區劃開口部防火技術創新與應用研究（1/2）帷幕牆及嵌裝玻璃開口防火性能改善初探
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(2) 第二章. 文獻回顧. 093301070000G2016. 區劃開口部防火技術創新與應用研究 （1/2）帷幕牆及嵌裝玻璃開口防火 性能改善初探. 主 持 人：雷明遠 顧. 問：何明錦 陳建忠. 內政部建築研究所研究報告 中華民國九十三年十二月 1.
(3) MINISTRY OF INTERIOR ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE RESEARCH PROJECT REPORT. Research on the Application of Innovatory Techniques for Opening Fire Protective in Compartment（1/2）Preliminary study on enhancing fire protection performance of curtain wall and glazed opening. BY ALEC, MING-YUAN LEI. December 31, 2004 2.
(4) 第二章. 文獻回顧. 目 次 表次…………………………………………………………………III 圖次…………………………………………………………………IV 摘要…………………………………………………………………V 第一章 緒論 第一節 緣起背景............................................................................... 01 第二節 研究範圍............................................................................... 04 第三節 研究內容與方法 .................................................................. 05 第四節 研究預期成果 ...................................................................... 07 第二章 文獻回顧 第一節 防止延燒對策與技術 .......................................................... 09 第二節 帷幕牆防火試驗及性能基準 .............................................. 16 第三節 水淋幕嵌裝玻璃系統 .......................................................... 22 第三章 實驗設計 第一節 帷幕牆層間外牆防火試驗 .................................................. 25 第二節 全尺度實驗屋模擬火災實驗 .............................................. 27 第三節 水淋幕嵌裝玻璃系統預備實驗 .......................................... 31 第四章 實驗分析與檢討 第一節 帷幕牆層間外牆防火試驗 .................................................. 35 第二節 全尺度實驗屋外牆開口火災實驗 ...................................... 41 第三節 水淋幕嵌裝玻璃系統預備實驗 .......................................... 46. 第五章 帷幕牆防火試驗法及法規研議 3.
(5) 第一節 試驗法與相關建築法規之關聯性 ...................................... 55 第二節 耐火（防火時效）試驗及性能基準 .................................. 56 第三節 建築法規修正建議條文 ...................................................... 61 第六章 結論與建議................................................................................... 65 參考書目..................................................................................................... 69 附錄一 帷幕牆防火技術之分析比較 ...................................................... 71 附錄二 帷幕牆防火試驗試體設計圖說 .................................................. 81 附錄三 帷幕牆防火試驗試體框架設計圖說 .......................................... 93 附錄四 帷幕牆防火試驗報告................................................................... 97. 4.
(6) 表 次. 第二章. 文獻回顧. 表 2-1 帷幕牆防止火災延燒設計 ............................................................ 11 表 2-2 建築技術規則有關防火設備設置場所及性能之規定 ................ 14 表 2-3 帷幕牆之防火性能合格基準建議 ................................................ 17 表 2-4 影響水淋幕嵌裝玻璃系統的重要因子 ........................................ 23 表 5-1 建築設計施工編第 79 條修正條文建議表 ................................... 62 表 5-2 建築設計施工編第 79 條之 3 修正條文建議表 ........................... 63. 5.
(7) 圖 次 圖 2-1 帷 幕 牆 火 災 延 燒 途 方 式 ............................................................ 8 圖 2-2 建築物防火區劃之構成示意圖 .................................................... 12 圖 2-3 水淋幕系統防護之嵌裝玻璃帷幕牆設計示意圖 ........................ 22 圖 2-4 金像電子公司中壢廠大火情景 .................................................... 12 圖 2-5 帷幕牆火災延燒途方式 ................................................................ 13 圖 3-1 帷幕牆耐火試驗試體量測溫度位置 ............................................ 26 圖 3-2 火源配列模型 ................................................................................ 28 圖 3-3 單堆木材之熱釋放率 .................................................................... 28 圖 3-4 乾燥木材堆置情形 ........................................................................ 29 圖 3-5 全尺寸火災試驗室外觀................................................................ 29 圖 3-6 全尺寸火災試驗室溫度量測位置之規劃示意圖 ........................ 30 圖 3-7 全尺寸火災試驗室熱電偶測點實際安裝情形 ............................. 31 圖 3-8 水淋幕嵌裝防火玻璃實體圖 ......................................................... 32 圖 4-1 玻璃帷幕牆構造耐火試驗之層間填塞材非加熱側溫度變化..... 36 圖 4-2 玻璃帷幕牆構造耐火試驗之層窗間牆非加熱面溫度變化 36 圖 4-3 鋁板帷幕牆構造耐火試驗之層間填塞材非加熱側溫度變化.... 37 圖 4-3 鋁板帷幕牆構造耐火試驗之層間填塞材非加熱側溫度變化.... 37 圖 4-5 試驗前之玻璃帷幕牆構造耐火試驗試體 .................................... 38 圖 4-6 試驗中之玻璃帷幕牆構造耐火試驗試體 .................................... 38 圖 4-7 試驗前之鋁板帷幕牆構造耐火試驗試體 ..................................... 39 圖 4-8 試驗中之鋁板帷幕牆構造耐火試驗試體 ..................................... 39 圖 4-9 玻璃帷幕牆耐火試驗試體受熱面情景 ......................................... 40 圖 4-10 鋁板帷幕牆耐火試驗試體燒穿情景 ........................................... 40 圖 4-11 火場內部有撒水幕與無撒水幕之平均溫度比較 ...................... 42 圖 4-12 外牆開口處撒水幕前與撒水幕後之平均溫度比較 .................. 43 圖 4-13 外牆開口處有無撒水之熱輻射值比較 ....................................... 43 圖 4-14 無裝設撒水幕房間之實驗過程情景 ........................................... 44 6.
(8) 第二章. 文獻回顧. 圖 4-15 有裝設撒水幕之實驗過程情景 ................................................... 45 圖 4-16 無水淋防火玻璃之耐火加熱實驗設備配置及試驗過程 ........... 47 圖 4-17 無水淋防火玻璃之耐火加熱實驗結果 ....................................... 48 圖 4-18 水淋幕防火玻璃之加熱實驗有關裝置設備及過程 ................... 50 圖 4-19 水淋幕防火玻璃玻璃之加熱實驗結果 ....................................... 51 圖 4-20 水淋幕嵌裝強化玻璃系統實驗過程 ........................................... 53 圖 4-21 水淋幕嵌裝強化玻璃系統背面溫度變化 ................................... 54. 7.
(9) 摘. 要. 關鍵詞：防火區劃、耐火性、帷幕牆（層窗間牆）、周邊防 火系統、水淋嵌裝玻璃系統、防火試驗. 一、. 研究緣起. 先前研究中曾依據新建築技術規則規定及本所研擬之 「 帷 幕 牆 工 程 標 準 規 範 與 解 說 」（ 修 訂 稿 中 ）， 研 提 修 正 帷 幕 牆不同部位有關不同試驗標準及性能基準。然試體有關規 定，如怎樣合適大小的試體及構成可以代表「交接處防火構 造 」， 又 溫 度 量 測 位 置 規 定 ， 如 何 安 排 能 夠 正 確 評 估 出 性 能 基準，則尚待進一步探討、研議及訂定。性能式設計 （ Performance-based design） 業 正 式 導 入 我 國 建 築 法 規 ， 防 止外牆垂直延燒或者室內防火區劃開口延燒之手法，得不須 要按照設計施工編之規格式規定設計，亦可應用其他具同等 防 火 功 能 （ Equivalent fire protection performance） 之 設 計 措 施 （ 多 元 替 代 方 案 ）。 鑑 此 ， 本 研 究 期 許 對 於 防 火 區 劃 開 口 部之防火設備進行創新性設計研究，希望研發出不同於傳統 使用之防火門、防火窗、防火鐵捲門等設備，供建築設計之 參考應用。 二、. 研究方法及過程. (一 ) 蒐 集 國 內 外 有 關 帷 幕 牆 、 水 淋 幕 嵌 裝 玻 璃 法 規 、 標 準及有關開口火焰性狀研究文獻. 8.
(10) 第二章. 文獻回顧. (二 ) 帷 幕 牆 組 件 耐 火 試 驗 ： (一 ) 參 考 國 外 研 究 及 標 準，組 裝 3m×3m 試 體，並 依 國 際 標 準 加 熱 曲 線 進 行 試 驗。試 驗 過 程 將 量 測 觀 察 完 整 遮 焰 性、隔 熱 性 等 性 能 基 準 外，試 驗 後 觀 察 各 構 材 受火害情形。 (二 ) 洽 請 國 內 有 關 專 業 廠 商 提 供 本 計 畫 所 需 帷 幕 牆 試 體 設 計 與 組 裝，包 括 帷 幕 牆 層 間 牆 板 及 層 間 塞 材 料 兩 部 分，由 本 所 採 購 後 僱 請 專 業 人 員 按 試 體 設 計 組 裝。 (三 ) 利 用 本 所 台 南 防 火 實 驗 室 之 大 型 耐 火 試 驗 爐 進 行 標準火災溫度曲線加熱實驗。 (三 ) 實 大 尺 度 房 間 火 災 實 驗 計 畫 1、 利 用 6m(寬 )×10m(高 )以 上 垂 直 立 面 之 火 災 延 燒 實 驗設施（三層樓輕鋼構實驗架），進行帷幕牆開 口部噴出火焰、延燒性狀實驗時，實驗架正面全 以 矽 酸 鈣 板 構 成 6m(寬 )×10m(高 )以 上 垂 直 立 面 ， 但 於 二 樓 設 可 調 整 寬 度 之 開 口 （ 高 度 1.2m） ， 寬 度 最 大 5m； 二 樓 背 面 設 通 風 門 口 。 2、 依 先 前 自 辦 案 文 獻 調 查 結 果 ， 選 定 火 載 量 400 MJ/m 2 ， 燃 料 採 用 乾 燥 松 木 堆 （ 經 換 算 約 25 kg/ m2） ， 平 均 放 置 燃 燒 室 內 。 3、 進 行 噴 出 火 焰 正 面 高 度 、 寬 度 、 剖 面 噴 出 角 度 、 開口周圍溫度、輻射熱量測。 4、 使 用 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 設 置 於 開 口 處 ， 進 行 上 述 燃燒實驗及量測。 9.
