建築研究

ArchitecturalResearch

期末報告建築研究

ArchitecturalResearch

期末大綱1、論文（1）、Bottom-UpAnalysisforPerformanceDesign由下而上分析的功能設(shè)計（2）、TheSFPEEneorcer’sGuidetoPerforemance-BasedDesignReview

SFPE實施者準則對功能基礎(chǔ)設(shè)計的檢視2、論文簡介Bottom-UpAnalysisforPerformanceDesign由下而上分析的功能設(shè)計3、研究方法分析大綱1、論文Bottom-UpAnalysisforPerformanceDesign

由下而上分析的功能設(shè)計建築功能規(guī)則功能準則的擷取參考標準灑水頭功能標準

相當條款功能規(guī)定擷取的使用

由下而上與由上而下分析結(jié)論由下而上式的灑水頭功能分析

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定相當性的必要性

Bottom-UpAnalysisforPerform

REGULATIONSFORBUILDINGPERFORMANCE

建築功能規(guī)則國家火災(zāi)防患協(xié)會（NFPA）對既有環(huán)境功能基礎(chǔ)設(shè)計，已提供有關(guān)建物與火災(zāi)相關(guān)規(guī)則，這制式化的規(guī)則與全球功能基礎(chǔ)設(shè)計是一致的，而且提供設(shè)計者與實施者在運用面上的方法。

REGULATIONSFORBUILDINGPERF建築功能規(guī)則2/2NFPA建築與防火規(guī)則也提供特殊資訊與指導(dǎo)原則：1、法規(guī)目標與目的2、功能準則3、假設(shè)與特徵4、具體內(nèi)容與操作5，其他功能設(shè)計所必須考慮之事項（如同SFPE對功能基礎(chǔ)設(shè)計之工程準則，這些資訊已足以提供執(zhí)行功能設(shè)計所須。）建築功能規(guī)則2/2NFPA建築與防火規(guī)則也提供特殊資訊與REFERENCESTANDARDS

參考標準

建物與火災(zāi)法規(guī)與一些有關(guān)安全裝置標準也被用來作為建物規(guī)範的強制規(guī)定。這些參考標準，僅被視為制式性的規(guī)範，因其內(nèi)容僅對設(shè)計要求而非功能目標作規(guī)定，如有關(guān)灑水頭的規(guī)定，仍視其種類、火災(zāi)危險範疇、建物特徵、尺度規(guī)範、空間與位置等而有不同。雖然規(guī)格化的功能基礎(chǔ)設(shè)計通常並非為參考標準所清楚陳述，功能基礎(chǔ)設(shè)計也能藉由這些參考標準來執(zhí)行。REFERENCESTANDARDS

參考標準

建物與火參考標準2/6第一百十三條（適用範圍）建築物應(yīng)按左列用途分類分別設(shè)置滅火設(shè)備、警報設(shè)備及標示設(shè)備，應(yīng)設(shè)置之數(shù)量及構(gòu)造應(yīng)依建築設(shè)備編之規(guī)定：一、第一類：戲院、電影院、歌廳、演藝場及集會堂等。二、第二類：夜總會、舞廳、酒家、遊藝場、酒吧、咖啡廳、茶室等。三、第三類：旅館、餐廳、飲食店、商場、超級市場、零售市場等。參考標準2/6第一百十三條參考標準3/6四、第四類：招待所（限於有寢室客房者）寄宿舍、集合住宅、醫(yī)院、療養(yǎng)院、養(yǎng)老院、兒童福利設(shè)施、幼稚園、盲啞學(xué)校等。五、第五類：學(xué)校補習班、圖書館、博物館、美術(shù)館、陳列館等。六、第六類：公共浴室。七、第七類：工廠、電影攝影場、電視播送室、電信機器室。參考標準3/6四、第四類：招待所（限於有寢室客房者）寄宿參考標準4/6八、第八類：車站、飛機場大廈、汽車庫、飛機庫、危險物品貯藏庫等，建築物依法附設(shè)之室內(nèi)停車空間等。九、第九類：辦公廳、證券交易所、倉庫及其他工作場所。

