第一章 前言
第一節 研究動機與目的
木構造建築物符合低污染、低耗能、施工快捷且具有耐震、有益 健康等優點，符合我國永續發展的綠營建政策，值得國內加強推廣運 用。因此為推廣綠建築及配合建築研究所推動綠建築計畫，內政部建 築研究所與加拿大林業委員會（COFI）、國家林產工業技術研究院 （Forintek）於 92 年 10 月 24 日簽署合作，以協助我國發展木構造建 築訓練計畫。唯木構造建築之耐火性能常引人顧慮，恐於國內接受程 度不高，故應加強其防火部分之研究，以建立國內運用之信心。 內政部於 92 年 5 月 1 日所公告實施之「木構造建築物設計及施工 技術規範」中對於建築物防火的部份尚無規範，以作為提供設計者及 施工者在木構造防火考量之參考依據。為配合木構造技術之推動及落 實防火避難安全。 本研究將針對木構造防火設計與施工技術加以研擬規範草案，並 以區劃牆之耐火性能與柱之碳化率進行驗證研究，以期強化「木構造 建築物設計及施工技術規範」之內涵，俾使國內木構造之設計與施工 技術更為完善。第二節 研究範圍
建築物防火區劃阻隔火與熱之主要構件，在火勢之控制與避難逃生之安全上扮演著極為重要的角色。因此本研究之主要範圍主要針對 框组式木構造區劃牆作驗證。並參採美國、加拿大、日本木構造防火規 定、研擬我國木構造區劃牆之防火性能。過程中進行全尺寸耐火試驗， 檢討國內可能採用之木構造系統（樑、柱、樓板、牆）耐火性能，並 研提相關設計、施工技術規範。 以上的研究內容藉由實驗加以驗證，期能使我國木構造材料防火 性能試驗法與基準不僅與國際接軌、調合，而且實驗資料能落實提供 國內實際應用及推廣上之思考方向。
第三節 研究方法
一、文獻法：此研究資料的藉由收集偏重國外之文獻、相關材料廠商 之技術資料，及國外廠商之試驗資料。 二、專家訪談法：藉由與國內木構造專家、材料廠商及現場施工參與 者之訪談，了解業界對於框组式木構造區劃牆設計 上的考量及執行上的問題。 三、現場參訪：透過國內現有木構造房屋現場參訪使研討此課題時能 有深一層且全貌的認識 四、實驗法： 1、透過文獻、專家訪談及參訪之結果，並結合各專家意見，擬牆進行耐火實驗。 2、目前國內關於區劃牆之耐火試驗乃是依中國國家標準 CNS 12514（A3305）『建築構造部分耐火試驗法』（91.8.7），透 過垂直耐火試驗爐來進行加熱試驗，在標準加熱溫度-時間 曲線的加熱條件下每組進行一次試驗。加熱過程中以 CNS 5534 規定具有 0.75 級性能以上及直徑 0.65 ㎜之 K 型熱電 偶線進行非加熱面溫度之量測，並定時讀取數值。 3、實驗變因設定以不同木質材料、覆蓋板及間柱斷面為主要探 討因子，進行加熱實驗。 門牆耐火試驗爐 此外，為確保試體之查驗及安裝均能在標準作業程序下完 成，希望排除試體安裝因人為及環境因素造成影響，研究計畫進 行中將研訂設計與施工技術規範，並依規範建立各項查驗表格， 方便查驗及記錄以確保安裝有均一品質，使實驗測試數據能提供 較高參考可靠性。
第四節 研究流程
預備實驗 對策研擬 結論與建議 正式實驗 實驗結果與整理 破壞狀況之整理 數值分析 問題歸納 建築火災學之基本認識 框组式木構造區劃牆 防火構造之基本認識 試驗法基本認識 影響框组式木構造區劃牆之防火因子初擬 實驗因子及水準研擬 工作會議 實驗計畫研擬 實驗條件與變因設定 研究動機與目的確立 研究範圍及對象確認 文獻搜集與整理 修正檢討第五節 預期成果
一、提出木構造耐火性能設計與施工技術規範具體建議條文，提供增 修「木構造建築物設計及施工技術規範」有關專章參考。 二、針對單一完整之框組壁結構區劃牆系統，以加熱實驗驗證其防火 時效，並檢驗結構在加熱後，由碳化率探討結構本身之剛度及強 度之衰減或變化，提供修正理論推估及實際設計參考之用。 三、建立本土環境下 2x4 框組式木構造區劃牆在標準試驗下之耐火特 性資料。 四、提出影響木構造區劃牆耐火性能之主要因子，作為改善防火性能 之依據。第二章 文獻回顧
第一節 前言
火災學相關理論極為廣泛，在許多研究已有相當完整介紹。 本研究將先針對建築火災對於框组式木構造區劃牆之火害行為做 介紹。第二節 火災學之基本認識
一、建築火災成長理論 建築火災的燃燒過程可分為四個關鍵點，以溫度－時間變 化來說明，可分為四個階段，分別是起火期、成長期、全盛 期、衰退期。如下圖所示 圖 2-2-1 火災成長歷程示意圖燃燒階段 可燃物 起火初期 成長期 全盛期 衰退期 熱源 起火源 發焰燃燒 火焰成長 火焰擴大 火焰擴大 閃燃火焰傳播 全面燃燒 燃燒末期 滅火 周圍可燃物 向其他區劃燃燒 產生薄煙、氣體 產生濃煙、氣體 火災進行 煙、氣體 圖 2-2-2 火災進行過程圖
閃燃 火災歷程 火災歷程 起火期 成長期 全盛期 衰退期 經歷時間 1-10min 5-20min 一瞬間 不一定 不一定 室內空氣 溫度 100℃ 100 ℃ -650 ℃以上 至少 800℃ 通 風 控 制 燃 燒 600-900℃ 燃 料 控 制 燃 燒 600-1200 ℃ 200-300℃ 火災現象與 燃燒範圍 侷限於著火 源附近 由起火點向 四面八方延 燒火焰隨熱 氣上升至天 花板 室內所有 可燃物在 接近的時 間內同時 著火燃燒 室內所有可 燃物皆燃燒。 可燃物燃燒速度開 始減少至火勢熄滅。 防火目標 防止起火 成長期的耐 燃性 防止擴大延燒 防火破壞 防火對策 管制火源發 熱器具及使 用 防 焰 材 料。 使 用 耐 燃 材 料 避 難 及 引 導 逃 生 偵 測 及 初 期 滅 火 控制。 使用防火構件、構造煙 控、全棟避難、滅火設 備。 防止二次燃燒、剩餘 煙氣排放，結構穩定 性。 設計規定採 行方式 內 裝 修 之 限 制 防 火 區 劃 之 防 火 時 效 防 火 建 築 物 之外牆防火 防火建築物之防火 時效 CNS 相關檢 驗標準 （）為所制 定之外國標 準 CNS7614 （JIS A3122） CNS6532 （JIS A3121） CNS11227 （JIS A1511） CNS12514 （JIS A1304） CNS11227 （JIS A1311） CNS10147 （JIS A1312） CNS10148 （JIS A1301） CNS12513 （JIS A1302） CNS10148 （JIS A1301） CNS11227 （JIS A1511） CNS12513 （JIS A1302） CNS12514 （JIS A1304） 表 2-2-1 火災發展各階段歷程基本特性表
框组式木構造區劃牆主要用以避免火災發生進入閃燃及全盛 期階段時，防止火勢擴大延燒。全盛期火災溫度乃受到室內可燃物 量、開口部之大小、室內周壁等熱的性所影響。一般木質材料等可 燃物燃燒時，如獲得充分之氧氣供應，且氣體及空氣混合而完全燃 燒時，其火焰溫度依據學理計算應可達到 2000℃以上之高溫，然而 呈現此溫度之氣體濃度範圍甚小，放在空氣中可得之最高溫度大約 在 1200℃-1300℃之間，而實際上一般居室火災達到全盛期時，其 室內之平均溫度又較低，因此只能將溫度維持在 800℃-1200℃左 右。