(11) (四 ) 小 尺 度 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 實 驗 計 畫 1、 參 考 國 外 研 究 及 標 準 ， 組 裝 1m×1m 試 體 ， 並 依 國 際標準加熱曲線進行試驗。試驗過程將量測觀察 完整遮焰性、隔熱性等性能基準外，試驗後觀察 各構材受火害情形。 2、 洽 請 國 內 專 家 學 者 協 助 提 供 本 計 畫 所 需 帷 幕 牆 試 體設計與組裝。 3、 利 用 小 型 耐 火 試 驗 爐 進 行 標 準 火 災 溫 度 曲 線 加 熱 實驗。 三、. 重要發現. (一 ). 建築技術規則業增修帷幕牆有關防火性能規定，對於 「 與 樓 板 相 接 處 高 度 90 公 分 以 上 防 火 構 造 」之 防 火 試 驗 及 性 能 基 準 ， 採 用 主 要 參 考 CNS 12514 試 驗 條 件 及 參 考 美 國 UL 評 定「 建 築 物 周 邊 防 火 構 造 」性 能 基 準 之 組 合 ， 應是合理之試驗及評定標準。至帷幕牆窗戶開口部防火 試 驗 及 性 能 基 準 ， 可 採 用 CNS 14815 防 火 窗 試 驗 標 準 規 定；有關詳細介紹說明可參考本報告研究歸納之耐火性 能試驗標準建議案（如第五章）。. (二 ). 為防止室外帷幕牆之垂直延燒發生，法規要求在樓板 相 接 處 須 有 高 度 90 公 分 以 上 防 火 構 造，且 該 構 造 之 防 火 時效比照樓板，然從分析現行帷幕牆系統之主要構材， 不論是鋁材、玻璃皆難通過嚴格試驗，因此帷幕牆之防 火性能應從帷幕牆室內側背襯板與層間填塞材之合成構 造著手；換言之，帷幕牆主體構造不須硬性具有防火時. 10.
(12) 第二章. 文獻回顧. 效，但其內側應設置具防火時效之材料或構造，且與樓 板間隔處亦須使用具防火時效之填塞材填封，所構成之 整體合成構造稱為「建築物周邊防火系統」，須具備與 樓 板 相 同 之 防 火 時 效 (1 或 2 小 時 )。 (三 ). 從實驗顯示，現行普遍採用之帷幕牆系統並非防火構 造，此並非針對鋁框材、玻璃等構材，即使其使用之內 襯 構 造 亦 未 符 合「 遮 焰 性 」及「 阻 熱 性 」防 火 時 效 要 求 。 鑑此，未來建築物周邊防火系統應積極開發，該構造可 以 是 單 獨 系 統，但 設 計 施 工 上 若 能 配 合 帷 幕 牆 系 統 更 佳。. (四) 從 實 驗 顯 示 ， 外 牆 開 口 倘 單 獨 使 用 撒 水 幕 系 統 時 ， 對 於 隔熱或有效果，但對於阻隔火焰及煙氣可能失效，因此 搭配玻璃（即水淋嵌裝玻璃）加強阻隔火焰、煙氣及隔 熱性能，應是較可行之防火設計。從本研究預備實驗結 果，業充分顯示出水淋嵌裝玻璃系統具備不錯之遮焰性 與阻熱性防火時效，可進一步發展成為創新技術之防火 設備。 四、. 主要建議事項. (一 ) 上 述 關 於 「 與 樓 板 相 接 處 高 度 90 公 分 以 上 防 火 構 造 」 之 防 火 試 驗 及 性 能 基 準 ， 採 用 主 要 參 考 CNS 12514 試 驗 條 件 及 參 考 美 國 UL 評 定 「 建 築 物 周 邊 防 火 構 造 」 性 能 基 準 之 組 合，應 可 供 建 築 主 管 機 關 及 有 關 審 查 評 定 機 構 對帷幕牆防火構造審查之參考。 (二 ) 進 行 本 研 究 過 程 檢 討 現 行 建 築 規 定 ， 發 現 有 關 建 築 技 術規則宜增修以下二項建議：. 11.
(13) 1. 建 築 設 計 施 工 編 第 79 條 第 四 項「 建 築 物 外 牆 為 帷 幕 牆者，其外牆面與防火區劃牆壁交接處之構造，仍 應依前項之規定」有關交接處構造建議增加填塞材 構造部分，建議條文修正如「…其與防火區劃牆壁 （樓地板）交接處之牆面構造及貫穿縫隙填塞材料 合成之構造，……」。 2. 第 79 條 之 3 第 二 項「 外 牆 為 帷 幕 牆 者，其 牆 面 與 樓 地板交接處之構造，應依前項之規定」有關交接處 構 造 建 議 增 加 填 塞 材 構 造 部 分，建 議 條 文 修 正 如「 … 其與防火區劃牆壁（樓地板）交接處之牆面構造及 貫穿縫隙填塞材料合成之構造，……」。 (三 ) 本 年 度 雖 然 已 大 致 完 成 全 尺 度 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 之 實 驗 準 備，然 限 於 時 間 因 素 未 及 進 行，此 雖 不 影 響 上 述 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 防 火 性 能 之 結 論，確 可 以 進 一 步 探 討 有 關 設 計 參 數 之 影 響 效 應，提 供 相 關 創 新 技 發 展，鑑 此 ， 擬 於 下（ 94）年 研 究 實 驗 內 容 增 加 全 尺 度 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系統之實驗。. 12.
(14) 第二章. 文獻回顧. ABSTRACT Keywords: Fire Compartment, Fire Resistance, Curtain Wall (Spandrel), Perimeter Fire Containment System, Drenched Glazing System, Fire Testing. Based on the principles of fire compartmentation, the measures using fire-rated exterior wall (spandrel) and the intersection materials between wall and floor for preventing the fire spread between stories have been required in Building Technical Regulations (BTR) since 1st January 2004. However there are no testing standard and acceptance criteria appropriate for assessing the fire performance of curtain wall. A test proposal has been developed to test the spandrel portion and intersection of curtain wall in one mock-up specimen. The acceptance criteria are referred to the requirements of perimeter fire containment system listed in Underwriter’ s Laboratories Directoy. Few suggestions regarding amendment of BTR are also outlined for proposal. On the other hand, according to the new version of BTR, which has adopted the performance-based principle for design, many solutions of passive or active systems used for preventing the destruction of curtain wall 13.
(15) glazing and upward flame spread, can be assessed and recognized as the alternative solutions. The performance requirements for spandrel, openings and intersections are reviewed in terms of fire resistance performances, i.e. integrity, insulation and stability, in previous study. Drenched glazing system, which combine of water drencher and glazing component, has been verified its integrity and insulation performances in 1×1 m tests that complying with the requirements of conventional fire protective, e.g. fire door and window. The large-scale test will be conducted in the next year for comparison and further evaluation.. 14.
(16) 第二章. 第一章 第一節. 緒. 文獻回顧. 論. 緣起背景. 建築物樓板交接之外牆，依防火區劃設計概念係作為層間區劃之 用，旨在防止火災造成外牆窗戶玻璃等開口部破壞時火焰噴出延燒至 上方樓層。一般而言，外牆由混凝土造或磚造者，其防火時效概能達 到半小時以上防火時效，至帷幕牆由金屬框架、繫件及單元牆板所組 成，其與樓板之間並非完全密合交接，須以具有同等防火時效之防火 材料填補，以防止火、煙向上滲透。 我國建築技術規則業於 92 年 8 月 19 日新修正建築技術規則，其 中包括若干帷幕牆有關防火時效規定（業於 93 年 1 月 1 日生效實施） --建築設計施工編第 79 條之 3 明訂「防火構造建築物之樓地板應為 連續完整面，並應突出建築物外牆五十公分以上。但與樓板交接處之 外牆面高度有九十公分以上，且該外牆構造具有與樓地板同等以上防 火時效者，得免突出」，又「外牆為帷幕牆者，其牆面與樓地板交接 處之構造，應依前項之規定」。從上述規定可知，建築物帷幕牆與樓 板交接處應具備高度九十公分以上、一小時以上防火時效之防火構 造。然而我國迄今尚缺乏帷幕牆防火性能檢測及審核認可基準，在國 家標準亦無適用之試驗法標準；如何以合理的測試方法及合格基準認 可「交接處防火構造」之防火時效，有必要積極研究訂定。 先前研究中1曾依據新建築技術規則規定及本所研擬之「帷幕牆工. 雷明遠，帷幕牆防火性能基準與評估驗證之研究，內政部建築研究所研究 報告，2003a，p.20-28。 1. 15.
(17) 程標準規範與解說」 （修訂稿中） ，研提修正帷幕牆不同部位有關不同 試驗標準及性能基準。然試體有關規定，如怎樣合適大小的試體及構 成可以代表「交接處防火構造」 ，又溫度量測位置規定，如何安排能 夠正確評估出性能基準，則尚待進一步探討、研議及訂定。 前揭新修正之建築技術規則並於總則編第 3 條增訂有關性能法規 規定（Performance-based code）--「建築物之設計、施工、構造及 設備，依本規則各編規定。但有關建築物之防火及避難設施，經檢具 申請書、建築物防火避難性能設計計畫書及評定書向中央主管建築機 關申請認可者，得不適用本規則建築設計施工編第三章、第四章一部 或全部，或第五章、第十一章、第十二章有關建築物防火避難一部或 全部之規定」 ，此可視為性能式設計（Performance-based design） 正式導入我國建築法規之法源。依此，防止外牆垂直延燒或者室內防 火區劃開口延燒之手法，得不須要按照設計施工編之規格式規定設 計，亦可應用其他具同等防火功能（Equivalent fire protection performance）之設計措施（多元替代方案） 。例如防止外牆垂直延燒， 可藉由垂直或水平遮焰阻體（Flame barrier） 、撒水設備、防火玻璃、 外牆室內側安全距離等手法達成防止外牆延燒目的；又防止室內防火 區劃開口延燒，依新修正建築技術規則設計施工篇第 75 條規定，除 傳統使用之防火門、窗外，撒水幕及其他認可同等以上防火性能者， 皆可使用為區劃開口部之防火設備。不過，吾人欲強調應用此類替代 方案之設備技術前必須先經過審慎之科學驗證，證明其與法規原規定 之傳統設計、構造、設備具備同等之防火性能，方能使用於建築物內， 因此驗證的過程與方法相當重要。 綜上所述，本研究期許對於防火區劃開口部之防火設備進行創新 性設計研究，希望研發出不同於傳統使用之防火門、防火窗、防火鐵 16.
(18) 第二章. 文獻回顧. 捲門等設備。撒水幕是新型設備之一，用於室內區劃開口處主要是替 代防火捲門，其優點是平時可維持相同之空間動線暢通，火災時人員 避難不受影響，雖已明訂於建築技術規則內，但如何驗證其防火性能 及可靠度，尚待進一步研究中2。另外，使用於玻璃窗戶或玻璃分間 牆之水幕，其防火原理係以水噴淋在玻璃表面形成由上至下連續水 膜，以使火災時玻璃溫度不超過破壞溫度值，進而維持整體嵌裝玻璃 之完整面，並防止火焰燒穿。嚴格講，玻璃水幕在防火理論及噴頭、 用水量、噴水壓力等設計技術條件上，皆與替代防火捲門之撒水幕截 然不同，正確說法應是水淋嵌裝玻璃系統（drenched glazing system，以下或簡稱 DGS）。本研究預定於本（93）年度進行有關水 淋幕設備應用於嵌裝玻璃系統之研究，另次（94）年度進行有關水淋 幕設備應用於金屬捲門（鐵製或鋁製）之研究，俾將有關之創新技術 提供未來建築設計之應用。. 第二節. 研究範圍. 帷幕牆（Curtain wall）一詞，按建築技術規則之用語定義， 係指「構架構造建築物之外牆，除承載本身重量及其所受之地震、 風力外，不再承載或傳導其他載重之牆壁」，簡言之，帷幕牆即指 非承重外牆（Non-loadbearing exterior wall）。依建築技術規則 設計施工編規定，建築物之帷幕牆與樓板交接處依上述規定應以高 度 90 ㎝以上，且具半小時以上防火時效之防火構造所構成。此部分. 何明錦、鄭紹材，撒水幕防火設備評定基準之研究，內政部建築研究所研 究報告，2004。 2. 17.