參考標準4/6八、第八類：車站、飛機場大廈、汽車庫、飛機參考標準5/6第一百十四條一、。。。。。二、自動撒水設(shè)備應(yīng)設(shè)置於左列規(guī)定之樓層：(一)建築物在第六層以上，第十層以下之樓層，或地下層或無開口之樓層，供前條第一款使用之舞臺樓地板面積在三○○平方公尺以上者，供第二款使用，各層之樓地板面積在一、○○○平方公尺以上者；供第三款、第四款（寄宿舍，集合住宅除外）使用，各層之樓地板面積在一、五○○平方公尺以上者。參考標準5/6第一百十四條參考標準6/6第一百十四條(二)建築物在第十一層以上之樓層，各層之樓地板面積在一○○平方公尺以上者。(三)供本編第一一三條第八款使用，應(yīng)視建築物各部份使用性質(zhì)就自動撒水設(shè)備、水霧自動撒水設(shè)備、自動泡沬滅火設(shè)備、自動乾粉滅火設(shè)備、自動二氧化碳設(shè)備或自動揮發(fā)性液體設(shè)備等選擇設(shè)置之，但室內(nèi)停車空間之外牆開口面積（非屬門窗部份）達二分之一以上，或各樓層防火區(qū)劃範圍內(nèi)停駐車位數(shù)在二十輛以下者，免設(shè)置。(四)危險物品貯藏庫，依其物品種類及貯藏量另以行政命令規(guī)定設(shè)置之。參考標準6/6第一百十四條THEEQUIVALENCYPROVISION

相當條款

美國功能基礎(chǔ)設(shè)計相當條款在建築與防火上是常見的，相當性Equivalency提供一個比法規(guī)更為嚴格的安全標準，而且法規(guī)中所使用者，也被用來鼓勵對系統(tǒng)、方法、相等品質(zhì)、火災(zāi)延燒上的援用，只要：技術(shù)性的報告送出具有審查資格機構(gòu)而且引用的系統(tǒng)與方法可被審查機構(gòu)AHJ所接受。THEEQUIVALENCYPROVISION

相當條款相當條款2/3

整體相當性允許對替代方案的使用，只要其提供的安全準則比最低標準還要高；因此相當性的概念常被用在法規(guī)所不及的地方，然而這個相當性的方法多年實施以來，沒有任何準則或方法被規(guī)範設(shè)計者或?qū)彶闄C構(gòu)用以提出防範的正確決策，但近來一些文件針對功能基礎(chǔ)建物與防火規(guī)範等，已能解決上述的問題。相當條款2/3

整體相當性允許對替代方案的使用，只要其提相當條款3/3

在許多藉由相當性選項操作功能基礎(chǔ)設(shè)計案例中，並非針對全棟建物，而是主要仍針對特殊建物與火災(zāi)安全予以規(guī)範，這是與NFPA5000相關(guān)規(guī)定呈現(xiàn)明顯對比的。在火災(zāi)安全上，相當性意味嘗試對展延逃生距離，是超越法規(guī)的特殊規(guī)定，或者天花板設(shè)計施工上可以有別於裝設(shè)標準以確保工程特色，在這「由下而上」的分析中，得以確保明確的規(guī)範準則要求，以形成相等的保護方法。

相當條款3/3

在許多藉由相當性選項操作功能基礎(chǔ)設(shè)計案

BOTTOM-UPANDTOPDOWNANALYSES

由下而上與由上而下分析

藉由相當條款以執(zhí)行功能基礎(chǔ)設(shè)計時，必須由制式的法規(guī)中加以抽離或注意，這可以視為「由下而上」分析。法規(guī)制訂機構(gòu)用來作為發(fā)展功能基礎(chǔ)設(shè)計，或轉(zhuǎn)換既有關(guān)範圍功能準則。前述目標、特性等，將可以明確加以規(guī)範，這被稱為「由下而上」是因為從既有的敘述性語言中去推導(dǎo)目標、準則以及其他可證明敘述性語言為真的功能規(guī)定。