圖 2-2-3 建築物火勢水平延燒穿越牆壁示意圖 二、建築物火災延燒模式 延燒的路徑依延燒所發生之位置不同，大致可以區分為以下四 種情形： 1、起火房間內部之延燒。 2、火勢水平延燒至同一樓層的其他房間。 3、火勢延燒至其他建築物。 4、火勢垂直延燒至同一建築物的其他樓層(包含內部延燒及 外部延燒)。 其中與區劃牆相關之延燒路徑以上述第二點為主。若以內 部路徑來說，延燒主要發生多半是因為防火區劃不確實所 造成、房間任何開口、縫隙都會造成都會成為火勢向外延 燒的路徑。其他有關建築物火災延燒擴大主要途徑如圖 2-2-3 所示，
三、火災控制之原理與對策 建築防火對策可分為三大工作策略： （1）火災預防 （2）火災控制 （3）避難救助 為達成火災安全之目標，在手段方式上概可區分為以下兩種 （1） 被動式防火(Passive fire prevention)
（2） 主動式防火(Active fire prevention)
防 火 手 段 別 稱 防 火 措 施 被動式防火 自然式防火 以材料、構件、構造為主，為 建築物防火安全設計的基本措 施。 主動式防火 積極式防火 以消防安全設備為主，隨著建 築物本體的規模、複雜程度變 大而賦予之強化措施。 表 2-2-2 建築物之防火措施
框組式木構造區劃牆是水平區劃的一部分（如圖 2-2-4），亦為 被動式防火之一環，期能透過材料及構法之設計，在火災時延 緩或防止火焰之延燒及擴大。
第三節 框組式木構造構造之基本認識
一、定義：框組式木構造為西式木構架（West framing）之一種又稱為 平台式構架（Platform framing）。依據加拿大林業工業技術研 究院（Forintek Canada Corp）所出版房屋建築術語總匯（1997） 註解如下： 平台式構架（Platform framing）： 一種木構架系統，其各層樓面地板托梁置於該樓層平面下 部平面之上（或是第一層樓之托梁裝在地基基石之上），而承重 牆和分隔板則放在每一層樓的樓面底板之上。 框組壁構造系統為現今北美(含美國，加拿大)最主要之木 質住宅系統，其優點在於已發展出具規模之房屋工業，其建造 工法簡易，建材尺寸標準化，經濟效益高，配合健全之林產工 業，有效的建立了永續性極佳之房屋系統，但由於建築物壽命 較低，建材尺寸小，較難適用於更大型之公共建築要求。 二、材料： 框 組 壁 結 構 包 含 較 小 尺 吋 之 間 柱 (stud) ， 結 合 以 合 板 (plywood)或纖維板(fiberboard)為主之版材，組構成房屋之
圖 2-3-1 框組式木造房屋组構圖
框架(frame)系統，其系統之水平剛性則常由具剪力牆功能之 框組壁提供。傳統木構造的架構法通常採用小梁(joists)、屋 頂斜梁(rafter)、間柱(studs)等木料，以 12 吋至 24 吋的間 距所構成。
三、施工方式： 此種構造方式主要先以第一樓的樓板小樑全部由樓板底層 覆蓋住，而形成一平臺。外牆及室內隔間則興建於此平臺上。 此種構造方法最常見於住宅建築，(圖 2-3-1)平臺式構造容易 施工，因它在每一層樓都提供了一個工作面，並且可以各種預 鑄方式興建之。在此種構造方式中，通常是將牆壁的架構在樓 板上裝置好，然後將其撐至垂直的位置並安裝之。
四、框組式木構造牆組構之基本認識 牆構架分為室內隔間牆構架構架與外牆構架，室內隔間 牆構架又分為承重隔間牆與非承重隔間牆。其尺寸及間距如 下表： 承重隔間牆 （ 可 以 支 撐 樓 地板，天花板或 是屋頂的重量） 這種牆的間柱最小需為 2 英吋 x4 英吋，其寬 面與牆上、下端的平板(TOP AND BOTTOM PLATE)或楣梁成直角。與外角交接處，隔間 牆的上下、平板可以與外牆塔接或是用連接 鐵片連接起來，當小樑或屋頂斜樑座落在隔 間牆間柱的正上方時，牆上端的平板可以僅 使用一塊，支撐樓板的小樑最大的間距。
框組式木構造牆
室內 隔間牆 非 承 重 隔 間 牆 （ 支 撐 他 本 身 以 及 附 著 於 其 上 的 裝 修 材 料 的重量） 用於此種牆的間柱可以是 2 英寸 x4 英寸或 2 英寸 x3 英寸， 它的寬面可與表面平行或垂直，牆上端的平 板可僅使用一塊，依牆表面覆蓋的材料而 定，間柱的間距可以是 16 英寸-24 英寸 表 2-3-1 框組式木構造牆分類表外牆構架 1、一層或二層建築物的外牆，通常是由 2 吋 x4 吋的牆壁間 柱組成其間距為 16 吋，牆壁的基本厚度則為 4 吋。(若牆 剪力板或天候護板有適當厚度可傳遞荷重至間柱時，間柱 的間距亦可放寬為 24 吋。 2.三層建築物其牆壁間柱尺寸則為 3x4 吋或 2 吋 x 6 吋，牆 壁間柱的間距需 16 吋一根(不得超過 16 吋）。 3.於轉角處或外牆與隔間牆交接處，通常需使用數根間柱拼 在一起，以達到其某種程度的剛性，使得剪力板、氣候木 板及牆壁表面材料能釘在其上。
五、框組式木構造區劃牆之組構現況 藉由專業廠商訪談與施工現場參訪，將框組式木構造區劃牆 現況做一整理如下： 間距 406mm 間距 610mm 框組式木構造區劃牆之組構 組構類型 組構內容 組構類型 材料/工法 覆蓋板 木材 種類 間柱 斷面 間距 填充材 石膏板 矽酸 鈣板 美杉 SPF 省產材 福杉 2X4 2X6 玻璃棉 12k 岩棉 60k 材質 固定方式 材質 固定方式 15mm 12mm 耐 燃一級 直向封板 直向封板 粘著劑 橫向封板 橫向封板 圖 2-3-3 框組式木構造區劃牆之構成圖
ASTM E119 之標準建築構造材料防火試驗方法（Standard Test Method for Fire Test of building construction Materials） 針對建築物中之牆與板組構件定義出防火等級，(Fire Rated Wood Frame Assemblies)。其內容主要針對框組壁構法(2X4System)中之 牆板之組構法，作為防火設計之依據。其中又可分為單向防火(火 焰由內牆燒至外牆)及雙向防火(多考慮由外牆至內牆之狀況)，以 模擬火災時火焰之延燒情形。在美國及加拿大之規範中，均以 Fire ResistanceRating 作為輕質木構(Light Frame Assembiles)之主要 設計依據。列舉數個實際參考構法：
本案將針對參考之構法，配合國內常用廠商生產或國內常用之 覆蓋板板材製作本研究之實驗試體，以驗證框組式木構造區劃牆之 防火性能。
圖 2-3-4 一小時防火時效之牆組構造
2X4 木柱、5/8 吋厚石膏隔板、3.5 吋厚礦綿絕緣填充
圖 2-3-5 一小時防火時效之牆組構造
圖 2-3-6 一小時防火時效之牆組構造