(19) 外牆體，稱「層窗間牆（Spandrel）」，或有稱「樓板外側壁」者， 依前述規定，層窗間牆係作為上下樓層（間）區劃之用，旨在防止 外牆窗戶玻璃等開口部遭火災破壞時火焰噴出延燒至上方樓層。如 前述節所述，本研究對於帷幕牆防火試驗法之探討係完全根據建築 法規規定，以「高度 90 ㎝以上之層窗間牆構造」為試驗對象，而非 以整體帷幕牆構造為範圍。 上述之室內、外區劃開口之種種防火設備替代方案，曾於上 （92）年度研究報告整理有關應用原則及分析比較3；其中有關大面 積玻璃窗開口、玻璃分間牆採用水淋幕系統(Drenching system) 者，係結合嵌裝玻璃(由一般強化玻璃或安全膠合玻璃構成)及特製 撒水裝置及有關供水管路所構成，故屬於利用撒水保護嵌裝玻璃免 受火熱破壞作用之被動與主動混合式防火系統 (Hybrid system of passive and active fire protection)；此種系統只要各項噴淋條 件及嵌裝玻璃構造條件能夠配合得宜，用水量節約，且可使用於室 內或室外，將是具有發展潛力之開口部防火設備，值得進一步研究， 有鑑於此，本研究對於水淋幕嵌裝玻璃系統之可行性進行初步驗證。. 第三節. 研究內容與方法. 雷明遠，帷幕牆防火性能基準與評估驗證之研究，內政部建築研究所研究 報告，2003a，p.13-15。 3. 18.
(20) 第二章. 文獻回顧. 一、 蒐集國內外有關帷幕牆、水淋幕嵌裝玻璃法規、標準及有關開 口火焰性狀研究文獻 自相關期刊、圖書、研討會論文集、網際網站等檢索帷幕牆、開 口火焰延燒研究相關資料。此外，蒐集美國 IBC、UBC、NFPA、 ASTM、英國建築規則 Approved Document B 及 BS 等相關規定及 防火工程技術規範，並比較分析。 二、 帷幕牆組件耐火試驗 (一) 參考國外研究及標準，組裝 3m×3m 試體，並依國際標準加 熱曲線進行試驗。試驗過程將量測觀察完整遮焰性、隔熱 性等性能基準外，試驗後觀察各構材受火害情形。 (二) 洽請國內有關專業廠商提供本計畫所需帷幕牆試體設計 與組裝，包括帷幕牆層間牆板及層間塞材料兩部分，由本 所採購後僱請專業人員按試體設計組裝。 (三) 利用本所台南防火實驗室之大型耐火試驗爐進行標準火 災溫度曲線加熱實驗。 三、 實大尺度房間火災實驗計畫 （一） 利用 6m(寬)×10m(高)以上垂直立面之火災延燒實驗設施 （三層樓輕鋼構實驗架），進行帷幕牆開口部噴出火焰、 延燒性狀實驗時，實驗架正面全以矽酸鈣板構成 6m(寬)×. 19.
(21) 10m(高)以上垂直立面，但於二樓設可調整寬度之開口（高 度 1.2m），寬度最大 5m；二樓背面設通風門口。 （二） 依先前自辦案文獻調查結果，選定火載量 400 MJ/m2，燃 料採用乾燥松木堆（經換算約 25 kg/ m2），平均放置燃 燒室內。 （三） 進行噴出火焰正面高度、寬度、剖面噴出角度、開口周圍 溫度、輻射熱量測。 （四） 使用水淋嵌裝玻璃系統設置於開口處，進行上述燃燒實驗 及量測。 四、 小尺度水淋嵌裝玻璃系統實驗計畫 （一） 參考國外研究及標準，組裝 1m×1m 試體，並依國際標準加 熱曲線進行試驗。試驗過程將量測觀察完整遮焰性、隔熱 性等性能基準外，試驗後觀察各構材受火害情形。 （二） 洽請國內專家學者註 1 協助提供本計畫所需帷幕牆試體設 計與組裝。 （三） 利用小型耐火試驗爐進行標準火災溫度曲線加熱實驗。. 註. 1. 本部分實驗工作承蒙成功大學機械系林大惠教授熱忱協助完. 成，特此致謝。 20.
(22) 第二章. 第四節. 文獻回顧. 研究預期成果. 綜上可知，本研究目的有三：(1)探討目前常用帷幕牆之層間外牆 構造之防火性能，以供瞭解傳統帷幕牆構造有待改善之處；(2)就帷 幕牆之層間外牆部分（高度 90 ㎝以上防火構造）及填塞材料共同構 造部位進一步研提整合試驗方法，亦即一次性試驗可同時測試層間牆 板及層間填塞構造之防火時效；此不僅較能反映出帷幕牆真實構造方 式之防火性能，更能節省實驗成本與時間；(3)從性能設計觀點，探 討水淋幕嵌裝玻璃系統應用為防火玻璃帷幕牆之可行性。 而本計畫預期達成之成果如次： 1. 建立國內有關帷幕牆系統耐火性能試驗資料，並研擬帷幕牆防火 試驗法（帷幕牆層間牆板及層間塞材料合成構造之整合試驗方 法）建議草案。 2. 瞭解水淋嵌裝玻璃系統或防火垂幕設備應用作外牆或區劃開口防 火保護之可行性，並研擬設計應用要項，供日後各界參採。. 21.
(23) 第二章 文獻回顧 第一節. 防止延燒對策與技術. 一、 防止外牆延燒 帷幕牆有關之火災延燒，除上述開口部噴出火焰會向上 方樓層或鄰接建築物外牆加熱，另外室內火災之熱氣、濃煙 亦 可 能 經 由 帷 幕 牆 與 樓 板 交 接 之 縫 隙 向 上 竄 流 ， 如 圖 2-1 所 示。國內帷幕牆建築物主要用為辦公大樓、商業大樓或廠辦 複合大樓，建造基地幾乎都是面臨道路，加上建築物高層 化，因此建築物周圍多面臨道路或與鄰棟建築物有充分安全 之防火間隔（概在六公尺以上），從建築物火災安全觀點， 受到側向直接火燒或輻射熱引燃之機率甚微，且帷幕牆材料 不論是金屬、玻璃、石材皆為不燃性，對於飛火接觸引起燃 燒之可能機率幾乎為零，故此類建築物受到鄰棟火災延燒危 險甚低。有鑑於此，帷幕牆建築物火災延燒防範對策，應以 室內火災引起之樓層延燒為重點。 有 關 帷 幕 牆 防 止 火 災 延 燒 設 計 可 分 為 自 然 式 （ Passive） 與 主 動 式 （ Active） 防 火 技 術 兩 類 4， 茲 簡 扼 說 明 如 下 ： （一）自然式防火技術 1. 外 突 防 火 樓 板 或 遮 簷 2. 防 火 層 窗 間 牆 板 雷明遠，從火災案例探討帷幕牆防止延燒之設計，現代防災防火科技展望 與應用國際研討會論文集，台北，2003，p.B7-1~7-19。 4. 22.
(24) 第二章. 文獻回顧. 圖 2-1 帷 幕 牆 火 災 延 燒 途 方 式. 3. 防 火 嵌 裝 玻 璃 帷 幕 牆 4. 活 動 防 火 外 牆 板 （ 遮 簷 ） 5. 活 動 防 火 垂 壁 或 捲 簾 6. 帷 幕 牆 內 側 防 火 阻 隔 體 構 造 （二）主動式防火技術 1. 自 動 撒 水 設 備 防 護 2. 水 淋 幕 設 備 防 護 以上個別技術應用說明詳如本研究報告附錄一所述。. 此外，以上各項技術可區分為符合法規規格功能之構造 或是同等功能之構造或設備，另尚有應用防火工程之設計 法 ， 以 下 整 理 分 析 各 種 設 計 之 要 點 ， 如 表 2-1 所 示 。. 23.
(25) 表 2-1 帷幕牆防止火災延燒設計. 設 計 手 法 1. A. 符合規格法規設計. 2.. 3. 4. B 同等功能之替代設計手法 5. 6.. 7.. C. 性能設計手法. 試驗法或評估 檢證法 外突樓板 建築技術規則設計施工編第 79 條之 3；須 標準耐火試驗（標準火災 突出 50 公分以上 加熱曲線） 建築技術規則設計施工編第 79 條之 3；高 防火層窗間牆板（與樓板 標準耐火試驗（標準火災 度須 90 公分以上，與防火樓板同等以上防 交接處之外牆） 加熱曲線） 火時效 建築技術規則總則編第四條；比照防火層窗 耐火試驗標準或非標準火 防火嵌裝玻璃帷幕牆 間牆板 災實驗 活動防火外牆板（防火遮 耐火試驗標準或非標準火 建築技術規則總則編第四條；比照外突樓板 簷） 災實驗 建築技術規則總則編第四條及設計施工編 耐火試驗標準或非標準火 活動防火垂壁或捲簾 第 75 條；比照防火層窗間牆板或防火門窗 災實驗 帷幕牆內側防火阻隔體構 建築技術規則總則編第四條；比照防火層窗 耐火試驗標準或非標準火 造 間牆板 災實驗 建築技術規則總則編第三條；層窗間牆高度 自動撒水設備防護 非標準火災實驗 少於 90 公分之帷幕牆開口防護 建築技術規則總則編第三條；層窗間牆高度 水淋幕設備防護 非標準火災實驗 少於 90 公分之帷幕牆開口防護 噴出火焰高度、輻射熱、 建築技術規則總則編第三條；樓板突出或層 防火工程評估、驗證技術 帷幕牆構材破壞溫度、安 窗間牆高度免適用第 79 條之 3 規定 全間隔等參數評估、驗證 應 用 技 術. 8.. 9.. 法規依據與性能要求. 24.
(26) 二、 防 止 室 內 區 劃 開 口 部 延 燒 以 防 止 火 災 擴 大 為 目 的 而 設 置 之 防 火 區 劃，可 再 區 分 為 面 積 區 劃、層 間 區 劃、豎 道 區 劃、異 種 用 途 區 劃 等 四 種 基 本 區 劃 ， 如 圖 2-2 所 示 。. 豎道區劃 使用區劃 層間區劃. 面積區劃 辦公室. 2-2. 劇院. 圖. 建築物防火區劃之構成示意圖. 1. 面 積 區 劃 （ 或 分 區 區 劃 ） ： 一 定 樓 板 面 積 以 內 實 施 之 防 火 (煙 )區 劃，用 以 防 止 火 災 之 火 焰 及 煙 之 大 範 圍 擴 大，通 常 以 防 止 水 平 方 向 之 延 燒 及 煙 流 動 為 目 的 ， 亦 即 在 一 定 較 大 面 積 之 樓 層 做 分 區 區 劃，使 發 生 火 災 區域與同樓層之其他區域隔離。 2 . 層 間 區 劃（ 或 樓 層 區 劃 ）： 為 防 止 火 災 向 其 他 樓 層 ， 特別是向上樓層延燒擴大，在各樓層所設定之區 劃。此層間區劃之構成，以樓地板層（防止室內向 其他樓層之延燒）及層窗間牆、屋簷等（防止自建 築物周圍向其他樓層之延燒）為基本構造。一般要 特 別 注 意，殘 留 在 樓 地 板 內 埋 設 錯 誤 的 給 (排 )水 管 、. 25.
