脹螺. 吊桿斷裂. 2. 栓. 吊桿拔出. 0. 火藥擊. 吊桿斷裂). 0. 釘. 吊桿拔出. 1. 總數. 0.00% 2. 230. 1. 21. 0.87% 0.00% 0.00% 4.76. 3. 473. 破壞形式. 破壞數目. 總數. 吊桿斷裂. 0. 吊桿拔出. 0. 膨脹螺. 吊桿斷裂. 0. 栓. 吊桿拔出. 0. 火藥擊. 吊桿斷裂). 0. 釘. 吊桿拔出. 0. 伍樓預埋. 總數. 0. 238. 0. 205. 0. 2. 0.00% 0.87%. 4.76%. 2÷473＝ 0.42% 1÷473＝. 0.63% 破壞比例 0.00% 0.00% 445. 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%. 0. 445. 0.00%. 破壞形式. 破壞數目. 總數. 破壞比例. 吊桿斷裂. 0. 吊桿拔出. 0. 膨脹螺. 吊桿斷裂. 0. 栓. 吊桿拔出. 0. 火藥擊. 吊桿斷裂). 0. 釘. 吊桿拔出. 0. 肆樓預埋. 總數. 0.00%. 0. 50. 0. 151. 0. 2. 0. 0.21%. 0.00% 203. 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%. 203. 0.00%. 0.00%. 0.00%. 0.00%. 0.00%. 0.00%. 0.00%. 由上表觀察得知，破壞數目較多者主要集中在柒樓至拾樓，柒樓吊桿破壞個數為 10 個，捌樓 24 個，玖樓 23 個，拾樓 19 個。而捌樓之所以破壞個數較多，原因應為捌樓的火藥擊釘個數較多(有 42 個，各樓層火藥擊釘個數如下：柒樓 35 個、捌樓 42 個、玖樓 9 個、拾樓 13 個)，因為火藥擊釘的破壞機率較高，因此該樓火藥擊釘個數增加的結果，間接也提高了該樓吊桿的破壞個數。. 40.

(41) 配管破壞調查埔里第四停車場除了因懸吊桿件斷裂或拔出，導致消防功能損壞外，配管的斷裂亦是主要破壞原因之一，配管的斷裂主要可分兩種： 1. 與手動啟動閥相接處之破壞(圖中打╳處). 80 10-29. 10-30. 50. 90 100. 圖 3.2. 90. 140. 180. 100 Unit：c m. 配管與手動啟動閥相接處之破壞示意圖. 照片 3.17. 配管與手動啟動閥相接處之破壞照片. 此種破壞主要為地震力作用下，因懸吊管無斜撐抵抗慣性加速度而產生大振動，但手動啟動閥卻固定於牆上，以致造成螺牙配管接到手動啟動閥 L 型處剪斷。. 41.

(42) 2. 泡沫放射區域單元局部斷裂(圖中打╳處) 10-1. 55. 30. 105. 圖 3.3. 240. 160. 40 Unit：cm. 泡沫放射區域單元局部斷裂破壞示意圖. 照片 3.18. 泡沫放射區域單元局部斷裂照片. 此種破壞主要為受水平、垂直地震力搖動拉扯，導致懸吊桿件斷裂或拔出，致使配管無重力支撐而在螺紋處斷裂。. 配管斷裂. 表 3.4. 各層配管斷裂數目統計表. 肆樓. 伍樓. 陸樓. 柒樓. 捌樓. 玖樓. 拾樓. 總和. 0. 1. 0. 1. 6. 2. 6. 16. 42.

