超高層建築的消防設計與施工規劃之研究與探討─案例分享

— 智能事業群 益鼎 機械部 校核工程師 游家傳

隨著時代進步，台灣各地的都市化程度也不斷提升，使得都會區土地的取得益發困難且昂貴；在現行法令規範下，在滿足建蔽率與容積率限制的同時，為追求土地坪效的最大利用，也使得大樓愈建愈高、愈挖愈深，當意外發生時，救災也愈來愈困難。在超高樓建築日益增加的狀況下，為確保居住者的生命安全，如何透過完善的避難規劃以提升建築物的安全性能，便顯得更加重要。

本文以CTCI中鼎集團智能事業群益鼎公司所承攬的台中集合住宅專案為例，針對其消防滅火設計與施工規劃進行案例分享。

超高層建築的定義與防災需求

超高層建築因高度特性所限（定義請參考下表），當火災發生時，難以由外部進行滅火救援。因此，其防火避難設計的關鍵，是當災害發生時，如何迅速地完成人員疏散與滅火救援。

首先，建築物本身必須擁有完善的自救設備與逃生避難設計，以保障建築安全；在建築設計階段，則應考量防焰及內部裝修的使用材料限制，進行用途區劃與樓層間的隔絕（如：管路及其貫穿部分之防火），一旦失火時即可避免波及他層，且不至於損害結構的整體性。其防災滅火設備，計有滅火器、室內消防栓、撒水系統，以及消防搶救用連結送水系統；其逃生避難設施，則有安全梯與特別安全梯、安全層與避難空間的設置，緊急照明設備與排煙設備…等。

案例分享：台中某集合住宅案之避難設計與施工流程

本專案總樓地板面積68,501.16m²，為地下6層鋼構鋼筋混凝土（Steel Reinforced Concrete, SRC）結構、地上41層及屋突3層為鋼構（Steel Costruture, SC）+玻璃惟幕外牆之建築。本案於消防性能式審查時，經審查委員要求，將住宅各戶的工作陽台設定為緊急避難空間（如下圖一），除設定為獨立防火區劃外，並加設自動撒水器；考量行動不便者的逃生需求，每層在特別安全梯前的排煙室內，另設置2處等待救援空間。

在建築規劃方面，則以阻斷火災垂直漫延為目標，採樓層隔斷各層獨立防火區劃原則。透過減少穿樓板之管道豎井，除公用樓梯與升降設備必要之垂直豎井外，機電管道間配管均採防火建（管）材，並施作防火填塞阻斷；在住戶內，則配合降板浴廁規劃，穿樓板配管均以60cm高RC增築輔以膨脹環，以阻斷火災延燒（如下圖二）。

以下分別就本案各系統配置進行說明：

一、消防泵浦機房配置

分別位於B6F、B2F、15F及R1F，共計四處。

(1)	B6F：設置泡沫泵浦、消防泵、撒水泵浦、採水泵浦及放水型撒水泵浦共5組。
(2)	B2F：設置連結送水泵1組。
(3)	15F：設置中繼消防泵、中繼撒水泵、中繼連結泵共3組。
(4)	R1F：設置中繼撒水泵、中繼連結泵共2組。

二、連結送水系統

本案連結送水系統的設計，係於一樓室外建築線內設置連結送水口，配管至B2F消防泵浦室，由連結送水泵浦泵送至15F中繼機房；再由15F中繼連結送水泵浦以串聯運轉方式，將消防水續往R1F中繼連結泵浦串聯加壓，作為高層滅火使用。

依常規的消防設計方式，每50M應設置連結送水中繼泵，本案應分別於15及30F設置連結送水中繼泵浦機房，但由於中繼機房之轉動設備伴生的振動與噪音，使其常被視為嫌惡設施，導致機房所在當層及其下層乏人問津；因此一般商業建築大多會盡力避免消防中繼機房設置於中間層。本案於設計階段，即以減少中繼泵浦設於中間層的原則，進行設計，並以同等於法規要求之設計通過審查核可，將30F的中繼機房改設於R1F，以增加樓宇價值。