（2X4 木柱、外牆 1/2 吋木質纖維板、外覆 3/8 吋木質面板， 內牆 5/8 吋石膏隔板，3.5 吋礦綿絕緣填充）
圖 2-3-6 一小時防火時效之牆組構造 （2X6 木柱，外牆、內牆 5/8 吋石膏隔板）
第四節 框組式木構造防火性能之認識
一、國內法規對於防火構造建築物防火性能之相關規定 1、國內建築技術規則建築構造編第 171-1 條規定如下： 木構造建築物之簷高不得超過十四公尺，並不得超過四層 樓。但供公眾使用而非供居住用途之木構造建築物，結構 安全經中央主管建築機關審核認可者，簷高得不受限制。 2、建築技術規則設計施工編第 70 條規定如下： 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3、建築技術規則設計施工編第 81 條規定如下： 非防火構造之建築物，其主要構造為木造等可燃材料建造 者，應按其總樓地板面積每五○○平方公尺，以具有一小 時以上防火時效之牆壁予以區劃分隔。前項之區劃牆壁應 為獨立式構造，並應自地面層起，貫穿各樓層與屋頂，除 該牆突出外牆及屋面五十公分以上者外，與該牆交接處之 外牆及屋頂應有長度三．六公尺以上部分具有一小時以上 防火時效且無開口，或雖有開口但裝設具有一小時以上防 火時效之防火門窗等防火設備。區劃牆壁不得為無筋混凝 土或磚石構造。第一項之區劃牆壁上需設開口者，其寬度 及高度不得大於二．五公尺，並應裝設具有一小時以上防 火時效及阻熱性之防火門窗等防火設備。 由以上可知框組式木構造區劃牆之防火性能至少應具一小 時之防火時效。
二、木構造區劃牆防火性能之需求 防火性能依建築技術規則所規定之防火時效表示，以小時 為單位。防火時效之認定則依據 CNS12514「建築物構造部 分耐火試驗法」。另依 CNS14652『建築物防火詞彙一防火 試驗用語』，耐火性定義為「材料、構件、構造等能持續維 持、穩定性及阻熱性之耐火性能。」相關性能之定義如 表 2-4-1:
說 明 用 語 備 註 遮焰性 (fire integrity) 在耐火試驗條件下，建築構件 當其一面受火時，能在一定時 間內，防止火焰及熱氣穿透或 非加熱面出現火焰之能力。 依 CNS12514 建築物 構造部分耐火試驗 法認定。 穩定性 (fire stability) 在一定時間內做耐火測試，建 築構造、構件在有承載負荷 時，避免坍塌之能力。 阻熱性 (fire insulation) 在耐火試驗條件下，建築構件 當其一面受火時，能在一定時 間內，其非加熱面溫度不超過 規定值之能力。 依 CNS12514 之規定 意即構件非加熱側 表面溫度應避免引 起背面空間易燃物 之著火燃燒及避難 人員因接觸造成的 燒傷。 參照 CNS14652『建築物防火詞彙一防火試驗用語』 表 2-4-1 耐火性相關定義表
三、
國外防火性能之相關規定相關規範防火設計的觀念可參考美國之 UBC(Uniform Building Code)或加拿大之 NBC(National Building Code)的建議，對 柱梁系統而言，乃針對主要結構構材之最小尺寸作出規範， 如下表: 構材名稱 最小尺寸(英吋) 合板 plywood (厚度) 1.25 屋頂面材 實 木 lumber (厚度) 2 地板厚度 3 屋頂框架構件 4 x 6 地板框架構件 6 x 10 柱構件 8 x 8 一般而言，非可燃性建築構造須具備非可燃性建材，且須有 效防火時效４小時以上，木結構若能有效達到此要求時，亦 不在限制之列。
對框組壁工法(一般稱為 2X4 系統)而言，主要構材部份仍能 以碳化率訂定其標準防火時效，除此之外，其他部材則賦予 一增加防火時效(Incremental Time)，將構材及所有部材之 防火時效加總，即可得出框組構造(如牆及版等)之防火時 效，常用之各種部材之增加防火時效如下表: 部材名稱 防火時效(分鐘) 1/2 英吋之纖維板 5 3/8 英吋之花旗松合板 5 1/2 英吋之花旗松合板 10 5/8 英吋之花旗松合板 15 3/8 英吋之石膏牆版 10 1/2 英吋之石膏牆版 15 5/8 英吋之石膏牆版 30 1/2 X 型英吋之石膏牆版 25 5/8 X 型英吋之石膏牆版 40 雙層 3/8 英吋之石膏牆版 25 1/2+ 3/8 英吋之石膏牆版 35 雙層 1/2 英吋之石膏牆版 40 框組壁系統中斷面為 2x4 英吋，間距為 16 英吋的木 柱 可擁有基本 20 分鐘之防火時效，設計之計算舉例如下: 假設有一框組壁牆體，由斷面為 2x4 英吋，間距為 16 英吋 的木柱，內牆為 0.5 英吋的石膏版(gypsum wallboard)，外
牆為 0.5 英吋的纖維版(fiberboard)，外加 5/8 吋的外蓋合 板(plywood)，牆面並覆以 0.25 lb/ft2 的礦綿(rock wool) 隔絕材料，其防火時效計算如下： 外牆計算例一 外牆計算例二 考量框組壁系統之防火性能時，則須同時規範其主構材 ─間柱(stud)之最小尺吋之外，同時考慮不同板材之材 質，尺寸或防火時效，板及牆的設計準則接類似相同邏 輯﹔針對隔間牆或其他裝飾木材部分，則須考慮其火焰蔓 構材 防火時效 2x4 英吋木柱 20 分鐘 礦綿隔絕材料 15 分鐘 石膏版 15 分鐘 總防火時效 50 分鐘 構材 防火時效 0.5 英吋纖維版 5 分鐘 5/8 吋外蓋合板 15 分鐘 總防火時效 20 分鐘
延指數（Flame Spread Index Numbers）依據規定之常用 不同材料之火焰蔓延指數（Flame Spread Index Numbers） 則可參考下表:
第五節 小結
對於以區劃牆防火性能作為驗證，旨在依據建築技術規則設 計施工篇第三章第 81 條規定探討框組式木構造區劃牆系統之防 火性能與測試方法。 本項研究目標係在探討框組式木構造區劃牆系統之防火性 能與測試方法，研究將透過加熱試驗，（面板材料種類及厚度、 立柱間距、柱間橫檔…等因子）在耐火性能的表現及規範擬定與 建議，研發成果將提供相關主管機關作為訂定規範與制度依據之 參考。由於需設開口者，其寬度及高度不得大於 2.5m，並應裝設 具有一小時以上防火時效及阻熱性之防火門窗等防火設備之規 定，其開口部為構造細部之耐火性能尚需獨立認定，故本研究擬 在於不考慮垂直加載作用之影響下，以無開口框組式木構造之非 承重區劃牆一小時之防火時效，其性能要求應達到一小時以上之 遮焰性及阻熱性等防火性能規定，為主要探討對象。第三章 實驗計畫之初步研擬
第一節 實驗目的
本研究係依國內現行的的耐火試驗規範，期能透過實驗的方 法來檢視木構造區劃牆構造在防火時效上是否能達到法規的要 求，並從各種材料及工法上來探討其破壞模式及耐火性能。由於 木構造區劃牆開口部構造耐火性能之影響因子過多且複雜，若採 用標準試驗方法模擬探討之，一旦開口部破壞，試驗即須宣告終 止，在相關基礎資料尚未建立的情況下，恐難以作全面性探討， 本研究僅以無開口木構造區劃牆為探討之對象。實驗對象以目前 國內外常用的幾種組構處理工法，觀察其在標準升溫曲線之加熱 條件下對木構造區劃牆的保護效果，並記錄其破壞情況，作為木 質構造火害行為之基礎研究。期能藉由所量測之溫度變化，據以 分析了解木構造區劃牆在火災中之破壞模式，並討論構造上之改 善方案。第二節 實驗方法
