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建築研究簡訊第97期 《業務報導》

英國倫敦西部Grenfell Tower大火問題分析

倫敦Grenfell Tower於2017年6月14日發生火災事件,起火後火勢快速成長而造成重大傷亡,震驚國內外。有關該事件之概要及火災傷亡原因,謹就近期公開資料綜合分析如下:

一、建築概要:

Grenfell Tower建於1974年,為地上24層、67.3m高、127戶、227間房間之建築物。1至3樓為公共區域,4樓以上為居住區,標準層為一層6戶供集合住宅使用,面積約476 m2。建築物內設置一座安全梯及兩座昇降機梯廳兼走廊,大樓側視圖、居住區平面圖請參考圖1。

由於該建築物建造於1970年代,當時並未強制規定設置撒水設備,而在後續在法規更新後亦未進行安裝;勞工局局長吉姆菲茨帕特里克(Jim Fitzpatrick)表示,政府在2009年的Lakana House悲劇之後便呼籲在高層建築中安裝撒水系統,不過受到抗拒而未落實。而Grenfell Tower 在2016年花費了1,000萬英磅進行外牆拉皮更新,並為了隔熱保暖,增加了ACM (Aluminium Composite Material) 鋁板複合材料之外牆包覆層(如圖3 Cladding),儘管所費不貲,但還是未分出預算來安裝撒水系統。

(a) (b)

圖1. Grenfell Tower大樓之(a)側視圖、(b)居住區平面圖

二、2017年6月14日火災事件概要:

火災發生於當地時間凌晨,起火後火勢快速成長,圖2為當時之照片。事件概要簡單敘述如下:

1.火災成因:4樓住戶之冰箱故障起火後通報999,消防隊於6分鐘內抵達,隨即撲滅室內火災,但未發現火苗已延燒引燃外牆易燃材料,當消防隊員離開大樓時發現外部火勢已無法控制。

2.死傷情形:至少87人死亡,百餘人受傷。

3.避難逃生:因只有一座安全梯,且避難必經的梯廳煙霧瀰漫避難困難,考量各戶之分戶牆為防火牆且各戶大門為防火門,故消防單位建議非起火層就地避難。

圖2. Grenfell Tower火災當時之相片

 

三、問題探討:

(一)火災延燒:

1. 外牆包覆層(Cladding):

  2016年整修時使用了鋁板複合材料(聚乙烯樹脂三明治鋁板/材料順序Al-PE-Al)作為最外側的外牆包覆層用以隔熱保暖。為節省成本其鋁板複合材料夾層(PE)及固定於水泥牆之內部隔熱層 (聚異氰酸酯樹脂/PIR)皆選用了較便宜的非耐火材料,以致在火災時導致快速延燒,並且這些大量的非耐火材料成為增長火勢的可燃物,讓火勢足以持續燃燒,圖3為其結構示意圖,而圖4為火災後之外牆相片。

  鋁板複合材料夾層中的PE屬易燃性樹脂,而固定於水泥牆之隔熱層PIR雖不易被小火焰引燃,但遇大火仍會燃燒,且會分解釋放氰化氫(HCN)劇毒成分,隨燃燒煙氣流入室內,造成人員避難更加危險。尤其外牆包覆層(Cladding)與內部隔熱層(PIR)之間設計了一道隔熱用的空氣層間隙(Air cavity),這道空氣層間隙形成煙囪效應,使火焰快速竄燒,速度為一般開放空間延燒速度之5~10倍;而包覆層(Cladding)亦會彈開水柱,使消防水柱無法觸及空氣層間隙中流竄的火焰,使滅火更為困難,火勢延燒狀況請參考圖5。

2.  另外,翻修舊管道時將鍋爐與瓦斯管線的防火阻熱材料拆除,但在施工完畢後沒有裝回,形成另一處災源增加火災的危險性,圖6為裸露的管線。

圖3. 外牆包層及隔熱材結構示意圖

圖4. 火災後之外牆相片 圖5. 火勢延燒示意圖

圖6. 鍋爐與裸露的瓦斯管線

(二)消防、避難與管理及後續作為:

  1. 本建築物除在設備上未設置撒水頭外,其消防措施與維護管理亦未符標準,建築消防設備長達四年未進行檢查。火災警報設備未發揮功能,倖存住戶表示火災發生後整棟大樓毫無半點警示音以致延誤住戶逃生。若在房間內、樓梯間設有撒水頭,則在起火時應可防止火勢延燒至外牆;或是在火勢轉大後,可於樓梯間提供降溫及滌煙效果,方便居民逃生避難。
  2. 建造當時之法令,雖是高層建築物卻僅規定設置一座樓梯,缺乏兩方向避難路徑功能;且昇降機無遮煙性能,形成煙囪效應,使火煙在各樓層間竄流,因此居民若想由居室往梯廳至安全梯逃生即直接面對煙與火的威脅。
  3. 受限於消防雲梯車可及高度,較高樓層居民僅能等待逐層救援。而大樓周邊亦無足夠的外部空間讓消防車接近火場,造成搶救上的困難。圖7為大樓及周邊示意圖。
  4. TMO健康與安全官員在2013年時進行了火災風險評估,當時即發現有安全隱患,諸如:建築消防設備未檢查長達四年、現場的滅火器已過期、堆放在走道中的可燃物等,顯示出整體管理不善。
  5. 英國在災後展開危險高樓防火安全檢視,約有600棟建築有類似的外牆包層(cladding);火災發生後,數百位住在類似大樓的居民被迫暫時離開家園,以待檢查其外牆結構的安全。

圖7. Grenfell Tower及其周邊示意圖

四、近年相似案例:

  1. 2001年台灣汐止東方科學園區大樓
  2. 2007年美國大西洋城水上俱樂部。
  3. 2009年在英國倫敦坎伯韋爾(Camberwell)的卡納爾大廈(Lakanal House)。
  4. 2009年中國北京電視文化中心。
  5. 2010年韓國海雲臺區釜山廣域市商用公寓“Woo Shin Golden Suite”大廈。
  6. 2012年法國魯貝(Roubaix) Mermoz Tower。
  7. 2014年澳大利亞墨爾本蘭克羅塞大樓(Lacrosse Tower)。
  8. 2015年杜拜火炬大廈(Marina Torch)。

 

五、本所相關應對作為:

  針對高樓火災防護,本所已辦理或辦理以下工作,以提升國內高層建築物之防火性能:

  1. 完成帷幕牆與層間縫隙耐火試驗裝置與試驗法標準(草案),目前經濟部標準檢驗局已發審,後續將積極協助該局完成審議與標準本土化修正。
  2. 研修高層建築物防火避難設施及設備法規,完成建築技術規則設計施工篇第十二章「高層建築專章」第二百四十一條至第二百五十九條修正建議,業已提送營建署供修正參考。
  3. 刻正進行高樓帷幕牆層間帶防火性能試驗研究,後續將提供帷幕牆與層間縫隙及外牆材料防火性能研究成果納入法規及規範研修參考。