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建築研究簡訊第98期

  • 日期:106-12-29
業務報導胡幃傑
建置帷幕牆層間帶防火性能實驗設備

        帷幕牆及其層間縫隙構造的防火性能可謂十分重要,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)因尚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。

        層間塞或層間防護系統的用處在於防止火焰以及熱氣從樓板與外牆間的空隙進入屋內(圖1)。如果沒有層間塞的設置,大樓中樓板的邊緣將會在火災發生時成為煙囪,讓火焰可垂直向上延燒。

圖1 電梯門耐火性能之洩漏量測定法測試設備

圖1 層間塞對火焰延燒路徑之影響

(資料來源:Owens Corning, Steel Stud Perimeter Fire Containment System - ASTM E2307, Technical Bulletin, 2016)

        本所於本年度「帷幕牆層間縫隙構造之防火性能及其設計構法之研究」計畫,建置完成帷幕牆層間帶防火性能實驗設備如圖2所示,為一雙樓層結構,並有空框架供廠商搭建帷幕牆試體。亦有進行標準校正牆試驗,使其符合ASTM E2307-15b及未來的CNS規範中的加熱溫度曲線。

        ASTM E2307-15b是用於測試帷幕牆與層間塞耐火性能的試驗方法,此試驗法需由上下雙樓層構造所組成(上層為觀察室,下層為測驗室)並搭配兩個燃燒器進行試驗。其設計場景為火焰在下層測驗室內燃燒並由窗口竄出,藉以觀察外牆(帷幕牆)以及室內層間塞的耐火性能。試驗中使用了兩個燃燒器,一為U字形的室內燃燒器,設置於測驗室內部;另一為窗戶燃燒器,置於一樓之窗戶開口外,由瓦斯供給率控制兩者的火力大小以調整室內外加熱情形。而帷幕牆外牆組件必須是使用於一般建築物構造的施作方式,外牆組件每個末端必須被固定在試驗裝置,這些固定在試驗裝置上及試體內其他處的扣件細節均必須代表實際使用的作法。製作完成的外牆組件除為了模擬測驗室窗戶的開口以外,應完全封閉試驗裝置(一及二樓)的前方正面。

        由上述的說明可知,ASTM E2307-15b試驗法是在控制室內環境下進行,而依據試驗測試要求,對此外牆模擬結構,主要以控制下層測驗室溫度的方式,利用由窗口竄出的火焰來加熱外牆,可測試外牆外表面及了解上層觀察室的溫度升高情形。試驗中主要觀察帷幕牆結構的變形、脫落等現象對層間縫隙阻火材的影響。而室內的持續火源則加熱並測試層間塞阻火材的耐火性能,包括是否產生變形、開裂、縫隙、火焰、熱氣流及煙流滲透等。

        而在經過多次的校正牆試驗後,藉由調整室內及窗戶燃燒器,最終已能將測驗室內各點的溫度控制在標準溫度曲線±5%內,為理想的測試條件。而校正牆外表面的溫度,除緊鄰窗戶燃燒器的特定點位過高外,其他各點的溫度,已能控制在法規的容許範圍內。

        目前正與國內廠商接洽及討論,使用國內常見之層間塞設計與工法以建置帷幕牆及其層間塞試體,實際進行耐火性測試。

圖2 試驗設備及供試體組建之空框架 (資料來源:本所防火實驗中心)

圖2 試驗設備及供試體組建之空框架 (資料來源:本所防火實驗中心)