目前國內關於建築物構造上的耐火試驗方法，為 CNS12514 『建築物構造部分耐火試驗法』，其適用範圍包括建築物之牆壁 (承重牆及非承重牆)、柱、梁、樓板(有或無天花板)、屋頂(有或 無天花板)等構造部分，本試驗採行現有規範之加熱條件進行框組 式木構造區劃牆耐火實驗，並參酌其內容以作為實驗結果判定之 依據。第三節 影響框組式木構造區劃牆防火性能因子之研擬
綜合以上本項木構造耐火性能驗證研究 2×4 構造區劃牆的試 驗以框組壁工法為主並藉由文獻回顧，國外框組式木構造區劃牆 之組構主要包含間柱、覆蓋板、及隔音之填塞岩棉或玻璃棉。對 於影響防火性能之主要因子為間柱斷面大小、覆蓋材料種類、木 材材種、牆間柱距等差異。 因此本研究採用國外常用之基本框組式木構造區劃牆組構方 式，選用國內生產及常用之石膏板及矽酸鈣板作為實驗之覆蓋 板，材種則以國內材種及國外材種（加拿大提供）各一種。間柱 斷面為 2x4 及 2x6 兩種並依此分組構之牆間柱距則為 406mm 及 610mm 兩種。而加熱時間則為 60 分鐘。採用田口方法中田口直交 L8 表，並考慮因子間交互作用，其實驗次數計 8 組，每組各進行 2 次實驗共計 16 道牆體。試體編號及規劃表如下：W6-212212
試體代號 實驗次數編號 A 因子水準數 B 因子水準數 C 因子水準數 D 因子水準 E 因子水準數 重覆數系統因子 間柱木質材料相關因子 骨架因子 A B C D（BXC） E（AXBXC） 覆 蓋 板 種 類 間柱斷面 大小 木材 種類 間柱的 組構方式 區劃牆的 組構方式 EXP 石膏 板 矽酸鈣 板 2X4 2X6 SPF 省產材 W1-111111 ○ ○ ○ ○ ○ W1-111112 ○ ○ ○ ○ ○ W2-112221 ○ ○ ○ ○ ○ W2-112222 ○ ○ ○ ○ ○ W3-121221 ○ ○ ○ ○ ○ W3-121222 ○ ○ ○ ○ ○ W4-122111 ○ ○ ○ ○ ○ W4-122112 ○ ○ ○ ○ ○ W5-211121 ○ ○ ○ ○ ○ W5-211122 ○ ○ ○ ○ ○ W6-212211 ○ ○ ○ ○ ○ W6-212212 ○ ○ ○ ○ ○ W7-221211 ○ ○ ○ ○ ○ W7-221212 ○ ○ ○ ○ ○ W8-222121 ○ ○ ○ ○ ○ W8-222122 ○ ○ ○ ○ ○
圖 3-3-1 2x4 試體橫向斷面圖 圖 3-3-2 2x6 試體橫向斷面圖 610 610 610 610 451 451 406 406 406 406 406 282 406 282 填充材 覆蓋版 間柱
圖 3-3-3 2x4 試體側向斷面圖 圖 3-3-4 2x6 試體側向斷面圖 1220 1230 550 1220 1230 550 89 140 單位：mm 填充材 覆蓋版
第四節
實驗儀器與設備 本研究主要的實驗設備為內政建築研究所位於國立成功大學歸仁校區 之台南防火實驗室門牆耐火試驗爐及相關配合設施如操作系統及溫度擷取 器等。其中主要設備之門牆耐火試驗爐其加熱溫度之控制乃透過爐內測溫棒 將爐內溫度傳回電腦，再由電腦經過計算後，控制燃燒器之加熱量。詳細之 實驗儀器裝置如圖。 門牆耐火試驗爐 爐溫觀測點 爐溫控制器 爐溫控制點 計時器 試體框 背溫擷取裝置 現場監視錄影 背溫之熱電偶線 3-3-5 實驗設備裝置圖表 3-5-1 防火性能需求表
第五節
木構造區劃牆防火性能之需求 防火性能依建築技術規則所規定之防火時效表示，以小時為單位。防火 時效之認定則依據 CNS12514「建築物構造部分耐火試驗法」。另依 CNS14652 『建築物防火詞彙一防火試驗用語』，耐火性定義為「材料、構件、構造等 能持續維持、穩定性及阻熱性之耐火性能。」相關性能之定義如下表: 說明 用語 備註 遮焰性 (fire integrity) 在耐火試驗條件下，建築構件當 其一面受火時，能在一定時間 內，防止火焰及熱氣穿透或非加 熱面出現火焰之能力。 依 CNS12514 建築物構造 部分耐火試驗法認定。 穩定性 (fire stability) 在一定時間內做耐火測試，建築 構造、構件在有承載負荷時，避 免坍塌之能力。 阻熱性 (fire insulation) 在耐火試驗條件下，建築構件當 其一面受火時，能在一定時間 內，其非加熱面溫度不超過規定 值之能力。 依 CNS12514 之規定意即 構件非加熱側表面溫度 應避免引起背面空間易 燃物之著火燃燒及避難 人員因接觸造成的燒 傷。 參照 CNS14652『建築物防火詞彙一防火試驗用語』第六節 測定項目、方法及記錄方式
測定項目分別計有溫度、變形量、加熱時間等，其各項目之量測及記錄方 式，依如下說明所述。 一、溫度之量測記錄 本研究為探討試體於加熱面及非加熱面之溫度特性，依 CNS12514 相關內 容之規定，採用 k-type 熱電偶量測溫度，包括爐內熱電偶、背溫熱電偶及內 部熱電偶，設定為每兩秒量測一次，透過溫度擷取器將數據傳回電腦。其熱 電偶之安裝及規格亦依規範規定。 溫度測點之決定主要依據 CNS12514 5.6 節之規定設置測點 1、2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11 位置上，如圖 8、圖 9、圖 10 所示。其內外點位之 相對位置如圖所示。 （75,75） （76,225） （68,290） （150,150） （179,127） （225,75） （290,127） （270,235） （150,290） （150,235） （225,225） （0,0） X Y 4 7 2 1 6 10 3 8 11 2X4 加熱面覆蓋板直向封板示意圖 2X4 背溫面覆蓋板直向封板示意圖 圖 8 （2X4 間柱）背溫面覆蓋板直向封板測點分布圖X 圖 10 （2X6 間柱）背溫面覆蓋板橫向封板測點分布圖 （0,0） Y （150,150） （150,235） （75,75） （76,150） （76,225） （290,130） （225,75） （68,290） （150,290） （225,225） （270,235） 7 4 5 11 8 3 6 2 9 10 1 2X4 加熱面覆蓋板橫向封板 示意圖（型式一） 圖 9 （2X4 間柱）背溫面覆蓋板橫向封板測點分布圖 2X4 背溫面覆蓋板橫向封板 示意圖（型式一） 2X4 加熱面覆蓋板橫向封板 示意圖（型式二） 2X4 背溫面覆蓋板橫向封板 示意圖（型式二） （0,0） X Y （225,225） （75,75） （225,75） （292,235） （290,130） （150,150） （76,225） （150,235） （150,290） （89,290） （225,75） 4 5 11 1 7 8 3 2 9 10 2X6 加熱面覆蓋板 橫向封板示意圖 2X6 背溫面覆蓋板 橫向封板示意圖