(27) 電 線 (纜 )管 等 管 路 ， 可 能 成 為 火 災 區 劃 疏 於 保 護 之 處。 3 . 豎 道 區 劃 （ 垂 直 區 劃 ）： 樓 梯 間 （ 含 電 梯 、 電 扶 梯 、 物 梯 ）、 排 煙 道 、 豎 井 （ 垂 直 管 道 間 ） 等 非 水 平 樓 板 區 劃 部 份 皆 可 視 為 豎 道 區 劃。由 於 垂 直 動 線 空 間9，在 火 災 時 容 易 形 成 火 焰 傳 播 及 煙 氣 擴 散 的 通 道，所 以 應 特 別 慎 重 加 以 區 劃，另 外 構 成 建 材 為 防 火 構 造 或 以 不 燃 材 料 建 造 的 牆 壁 為 原 則，並 配 合 使 用 防 火 門 窗 。垂 直 通 道 中 熱 氣 流 擴 散 速 率 遠 高 於 水 平 通 道 者，倘 被 煙 氣 竄 進，常 會 成 為 煙 氣 遠 距 離 擴 散 之 途 徑，因 此 應 特 別注重區劃之完整性、閉合性。 4. 使 用 區 劃 （ 異 種 用 途 區 劃 ） ： 在 同 一 建 築 物 內 兩 種 以上不同使用方式及管理形態的空間同時存在時， 為防止危險相乘應予以區劃。起火危險及延燒危險 性較高的部分須與其他部分隔離，又避難者較多時 可能造成避難混亂的場所亦須與其他部分隔離加以 保護。另其構成部材為防火構造或以不燃材料建 造，及開口部使用防火門窗等防火設備。. 由上可知，為防 止 室 內 各 種 區 劃 開 口 部 延 燒，傳 統 上 對 於 供 人 員、物 品 或 光 線、空 氣 通 過 之 大 開 口 部 使 用 防 火 門、窗 以維護防火區劃之完整性，至供管線、管道通過之小開口 部，則 使 用 貫 穿 部 防 火 材 料 系 統 來 維 護 防 火 區 劃 之 完 整 性 。 本 研 究 因 探 討 區 劃 大 開 口 部 之 創 新 防 火 設 備，以 下 謹 整 理 現 行 建築技術規則有關防火設備設置場所及性能之規定，如表 2-2 所 示。 26.
(28) 第二章. 表 2-2. 建築技術規則有關防火設備設置 場所及性能之規定 設置場所. 1.. 阻熱性. 防火構造物用途區 1 小時以上防火時效及 劃. 3.. 防火設備性能. 防火構造物面積區 1 小時以上防火時效及 劃. 2.. 阻熱性. 防火構造物垂直區 1 小時以上防火時效 劃. 4.. 防火構造物外牆. 5.. 不燃材料之非防火 1 小時以上防火時效及 構造物面積區劃. 6.. 半小時以上防火時效. 阻熱性. 可燃材料之非防火 1 小時以上防火時效及 構造物面積區劃. 7.. 阻熱性. 60A. 60A. 60A. 阻熱性. 可燃材料之非防火 1 小時以上防火時效 構造物面積區劃. 10. 不燃材料之非防火 半小時以上防火時效 構造物面積區劃 11. 貫穿區劃之管道間 1 小時以上防火時效. 12. 集合住宅分戶牆 13. 餐飲業廚房. 1 小時以上防火時效. 第 79 條 第 79 條之 3 第 79 條之 1. 第 79 條之 2. 30B 第 79 條之 4 60A. 60A. 30B. 高層（11 層以上） 1 小時以上防火時效及 防火區劃. 9.. 相關法規. 非防火構造物用途 半小時以上防火時效 區劃及垂直區劃. 8.. 文獻回顧. 60A. 60B. 30B. 60B. 60B. 第 80 條. 第 81 條. 第 82 條. 第 83 條. 第 84 條. 第 84 條之 1. 第 85 條 第 85 條之 1 第 86 條. 27.
(29) 14. 無開口區劃. 1 小時以上防火時效. 15. 供避難用之走道或 1 小時以上之防火時效 直通樓梯間出入口 16. 直通樓梯之垂直區 1 小時以上防火時效 劃 17. 直通樓梯之構造. 半小時以上防火時效. 60B 第 89 條 60B. 60B. 20. 特別安全梯排煙室. 第 97 條 60B +30 A. 出入口 21. 緊急用昇降機間. 第 92 條. 30B 第 96 條. 18. 室內安全梯出入口 1 小時以上防火時效 及 19. 戶外安全梯出入口 半小時以上阻熱性. 第 91 條. 1 小時以上防火時效. 60B 第 107 條. 22. 防火構造物防火間 1 小時或半小時以上防 60B 第 101 條 隔 23. 避難層出入口. 火時效. /30B. 1 小時以上防火時效 及 60B 第 101 條 半小時以上阻熱性. +30 A. 24. 地下建築物對外連 1 小時以上之防火時效 接部分 25. 地下層連接部分. 及阻熱性. 第 181 條. 1 小時以上之防火時效 60B 第 189 條. 26. 地下使用單元與地 1 小時以上之防火時效 下通道間 27. 地下建築物面積區 1 小時以上防火時效 劃 28. 地下建築物垂直區 1 小時以上防火時效 劃. 60A. 60B. 60B. 60B. 第 201 條. 第 202 條. 第 203 條. 28.
(30) 第二章. 29. 高層建築物特別安 1 小時以上防火時效 全梯連接走廊區劃 30. 高層建築物昇降機 1 小時以上防火時效 廳連接走廊區劃 31. 燃氣設備之用途區 1 小時以上防火時效 劃 32. 高層建築物防災中 2 小時以上防火時效 心. 第二節. 60B. 60B. 60B. 120B. 文獻回顧. 第 241 條. 第 242 條. 第 243 條. 第 259 條. 帷幕牆防火試驗及性能基準. 帷 幕 牆 之 防 火 性 能 除 考 慮 耐 火 性 （ Fire resistance） 外 ， 尚 應 注 意 構 材 之 火 災 延 燒 性 （ Fire spread） 。 謹 摘 要 說明如下： 1、 耐 火 試 驗 有關耐火試驗方法，係配合建築法規對於帷幕牆防火時 效 規 定 ， 以 我 國 為 例 （ 如 前 述 條 文 ）， 帷 幕 牆 牆 體 構 造 須 具 有半小時、1 或 2 小時防火時效，帷幕牆開口部則須具有半 小 時 或 1 小 時 防 火 時 效 之 性 能。我 國 建 築 法 規 中 對 於 延 燒 擴 大 之 防 範 ， 係 以 限 制 起 火 建 築 物 （ 或 起 火 戶 ）之 火 災 離 開 該 建 築 物（ 或 居 室 ）為 手 法 。 因 此 ，在 防 止 樓 層 延 燒 方 面 ，規 定 外 牆 須 有 高 度 至 少 90cm 之 層 窗 間 牆 ， 以 防 樓 下 居 室 火 災 直接攀越樓板捲燒至樓上；另一方面，在防止鄰棟延燒方 面，規 定 具 防 火 時 效 之 外 牆 及 開 口 部 以 限 制 火 災 之 對 流 熱 或 29.
(31) 輻 射 熱 造 成 鄰 棟 火 害 或 起 火。鑑 此，其 耐 火 試 驗 以 模 擬 室 內 火 災 溫 度 變 化 之 方 式 進 行 較 為 合 理，而 非 採 用 模 擬 室 外 火 災 加熱溫度之試驗條件。 鑑 上 所 述，我 國 雖 然 無 專 屬 適 當 之 帷 幕 牆 耐 火 試 驗 法 標 準，但比照國外情形，可採用牆壁耐火試驗法標準，亦即 C N S 1 2 5 1 4。 本 項 標 準 ， 於 9 1 年 8 月 7 日 第 二 次 修 訂 時 ， 業 參 考 I S O 8 3 4 內 容 予 以 調 合，因 此 國 內 防 火 構 造 性 能 要 求 與 國 際 水 準 可 說 幾 乎 一 致。關 於 帷 幕 牆 非 開 口 部 外 牆 之 防 火 性 能 基 準 ， 引 用 C N S 1 2 5 1 4 應 規 定 須 滿 足「 遮 焰 性 」及「 阻 熱 性 」。 另 外 層 間 塞 構 造 應 隨 牆 體 一 併 進 行 試 驗 ， 同 理 ， 須 滿 足「 遮 焰 性 」及「 阻 熱 性 」要 求 ； 關 於 帷 幕 牆 開 口 部（ 窗 戶 ） 之 耐 火 試 驗 法 標 準，可 採 用 C N S 1 4 8 1 5 進 行，因 配 合 法 規 要 求，帷幕牆開口部性能基準須滿足「遮焰性」及「阻熱性」 要 求 。 有 關 帷 幕 牆 各 部 位 構 造 之 防 火 基 準 規 定 5， 可 整 理 如 表 2-3 所 示 。 表 2-3. 帷幕牆之防火性能合格基準建議 帷幕牆 開口部. 遮焰性. 5. 非開口部外 牆 CNS 12514 CNS 11227 CNS 14815 ◎棉花墊未◎未產生有◎棉花墊未 引燃 害 破 壞、脫 引 燃 ◎ 在 非 加 熱 落… ◎在非加熱 面 之 持 續◎未產生通 面 之 持 續 火 焰 未 超 達 非 加 熱 火 焰 未 超 過 10 秒 面 之 火 焰 過 10 秒. 牆與樓板交接處（層間塞） CNS 12514 ASTM E1966 ◎棉花墊未◎棉花墊未 引燃 引燃 ◎在非加熱 面 之 持 續 火 焰 未 超 過 10 秒. 雷 明 遠 ，帷 幕 牆 防 火 性 能 基 準 與 評 估 驗 證 之 研 究 ， 內 政 部 建 築 研 究 所 研. 究 報 告 ， 2003 ， p.27 。 30.