(43) 3.3 相關設備震後情形埔里鎮第四停車場之消防系統可整理成如下之樹狀圖：警報設備（一）. 火災自動警報設備. （二）. 緊急廣播設備. 消防搶救設備（一）. 消防栓設備. 滅火設備（一）. 自動泡沫滅火設備. 逃生避難設備標示設備. 在本系統中之滅火設備的破壞調查，詳細資料如上節所載；另外的警報設備、廣播設備，由於現場仍無以電力測試，故無法確知其確實損壞狀況。不過，就目視判斷，設備元件損壞狀況不嚴重，應該可發揮其應有功能。逃生避難設備及標示設備等，大體而言無甚破壞，對其功能應無影響。立管系統如前所述，震後仍可發揮故有功能。位於地下室的機房，內部有原液槽、壓力水槽及控制盤等設備，實際勘查後發現，這些設備仍緊固於地面，並沒有位移，故亦無甚破壞。. 照片 3.19. 地下室機械設備. 43. 照片 3.20. 地下室機械設備.

(44) 在搶救時扮演重要角色的緊急電梯，在震後功能正常與否，會對搶救進度造成重大影響。本停車場設有緊急電梯兩座，在震後由於車門緊閉，目前無法看到其坑道內部情形，但位於頂樓的捲揚機等機械設備則幾乎沒有受損，只見到日光燈掉落。由於修復工程沒有包括電梯修復，故無法確知其實際損壞狀況。. 照片 3.21. 頂樓電梯捲揚機. 3.4 結論由上述之調查結果，針對主要破壞的懸吊種類及配管提供以下建議： 1. 吊桿 a. 由統計表可知，火藥擊釘懸吊方式的破壞機率，皆較預埋方式及膨脹螺栓懸吊方式為高。因此非必要應儘量避免使用火藥擊釘的懸吊方式。 b. 膨脹螺栓及預埋吊桿是較好的方式，但預埋吊桿的施作在澆灌樓版時就要先預留好，因此除非有良好的計劃，否則往往會在事後作修改而採用膨脹螺栓或火藥擊釘。 c. 膨脹螺栓及預埋方式吊桿的破壞不盡相同，膨脹螺栓主要為拔出的破壞，而預埋主要為剪斷的破壞。因此若能增加膨脹螺栓與樓版間之摩擦力，即可減少其被拔出的機率，在施作上亦較預埋的方便有彈性。 2. 配管 a. 配管的破壞主要分為 44.

(45) (1.). 與手動啟動閥相接 L 型處公螺牙斷裂。. (2.). 泡沫放射區域單元部分配管破壞。. b. 與手動啟動閥相接 L 型處公螺牙斷裂推測原因有二： (1.). L 型配管與結構梁相撞造成公螺牙剪斷。. (2.). 手動啟動閥與牆面固定端剛性較強，因此在 L 型剛性. 較弱處容易剪斷。 c. 泡沫放射區域單元部分配管破壞主要原因推測為懸吊桿的剪斷或拔出導致局部配管失去支承力，而使配管因重力造成螺牙相接處剪斷。. 45.

(46) 第四章消防安全設備耐震規範之說明根據前述國內外震害資料顯示，地震作用下消防設備的耐震力強弱，除了與消防設備（含機器與管線）本身抗震能力有關外，也與建築內其他相關設施或設備之抗震力有關，比如：與其他管線的撞擊問題、緊急電源的供應問題、水池耐震力問題、給排水管線漏水問題、磚牆倒塌撞擊問題、其他設備滑動撞擊問題等等，都是可能對消防設備造成損壞的來源。因此欲提升建築物消防設備耐震力，必須同時提升建築內其他設施及設備的耐震能力，才是完整的作法。所以只針對狹義的消防設備要編定耐震規範，而不將建築內其他設備一併納入耐震考量，並無法保障此建築的消防耐震力。雖然如此，睽諸國內工程現況，即或欲進行狹義的消防設備耐震工程仍無本國資料可供引用，所以確實有必要針對此一需求提出適當的建議作法。然而此一建議作法，如上所述並無法完全確保整個消防設備的耐震能力：若欲完全達到消防設備於設計地震後的安全性，則必須同時對其他設施及設備系統進行耐震工程。近年來，美日兩國於耐震設計法規之訂定，已以功能設計法為主要方式，期望更能依據各建築的使用功能，制訂不同的設計標準。所以本研究亦採相同概念，參考內政部建築研究所「建築設備耐震規範條文與解說」報告之觀念及規定，訂定「消防安全設備的耐震規範」草案，列於本報告之附錄 B 內。此規範內容主要參考美日兩國相關規範，再根據國內使用現況加以修正，以便內容更能符合國人於設計上真正的需求。規範之主要參考文獻，以目前我國實務界最常參考的：【1】日本財團法人−空氣調和˙衛生工學會編訂之「建築設備之耐震設計˙施工法」，簡稱為「HASS」[4.3]、【2】美國消防協會之「Standard for the Installation of Sprinkler Systems」，簡稱為「NFPA 13」與【3】內政部建築研究所訂定之「建築設備耐震規範條文與解說」為原則。 HASS 所含括的範圍相當廣泛並且深入施工細節，幾乎將所有的主要建築設備都討論到了，在耐震設計施工上具有相當高的完整性。 46.