BOTTOM-UPANDTOPDOWNANALYS

由下而上與由上而下分析2/3

另一方法稱為「由上而下」，或者「一張白紙」，用這個方法，是不需要考慮現(xiàn)階段敘述性的規(guī)定，可以自行發(fā)展其目標、目的以及其他功能規(guī)定。

由下而上與由上而下分析2/3

另一方法稱為「由上而下」，

由下而上與由上而下分析3/3

由下而上的分析，可以作為發(fā)展功能基礎(chǔ)法規(guī)與標準，其對工程師及設(shè)計者在執(zhí)行功能基礎(chǔ)設(shè)計時是有用的；因為敘述性規(guī)定並未明確陳述功能規(guī)定，對法規(guī)目標與內(nèi)容的意圖，需要被設(shè)計團隊檢驗與被審查單位核可。

由下而上與由上而下分析3/3

由下而上的分析，可以作為發(fā)

BOTTOM-UPANALYSISFORSPRINKLERPERFORMANCE

由下而上式的灑水頭功能分析NFPA13關(guān)於特殊天花板裝設(shè)灑水頭規(guī)範，提供了一個由下而上的分析模式。當特殊天花板灑水頭裝設(shè)與NFPA13規(guī)範不符時，系統(tǒng)架設(shè)與適法性問題就產(chǎn)生了。例如某博物館天花板是特殊規(guī)格，其骨架是固定，寬度為12英吋，距離中心為4英尺，天花格從其底部提高6英尺，天花板高度20英尺，如此產(chǎn)生極大天花板高度26英尺，如下圖所示，同時假設(shè)整體天花板格佈滿整個天花板面。

BOTTOM-UPANALYSISFORSPRINK

由下而上式的灑水頭功能分析2/2

由下而上式的灑水頭功能分析2/2

PRESCRIPTIVESPRINKLERSYSTEMREQUIREMENTS

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定

現(xiàn)有NFPA13是2002年規(guī)範的，早於2002的版本，並未對不規(guī)則天花板或格狀天花予以規(guī)定。但現(xiàn)在規(guī)定，僅止於對單一天花格需與另一天花格相隔10英尺，因此如前述者，NFPA13並未對此天花板格式有明確規(guī)定。

PRESCRIPTIVESPRINKLERSYSTEM

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定2/6

NFPA13一般僅為確保灑水頭位置與其相隔灑水頭之間之距離，可以確保灑水頭在火災(zāi)時可以及時運作，這灑水頭偏向裝置與天花板容許的最大距離，仍視NFPA13對天花板格式與其天花板構(gòu)造而定。灑水頭距離與天花板構(gòu)造、使用危險性與潛在阻礙有關(guān)，NFPA13考慮兩種情況：受阻與未受阻。受阻係指天花板構(gòu)造會阻礙噴水分步，而影響灑水頭制火的能力；未受阻則相反。簡言之，天花板桁架與中心距離超過7.5英尺，可視為未受組，因此前述天花板格架，依照NFPA13應(yīng)該落入受阻的範疇。

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定2/6NFPA13一般僅為確保灑水

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定3/6受阻之構(gòu)造物，因火災(zāi)的熱會在每個單元間累積，熱將會充滿整個格架，直到它蓄積滿到下一個框架為止，因此NFPA13允許在受阻之構(gòu)造物，灑水頭位置可距離天花板22英吋，但在樑下只能有1～6英吋；在未受阻構(gòu)造物，若是天花板格架，其位置在每一個格位中，且其長度可介於1與12英吋之間；此外在高屋頂頂端部分，其距離天花板可以到36英吋。

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定3/6受阻之構(gòu)造物，因火災(zāi)的熱會在每