(32) 第二章. ◎通達非 熱 面 之 續 噴 出 焰 未 超 10 秒. 加 及 有 害 持 隙… 火◎在非加 過 面 之 持 火 焰 未 過 10 秒. 阻熱性. ◎平均溫度 低 於 170℃ ◎最高溫度 低 於 210℃. 附加試驗. ◎衝擊試驗 或 ◎噴水試驗. 裂◎通達非 熱 面 之 熱 續 噴 出 續 焰 未 超 超 10 秒 ◎周壁開 未 產 生 通間隙 ◎最高溫度◎平均增 低 於 260℃ 溫 度 低 140℃ ◎最高增 溫 度 低 180℃ ◎衝擊試驗 或 ---◎噴水試驗. 加◎通達非 持 熱 面 之 火 續 噴 出 過 焰 未 超 10 秒 口 貫. 文獻回顧. 加 持 火 過. 加◎平均溫度◎平均增加 於 低 於 170℃ 溫 度 低 於 ◎ 最 高 溫 度 139℃ 加 低 於 210℃ ◎ 最 高 增 加 於 溫 度 低 於 181℃ ◎ 衝 擊 試 驗 ◎噴水試驗 或 ◎噴水試驗. [註 1] CNS 12514【 建 築 物 構 造 部 分 耐 火 試 驗 法 】、 CNS 11227【 建 築 用 防 火 門 耐 火 試 驗 法 】、 CNS 14815【 建 築 用 防 火 固 定 窗 耐 火 試 驗 法 】。. [註 2] ASTM E1966【 Standard Test Method for Fire-Resistive Joint Systems】，為 國 外 常 用 之 層 間 塞 材 料 防 火 試 驗法。. 2、 表 面 延 燒 試 驗 目前國際上應用於評估外牆或帷幕牆面材表面延燒特性 之 試 驗 法 6， 有 以 下 幾 種 ： (1) CAN/ULC-S134. 建築立面延燒試驗. 此 項 測 試 方 法 原 本 是 加 拿 大 國 家 研 究 院 (National Research Council, Canada) 所 發 展 出 來 的 ， 隨 後 被 訂 為 C A N / U L C - S 1 3 4。 此 法 是 用 一 個 6 . 3 公 尺 寬 × 1 0 . 3 公 尺 高 ， 在 靠 近 底 部 的 地 方 有 一 個 2.6 公 尺 寬 ×1.37 公 尺 高 窗 戶 開 口 的 6. R . L. Al pert and R. J . Davis , Eval uat ion of Ext eri or Ins ul at ion and. Fin is h S ys t em Fire Haz ard for C om m ercial Appl i cati ons , J . Fire P rot. Eng., vo l. 1 2, p.245~258, 2002. 31.
(33) 樣 本 來 進 行 測 試 。 正 常 試 驗 情 況 下 ， 6.5MW 的 熱 釋 放 率 被 當 作 標 準 加 熱 源，但 在 有 窗 戶 的 房 間 內 使 用 丙 烷 燃 燒 器 可 以 產 生 5.5MW 到 10.3MW 間 的 熱 釋 放 率 。 樣 本 合 格 基 準 為 最 大 火 焰 高 度 未 達 窗 戶 上 方 5 公 尺 處 ， 且 在 窗 戶 上 方 3.5 公 尺 處 的 最 大 熱 通 量 為 35kW/m2。 (2)ISMA（. NFPA 285） 延 燒 試 驗. 中 度 規 模 多 樓 層 裝 置 （ Intermediate-Scale Multistory Test Apparatus； ISMA） 是 最 常 被 用 來 評 估 EIFS 產 品 的 測 試 方 法 ， 且 亦 常 被 建 築 規 範 機 構 建 議 採 納 。 ISMA 裝 置 是 一 個 兩 層 樓 、 4.6 公 尺 高 的 結 構 ， 使 用 一 個 4.3 公 尺 寬 ×5.5 公 尺 高 ， 在 靠 近 底 部 的 地 方 有 一 個 2 公 尺 寬 ×0.76 公 尺 高 窗 戶 開 口 的 樣 本 進 行 測 試。在 窗 戶 開 口 的 上 方，有 共 四 公 尺 的 試 體 ， 且 離 窗 戶 的 最 大 距 離 為 3.05 公 尺 以 使 火 焰 可 以 擴 散 。 除 了 決 定 可 使 火 災 擴 散 的 最 大 距 離 外，本 方 法 還 針 對 在 不 同 位 置 所 設 置 之 內 嵌 式 溫 度 計 所 量 得 的 溫 度 設 定 最 大 值，以 估 計 火 焰 在 洞 穴 中 或 核 心 材 料 的 表 現 。 ISMA 裝 置 包 含 兩 個 燃 燒 器，其 中 一 個 在 房 間 內 窗 戶 開 口 的 後 方 製 造 最 大 為 9 0 0 k W 的 火 焰 ， 另 外 一 個 則 在 窗 戶 開 口 處 製 造 最 大 為 400kW 的 火 焰。 (3) ISO/DIS. 13785-2 建 築 立 面 延 燒 試 驗. I S O / D I S 1 3 7 8 5 - 2 大 規 模 的 立 面 測 試 方 法 是 一 個 “國 際 標 準草案” ，包 含 了 一 個 附 於 3 公 尺 寬 × 5 . 7 公 尺 高 樣 本 上 的 1 . 2 公 尺 寬 的 風 牆 ， 以 塑 造 一 個 不 對 稱 的 90˚ 角落構造。在一個 32.
(34) 第二章. 文獻回顧. 寬 2 公 尺、 高 1.2 公 尺 的 窗 戶 開 口 上 方 有 一 個 四 公 尺 高 的 樣 本 。 窗 戶 開 口 的 其 中 一 邊 距 離 風 牆 角 落 5 0 m m。 因 火 焰 從 窗 戶 開 口 後 方 的 房 間 流 出 所 產 生 的 熱 流，被 一 個 裝 設 在 窗 戶 上 方不可燃表面中心的儀器量測。 (4)改 良 式. ASTM E108 延 燒 試 驗. 為了因應製造商及執法人員必須進行外牆系統評估的測 試 需 求 ， 加 州 大 學 在 1970 年 進 行 了 一 個 研 究 。 這 個 研 究 促 成 了 修 正 版 的 ASTM E 108 屋 頂 覆 蓋 物 火 焰 擴 散 測 試 方 法 。 這 個 修 正 後 的 E 1 0 8 測 試 方 法， 將 垂 直 的 外 牆 樣 本 而 非 斜 屋 頂 樣 本 ， 外 露 在 由 E 108 線 性 燃 燒 器 所 產 生 的 1.7 公 尺 高 的 火 焰 面 下。除 此 之 外，藉 由 樣 本 上 方 的 抽 風 機 將 氣 流 導 出 ， 亦進一步解決了火焰被吹風機所產生的氣流導向斜屋頂樣 本 的 缺 點。在 這 個 測 試 中，燃 燒 器 所 產 生 的 熱 約 為 380kW， 這 個 值 與 標 準 的 E 108 測 試 方 法 一 樣 。 在 樣 本 尺 寸 部 分 ， 修 正 後 方 法 所 採 用 之 樣 本 尺 寸 為 1.83 公 尺 寬 、 3.05 公 尺 高 ， 而 標 準 的 E 108 測 試 方 法 所 採 用 之 樣 本 尺 寸 則 為 1 公 尺 寬 、 2.44 公 尺 到 3.97 公 尺 高 。 (5)BS. 外覆牆系統延燒試驗. 英國標準測試方法是使用一個包括可供樣本架設的一主 要 牆 面 的 裝 置 ， 在 該 牆 面 底 部 有 2 公 尺 ×2 公 尺 的 開 口 。 在 這 個 開 口 後 方 的 燃 燒 室 中 ， 一 個 最 大 熱 釋 放 率 約 3MW 的 木 板 框 會 製 造 必 要 的 熱 流，使 其 透 過 開 口 進 入 測 試 裝 置。主 要 測 試 樣 本 的 尺 寸 為 ： 高 於 開 口 部 最 少 6 公 尺 ， 寬 度 為 2.6 公 33.
(35) 尺 。 垂 直 於 這 個 主 要 樣 本 的 是 一 面 距 離 開 口 側 250mm 的 風 牆 ， 高 度 與 主 要 測 試 樣 本 相 等 ， 但 寬 度 至 少 1.5 公 尺 。 像 這 樣，材 料 在 角 落 構 造 處 進 行 測 試。必 須 注 意 的 是，從 燃 燒 室 流 出 的 火 焰 可 能 不 會 直 接 進 入 由 相 鄰 的 風 牆 所 圍 塑 的 角 落。 (6) FM 50-ft 角 落 測 試 方 法 以 燃 燒 一 個 鄰 近 90°牆 角 落 的 木 角 材 堆 所 製 造 出 的 熱 流 環 境 模 擬 外 部 牆 面 的 特 性，亦 即 這 個 角 落 必 須 要 夠 高 以 消 除 天 花 板 效 應 。 因 此 發 展 出 採 用 一 個 具 有 標 準 火 源 （ 1.5 公 尺 高 的 木 角 材 堆 ） ， 及 裝 有 內 襯 的 固 定 牆 面 的 50-ft 角 落 測 試 法 。 角 落 表 面 為 密 度 680kg/m3 的 石 膏 板 ， 內 襯 玻 璃 纖 維 覆 蓋 住 整 個 牆 面 高 度，但 僅 限 於 距 離 角 落 2 . 4 4 公 尺 的 範 圍 內 。 天 花 板 採 用 沒 有 保 護 裝 置 的 鋼 板，用 來 支 撐 兩 側 的 牆 面。木 角 材 堆 是 由 約 340 公 斤 、 尺 寸 為 1.07 平 方 公 尺 的 橡 木 板 所 組 成 ， 並 用 兩 個 吸 滿 2.4 公 升 汽 油 的 棉 棒 點 燃 。 在 不 同 燃 燒 時間及在距離木角材堆上方不同高度處量測氣體溫度及熱 通 量，溫 度 及 熱 通 量 要 達 到 最 高 值 至 少 要 燃 燒 650 秒，可 見 的 最 大 火 焰 高 度 為 9 公 尺 ， 且 平 均 火 焰 高 度 為 7.6 公 尺 （ 2 5 - f t ）。 此 項 測 試 法 經 過 F M 研 究 改 良 之 後 ， 已 成 為 最 適 合 用 來 評 估 EIFS 立 面 在 火 災 情 境 中 延 燒 特 性 的 測 試 方 法 。 3.UL 建 築 物 周 邊 防 火 系 統 驗 證 標 準 7 依 據 U L 耐 火 產 品 型 錄 ( F i r e R e s i s t a n c e D i r e c t o r y )， 建 築 物 周 邊 防 火 系 統 ( P e r i m e t e r F i r e C o n t a i n m e n t S y s t e m； P F C S ) 7. Un d erwrit er’ s Laboratori es , 2004, Fi re R es is t ance Di rect ory. 34.
