防火工程

防火工程主要是利用各種設計方法以提供火災下結構物(如房屋結構、橋梁結構、或廠房)中之受力構件及非受力構件的保護措施,以減少火災對人民和財產造成的損傷。

依據國內內政部統計資料顯示(表1)[1],102年-111年火災事故死傷人數近5000人,其中死亡人數約占1/3人數,受傷人數佔2/3;財務損失超過十億元,房屋損失則超過貳十億元。雖然單一火災事故或許比不上百年一次大地震所造成的損害,但從災害風險的觀點來看,地震是較不可預期,反觀火災則具有相對較高的預防性。由圖1[2]中建築物火災佔國內火災事件之3/4以上,亦顯示建築物防火安全之重要性。

表 1 台灣歷年火災造成之人員及財物損失

 

死亡人數(人)

 受傷人數(人)

 房屋損失   (千元)

 財物損失   (千元)

 合計 (千元)       

 102年

92

189

160,190

372,931

533,121

 103年

124

244

111,388

324,747

436,135

 104年

117

733

199,497

331,066

530,563

 105年

169

261

128,529

329,984

458,513

 106年

178

302

203,251

488,033

691,284

 107年

173

290

186,965

408,960

595,925

 108年

150

478

757,767

684,438

1,442,205

 109年

161

464

166,032

474,686

640,718

 110年

192

304

94,424

261,781

356,205

 111年

152

194

101,843

325,928

427,771

 

1508

3459

2109886

4002554

6112440

 

近數十年間,火災造成建築結構的破壞案例以圖2[3]中2001年9月11日的恐怖份子在美國紐約的恐怖攻擊事件影響最為深遠。此事件不僅造成世貿大樓及裙樓的倒塌,人民生命財產的損失,亦使美國National Institute of Standards and Technology投入大量的資源,進行建築物火害安全之研究。

火災對橋梁方面的影響可以圖3[4]106年8月6日在國內桃園國門陸橋發生的火災為例。橋梁因位於開放空間,不似高樓建築有防火時效之要求。若因外在因素而使橋梁整體或局部區域受火,鋼橋在無防火被覆材隔絕溫度,鋼材強度及勁度隨溫度上升而下降的情況下,易造成鋼橋之損壞,如圖3中鋼橋局部區域鋼板挫屈。對於採用混凝土的橋柱,則會造成混凝土剝落、混凝土裂縫等損壞現象。

火災下,混凝土鋼及材的強度及勁度隨著溫度上升而下降,使得結構物在火災下發生局部損壞甚至倒塌的危險。火害後,隨著溫度逐漸下降,依火場中的溫度不同混凝土及鋼材可回復部分強度及勁度,但是否仍可繼續使用,則需進一步評估。

隨著結構物求新求變,建築物高度不斷創新高,橋梁跨徑不斷增加,設計與施方法不斷更新;再加上設計與施工細節對結構的破壞有決定性的影響。如圖4中,同一火災現場,不同的結構細部設計可能造成鋼柱不同的破壞模式。因此,如何降低火災下結構物的損壞,及火災後的維修補強已成為目前世界各國研究者努力的目標,以為土木新鮮人可投入了解的方向。

圖1  105年火災類型分析[2]
圖2 紐約世貿大樓火害案例 [3]
圖3 火害後混凝土橋柱及鋼梁損壞案例 (公路總局李家順先生提供)
圖4  火災下鋼柱的破壞案例[陳正平技師提供]

參考文獻

[1] https://data.gov.tw/dataset/8562

[2] 105年全國火災統計分析,內政部消防署全球資訊網。

[3] FEMA 403 / May 2002. Federal Emergency Management Agency. Federal insurance and Mitigation Administration,. Washington, DC. FEMA Region II.

[4]中工高雄會刊第25卷第1期

作者:范嘉程教授 / 國立高雄科技大學營建工程系
楊國珍教授 / 國立高雄科技大學營建工程系