(47) 反觀 NFPA 13 則只是以消防懸吊管線耐震設計為主，並未顧及其他相關設備的耐震性；然而在美國近幾年來的勘災資料中，亦顯示出 NFPA 13 對消防管線抗震的有效性。所以本研究案亦將 NFPA 13 翻譯成中文，將其置於附錄 A 中以供參考。此二規範的差異，應來自其本國施工組織的特性：日本以統包的建設公司為主要施工單位，因此可以將所有管線及設備納入相同的施工程序及支撐吊架上，因此 HASS 的編定亦方便這樣的設計及施工。美國的施工現況則與日本不同，各個分包的專業承包商有自己的權責範圍，不會將所有管線設備放在一起進行設計，因此各個專業承包工會，也只會訂定與本業相關的耐震標準。內政部建研所的研究報告「建築設備耐震規範條文與解說」，主要是橫貫各類設備之通則性規定，雖然考慮到各類設備系統的耐震規範，但是在細節上的訂定及解說則未若 HASS 來的深入。因此本規範的訂定架構，主要乃參考 HASS 的內容，但在懸吊管線部分亦參考了 NFPA 的作法；最後完成的規範內容會與「建築設備耐震規範條文與解說」相容，可視為其附屬說明。對於 921 地震勘災中所發現國內特有的一些工程問題，亦反應在所建議的規範內。本規範以消防設備系統中的機器、消防水管與風管等之耐震設計原則為主要內容。第一章主要是界定清楚本規範之目的與適用範圍，並考慮災害時設備系統的機能確保，將建築物的規模予以分成三類，設定其消防設備耐震的安裝設計方法與原則。第二章為消防用機器耐震設計之相關規定，其主要內容包括了耐震設計的條件、機器安裝計劃與各構件的選擇方法。對於與機器安裝有關之錨定螺栓配置計劃與設備基座的要求，訂定了設置基本原則。另外針對機器之支撐方式與支撐構件的設計方法，也依國內工程界常用的方式訂定了施工原則。第三章為消防水管、風管之耐震設計流程與條件，另外也包括了耐震支撐構件、與結構體接合部、埋置金屬構件以及與機器接續部的耐震設計方針。關於建築物地震隔離縫與導入部之耐震設計，也都做了基本原則性的規定。國內 921 大地震時，自動撒水設備曾遭受了相當慘重之破壞，於本規範中也針對此作了相關的設計要求。最後對 47.

(48) 於排煙口、防災中心、電梯等，也訂定了基本的設置原則。. 48.