(36) 第二章. 文獻回顧. 係 指 具 有 防 火 時 效 之 樓 板 與 不 具 防 火 時 效 之 帷 幕 牆，加 上 設 置在樓板與帷幕牆間之填塞材料所合成用為阻止垂直火災 延 燒 之 特 定 構 造 。 PFCS 或 許 是 由 各 別 具 防 火 時 效 之 材 料 構 成 ， 然 其 防 火 時 效 僅 適 用 於 完 整 系 統 。 UL 不 對 個 別 PFCS 之構材認定其防火時效，且不准不同系統構材之間互換。 在 UL 耐 火 產 品 型 錄 ， PFCS 歸 類 為 「 XHDG」 類 產 品 。 其 性 能 驗 證 標 準 有 二：( 1 ) N F P A 2 8 5 室 外 非 承 重 牆 組 件 ( 含 可 燃 材 料 ) 之 燃 燒 性 評 估 標 準 試 驗 法，( 2 ) A N S I / U L 2 0 7 9 建 築 接 合 部 系 之 耐 火 性 試 驗 法。所 有 產 品 之 試 驗 壓 力 是 以 樓 板 下 方 距 離 12 英 吋 (30.5cm)處 維 持 最 小 正 壓 差 在 0.01 英 吋 (0.25mm) 水 柱 高 。 每 一 個 PFCS 需 被 評 定 兩 項 防 火 時 效 性 能 ： 「 遮 焰 性 (Integrity rating)」 及 「 阻 熱 性 (Insulation rating)」 。 前 者 量 測 樓 板、帷 幕 牆 或 填 塞 材 料 之 非 加 熱 側 有 無 火 焰 穿 透，後 者 量 測 非 加 熱 側 有 無 火 焰 穿 透 及 熱 氣 透 過 造 成 溫 度 上 升，在 填塞材料非加熱面或帷幕牆內部表面且離填塞材料高度 1 英 吋 位 置 (25mm) 之 最 高 溫 度 上 昇 不 得 超 過 初 始 溫 度 325℉(163℃)以 上 。 倘 若 PFCS 之 樓 板 與 帷 幕 牆 之 間 淨 距 離 在 6 英 吋 (15.2cm)以 上 者 ， 在 填 塞 材 料 非 加 熱 面 之 最 高 溫 度 上 昇 不 得 超 過 初 始 溫 度 250℉(121℃)以 上 。 此 外 ， 另 一 選 項 性 能 要 求 是 氣 漏 性 等 級 (Leakage r a t i n g )，其 測 試 是 以 室 溫 空 氣 或 4 0 0 ℉ ( 2 0 4 ℃ ) 熱 氣 在 壓 差 0 . 3 英 吋 (7.6mm) 水 柱 高 之 條 件 進 行 ， 量 測 其 空 氣 洩 漏 量 ( 單 位 ft3/min‧ ft)。 35.
(37) 第三節. 水淋幕嵌裝玻璃系統. 如前述，水淋幕嵌裝玻璃系統因結合玻璃之實體阻體 (Solid barrier)特 性 與 玻 璃 表 面 連 續 水 膜 之 阻 熱 特 性 (帶 走 玻 璃 熱 量 使 溫 度 不 昇 高 )， 所 以 被 視 為 可 行 之 外 牆 區 劃 開 口 防 火 設 備 替 代 方 案 （ 如 圖 2 - 3 ）。. 圖 2-3 水淋幕系統防護之嵌裝玻璃帷幕牆設計示意圖 英 國 LPC(Loss Prevention Council)曾 配 合 購 物 中 心 開 發 業 者 之 委 託 需 要，進 行 過 水 淋 幕 系 統 保 護 嵌 裝 玻 璃 之 全 尺 寸 火 災 實 驗，用 以 模 擬 探 討 購 物 商 店 展 示 櫥 窗 及 帷 幕 牆 之 火 災 情 景 8。 從 L P C 的 實 驗 顯 示 ， 水 淋 幕 可 使 嵌 裝 玻 璃 降 低 溫 度 至 50℃ 以 下 ， 其 成 效 相 當 優 異 。 從 實 驗 結 果 亦 發 現 水 淋 幕. 8. B. Mo rri s , 2000, Glaz ing for Compartm ent at ion, Pr oceeding of. Wo r ks h op on Fir e Saf et y Engi neer ing Principl es , Taipei , Taiwan, R .O.C . 36.
(38) 第二章. 文獻回顧. 嵌裝玻璃系統在設計安裝上有若干重要變數必須加以注 意 ， 如 表 2-4 所 示 ； 亦 即 水 淋 幕 系 統 的 成 功 與 否 ， 主 要 在 於 必 須 讓 使 玻 璃 溫 度 均 勻 維 持 在 一 定 溫 度 下，否 則 一 般 帷 幕 玻 璃 ( 強 化 玻 璃 ) 的 兩 側 溫 度 差 距 達 到 2 5 0 ～ 3 0 0 ℃ 時，即 會 產 生 破裂。 表 2-4 影 響 水 淋 幕 嵌 裝 玻 璃 系 統 的 重 要 因 子 重 要 變數. 對 撒 水系 統 的 影 響 作 用. 撒 水 頭之 間 的 最 短 距 離. 防 止 撒水 頭 阻 礙 了 鄰 近 的 撒水 頭 噴水. 撒 水 頭之 間 的 最 大 距 離. 防 止 中間 產 生 沒 有 撒 到 水 的空 隙. 窗 戶 高度. 限 制 撒水 頭 的 高 度，這 和 從窗 戶 底 都 可 能發 生 火 災 的 危 險 有 關. 最 低 水流 量. 為 確 保有 足 夠 的 水 量 覆 蓋 玻璃. 最 低 水壓. 為 確 保有 足 夠 的 水 量 覆 蓋 玻璃. 最 大 水壓. 避 免 撒水 頭 阻 礙 了 鄰 近 的 撒水 頭 噴水. 窗 戶 撒水 頭 的 分 佈. 為 確 保有 足 夠 的 水 量 覆 蓋 玻璃. 距 窗 框上 緣 的 高 度. 為 確 保有 足 夠 的 水 量 覆 蓋 玻璃. 與 一 般標 準 撒 水 頭 的 距 離. 避 免 撒水 頭 阻 礙 了 鄰 近 的 撒水 頭 噴水. 預 防 在撒 水 系 統 啟 動 時，或 玻 璃 破 可 燃 物到 玻 璃 表 面 的 最 小 損 前，由 於系 統 啟 動 遲 滯，導 致冷 距離 水 噴 到熱 玻 璃 產 生 破 裂. 37.
(39) 第三章. 實驗設計. 第一節 帷幕牆層間外牆防火試驗 以 具 代 表 性 尺 寸 之 帷 幕 牆 試 體（ 包 括 層 間 牆 板 及 填 塞 材 料 合 成 之 構 造 ）利 用 門 牆 耐 火 試 驗 爐 進 行 C N S 1 2 5 1 4 標 準 火 災 曲 線 加 熱 實 驗，以 探 討 耐 火 特 性 及 防 火 時 效。本 項 耐 火 實 驗 之 試 體 大 小 3m×3m， 其 中 帷 幕 牆 組 件 取 具 代 表 性 之 構 造 單 元，以 模 擬 實 際 層 間 牆 板 及 填 塞 材 料 構 法 進 行 試 驗。試 驗 過 程 將 量 測 觀 察 完 整 遮 焰 性、隔 熱 性 等 性 能 基 準 外，試 驗 後 觀察各構材受火害情形。 有 關 耐 火 試 驗 之 帷 幕 牆 試 體 ， 選 定 兩 種 高 度 均 為 90 ㎝ 之 層 間 牆 板（ 玻 璃 及 鋁 板 ）構 造 ， 有 關 設 計 圖 說 ， 詳 如 附 錄 二 所 示；依 市 面 一 般 施 工 方 式，內 側 背 襯 及 防 火 填 塞 材 料 皆 使 用 岩 棉，整 體 帷 幕 牆 試 體 由 專 業 施 工 人 員 安 裝 在 特 別 設 計 之試驗鐵框架，如附錄三所示。帷幕牆試體之內側為加熱 面，爐 內 加 熱 溫 度 依 C N S 1 2 5 1 4 標 準 火 災 曲 線，加 熱 時 間 為 60 分 鐘 。 在 帷 幕 牆 試 體 之 外 側 （ 非 加 熱 面 ） 及 防 火 填 塞 材 料 部 位 量 測 溫 度 ， 有 關 位 置 如 圖 3-1 所 示 。. 38.
(40) 第二章. 文獻回顧. 16 10 7. 6. 18. 12. 11. 13. 14. 15. 19. 9. 8. 17. 1. 4. 2. 5. 3. 註1： 為測溫點位置 註2：4,5點在層間塞上 註3：1,2,3點在鐵件上. 帷幕牆燃燒實驗測溫點位置圖 --玻璃帷幕（樑間帶） 鋁板帷幕（樑間帶） 圖 3-1 帷幕牆耐火試驗試體量測溫度位置 39.
(41) 40.
(42) 第二章. 文獻回顧. 第二節 全尺度實驗屋模擬火災實驗 先 以 全 尺 度 實 驗 屋 模 擬 一 般 辦 公 室 火 災，藉 以 瞭 解 外 牆 開 口 噴 出 火 焰 特 性 ； 其 次 僅 使 用 撒 水 幕 (Water curtain)系 統 設 置 於 開 口 處，進 行 火 災 模 擬 實 驗，以 瞭 解 無 嵌 裝 玻 璃 設 置 情 況 下 該 系 統 之 阻 隔 火 焰、熱 煙 之 效 能。此 外，分 別 使 用 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 及 防 火 玻 璃 窗 系 統 設 置 於 開 口 處，進 行 標 準 火 災 曲 線 加 熱 實 驗，以 瞭 解 水 淋 系 統 對 阻 熱 之 效 能。最 後 再 以 全 尺 度 實 驗 屋，同 時 設 置 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 及 防 火 玻 璃 窗 系 統 於 相 鄰 之 兩 處 開 口 部，進 行 火 災 模 擬 實 驗，以 驗 證 水 淋 嵌 裝 玻 璃 系 統 之 阻 隔 火 焰、熱 煙 之 效 能，並 與 單 獨 撒 水 幕 或 防 火 玻 璃 窗 系 統 實 驗 結 果 比 較 分 析。全 尺 度 實 驗 計 畫 摘 要 內 容如下： 一、. 利 用 6m( 寬 ) × 10m( 高 ) 以 上 垂 直 立 面 之 火 災 延 燒 實 驗 設 施 （ 三 層 樓 輕 鋼 構 實 驗 架 ）， 進 行 帷 幕 牆 開 口 部 噴 出 火 焰、延 燒 性 狀 實 驗 時，實 驗 架 正 面 全 以 矽 酸 鈣 板 構 成 6m(寬 )×10m(高 )以 上 垂 直 立 面，但 於 二 樓 設 可 調 整 寬 度 之 開 口 （ 高 度 1 . 2 m ） ， 寬 度 最 大 5 m； 二 樓 背 面 設 通 風 門口。. 二、. 依 文 獻 調 查 結 果 ， 選 定 火 載 量 400 MJ/m2， 燃 料 採 用 相 當 之 乾 燥 杉 木 材 堆 ( Wo o d c r i b ) （ 經 換 算 約 2 5 k g / m2） ； 木 材 堆 尺 寸 規 格 參 考 CNS 1387【 滅 火 器 】 有 關 木 材 堆 模 型 規 定 略 予 調 整，如 圖 3-2 所 示，每 堆 重 量 約 41.