二、實驗情況之紀錄 破壞情況記錄以目視為主，並將其記載於實驗觀測紀錄。加熱過程中， 非加熱面以數位攝影機拍攝記錄，及數位相機定時拍攝;加熱面之變化僅能 透過測試爐背面之觀視窗觀察並拍攝紀錄。加熱後之破壞情況以數位像機拍 攝記錄，並觀察破壞之情況描述記錄於實驗觀測紀錄表中。 三、時間之記錄 加熱時間由電腦於加熱過程中與溫度同步持續記錄。實驗照片與加熱時 間之對應，則以簡單的計時器裝設在加熱爐旁作為對照。其中對於本實驗相 關時間之判定依據說明如下: 四、阻熱性之判定 實驗中透過電腦畫面得知各點瞬間溫度值，可大約比對出單點溫度超過 210℃之時間，最後以電腦所記錄的（時間－溫度）資料中，經過簡單的運 算，精確得到試驗中平均溫度超過 170℃以上成任一位置之溫度超過 210℃ 以上時的加熱時間，來判定其阻熱性失敗之時間。 五、遮焰性之判定 依 CNS12514 6.3.4 節之規定，牆壁、樓板、屋頂等構造之遮焰性須在 試驗全程中量測並記錄，在試體表面出現防火上有害之空隙，裂縫或火焰之 處，應使用棉花墊框。棉花墊由於台灣氣候之溼度較重，用於試驗之認定上 不易，且規範中提到對於不符合阻熱性基準之試體，當加熱面溫度(空隙、 裂縫範圍附近)超過 300℃時，則免使用棉花墊。因此本實驗以「從加熱側 通達非加熱側之持續噴出火焰超過 10 秒」來判定遮焰性之失敗。
來源依據 判定依據內容 本研究性能 判定依據 （1）試驗中平均溫度超過 170℃
v
阻熱性 CNS12514 9.2 （2）試驗中在任一位置之溫度，包括移動 式熱電偶所測者）超過 210℃v
（1）棉花墊引燃 （2）在非加熱面之持續火焰超過 10 秒 遮焰性 CNS12514 9.3 （3）從加熱側通達非加熱側之持續噴出火 焰超過 10 秒v
六、實驗終止時間之認定 因本研究所討論的對象為木構造區劃牆，其防止延燒之遮焰性為本研究 所關心的性能之一，故實驗欲觀察試體從開始加熱至破壞之過程。加上試體 若出現破裂亦會導致爐內壓力及溫度無法依規範掌控，乃以試體之遮焰性失 敗為實驗終止之依據。此外，若試驗中出現人員安全或設備可能遭受破壞之 情況，試驗則須立即停止。 表 4 本研究性能判定依據內容第八節 試驗步驟與流程 實驗流程包含二個階段，分別為預備實驗與正式實驗階段，為熟悉實驗 的步驟，先以兩組試體進行預備試驗，期能透過預備試驗的操作作為第二階 段正式實驗之定案及修正依據。操作流程如圖所示。 預備實驗準備 預備實驗試體安裝 預備實驗進行 預備實驗結果整理 預備實驗檢討 圖 3-8-1 實驗流程圖 實驗計畫研擬 實驗條件與變因設定 預備實驗 修正實驗條件與變因 設定實驗條件 正式實驗 實驗準備 試體安裝 實驗進行 實驗結果整理分析 問題歸納與對策研擬
第九節 預備試驗 一、試體材料 構件名稱 規格 石膏板 耐燃一級厚度 15mm 石膏板符合 CNS4458GBR 之規定 間柱（橫 撐） 2x4 美杉 SPF 填充材 玻璃棉厚度 50mm 密度 12K，符合 CNS12055 之規定 接縫膠泥 USG All purpose Joint Compound 乾燥硬化後不
得乾裂 接縫帶 寬度約 50mm 螺釘 長度 318 mm 二、安裝方式 石膏板固定方式 備註 第一組預備試驗 直向封板 第二組預備試驗 橫向封板 三、試體安裝程序 木構架裝釘 石膏板組裝 批土 測點佈設
四、實驗過程測試紀錄 日期：93年07月21日 試體編號 ： 試體（一） 開始時間：AM 10:22 加熱面：300cm X300 cm 試驗別：加熱試驗61分鐘（達一小時防火時效） 室內溫度：31℃ 室內濕度： 65% 試驗經過時間 非加熱面現象 0分 00秒 門牆爐開始加熱點火。 42 分 00 秒 頂部左上角冒白煙。 48 分 00 秒 頂部右上角冒白煙。 52 分 00 秒 底部右下角冒白煙。 56 分 30 秒 底部左下角冒白煙。 60 分 00 秒 頂部全面冒白煙。 61 分 00 秒 非加熱面中央開始燃燒。
日期：93年07月30日 開始時間：AM 11：00 試體編號 ： 試體(二) 室內濕度： 57% 加熱面：300cm X 300cm 試驗別：加熱試驗62分鐘（達一小時防火時效） 室內溫度：31℃ 試驗經過時間 非加熱面現象 0分 00秒 門牆爐開始加熱點火。 19 分 30 秒 頂部右上冒白煙。 27 分 30 秒 頂部左上冒白煙。 28 分 00 秒 ﹝加熱面﹞板與板的間隙產生燃燒。 41 分 30 秒 底部右下冒白煙。 51 分 30 秒 底部中央冒白煙。 51 分 30 秒 ﹝加熱面﹞全面燃燒。 55 分 00 秒 底部左下冒白煙。 57 分 00 秒 ﹝加熱面﹞面板脫落並產生二度燃燒。 61 分 30 秒 面板中央漸漸焦黃。 62 分 00 秒 面板全面冒煙。 62 分 30 秒 實驗中止。
圖 3-9-1 預備試驗第一組試體非加熱面溫度曲線圖 圖 3-9-2 預備試驗第二組試體非加熱面溫度曲線圖 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 -5 15 35 55 試驗經過時間( min )93.7.21 溫 度(℃ ) 背溫#1 背溫#2 背溫#3 背溫#4 背溫#5 背溫#6 背溫平均值 室內溫度 平均溫度上限170℃ 各點溫度上限210℃ 背溫#7 背溫#8 背溫#9 背溫#10 背溫#11 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 -5 15 35 55 試驗經過時間( min )93.7.30 溫 度(℃ ) 背溫#1 背溫#2 背溫#3 背溫#4 背溫#5 背溫#6 背溫平均值 室內溫度 平均溫度上限170℃ 各點溫度上限210℃ 背溫#7 背溫#8 背溫#9 背溫#10 背溫#11
五、實驗完成後試體受損紀錄 （1）石膏板部分 石膏板於加熱面部分，已全部掉落，只有幾片仍舊固定於試體 周圍尚未掉落。 （2）玻璃棉部份 玻璃棉已全部熔化，可見其構造對防火性能並無多大幫 助，因此正式試驗將使用耐燃性能較好的岩棉，觀察其是否能 提高整體構造之防火性能。 （3）間柱 美杉 2x4SPF 間柱於測試時間開始第 28 分開始燃燒，並自 石膏版接縫封處噴出火焰燃燒，至實驗結束時已全部碳化，中 間部分已掉落，部分已碳化之間柱仍舊固定於試體框。