(49) 第五章結語本研究案主要乃針對國內消防設備抵抗地震力不足問題進行研究，並發展一套消防安全設備耐震規範，以便協助國內工程業者進行抗震設計。研究案先針對國內外地震中消防設備的損壞狀況，進行了文獻索引及現場調查。國外資料以美日兩國歷年的消防震災調查報告為主，可瞭解影響建築內消防能力的主要損壞狀況有哪些特性，及相關的耐震工法優缺點；國內資料則以 921 地震中，消防設備受損的一棟十層樓立體停車場為例，進行了詳細的現場調查與資料分析，得以瞭解國內施工現況下，在地震中可能會產生的損壞項目及其原因。由此一部份的研究可以知道，易受損的建築消防設備主要有機器及管線兩大類。造成它們受損的原因，一部份是由於這些設備本身並未做好防震設計，以致因支承處加速度過大或位移過大而發生破壞；另一個原因則是由於建築內其他設備或建築設施的損壞，而影響到消防設備的正常功能。由此可知，若只是針對消防設備進行抗震工程，只能解決一部份的地震威脅，欲求完善則必須針對建築內所有相關的設備及建築設施進行抗震工程，才能完整的提升消防耐震力。本研究最後只針對消防設備的抗震設計，草擬一份耐震設計規範。此一規範主要參考了美日兩國的相關設計作法，並依照國內現有規範及研究成果加以修改，使之能夠符合國內施工特性。此一規範共分三章，第一章為總則與規劃原則，第二章主要為消防機器設備的耐震規定，第三章則為管線及其他密切相關設備的耐震規定。規範內容在本報告的附錄 B 中，其中的條文及解說都排在一起，方便讀者閱覽。本研究案主持人才疏學淺，所提「消防安全設備耐震規範」草案雖經多位專家學者提供寶貴意見加以修正，仍唯恐在實際工程中會有窒礙難行之處，因此建議應在下一階段中宜委由工程公司試用此一草案進行設計施工，以瞭解國內工程界之接受度與需修正處。. 49.

(50) 參考文獻 1.1 姚昭智，黃斌，賴榮平，曾俊達（ 1999），建築設備與非結構材之震害， 1999 年 9 月 21 日台灣中部集集地震初步勘災報告（二），國家地震工程研究中心。 1.2 姚昭智、莊佳璋、郭耕杖(2001)，醫院功能性設施損壞分析及改善措施研究，2001 地震災害境況模擬研討會，國家地震工程研究中心，台北市，9 月。 1.3 郭耕杖(2001)，醫院建築功能性設施耐震評估，國立成功大學建築系碩士論文，台南市。 2.1 美國消防協會(National Fire Protection Association)(1999)， Installation of Sprinkler System-NFPA13, NFPA, USA. 2.2 財團法人日本損害保險協會安全技術部，關於消防用設備地震時之信賴性調查、研究報告書，財團法人日本損害保險協會安全技術部，1995 年。 2.3. FLEMING,R.P. (1990), Lessons from the Loma Prieta Earthquake, SPRINKLER QUARTERLY, USA.. 2.4. FLEMING,R.P. (1994), Sprinkler System Performance in the Northridge Earthquake, SPRINKLER QUARTERLY, USA.. 2.5. 石川正明(1996)，消防用設備的地震時受害事例—針對阪神、淡路大震災之前，消防設備等之地震受害實例與對策特集. 4.1. 姚昭智、賴榮平、林其璋、洪李陵(2000)，建築設備耐震規範條文與解說之研訂，內政部建築研究所，台北市。. 4.2. 內政部(2001)，建築技術規則，詹氏書局，台北市。. 4.3. 日本財團法人−空氣調和˙衛生工學會(1997)，建築設備之耐震設計 ˙施工法。. 50.