(43) 50kg ， 共. 120 支 。 木 材 選 用 乾 燥 杉 木 ， 斷 面 尺 寸. 30mm×35mm， 長 度 900mm。 單 堆 木 材 之 熱 釋 放 率 約 為 675MJ， 試 驗 結 果 如 圖 3-3 所 示 。 按 上 述 火 載 量 ， 於 燃 燒 室 內 平 均 放 置 6 堆 乾 燥 木 材 ， 如 圖 3-4。 在 燃 燒 的 燃 料 方 面，因 考 慮 汽 油 揮 發 性 高 有 安 全 之 疑 慮，因 此 改 以 酒 精 膏 作 為 燃 料 。 試 驗 時 在 鐵 盤 盛 入 800g 的 酒 精 膏 ， 乾燥杉或松木 (30×35×900mm) 共 120 支，木 材 重 量 約 50kg. 再依選用火載重進行試驗。 圖 3-2. 火源配列模型. 42.
(44) 第二章. RHR. THR 700. Rate of Heat Release (kW). 900. 600. 800 700. 500. 600. 400. 500 400. 300. 300. 200. 200. 100. 100 0 0. 500. 1000. 1500. Total Heat Released(MJ). 1000. -500. 文獻回顧. 0 2000. Time (sec). 圖 3-3. 單堆木材之熱釋放率. 43.
(45) 圖 3-4 乾燥木材堆置情形 三、. 進行燃燒實驗及量測室內溫度、開口周圍溫度、噴出 火 焰 高 度、寬 度、剖 面 噴 出 角 度。有 關 上 述 全 尺 度 實 驗 裝 置 ， 如 圖 3-5； 又 溫 度 量 測 位 置 之 規 劃 示 意 圖 ， 如 圖 3-6； 實 際 安 裝 熱 電 偶 測 點 情 形 ， 如 圖 3-7 所 示 。. 圖 3 - 5 全尺寸火災試驗室外觀. 44.
(46) 第二章. 文獻回顧. 45.
(47) 573. 50 50. B熱電偶樹. 矽酸鈣板牆 9mm. A熱電偶樹 50. C熱電偶樹. A1. B1. C1. A2. B2. C2. A3. B3. C3. A4. B4. C4. A5. B5. C5. A6. B6. C6. A7. B7. C7. A8. B8. C8. A9. B9. C9. A10. B10. C10. A11. B11. C11. A12. B12. C12. A13. B13. C13. A14. B14. C14. 50 50 50 660 50 50. 100. 50 50 330. 50 50 50. 114.6. 114.6. 114.6. 114.6. 150. 80. 114.6. 1FL. 230. Data log. G.L 400 575 750. 420 矽酸鈣板牆 9mm. 1. 50. 50 50 50 50 100. 50 50. 150. 50 50. 80. 50 50. 3 4. 210. 210. 5 6 7. 8 9 10 11 12 13 14. D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11. 熱電偶樹 D,E. 50. 2. 熱電偶樹 A,B,C. 50. E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11. 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30. 1FL. 230 Data log. G.L. 圖 3-6 全尺寸火災試驗室 溫度量測位置之規劃示意圖 46.
(48) 第二章. 文獻回顧. 47.
(49) (a)開口處室內外側測溫點. (b)火災室天花板測點. 圖 3-7 全尺寸火災試驗室 熱電偶測點實際安裝情形. 第三節 水淋幕嵌裝玻璃系統預備實驗 本部分實驗又分為三項實驗，謹簡單說明如下： 一、. 無水淋防火玻璃之防火性能實驗. 本 實 驗 使 用 小 型 耐 火 爐 ， 依 照 CNS 14815 所 規 範 之 加 熱 溫 度 曲 線（ 同 CNS 12514）來 進 行 對 照 組 加 熱 實 驗 ， 而 所 用 之 防 火 玻 璃 為 日 本 進 口 之 5 mm 厚 陶 瓷 玻 璃 ， 依 原 廠 技 術 資 料 顯 示 其 最 大 耐 火 性 能 可 達 4 小 時。本 實 驗 之 玻 璃 曝 火 面 尺 寸 為 1 0 0 c m × 1 0 0 c m， 燃 燒 之 時 間 則 設 定 為 9 0 分 鐘 ， 視 玻 璃 受 熱 情 形 得 在 60 分 鐘 停 機 。 二、. 水淋幕防火玻璃之防火性能實驗 本 實 驗 之 供 水 系 統 主 要 由 抽 水 幫 浦 ( p u m p )、噴 嘴 ( n o z z l e ). 以 及 管 路 所 構 成。由 於 本 實 驗 需 要 在 耐 火 爐 內 搭 配 供 水 系 統 48.
(50) 第二章. 文獻回顧. 進 行 試 驗，因 此 需 要 有 基 本 的 防 護 措 施 以 防 止 耐 火 爐 被 水 濺. 濕 而 損 壞。圖 3-8 是 防 火 玻 璃 以 及 供 水 系 統 置 於 噴 水 框 架 之 實 體 圖 。 本 實 驗 進 行 60 分 鐘 加 熱 ， 藉 以 瞭 解 玻 璃 表 面 水 膜 對於阻熱性能的影響。 49.
(51) 圖 3-8 水淋幕嵌裝防火玻璃實體圖. 三、. 水淋幕強 化 玻 璃 之 防 火 性 能 實 驗 為 進 一 步 探 討 水 淋 幕 嵌 裝 玻 璃 系 統 之 可 行 性，在 完 成 防. 火 玻 璃 之 防 火 性 能 實 驗 之 後 ， 接 著 以 5mm 厚 之 一 般 平 面 強 化 玻 璃 (Tempered Glass)進 行 研 究 ， 作 為 與 防 火 玻 璃 實 驗 之 對 照。一 般 強 化 玻 璃 主 要 是 將 平 板 玻 璃 加 熱 至 軟 化 點 時，在 玻 璃 表 面 急 速 冷 卻 形 成 壓 縮 壓 力，因 此 強 化 玻 璃 之 強 度 約 為 普 通 玻 璃 3-5 倍 ， 可 耐 溫 度 之 急 速 變 化 。 若 以 本 實 驗 所 用 之 強 化 玻 璃 厚 度 5 m m 為 例，約 可 承 受 溫 差 2 5 0 ° C 之 急 遽 變 化， 但 本 身 並 沒 有 耐 火 的 特 性 ， 因 此 當 環 境 溫 度 超 過 250℃以 上 時，玻 璃 就 會 造 成 破 壞。本 次 實 驗 主 要 是 探 討 噴 水 系 統 對 於 一般玻璃耐火性能之改善情況來加以印證本系統之可行 性 。 有 關 實 驗 試 體 組 裝 條 件 大 致 與 圖 3-8 相同。. 50.
(52) 第二章. 文獻回顧. 第五章 帷幕牆防火試驗法與法規研議 第一節. 試驗法與相關建築法規之關聯性. 如 前 面 章 節 所 述 ， 我 國 建 築 技 術 規 則 業 於 92 年 8 月 19 日 新 修 正 建 築 技 術 規 則，其 中 包 括 若 干 帷 幕 牆 有 關 防 火 時 效 規 定 （ 業 於 93 年 1 月 1 日 生 效 實 施 ） --建 築 設 計 施 工 編 第 7 9 條 之 3 明 訂「 防 火 構 造 建 築 物 之 樓 地 板 應 為 連 續 完 整 面 ， 並 應 突 出 建 築 物 外 牆 五 十 公 分 以 上。但 與 樓 板 交 接 處 之 外 牆 面 高 度 有 九 十 公 分 以 上，且 該 外 牆 構 造 具 有 與 樓 地 板 同 等 以 上 防 火 時 效 者 ， 得 免 突 出 」， 又 「 外 牆 為 帷 幕 牆 者 ， 其 牆 面 與 樓 地 板 交 接 處 之 構 造 ， 應 依 前 項 之 規 定 」。 該 「 與 樓 板 交 接處之外牆高度有九十公分以上防火構造」對於帷幕牆系 統，主 要 指 層 窗 間 牆 部 分，亦 俗 稱 梁 帶（ 或 樓 板 ）外 牆 部 分 ， 其目的為防止外牆窗戶玻璃等開口部遭火災破壞時火焰噴 出 延 燒 至 上 方 樓 層。因 此 本 研 究 以 為 建 築 物 帷 幕 牆 系 統，對 於 承 載 本 身 重 量、地 震 力、風 力 及 抵 抗 氣 候 風 雨 為 害，確 有 必 要 以 整 體 帷 幕 牆 構 造 為 考 量，然 為 防 止 火 焰 噴 出 延 燒 至 上 方 樓 層，卻 嚴 格 要 求 帷 幕 牆 主 要 構 成 之 玻 璃、鋁 合 金 框 材 、 外 飾 板 等 皆 須 具 備 防 火 時 效，似 嫌 小 題 大 做，對 現 行 帷 幕 牆 構造設計無疑是一道難題，恐帷幕牆產業及工程界皆難適 51.
(53) 應。綜觀國外有關之規定及檢驗基準，加上以務實觀點來 看，帷 幕 牆 之 防 火 設 計 重 點，應 在 層 窗 間 牆 部 位 內 側 或 層 窗 間 牆 之 背 牆（ back wall）及 層 間 接 合 空 隙 處 ， 使 用 與 樓 板 相 同防火時效之構造，即可以達成法規要求之目的。 該 構 造 可 獨 立 於 整 體 帷 幕 牆 構 造，亦 可 與 帷 幕 牆 主 體 構 造 相 結 合，但 火 災 時 須 不 受 帷 幕 牆 主 體 構 造 破 壞 之 牽 累，仍 然 能 夠 維 持 高 度 90 ㎝ 以 上 之 防 火 構 造 。 美 國 UL 之 檢 驗 重 點 亦 同，對 此 防 火 構 造 並 不 稱 為 防 火 帷 幕 牆，而 稱 為 建 築 物 周 邊 防 火 系 統 (Perimeter Fire Containment System； PFCS)， 其 意 義 昭 然 若 揭。綜 上 所 述，本 研 究 所 研 擬 建 議 之 帷 幕 牆 耐 火試驗法即以此為範疇。. 第二節. 耐火（防火時效）試驗及性能基準. 綜 合 以 上 研 究 分 析，試 驗 結 果，並 參 考 國 家 標 準 制 定 模 式，擬定標準草案如次： 一、. 標題：帷幕牆用周邊防火系統耐火試驗法（英文： Method. of. fire. resistance. test. for. perimeter. fire. containment system of curtain wall） 。 二、 適 用 範 圍：本 標 準 規 定 建 築 物 帷 幕 牆 用 周 邊 防 火 系 統 之 耐火試驗方法。 備 考 ： 1.周 邊 防 火 系 統 係 指 使 用 於 介 於 建 築 物 與 帷 幕 牆 之 52.