六、小結： 將第一組預備試驗與第二組預備試驗十一個測溫點平均值依 溫度-時間關係比較如圖 14 得知兩者隨著燃燒時間溫度上升，一開始直向封版之試體平 均溫度上升在最後與橫向封版之試體趨近於一致，但試驗一開始 直向封版之試體背溫面平均溫度上升確較為快速。同時考慮施工 之簡易性及常用之施工法；未來之試驗將使用橫向封版之組構方 式進行。 為簡化分析因子之複雜性及考慮實驗之經濟考量，以上構想中僅 單純考慮常用之基本防火面材之使用，忽略其他防火被覆材料之 使用，未來可逐年針對經認證之防火阻絕材料或防火漆等商業化 建材，進行進一步之實驗認證，對近期木結構設計之安全考量而 言，為較保守及謹慎之做法。另加入木材碳化率試驗爲進行進一 步之實驗認證，對近期木結構設計之安全考量及做爲建立我國未 來之木結構防火設計準則之參考更完整。 0 20 40 60 80 100 120 140 11:00 11:06 11:12 11:18 11:24 11:30 11:36 11:42 11:48 11:54 12:00 橫向封版 直向封版 圖 3-9-3 直向封版與橫向封版試體平均溫度上升比較圖
第四章 木材碳化率試驗
木材碳化率試驗部分，另有試體作為三面受燃及四面受燃碳化率實 驗之用，於加熱進行 60 分鐘，紀錄其碳化率。木材碳化率試驗部分，分 別採用省產材及加拿大木材，依照 CNS 12514 規範，以單一尺寸試體 （150x150x64 mm）作為三面受燃及四面受燃之樑柱構材碳化率實驗之 用，於燃燒進行 60 分鐘後，觀察其碳化程度，並紀錄其碳化率。試體數 量共計 3（材種）X1（斷面）X2（受燃面）X1（時間）X3（重複數）＝18， 實驗結果除紀錄碳化率之外，並應標明加熱升溫曲線，各木材試體密度， 以利實驗後之分析。試體規劃如下表：材種
斷面尺寸
（cm）
受燃面數
燃燒時間
（min）
試體數目
3 60 3省產檜木
15x15 4 60 3 3 60 3省產杉木
15x15 4 60 3 3 60 3北美提供
之木材
15x15 4 60 3 表 4-1-1 木材碳化率試驗試體規劃表第五章、「木構造建築物設計及施工技術規範」
第九章之研擬建議
在永續發展的觀念中，資源的再生性、能源的節約及降低環境衝擊 的多項考量之下，木構造之發展已然成為世界的潮流。然而在台灣，基 於多年來經濟快速發展的背景因素，鋼筋混凝土（Reinforced Concrete， 簡稱 RC）成為主流的建築型態，放眼世界各國，台灣幾乎是混凝土建築 使用比例最高的國家，其營造系統與前述永續建築的原則多有違背，如 高耗能的建材生產過程，營造過程中的環境污染問題及居住環境品質 等，RC 構造都是造成負面效應的主因。近年來，加上國內在推行綠建築 的理念之餘，木構造的議題也漸漸浮上檯面，如何由上而下的推行，成 為近年來官方及學界的一大挑戰。 內政部於 92 年 5 月 1 日所公告實施之「木構造建築物設計及施工技 術規範」即是希望藉由新規範的制定，提供建築設計及相關營造工程業 者，更詳實並可行的技術參考，其落實推廣木構造的決心可見一斑。 然而，在「木構造建築物設計及施工技術規範」中唯有第九章對於 建築物防火的部份尚無詳細規定，對於實際欲從事設計的相關人士而 言，無法提供具體的防火設計依循，是為推行木構造之一大障礙。有鑑 於此，本研究以作為提供設計者及施工者在區劃牆防火考量之參考依據 為首要之研究目標，以大尺寸實驗方式驗證相關木構造防火隔間構造之 防火時效，此外，也針對柱樑式系統之基本木構件提出碳化率之驗證， 分別以常用之省產及進口木構材為主要之驗證對象，希望對於「木構造 建築物設計及施工技術規範」中之第九章提出更具體之規範修改依據。 根據先前「木構造建築物設計及施工技術規範」草案中第九章內容， 分別為： 「防火之基本想法」及「木質構造建築物之防火設計」其中「木質構造建築物之防火設計」又包含「防火設計之基本」及「木質構造建 築物之防火工法」兩部分。「防火之基本想法」主要闡述木構造防火之基 本原則，而「木質構造建築物之防火設計」則以「防火設計之基本」針 對建築物防火區劃及配置等給予規範，最後以「木質構造建築物之防火 工法」規範相關不同之防火設計細節，說明有關：（1）木材斷面（2）防 火被覆（3）阻火材（4）接合部之防火措（5）層間變位角，等細節之規 範。 本研究之實驗驗證之主要重點即在於防火設計部份，初步之構想 為：針對原有之規範構架重新細分為（1）柱樑構造之木材斷面（2）框 組壁式構造之木材斷面（3）相關防火被覆之防火時效（4）阻火材之防 火性能（5）防火隔間構造之設計要求（6）樓版系統之防火之設計要求 （7）屋頂系統之防火設計（8）接合部之防火設計等。新的細分在於考 慮：實際木構造型態（柱樑式與框組壁式兩種）、主結構與非結構材及主 動防火機制（防火被覆材與防火阻擋材）等三個面向。對較屬開放設計 的柱樑式構造集中定義其防火之最小斷面，對於屬「制式工法」的框組 壁式木構造，即著重討論其「系統」之防火時效，以實際燃燒實驗驗證 之。 本年度之實驗驗證部分預期可針對（1）（2）（5）等項目，其中（1） （2）項之防火斷面以服務建議書中之碳化率實驗訂定之，（5）項之防火 隔間構造則以現行框組壁式型態之構造，進行實際尺寸之驗證，提供具 體之技術依據，並作為進一步制定規範之重要參考。其餘有關「防火之 基本想法」部分，應重新檢驗與國內現行消防法規及建築技術規則之條 例，在可行性及實際需求方面作詳細之討論後訂定之。 以下就「木構造建築物設計及施工技術規範」第九章中「9.2.1 防
仍為建築相關法規之最高原則性規範，為避免造成條文間之衝突，以目 前「木構造建築物設計及施工技術規範」規定之木質建築構造物之高度 以四層樓為限而言，本研究將「建築技術規則」中之相關原條文，摘要 列舉，作為本節之內容。 針對 9.2.2「木質構造建築物之防火工法」的規定，建議可由兩種方 式訂定設計規範。（方案一）以構造物各部位分別陳述，翔實規定其斷面、 防火性能、材料種類及細部設計方式等，此法尚需要有全面性的研究及 完整的實驗結果支持，短期內只有參照國外觀規範訂定之。（方案二）以 常見之木構造型態，區分其防火設計之規定，屬較開放式的規範方式， 其缺點為：針對日後新的建築型態仍須增補規定，修改之機率頗大。 方案一 （1） 柱樑構造之木材斷面規定（待本研究實驗驗證後訂定之） （2） 框組壁式構造之木材斷面（待本研究實驗驗證後訂定之） （3） 相關防火被覆之防火時效 （4） 阻火材之防火性能 （5） 防火隔間構造之設計要求（待本研究實驗驗證後訂定之） （6） 樓版系統之防火之設計要求 （7） 屋頂系統之防火設計 （8） 接合部之防火設計
方案二 （1） 柱樑式木構造之柱、樑等主要構件之斷面，在設計時應加上 其碳化速率（Charring Rate）與防火時效之乘積，以確保 其結構之安全性。常用材種之碳化速率如表 9-2，（待本研 究實驗驗證後訂定之） （2） 框組壁式構造之防火設計以結構及防火隔間牆兩大類為主： 結構部份： i. 承重之防火隔間牆： ii.非承重之防火隔間牆：（待本研究實驗驗證後訂定之） （3） 防火隔間構造之設計要求（待本研究實驗驗證後訂定之） （4） 樓版系統之防火之設計要求 （5） 屋頂系統之防火設計 （6） 接合部之防火設