(51) 附錄-A. NFPA 13 中文譯稿. NFPA 13 是美國 NFPA(National Fire Protection Association)機構針對消防撒水系統而制定的規範。其中的 6-4 節為針對可能遭到地震侵襲地區之建築物的管線系統，所制定的耐震規範。對於各種耐震措施如可撓性接頭、地震伸縮縫裝置、穿孔間隙、防震吊架及支管束制等，均有詳細規定。本附錄所譯出者為 NFPA 13 的 1999 年版資料。其中防震吊架之設計程序較為複雜，故先簡介如下。首先將建築物分為 X、 Y 兩向，並根據天花板與配管間的距離，參照 NFPA 13 中之各型防震吊架表格，挑出可供選擇的型式。上述的 X 向、Y 向視為兩個互相獨立的系統。進而，在某向上依照. 1)主管(main). 2)分流主管(cross main). 3)支管(branch)之順序. 暫定防震吊架之位置，並據此吊架位置所影響範圍內之荷重，求得各防震吊架所須負擔的水平地震力，Fp。由此 Fp 值，再依 NFPA 13 中之各型防震吊架表格，選出合適的防震吊架尺寸。若 Fp 值過大，以致沒有合適的防震吊架可供安裝時，則可進一步增加防震吊架數目，以縮小原定防震吊架位置處的影響範圍，直到影響範圍內的荷重小於所欲安裝防震吊架型式之荷重能力。計算水平地震力 Fp 時， NFPA 13 建議至少以地表加速度等於 0.5g 來考慮，而不計及震區係數及樓高位置所造成的影響。附錄 A 最後部份，乃 NFPA 13 條文中可能造成混淆的專有名詞及其中文譯名。以下為 NFPA 13 中 6-4 節的中文譯稿：. 6-4 震區管線的防震措施. 6-4.1*通則。當灑水系統或地面上的消防主幹管，需要具耐震能力時，應運用 6-4 節之要求進行設計。. 例外：由專業結構技師依據地震動力學，以預期地震力進行分析，保證此系統在地震中的耐震能力至少可達到如建築結構的耐震能力，則可允許以替代方法保護此系統。. 6-4.2*接頭(Couplings)。公稱直徑 2.5 英吋以上(含)之管線，應使用認證許可. 51.

(52) 登錄之可撓性接頭，用以連接末端滾溝加工之管線(grooved end pipe)，以便讓此管線與所附著之結構物的單獨區域可以有相對位移。接頭之安裝位置應與建築物內部的結構隔離縫一致。若有比此處要求更多可撓性接合的系統，則須提供額外的防震吊架(sway bracing)，其要求見 6-4.5.3，例外 4。可撓性接頭須依下列規定進行安裝：. （１）在所有立管的頂部與底部 24 英吋（610 公釐）以內。例外 1：長度不足 3 英呎（0.9 公尺）之立管，得免設可撓性接頭。. 例外 2：長度在 3 至 7 英呎間之立管，僅須一個可撓性接頭。. （２）在多樓層建築物樓版上方 12 英吋及樓版下方 24 英吋以內者。當樓版下方之可撓性接頭，是在供給本層樓主管之銜接管(tie-in main)的上方時，此銜接管之垂直部分須有一個可撓性接合。（３）在混凝土牆或磚牆表面兩側 1 英呎內。. 例外：若管線之穿孔間隙是依據 6-4.4 來設計時，此時可不設可撓性接頭。. （４）在建築物伸縮縫(expansion joints)24 英吋(610 公釐）以內者。（５）連結到消防水帶(hose lines)、貨架撒水頭（rack sprinklers）及夾層 (mezzanines)之立向支管（drops），不論其管線尺寸大小，在其頂部及末端 24 英吋(610 公釐）以內處。（６）連結到具有多個撒水頭系統的垂直支管（drops），若其長度超過 15 英呎（4.6 公尺），不管其尺寸為何，在垂直支管頂部 24 英吋(610 公釐）之內。（７）在支撐立管或其他垂直管線的中間點之上方及下方。. 6-4.3*地震伸縮縫裝置。在地面層以上的建築內部撒水管線，不管其尺寸大小，當其穿過建築物的地震伸縮縫時，必須裝設有可撓性管件的防震裝置。. 6-4.4*穿孔間隙。排水管(drains)、消防送水口(fire department connections) 及其他任意管線等，當其穿過牆、樓版、平台(platform)及基礎時，在其穿孔處. 52.