(54) 第二章. 文獻回顧. 間，供防止帷幕牆窗戶玻璃等開口部遭火災破 壞 時 火 焰 噴 出 延 燒 至 上 方 樓 層 者。 2. 周 邊 防 火 系 統 之 構 造 可 獨 立 於 整 體 帷 幕 牆 構 造，亦 可 與 帷 幕 牆 主 體 構 造 相 結 合，但 火 災 時 須 不 受 帷 幕 牆 主 體 構 造 破 壞 之 牽 累，仍 然 能 夠 維 持 第. 節規定之遮焰性、阻熱性者。. 3. 本標準中｛ ｝內之單位係公制，其數值為近似值。 三、. 試體. (一 ). 試 體 製 作 之 設 計、構 造 材 料、五 金 工 法 等，原 則 上 應 與 實 物 相 同，並 應 以 模 擬 實 際 使 用 情 形 安 裝 於 如 圖 xx（ 參 見 本 報 告 圖 3-1 或 附 錄 三 ） 所 示 之 試 驗 框 架 。. (二 ). 試 體 四 周 與 框 架 之 間 空 隙 應 予 封 閉，其 材 料、構 造 須為推測比試體具有更高防火時效之構造。. (三 ). 試 體 之 形 狀 及 尺 度，應 為 具 有 代 表 性 之 帷 幕 牆 單 元 構 造，但 寬 度 不 得 少 於 1 8 0 c m，高 度 不 得 少 於 9 0 c m 。. (四) 原 則 上 試 體 僅 測 試 室 內 面 ， 需 進 行 兩 組 試 體 試 驗 。 四、. 養護與乾燥. (一 ). 試 體 應 經 乾 燥 達 到 氣 乾 狀 態。氣 乾 狀 態 係 指 構 成 材 料 之 含 水 率 如 木 材 為 1 5 % 以 下，石 膏 等 富 有 結 晶 水 材 料 在 40℃ 達 到 恒 重 時 為 2%以 下 ， 其 他 材 料 則 為 5% 以 下，但 試 體 在 室 內 置 放 之 含 水 率 達 到 一 定 的 平 衡 狀 態，可 不 在 此 限。嵌 裝 玻 璃 材 料 及 金 屬 框 材 之 含 水 率 可視為零。 53.
(55) (二 ). 試 體 放 置 在 通 風 良 好 之 室 內，經 過 一 定 乾 燥 期 間 ， 即 可 達 到 氣 乾 狀 態，如 混 凝 土、水 泥 砂 漿 粉 刷 等 濕 式 工 作 施 工 者 需 二 個 月，乾 式 工 法 施 工 者 需 一 個 月。但 以 適 當 工 法 確 認 達 到 前 款 含 水 率 者，得 縮 短 其 乾 燥 時 間。. (三) 使 用 人 工 加 速 乾 燥 方 法，應 注 意 不 得 改 變 構 材 性 質 或 試 體 之 含 水 率 分 佈 而 影 響 防 火 性 能。高 溫 乾 燥 溫 度 必 須低於試體構材變質之臨界溫度。 五、. 試驗裝置. (一 ). 加熱爐 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. (二 ). 試體框架 1. 試 體 框 架 應 具 有 耐 熱 性 之 構 造 ， 並 能 在 試 驗 中 將 試體或測試構造保持在規定位置。 2. 有 關 框 架 設 計 圖 說 如 圖 xx（ 參 見 本 報 告 圖 3-1 或 附錄三）。. (三 ). 溫度測量裝置 1. 爐 內 溫 度 測 量 熱 電 偶 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。 2. 非 加 熱 面 溫 度 測 量 熱 電 偶. （ 1） 在 填 塞 材 料 非 加 熱 面 及 帷 幕 牆 內 部 表 面 且 離 填 塞 材 料 高 度 25mm(1 英 吋 )位 置 應 各 有 三 點 以 上 測點。 54.
(56) 第二章. 文獻回顧. （ 2） 其 餘 參 考 CNS 12514 規 定 。 3. 移 動 式 熱 電 偶 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。 4. 室 內 溫 度 測 量 熱 電 偶 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。 (四 ). 爐內氣壓測量裝置 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. (五 ). 棉墊鐵絲架 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. (六 ). 設備精確度 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. 六、. 試驗條件. (一 ). 加熱溫度 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. (二 ). 爐內壓力 1. 原 則 上 試 體 全 部 高 度 之 壓 力 應 維 持 正 壓 ， 但 試 體 上 端 壓 立 應 不 得 大 於 20 Pa {2 kgf/c ㎡ }， 依 此 中 性壓力面得配合整個試體高度予以調整。 2. 其 餘 參 考 CNS 12514 規 定 。. 七、. 試驗程序. (一 ). 試驗啟始前預備事項 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。 55.
(57) (二 ). 測量與觀察 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. (三 ). 試驗終止： 略 ； 參 考 CNS 12514 規 定 。. 八、性能基準與判定 (一 ). 遮 焰 完 整 性：試 驗 全 程 中，試 體 不 得 有 以 下 情 形 之 一發生，始視為遮焰完整性合格。 1. 任 一 試 體 本 身 或 其 框 之 間 產 生 貫 通 孔 隙 ， 致 棉 花 墊引燃。 2. 在 非 加 熱 面 之 持 續 火 焰 超 過 10 秒 。 3. 從 加 熱 側 通 達 非 加 熱 側 之 持 續 噴 出 火 焰 超 過 10 秒。. (二 ). 隔 熱 性：試 驗 全 程 中，試 體 非 加 熱 面 溫 度 不 得 有 以 下情形之一發生，始視為隔熱性合格。 1. 在 填 塞 材 料 非 加 熱 面 或 帷 幕 牆 內 部 表 面 且 離 填 塞 材 料 高 度 25mm(1 英 吋 )位 置 之 最 高 溫 度 上 昇 不 得 超 過 初 始 溫 度 163℃ (325℉)以 上 2. 倘 若 填 塞 材 料 寬 度 在 15cm (6 英 吋 )以 上 者 ， 在 填 塞材料非加熱面之最高溫度上昇不得超過初始溫 度 121℃ (250℉)以 上 。. (三 ). 耐火性的表示 1. 試 體 之 遮 焰 完 整 性 不 合 格 者 ， 其 隔 熱 性 亦 自 動 視 為不合格。 56.
(58) 第二章. 文獻回顧. 2. 防 火 時 效 等 級 ： 防 火 時 效 等 級 區 分 為 30 分 鐘 、 1 小 時 、 2 小 時 。 試體合格防火時效之判定，須以試體之隔熱性及 遮焰性保持合格時間達到上述等級時間者，始為 合格防火時效。 九、試驗報告：應包括以下完整內容 (一 ). 測試實驗室名稱、地址、試驗日期、參考編號。. (二 ). 試 驗 委 託 人（ 單 位 名 稱 ）、 試 體 構 材 之 製 造 商 及 產. 品名。 (三 ). 構 造 種 類 名 稱、試 體 組 裝 構 造 細 節、形 狀、尺 度（ 應. 附上適當的圖說或照片）。 (四 ). 構材相關性質、比重、含水率、試體乾燥方式。. (五 ). 試體之周壁、邊界條件及選擇理由。. (六 ). 所 有 熱 電 偶、變 形 及 壓 力 測 量 裝 置 之 測 點 位 置 及 所. 有測得數據與必要之曲線圖、表格等紀錄資料。 (七 ). 實 驗 室 環 境 條 件（ 室 內 溫 、 濕 度 ）、 加 熱 爐 熱 源 及. 消耗量、加熱時間（預定及實際時間）。 (八 ). 試 驗 中 試 體 出 現 之 重 大 變 化 行 為 描 述、耐 火 性 能 之. 判定。 (九 ). 耐火性能合格時間、防火時效之判定。. (十) 試 驗 單 位 名 稱 （ 蓋 單 位 全 銜 章 ） 、 負 責 試 驗 機 關 人 員 姓 名 （ 簽 章）。. 57.
(59) 第三節. 建築法規修正建議條文. 一、 關於建築設計施工編 第 79 條之修正 如表 5-1 所示。 二、 關於第 79 條之 3 之修正 如表 5-2 所示。. 58.
(60) 第二章. 文獻回顧. 表 5-1 建築設計施工編第 79 條修正條文建議表. 建 議 修 正 條 文. 現 行 條 文. 第七十九條 防 火 構 造 建 築 物 總 樓 地 板 面 積 在 一、五 ○ ○ 平 方 公 尺 以 上 者，應 按 每 一、五 ○ ○ 平 方 公 尺，以 具 有 一 小 時 以 上 防 火 時 效 之 牆 壁、防 火 門 窗 等 防 火 設 備 與 該 處 防 火 構 造 之 樓 地 板 區 劃 分 隔。防 火 設 備 並 應 具 有 一 小時以上之阻熱性。 前 項 應 予 區 劃 範 圍 內，如 備 有 效 自 動 滅 火 設 備 者 ，得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一。 防 火 區 劃 之 牆 壁，應 突 出 建 築 物 外 牆 面 五 十 公 分 以 上。但 與 其 交 接 處 之 外 牆 面 長 度 有 九 十 公 分 以 上 ， 且該外牆構造具有與防火區劃之牆壁同等以上防火 時效者，得免突出。 建築物外牆為帷幕牆者，其外牆面與防火區劃 牆壁交接處之構造，仍應依前項之規定。 第七十九條 防 火 構 造 建 築 物 總 樓 地 板 面 積 在 一、五 ○ ○ 平 方 公 尺 以 上 者，應 按 每 一、五 ○ ○ 平 方 公 尺，以 具 有 一 小 時 以 上 防 火 時 效 之 牆 壁、防 火 門 窗 等 防 火 設 備 與 該 處 防 火 構 造 之 樓 地 板 區 劃 分 隔。防 火 設 備 並 應 具 有 一 小時以上之阻熱性。 前 項 應 予 區 劃 範 圍 內，如 備 有 效 自 動 滅 火 設 備 者 ，得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一。 防 火 區 劃 之 牆 壁，應 突 出 建 築 物 外 牆 面 五 十 公 分 以 上。但 與 其 交 接 處 之 外 牆 面 長 度 有 九 十 公 分 以 上 ， 且該外牆構造具有與防火區劃之牆壁同等以上防火 時效者，得免突出。 建 築 物 外 牆 為 帷 幕 牆 者 ， 其與防火區劃牆壁（樓地 板）交接處之牆面構造及貫穿縫隙填塞材料合成之構造 ， 仍應依前項之規定。. 59.
(61) 表 5-2 建築設計施工編第 79 條之 3 修正條文建議表 建 第七十九條 防火構造建築物之樓地板應為連續完整面，並應 議 突出建築物外牆五十公分以上。但與樓板交接處之外 修 牆面高度有九十公分以上，且該外牆構造具有與樓地 板同等以上防火時效者，得免突出。 正 外牆為帷幕牆者，其牆面與樓地板交接處之構造 條 ，應依前項之規定。 建築物有連跨複數樓層，無法逐層區劃分隔之垂 文 直空間者，應依前條規定。. 現 行 條 文. 第七十九條 防火構造建築物之樓地板應為連續完整面，並應 突出建築物外牆五十公分以上。但與樓板交接處之外 牆面高度有九十公分以上，且該外牆構造具有與樓地 板同等以上防火時效者，得免突出。 外 牆 為 帷 幕 牆 者 ， 其與 防火區劃牆壁 （樓地板 ）交 接 處之牆面構造及貫穿縫隙填塞材料合成之構造，應 依 前 項 之 規定。 建築物有連跨複數樓層，無法逐層區劃分隔之垂 直空間者，應依前條規定。. 60.
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