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定4/6

依據(jù)NFPA13，博物館被規(guī)類為輕微危險使用LightHazardOccupency，因此快速的灑水頭反應(yīng)時間每開方秒50公尺是必要的（50meters-seconds1/2），這是基於熱氣單元與天光被採用假設(shè)下而得的，因此灑水頭感應(yīng)溫度應(yīng)介於135℉與170℉之間是被採用的。

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定4/6依據(jù)NFPA13，博物館被規(guī)

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定5/6

第五十六條（撒水頭與結(jié)構(gòu)體）撒水頭裝置位置與結(jié)構(gòu)體之關(guān)係，應(yīng)依左列規(guī)定：一、撒水頭之迴水板，應(yīng)裝置成水平，但樓梯上得與樓梯斜面平行。二、撒水頭之迴水板與屋頂板，或天花板之間距，不得小於八公分，且不得大於四十公分。三、撒水頭裝置於樑下時，迴水板與梁底之間距不得大於十公分，且與屋頂板，或天花板之間距不得大於五十公分。

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定5/6第五十六條

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定6/6四、撒水頭四週，應(yīng)保持六十公分以上之淨空間。

五、撒水頭側(cè)面有樑時，應(yīng)依左表規(guī)定裝置之：六、撒水頭迴水板與其下方隔間牆頂或櫥櫃頂之間距，不得小於四十五公分。七、撒水裝在空花型天花板內(nèi)，對熱感應(yīng)與撒水皆有礙時，應(yīng)用定格溫度較低之撒水頭。撒水頭與樑側(cè)面淨距離

(公分)

1

∫

30

31

∫

6061

∫

7576

∫

9091

∫

105106

∫

120121

∫

135136

∫

150151

∫

165166∫

180迴水板高出樑底面尺寸

(公分)

02.55.07.510.015.017.522.527.535.0

制式性灑水系統(tǒng)規(guī)定6/6四、撒水頭四週，應(yīng)保持六十公分

NEEDFOREQUILVALENCY

相當性的必要因為天花板格架單元的深度、面積以及安排方式，NFPA13關(guān)於灑水頭位置制式性的規(guī)範，規(guī)定需裝設(shè)於每一個格架單元中。功能基礎(chǔ)相當性的採用，將可提供滿意的答案。此外把灑水頭相隔設(shè)置也不能解決問題，因為發(fā)生在未設(shè)灑水頭方格內(nèi)的火災(zāi)發(fā)生時，將延緩灑水頭作用的時間，另外灑水頭裝設(shè)在屋頂，也將因為距離因素，而減緩反應(yīng)的時間。

NEEDFOREQUILVALENCY

相當性的必要因EXTRACTINGPERFORMANCECRITERIA

功能準則的擷取因此灑水頭將被裝置在更近天花板的距離，功能準則以灑水頭啟動反應(yīng)時間而言，其空間分析模式是可以從NFPA13中擷取的，而且藉由電腦以由下而上的分析，也提供操作的方法。EXTRACTINGPERFORMANCECRITERI功能準則的擷取2/4

因為格架深度與數(shù)量，每個單元都會在火災(zāi)時蓄積熱量，而影響灑水頭啟動的時間，而其影響程度與因子，則視其火災(zāi)動態(tài)、天花與房間幾何形狀、灑水頭樣式與間距及位置。NFPA13並未對灑水頭制止火災(zāi)功能標準有所規(guī)定，灑水頭應(yīng)該要在火災(zāi)發(fā)生早期啟動以控制火災(zāi)。功能準則的擷取2/4因為格架深度與數(shù)量，每個單元都會在火功能準則的擷取3/4