(53) 須有穿孔間隙。. 6-4.4.1 當管線穿過平台、基礎、牆或樓版上之開孔時，這類開孔之尺寸須滿足下列規定：若管線公稱直徑在 1 英吋（25.4 公釐）到 3.5 英吋（89 公釐）之間，開孔直徑須比管線直徑大 2 英吋（51 公釐）以上；若管線公稱直徑在 4 英吋（102 公釐）以上，開孔直徑須比管線直徑大 4 英吋（102 公釐）以上。. 例外 1：若管徑介於 1 英吋（25.4 公釐）與 3.5 英吋（89 公釐）間，當穿孔間隙是由套管（pipe sleeve）提供時，則需比公稱管徑大 2 英吋（51 公釐）以上；當公稱管徑為 4 英吋（102 公釐）以上時，則套管需提供公稱直徑比管徑大 4 英吋（102 公釐）以上之穿孔間隙。. 例外 2：穿過石膏板或同樣脆弱等不需具耐火能力構造之立管，不需有穿孔間隙。. 例外 3：若在牆、樓版、平版或基礎兩側 1 英呎（0.31 公尺）以內有裝設可撓性接頭者，不需設穿孔間隙。. 6-4.4.2 在需要有穿孔間隙處，此間隙需填以柔性材料，如膠合鋪料(mastic)等。. 6-4.5*防震吊架（sway bracing）。. 6-4.5.1 系統管線應有防震吊架以抵抗側向及縱向水平地震力，而且也要預防由地震力造成之垂直運動。有防震吊架附於其上之結構體構件，應能承受增加之地震力。. 6-4.5.2 防震吊架應設計成具有抵抗張力及壓力的能力。. 例外：*經認證許可登錄之僅具抗張能力的防震吊架系統只准在特准之處使用，且需依據其表列限制（包括安裝說明-installation instruction）進行安裝。. 6-4.5.3 側向防震吊架(lateral sway bracing)應設在任何管徑之給水管(feed). 53.

(54) 與分流主管（cross mains）；以及所有管徑在 2.5 英吋（63.5 公釐）以上的支管（branch lines）與其他管線上，以至多每 40 英呎（12.2 公尺）之中心間距裝設一個。給水管(feed)或分流主管（cross mains）末端之最後一段長度，應有一個側向防震吊架。若側向防震吊架在具縱向防震吊架之管線的中心線 24 英吋（610 公釐）以內，且此管線直徑在 2.5 英吋（63.5 公釐）以上者，可被視如縱向防震吊架。最後一個防震吊架到管線末端之間，距離不得超過 20 英呎（6.1 公尺）。根據這項要求之施作，不需排除本節所提可視為縱向防震吊架的側向防震吊架之使用。. 例外 1：當容許的側向防震吊架間距可達到 50 英呎（15.2 公尺）時，最後一個防震吊架到管線末端之距離可允許延長到 25 英呎（7.6 公尺）。. 例外 2：對於單獨以吊桿（rod）支撐的管線，而此吊桿從管線頂端到所附著之建築結構的長度，小於 6 英吋（152 公釐）時，可以不裝設側向防震吊架。. 例外 3：可使用全包型（wraparound type）的 U 型鉤（U-type hook）或其他用來使結構單元下之管線牢固的 U 型鉤（U-type hook），以滿足側向防震吊架的要求，然其支柱(leg)需自鉛直線向外彎出 30 度以上，且每個支柱(leg)及吊桿(rod) 尺寸須滿足表 6-4.5.8 的條件。. 例外 4：當可撓性接頭所安裝之主管不符合 6-4.2 之要求時，每隔一個接頭之 24 英吋(610 公釐)內應有一個側向防震吊架，但兩個側向防震吊架之中心間距最大不得超過 40 英呎(12 公尺)。. 例外 5：當建築物主結構單元之中心間距超過 40 英呎(12 公尺)時，側向防震吊架之中心間距可以拉長到 50 英呎(15.2 公尺)。. 6-4.5.4 給水管及分流主管上應有中心間距不大於 80 英呎(24 公尺)的縱向防震吊架(longitudinal sway braces)。在有安裝側向防震吊架之管線上的縱向防震吊架，若其安裝間距在 24 英吋(609 公釐)內，可視為側向防震吊架。最後一個防震吊架與管路末端的距離不得超過 40 英呎(12.2 公尺)。. 54.