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建築研究簡訊第103期 《業務報導》

應用BIM輔助建築及室內裝修防火避難審查驗證

       國內建築物現今朝向高層化、集合化、大型化及多元複合化的趨勢發展下日益增多,為了確保建築物內使用人員的安全,不受煙及火的危害,目前台灣將建築物防火避難安全驗證分為三種。Route A依照建築技術規則等國內法規的規定方式設計;而Route B以內政部建築研究所出版的「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」為驗證基準;Route C在電腦上使用「火災煙控電腦模擬」及「動態避難電腦分析」軟體,如FDS、Simulex等,模擬火場之煙流與避難時間之情形。Route B的驗證方式目前是以內政部建築研究所出版之「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」為驗證基準,目的在於驗證建築中任一居室或樓層發生火災,該樓層之避難人員從避難開始至避難結束之避難逃生時間,與居室到走廊、樓梯因火災造成煙層下降之危險時間,是否可於安全時間內完成避難行動。

       目前建築物防火避難性能驗證是以人工讀取AutoCAD圖面中的數據,再由人工的方式輸入於Excel表格中,其Excel內之公式是依照內政部建築研究所出版之「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」建置,於表格中已有設定相關之連動參數,於輸入建築物之基本條件及AutoCAD中量測的數值,如:樓地板面積、天花板高度、步行速度、人員密度、可燃物發熱量、室內裝修種類、居室避難最大直角步距……等資訊,表格間即可快速連動,計算出該建築物之防火避難驗證結果。但是,如需進行變更設計或防火避難驗證未通過時,設計端需重新修正圖面,檢測端也需重新進行審核及建置表格,此舉不僅耗費人力及時間,也易有人為誤植數值之風險。

       所幸拜科技之賜,建築資訊模型(Building Information Modeling,以下簡稱BIM)已廣泛的應用在建築、工程、營建的產業,其運用數位化的元件,表示真實世界中用來建造建築物的構件,它將傳統電腦輔助設計的向量圖像,結合其他眾多資訊展示的物件,以方便我們選取所需的資訊,產出精確的數值,有利於記錄與分析,因此建立完整之模型資料庫是建築相關產業共同努力的目標。有鑑於此,將建築及室內裝修防火避難之審查驗證的相關資訊,建置於BIM資料庫中,可提升評定單位人工審查的查核品質及效率,落實後續營運管理及救災預防,保障建築物之防火避難安全。

       內政部建築研究所以Autodesk Revit及API(應用程式介面)發展一建築物防火避難性能驗證樣版,此樣版之驗證參數分為「樣版自動建置之參數」、「外掛程式建置之變數」及「性能驗證技術手冊之參數」三部分,「樣版自動建置之參數」於使用者以下拉式選單選擇適當之參數後,參數間即可自動連動,計算出該避難驗證之結果;「外掛程式建置之變數」為以API應用程式建置其他變數之參數;「性能驗證技術手冊之參數」為依內政部建築研究所出版之「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」進行參數之分類並建置於樣版中。

       透過本研究所建置之樣版,經由案例驗證後,依據其分析數值之結果,獲得下列結論:

一、樣板驗證結果之數值精確

       本研究所建置之樣版,是以十一個由評定中心審核通過之集合住宅案例進行實證,並將樣版驗證之結果與過往之方式進行數據比較,以確立其樣版之精確性及可執行性。

       以傳統方式人工操作讀取AutoCAD資訊所產出之防火避難excel明細表格,與本研究利用BIM技術所產出之樣版excel明細表格,多數值比較之結果,兩者係屬於小數進位之容許誤差範圍內。其差異主要原因在於BIM物件導向之應用,是以空間中「體積」的方式將「淨」參數值匯出;有別於2D AutoCAD作業未將室內有關建築物結構主體中的梁、柱、分間牆等體積扣除,只以「面積」和「高度」為基礎的計算,本研究應用BIM作業模式,可連動防火避難前提條件參數數值,提升防火避難評估公司等使用者作業的便利性,達到節省人工手動操作、縮短時程的目的,並提升參數數值的精確度及防火避難性能驗證結果數值的精準度,減少人工輸入、輸出AutoCAD錯誤資訊以及避免使用者修改不可調整參數資料,確保驗證結果精確性。

二、本樣板可與「簡易二層驗證技術」軟體介接驗證

     「煙層簡易二層驗證法」為內政部建築研究所研究之成果,其可將機械排煙方法與自然排煙方法整合,僅需輸入居室樓地板面積、居室內人員密度及堆積可燃物發熱量等參數數值,即可進行建築物避難安全性能驗證方法之小居室避難安全評估。本樣版將與「簡易二層驗證技術」介接驗證,拋轉簡易二層的數值至本樣版中,擴大樣版可驗證之建築物範圍,以保障建築物之防火避難安全。

三、計算數值進位與步行距離可視化的檢討

       依「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」定義之步行距離計算,是以路線起點及與牆壁間距離0.5m 計算到達該出口之最短距離,為了可視化及確保使用之路徑與法規限制條件相符,故本研究於樣版中建置逃生步距之立體元件,供使用者作逃生步距繪製之基準,以進行建築物防火避難安全性能驗證。

       相較過去傳統利用人工操作的方式讀取AutoCAD資訊所產出之防火避難excel明細表格,本研究利用BIM技術產出之「Template防火避難樣版」excel明細表格可達到:

(1) 提升使用者作業之便利性。

(2) 提升前提條件參數數值的精確度。

(3) 提升性能驗證結果數值的精準度。

(4) 提升建築物之安全性。

(5) 共享資料以減少重複作業的浪費。

(6)  使用標準資料格式,減少因檔案交換而產生的錯誤與遺漏。