參考文獻
1.林耀煌，曾俊達，吴毓勳，林慶元等，＜建築防火材料性能品質驗證 制度之建立＞，內政部建築研究所籌備處專題研究計畫成果報告，民 國 83 2.陳慶銘，火災學，鼎茂圖書出版公司民國，民國 81.9 3.陳太農、郭炳林，帷幕牆防火性能評估與設計準則，內政部建築研究 所，民國 88.6 4.雷明遠，防火區劃構造、設備法規標準與應用技術國家防火安全國家 標準說明會，民國 91.8 5.陳俊勳，建築物火災成長延燒防止技術之性能式設計法研究，內政部 建築研究所，民國 90.12 6.陳海曙、周鼎金，建築防火安全設計學，茂榮書局，民國 87.2 7.雷明遠，建築防火區劃構件設計與應用技術，建築物防火法規與防火 安全設計研習會，民國 88.5 8.張菀育、陳太農，帷幕牆無開口鋁板防火性能初探，成功大學碩論， 民國 92.7 9.財團法人中央營建技術顧問研究社，台灣地區發展木結構建築可行性 之研究，全美林產品協會，民國 83 10.陳俊勳，我國建築物裝修材料耐燃性檢測基準之研究，第十三屆中日工程技術研討會，民國 81.11 11.加拿大房貸與住屋公司，加拿大木結構房屋構造，加拿大房貸與住屋 公司，民國 86 12.加拿大房貸與住屋公司，房屋建築術語總匯，加拿大房貸與住屋公 司，民國 86 13. 邱耀正、許茂雄，建築物結構耐火技術性能式設計法之研究，內政 部建築研究所，民國 90.12 14. 陳啟仁，建築結構體耐火耐震性能研究（二）木構造防火基準之國 際比較研究，內政部建築研究所，民國 92.12 15. 美國農業部林業處，木結構房屋施工，美國農業部林業處，民國 78.9 16. 營建雜誌社，木構造建築物設計及施工技術規範，營建雜誌社，民 國 92 17.最新建築技術規則，營建雜誌社，民國 92
18.Wood Design Manual，Canadian Wood Council Ottawa Canada，1995 19.木質環境科學，王松永，國立編譯館，民國 92
附 錄 一
安全防災組九十三年協辦研究計劃第一次工作會議會議記錄
協辦研究計劃名稱 木構造耐火性能設計與驗證研究 研究計畫執行期程 93 年 2 月 1 日至 93 年 12 月 31 日 專家座談會主要議題 第一次專家座談會 專家座談會會議時間 中華民國 93 年 3 月 12 日 PM02：00-0400會
議
記
錄
一、主席報告： 葉世文主任秘書： 內容(略)。 二、主辦單位簡報： 葉世文主任秘書： 內政部建研所目前正與加拿大合作推動木構造系統並積極擬 定相關規範，但現階段推廣並不順利，主要原因在於防火的部 分，對於許多大眾及設計者仍有疑慮，因此本所希望藉由相關 的防火試驗，對 2x4 及 2x6 框組式木構造系統提出相關規範的 擬定建議，並在最後將規範要求併入相關法規。會
議
記
錄
三、專家學者發言： （一）顧問王松永教授： 1、 木構造於台灣目前的建管系統較難配合，建管單位對 於木構造的防火性能尚有疑 慮，往後推廣的活動最好 能多請建管單位相關人員參與，使之配合推廣。 2、 國人使用木構造，通常喜愛保留其木質表面，但是框 組式的工法，常為增加防火時效而外加披覆材。披覆 材應考慮採用國內目前生產較多，使用率最多之材料 做驗證。 3、 加拿大既然和我國共同推廣木構造系統，並協助我國 木構造規範擬定以利其推廣之順利，應聯絡加拿大相 關單位，提供最新相關規範，技術資料，以利我方對 其提出之相關資料做驗證。 （二）共同主持人曾俊達教授： 1、2x4 及 2x6 框組式木構造系統於國外已非常成熟，本驗 證請內政部建研所方面和加拿大政府聯繫請其提供已建 立之相關技術資料，以作為規範建立之參考，本案並配合 做部分相關之實驗驗證即提出相關建議。不必重新建立系 統，如此推廣之系統亦較能為國人所接受。會
議
記
錄
2、 披覆材的選擇原則上將選用已通過防火試驗一小時以上 之常用材料，並加入台灣常用之矽酸鈣板，作為本試驗 之披覆材。 3、吾人於美國曾蓋過 48 棟框組式木構造的房子，對於此系 統可說已甚為了解。但加拿大與內政部建研所合作推廣 木構造，並欲協助制定相關規範，應先請其提供相關之 試驗技術資料，本案將以其所提出之資料做參考。以相 關本案之部分做實驗之驗證及比對以作為規範擬定之參 考。 4、 建請建研所關於將來實驗之部分是否能多做幾組試體 框，除可增加實驗預組及進行之方便，亦可於將來建研 所自身留做業務之用。 5、 本試驗之進度應由我方做進度之主導，並連絡加拿大方 面是否能配合，如未能配合，本試驗將依既定期程進行。會
議
記
錄
（三）陳啟仁教授 1、本案將配合北美的系統及實驗規範做碳化率試驗，並先擬 定相關之因子及分析，並比對現有之資料，最後再以實驗 做驗證。 （四）雷明遠博士： 1、試體可以先進場再全部組裝於固定場所，所有的框可先一 次釘好。再置入試體外框進行加熱試驗。 2、相關的建議規範可以先進行草擬，與實驗的部分分開，最 後以實驗做驗證。 3、披覆板的材料考慮使用國內常用之板材，以符市場之推廣。 （五）李其忠助理研究員： 本試驗共十八組試體，加熱試驗的爐子一天至多做兩組試 驗，故實驗時間至少 9-18 天不等。本所將安排時間配合進 行本試驗以取得相關數據。會
議
記
錄
四、綜合結論 （一）葉世文主任秘書： 1、請雷博士（雷明遠博士）和加拿大方面 Forintek 等技術單位 聯繫，提供 2x4 及 2x6 框組式木構造系統之詳細組構工法及 試驗之資料，以作為本案資料比對、參考及驗證之用。並請 雷博士依試驗計畫儘速洽商加拿大提供實驗用木材進場。 2、請其忠（李其忠助理研究員）和工程組協調，商借性能實驗 群之空間，堆放本案即將進場之試體材料。例如原本存放加 拿大木構造之空間，以避免試體放置室外受到風雨吹襲毀 壞。 3、請雷博士（雷明遠博士）詢問 AIT 方面對於規範的擬定能否 提供相關 2x4 及 2x6 框組式木構造組構驗證資料，並提供本 案作驗證及參考之用。 4、 往後相關之工作會議將不需如此正式，可以配合試驗場於台 南召開，並配合與會人之交通方便，有問題可以隨時交換意 見，曾教授（曾俊達教授）如果需要內政部建研所方面的配 合亦請隨時提出。 五、散會（下午四時）附 錄 二
第九章 建築物之防火（草案）
9.1 防火之基本原則