電腦模擬程式FDS依照火災(zāi)流體動力學(xué)而設(shè)計，是可用來瞭解不同天花板灑水頭對火災(zāi)防制上的驅(qū)動時間（並能符合NFPA13規(guī)），F(xiàn)DS也可量化因為天花板格架造成灑水頭啟動時間遲延，並有助於裝設(shè)空間與位置的有效性判斷，並能符合NFPA13對博物館的要求。功能準則的擷取3/4電腦模擬程式FDS依照火災(zāi)流體動力學(xué)功能準則的擷取4/4

由下而上的分析可以藉由電腦程式具體實踐灑水頭在火災(zāi)防制上啟動時間，並能符合NFPA13規(guī)定，其最遲啟動時間係由天花板格架空間形式與位置並由NFPA13所規(guī)範，這樣的啟動時間可以作為灑水頭功能準則，對博物館裝設(shè)各類天花板的規(guī)定是可以採用的，如此因為受限天花板設(shè)計而影響的灑水頭啟動時間，經(jīng)功能準則轉(zhuǎn)換後，也可視為不小於其規(guī)定之相等保護方法。功能準則的擷取4/4由下而上的分析可以藉由電腦程式具體實SPRINKLERSYTEMPERFORMANCECRITERIA

灑水頭功能標準對LHO輕微危險使用建物，NFPA13允許使用跨越400平方英尺長距離效果的灑水頭，如果天花板呈現(xiàn)如下圖水平狀，則FDS可用來評估其灑水頭功能，這樣考慮天花板與灑水頭功能的安排，表示NFPA13所允許的最大值，以灑水頭在無受阻建物內(nèi)而言是被允許的。SPRINKLERSYTEMPERFORMANCECR灑水頭功能標準2/9

灑水頭功能標準2/9灑水頭功能標準3/9

NFPA13認為天花板結(jié)構(gòu)樑間距若小於7.5英尺，則被視為受阻構(gòu)造物，則灑水頭在天花板最大長度為22英吋，在樑下可介於1～6英吋，這意味樑下距離天花板最大深度可達21英吋，此外在受阻構(gòu)造物作LHO使用下，NFPA13允許灑水頭構(gòu)成的救災(zāi)面積為225英尺（約21平方公尺），因此對受阻構(gòu)造物灑水頭設(shè)置，若其空間格架間距為7.5英尺（參考下圖），如果樑深21英吋時，則灑水頭在格架內(nèi)最大深度為22英吋。灑水頭功能標準3/9NFPA13認為天花板結(jié)構(gòu)樑間距若小灑水頭功能標準4/9

灑水頭功能標準4/9灑水頭功能標準5/9

FDS可被用來評估灑水頭反應(yīng)時間，博物館天花板深度為21英吋，且其樑間距為4英尺（如圖4所示），這4英尺是博物館天花桁架之距離。灑水頭位於一225平方英尺的中心，而這也是NFPA對受阻構(gòu)造物輕微危險使用下所允許的最大值，而且放在樑下1英吋的地方，依據(jù)樑深推算，則其樑寬應(yīng)為12英吋，如此建構(gòu)出15英尺*15英尺的格架面，這可得出最大危險距離為距灑水頭10.6英尺處。灑水頭功能標準5/9FDS可被用來評估灑水頭反應(yīng)時間，博物灑水頭功能標準6/9

灑水頭功能標準6/9灑水頭功能標準7/9

NFPA13認為天花板格狀樑如果樑間距小於7.5英尺，則被視為受阻構(gòu)造物。與天花板樑類似，在受阻構(gòu)造物，NFPA13允許灑水頭裝設(shè)在樑下1～6英吋，及天花板下22英吋內(nèi)，如此位置規(guī)定將允許天花板樑下深度可達21英吋。此外，如前述，在受阻構(gòu)造物作輕微危險使用時，NFPA13允許有225平方英尺之灑水頭噴灌面積，因此對某些受阻構(gòu)造物，灑水頭不需逐一裝設(shè)，僅需在數(shù)個格架單元間設(shè)置，而且符合22英吋內(nèi)的深度規(guī)定即可。灑水頭功能標準7/9NFPA13認為天花板格狀樑如果樑間距灑水頭功能標準8/9

