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建築研究簡訊第97期 《業務報導》

帷幕牆層間縫隙構造之防火性能及其設計構法

  帷幕牆及其層間縫隙構造的防火性能十分重要,以民國90年5月12日新北市汐止東帝士東方科學園區大樓大火為例,其火勢延燒達43小時,由於火災發生於週六清晨,當時樓內僅有少數保全人員,因此不幸中大幸,並未造成大樓人員死傷,但是大火造成建築物嚴重受損及2百多家廠商財物損失,估計超過百億元。眾多致災原因中,其中火災中後期火勢向上快速延燒及擴大主因,乃是缺乏防火檢修門及貫穿部防火填塞,造成管道間區劃失效以及帷幕牆缺乏牆面與樓板交接處之防火構造,無法阻止火災向上延燒。

圖1. 東方科學園區大樓火災後帷幕牆鋁構架殘景

  因此,93年建築技術規則針對上述各項防火構造增訂相關規定,其中防火檢修門及貫穿部防火填塞材料實施迄今已是各界熟悉的防火產品,然而帷幕牆面與樓板交接處防火構造(即層間塞或層間防護系統,Perimeter fire barrier / Perimeter joint system)因無適用檢驗標準及評定基準,國內迄今尚無經防火測試過之產品,該處構造之規格、性能乃由建築師依權責簽證負責,如此不僅造成建築師設計簽證時背負較大的風險,另易形成防火區劃防護上的缺口。

  層間塞對火焰之延燒影響重大,如圖2所示,可防止火焰延燒、保護上方樓層。而依耐火性目前惟幕牆可概分為三種構造及試驗方法(如圖3):(1)非耐火層間牆及非耐火玻璃窗,此情境在CNS、EN及ISO等無適用之試驗法;(2)耐火層間牆、非耐火玻璃窗,由層間縫隙及由開口噴出火焰對上層玻璃窗加熱,在CNS並無適用之耐火試驗法;(3)耐火層間牆及耐火玻璃窗,耐火玻璃窗可由CNS14815測試其耐火性,但無阻熱性其經熱傳及輻射而延燒則無適用之CNS標準。上述三種情境中,防止由層間縫隙延燒的耐火性能,CNS並無適用之試驗法。

圖2. 層間塞對火焰延燒路徑之影響

圖 3 外牆/窗延燒路徑潛勢:(1)非耐火層間牆及非耐火玻璃窗,(2)耐火層間牆;非耐火玻璃窗,(3)耐火層間牆及耐火玻璃窗

  本所於去年度(105年度)「建築物帷幕牆垂直立面火焰延燒特性之研究」,已依據ASTM E2307-15b與NFPA 285建置「外牆與層間縫隙耐火試驗設備」,並且研擬CNS「帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗」標準草案。然而,為了驗證不同帷幕牆面與樓板交接處構造 (建築物樓板周邊防火構造)之防火延燒性能以及提升業者開發創新具防火性能帷幕牆之研發能力,建立帷幕牆層間縫隙構造之防火性能標準測試方法與資料庫實有研討有其必要性。

  故本年度「帷幕牆層間縫隙構造之防火性能及其設計構法之研究」,以去年度已建置之防火試驗屋、燃燒器與相關附件為基礎,進行標準校正牆試驗,使其符合ASTM E2307-15b的規範,之後再進行分析帷幕牆與層間塞設計工法。目前經過數次的校正牆試驗,燃燒器與流量之間的控制方式已能逐漸掌握。後續當測試室內部與校正牆外部的升溫曲線均符合法規規範後,將邀集國內廠商討論,就國內常見之層間塞設計與工法來建置帷幕牆及其層間塞實體,進行耐火性測試。

本研究之執行預計達成以下目標:

  1. 協助建築主管機關、防火材料評定機構建立建築技術規則有關帷幕牆層間縫隙構造(牆面與樓板交接處構造)之防火性能評定認可基準。
  2. 建立帷幕牆層間縫隙構造之防火性能測試 TAF 認證實驗項目。
  3. 提升帷幕建築之防火安全性能,降低帷幕牆建築之火災損失。
圖4. 帷幕牆校正實驗中(a)正面及(b)側面相片