木構造建築物就以下之觀點，需考量必要之防火措施。 （1）木構造建築物防火安全設計之一般目的，為限制火災引起的危 險造成建築物本身與鄰棟建築物中的人員傷亡。 （2）為了達到上述目的，木構造建築物應具備下述之方向設計及考 量，以防止突發性火災的發生，或避免在火災發生後造成之人 員傷亡： （a）建築物之耐火性能及防火時效：應依規定設計，使建築物主 要結構之承載能力不會在火災各個時期造成危害。 （b）建築物之防火區劃：應依規定設置，防火區劃應以不同之防 火隔間方式設計。 （c）建築物棟距間之安全之距離：以避免火災延燒至鄰棟建築物。 （d）建築物之內部裝修材料：應依相關內部裝修限制設計。 （e）建築物之走廊、通道及出入口：應符合逃生及救難時之動線 及距離。 （d）建築物應依規定具備相關之排煙設備及必要時所需之自動滅 火裝置。9.2 木質構造建築物之防火設計
9.2.1 防火設計之基本規定 (1) 木構造建築物之防火時效應依「建築技術規則」
「建築設計
施工篇」第 70 條規定，構造各個部位之防火時效要求如下
表所示： 1. （2） 單棟木構造建築物之區劃，依「建築技術規則」
「建築設計
施工篇」第 81 條規定，建築物其屋頂以不燃材料覆蓋者，
按其總樓地板面積每 500 平方公尺以具有一小時防火時效 之防火牆、防火樓板、甲種防火門窗等予以區劃分隔。 (3) 連棟式木構造建築物，依「建築技術規則」「建築設計施工篇」第 84 條規定，建築面積超過 300 平方公尺者，應在長
度每 15 公尺範圍內以防火牆區劃之。 牆壁 外牆 非承重牆 屋頂 樓 地板 柱 樑 分間牆 防火帶以外 防火帶以內 承重牆 主要構造名稱 一小時 一小時 一小時 一小時 一小時 半小時 一小時 一小時 防火時效（4）木構造建築物之設置，應依「建築技術規則」「建築設計 施工篇」第 110 條之 1 規定：除基地鄰接寬度六公尺以上 道路或深度六公尺以上之永久性空地側外，建築物應自基 地境界線（後側及兩側）退縮留設淨寬 1.5 公尺以上之防 火隔間。同一基地內兩棟建築物間應留設淨寬三公尺以上 之防火隔間。 (5) 木構造建築物之消防設備，應依
「建築技術規則」
「建築
設計施工篇」第 113 條辦理。木構造建築物之滅火設備，
應依「建築技術規則」
「建築設計施工篇」第 114 條辦理。
（惟自動灑水設備部分應有修正空間） (6) 非居室部份，符合下列規定者，得免設排煙設備： (i) 天 花板及室內牆面，以耐燃一級材料裝修，且除面向室外 之開口外，以半小時以上防火時效之防火門窗等防火設 備區劃者。 (ii) 樓地板面積每一百平方公尺以下，以 防煙壁區劃者。（參考「各類場所消防安全設備設置標準」
第 190 條）
(7) 居室部分，符合下列規定者，得免設排煙設備： (i) 樓 地板面積每一百平方公尺以下，以具一小時以上防火時 效之牆壁、防火門窗等防火設備及各該樓層防火構造之 樓地板形成區劃，且天花板及室內牆面，以耐燃一級材 料裝修者。 (ii) 樓地板面積在一百平方公尺以下，天 花板及室內牆面，且包括其底材，均以耐燃一級材料裝 修者。（參考「各類場所消防安全設備設置標準」第 190條）
9.2.2 木構造建築物之防火工法 依建築技術規則規定應具防火時效之構造物，在設計為木構 造建築物時，應遵循下列原則： （1）梁柱構造之木材斷面 梁柱等主構架之木材斷面於設計時，應以結構計算值加上木 材碳化率在防火時效內之燃燒深度，以確保在防火時效內仍保有 承受載重能力之安全斷面。 （2）框組壁式工法之木材斷面及相關規定 （a） 間柱之最小斷面規定 （b） 內外壁材之防火被覆材料及最小厚度之規定 （c） 壁內填充材之相關規定 （d） 防火之接縫處理 （3）阻火材 在牆壁內中空部，及牆壁與天花板及樓板等交接處，應設置 在防火上有效之阻火材，以避免火燄之延燒。 （4）防火隔間構造之規定 （a） 承重牆：應依規定在防火時效之內，維持其安全之承載 能力，且無構造之整體或局部之破壞、脫落現象發生。 （b） 非承重隔間牆：應依規定達到要求之防火時效，並於時 效內無隔間構造之整體或局部之破壞、脫落現象發生。 （5）樓版系統之防火之設計（研擬中） （6）屋頂系統之防火之設計（研擬中） （7）接合部之防火措施 使用接合鐵件時，應設置足夠之防火被覆，或將其設置在前述 之安全斷面內側。
【解說】 （1）柱梁系統之木構造建築物 柱、梁、間柱、橫撐木、以及防火被覆之安裝基材所使用的 木材，應儘量選取較大之斷面。另外，以結構集成材作為柱、梁 構材且未設置防火被覆時，應預估防火時效內該構材之燃燒深 度，而選取足夠之斷面尺寸，使其燃燒後之殘餘斷面（即安全斷 面）仍能承受載重，並確認該安全斷面所承受之長期應力不超過 短期容許應力。 木材之燃燒深度，係假設炭化速度（火災發生時，從木材表 面向內部燃燒之速度）固定，將其乘上預估之火災持續時間後約 略求得。在標準的火災下，大斷面針葉木材之碳化速度，每分鐘 約為 0.6~0.7mm，但火災持續時間受建築物開口大小及室內可燃 物性質及數量等影響，各建築物皆不同。因此，可要求應具一定 防火時效之建築物，可依其規定求出各構材之可燃燒深度後，選 取構材必要之設計斷面（安全斷面加上可燃燒深度）。
部材名稱 防火時效(分鐘) 1/2 英吋之纖維板 5 3/8 英吋之花旗松合板 5 1/2 英吋之花旗松合板 10 5/8 英吋之花旗松合板 15 3/8 英吋之石膏牆版 10 1/2 英吋之石膏牆版 15 5/8 英吋之石膏牆版 30 1/2 X 型英吋之石膏牆版 25 5/8 X 型英吋之石膏牆版 40 雙層 3/8 英吋之石膏牆版 25 1/2+ 3/8 英吋之石膏牆版 35 雙層 1/2 英吋之石膏牆版 40 （2）框組壁式工法之木構造建築物： 依國外規範有設定最小間柱斷面，以累計防火時效（Incremental Time）方式設計者，亦有依實際性能測試，針對 不同細部設計 訂定其防火時效者。 內外壁材之防火時效則可參考下表 : 日本之規定，針對外牆防火構造，常見方式有三大類:(1)外 牆版以實木板材為主，版外再以鐵網補強，再覆蓋以水泥砂漿， 砂漿之最小厚度規定為 2 cm，(2) 外牆版以木質纖維板為主，再 覆蓋以水泥砂漿，砂漿之最小厚度規定為 1.50 cm，(３) 外牆版 以木質纖維板及水泥砂漿，最外層再覆予耐候磚或類似材料，砂 漿及耐候磚材之最小厚度規定最小應為 2.50 cm。 防火之接縫處理：當火災發生時，防火被覆之接縫部份很容 易成為防火上之弱點，因此除接縫處之密合要求之外，接縫內側
須設置墊木，以達到充分之防火效能。 （3）阻火材（fire stop） 牆內中空部份及牆與天花板等部材之搭接部份，因位於防火被覆之 內側，一旦火舌進入後，很容易成為延燒路徑，所以前者在一定高 度位置需設置水平方向區劃；而後者亦應在內部做適當之區劃，使 火舌即使進入後亦不會擴大至其他部材。此區劃所使用之阻火材， 應採用具有足夠斷面之木材或具不燃性之隔熱材。 （4） 防火隔間構造之規定 （研擬中） （5） 樓版系統之防火之設計 （研擬中） （6）屋頂系統之防火之設計 （研擬中） （7）接合部之防火措施 橫向接合及縱向接合等接合部，基本上應進行可燃燒之安全斷面 設計；使用接合鐵件時，應設置足夠之防火被覆，或將接合鐵件設 置在可燃燒後之安全斷面內側。