FDS也可用來模擬灑水頭反應(yīng)時間，如果博物館天花板係以4英尺作為格架單元，則每一框架有16平方英尺（如下圖所示），這與前述天花板裝設(shè)規(guī)定類似，除了NFPA13所允許的格架單元最大深度超過21英吋外。儘管NFPA13允許天花板格架樑間距達7.5英尺，但至少應(yīng)有4英尺寬度，以符合博物館天花板裝設(shè)所建議。格狀天花板代表受阻構(gòu)造物，其灑水頭噴灌面積依據(jù)NFPA13規(guī)定應(yīng)有15英尺*15英尺，這樣的空間導(dǎo)致火災(zāi)最大危險距離為距離灑水頭10.6英尺處。灑水頭功能標準8/9FDS也可用來模擬灑水頭反應(yīng)時間，如果灑水頭功能標準9/9

灑水頭功能標準9/9

UTILIZINGEXTRACTEDPERFORMANCEREQUIREMENTS

功能規(guī)定擷取的使用針對以上三種天花板樣式針對火災(zāi)的設(shè)計，可以產(chǎn)出三種灑水頭啟動的時間，這最短的時間可視為功能標準。以相當性的概念，因為這功能並未被法規(guī)所規(guī)範，這結(jié)果仍須AHJ核可。有關(guān)博物館防火規(guī)定，仍需要進一步的檢視，而AHJ也需要針對火災(zāi)設(shè)計典型負荷予以同意。

UTILIZINGEXTRACTEDPERFORMAN功能規(guī)定擷取的使用2/3

一旦功能標準建立，有關(guān)火災(zāi)設(shè)計標準也必須被滿足。對功能基礎(chǔ)設(shè)計而言，不確定因素需被考慮，有關(guān)功能標準與提出解決策略間也該反應(yīng)在安全係數(shù)上。舉例來說，擷取字NFPA13安全因子應(yīng)用在功能標準（如灑水頭啟動時間），最終小於灑水頭計算所需反應(yīng)最大時間仍可被採用。功能規(guī)定擷取的使用2/3一旦功能標準建立，有關(guān)火災(zāi)設(shè)計標準功能規(guī)定擷取的使用3/3

但前述功能標準不該被視為可用在NFPA13所有的功能規(guī)定，灑水頭啟動時間是與許多因子有關(guān)的，如灑水頭樣式、天花板高度、及其他設(shè)計防火因子。灑水頭啟動最終仍與這些因子有關(guān)，如果不考慮這些相關(guān)因子，這些功能很可能導(dǎo)致失敗的設(shè)計解決方案。功能規(guī)定擷取的使用3/3但前述功能標準不該被視為可用在NFCONCLUDINGREMARKS

結(jié)論

本文係以「由下而上」的模式探討針對特定設(shè)計條件有關(guān)敘述性規(guī)範的功能標準，有關(guān)灑水頭啟動時間規(guī)定，仍以NFPA13所規(guī)範針對假想性的博物館進行綜合性的分析，這功能標準可以被在功能基礎(chǔ)設(shè)計performance-baseddesigns上。雖然本文係以灑水頭為例，但相關(guān)功能的概念，可以應(yīng)用在其他系統(tǒng)及設(shè)計因子上。CONCLUDINGREMARKS

結(jié)論

本文係以「由下而結(jié)論2/

雖然前述功能基礎(chǔ)設(shè)計運用並非較佳的方法，在美國，相當性替代方案equivalencyoptin也可作為設(shè)計推導(dǎo)與執(zhí)行的準則。因此，如果這些相當性替代方案要能成功，設(shè)計師與法規(guī)執(zhí)行者對功能標準的能力就相當重要。這樣由下而上的分析方法，伴隨著電腦模型及其他有關(guān)功能基礎(chǔ)設(shè)計技巧，對特殊建築個案敘述性的法規(guī)要求，也提供擷取