在本案中，是將高層的中繼機房改設置於屋頂層；當15F中繼機房的連結泵浦故障時，即需使用移動式消防泵浦轉駁滅火用水；以規畫之轉駁層的出水口，連接移動式泵浦的吸入端，並將泵浦吐出端接入當層的送水口，以將水向上泵送；轉駁層分別規畫在20、24、27、31、35、39F，並於當層增設送水口、閘閥、逆止閥，並於立管上出水口與送水口間加設制水閥。當需採用緊急轉駁時，即將立管上的止水閥關閉，以免短循環而無法將水往上送，以此確保須滅火的樓層有適當的水壓可以使用；滅火完畢後，再將主立管上的制水閥打開，恢復系統正常。

三、撒水系統

本案為高級集合住宅，撒水系統設計有別於一般集合住宅，採用每戶進戶前均設有制水閥之規畫，並設有監視點（請參考下方撒水平面圖），當各戶進行裝修施工時，只要關斷當戶的制水閥即可，無需將整層的自動警報逆止閥關閉，避免影響到整層的撒水系統防護。

另外，業主為使住戶感受更佳、視覺上更開闊，要求CTCI團隊在規劃戶內自動撒水配管時，將天花板裝修高度儘量提高，即配管以不占用無樑區原則規劃，配管穿樑入戶後即沿樑側施作，後續客戶裝修包樑即可。然而，由於此規畫改動了原設計，為符合業主要求，益鼎需重新以配管穿樑原則規畫，並顧及鋼樑開孔位置，並補強板施作方式與空間，不僅增加規畫設計工時外，也增加施工難度；此外，為配合更彎曲的配管路徑，除增加配管長度，更多的管段及彎頭另件的連接加工，也增加了試壓難度及洩漏風險。

此外，因本案屬集合式住宅，在專案起始時，分析專案建築圖與結構圖後，即發現標準層的配置相似度高達80%；考量到此特性，即著手進行撒水配管的「標準化」規劃；整合各系統平面配置，尤以消防撒水配管檢討穿樑，優先完成標準層整合定案，並依業主指示，於5樓進行MOCK-UP實作確認。在「標準化」規劃下，不僅可使管材損耗減少，且因每層的配置相同，無須逐層檢討、套繪及碰撞檢查，只需針對差異處做局部修正即可。流程圖搭配施工照片，說明如下圖。

四、特別安全梯間排煙室排煙系統

由於本案屬超高層豎井管道，排煙風管的銜接方式採機械法蘭銜接，需考量施工空間。因地下層管道為RC牆，經檢討協調土建介面承商，改採緩築及輕質灌漿牆替代，由風管先行施工，並考量風管與風機的銜接。

最後，風管出管道間的先後順序以及轉管，亦為本案具挑戰之處。原設計是在41F與R1F間轉管，而風管設計在41F為上下配置，到R1F即瞬成左右並列，然而風管管道內轉管，實際上是無法施工的；為改善此問題，在繪製施工圖時進行檢討，因出管道間當層並無進風、排煙閘門配置，將風管改為高低轉出管道間出外牆銜接風機，且該處風機外設有格柵，不致影響外觀，本方案並得到業主認同。如此一來，即無需費神檢討如何依原設計施工。流程圖搭配施工照片，說明如下圖。

結語

在超高層建築的消防設計領域，若採規格法規設計，卻無法滿足場所需求時，可選用非規格式法規的設計，以兼顧法規要求與業主需求。為加強施工的效率與品質，考量到類似本案的集合住宅，標準層配置比例占比較高，不論是撒水系統或排煙室系統，都能應用「標準化」的施工觀念先行預製，不須逐層進行差異化設計。如此一來，不僅可大幅減少施工問題，更能縮短施工時程，發揮更大的效益。