為什麼200公尺以上的建築要求2小時防火玻璃?

28-04-2025

要求高度超過 200 公尺的建築物採用 2 小時防火玻璃,是出於多方面的安全考慮,包括結構物理、疏散挑戰和國際監管專業知識。下面來詳細分析一下:


1. 疏散時間呈指數級增長

  • 垂直逃生難度:200公尺高的建築物通常有50多層。對於普通成年人來說,從樓梯間疏散大約需要 40 分鐘,比在 50 公尺高的建築物中疏散要長四倍。

  • 擁擠風險:2022 年對東京高層公寓火災的模擬顯示,在超過 200 公尺的建築物中,樓梯間擁擠可能導致 30% 的居住者無法在 1 小時內逃生。

  • 消防限制:世界上最高的消防梯也只有 112 公尺(芬蘭 Bronto),因此結構耐火性能對於超高層建築的救援行動至關重要。


2. "煙囪效應"加速火勢蔓延

  • 物理:高層建築中的中庭和電梯井充當煙囪,使煙霧在火災期間以高達 5 公尺/秒的速度上升(而較矮的建築物則為 1 公尺/秒)。例如,在杜拜的哈利法塔,模擬火災期間,煙霧在 30 秒內蔓延了 40 層樓。

  • 熱壓差:200 公尺的高度會在底部和頂部之間產生 2.5 kPa 的壓力差,與低層建築相比,這會增強氧氣供應並使火災溫度升高 200-300°C。

  • 案例研究:2017 年,倫敦格倫費爾塔(Grenfell Tower)大火(高 67 公尺)因煙囪效應在 6 分鐘內蔓延至 24 層,促使全球出台更嚴格的法規。


3. 結構倒塌風險加劇

  • 鋼材臨界溫度:結構鋼在 550°C 時強度會損失 50%。在超高層建築中,1小時內核心溫度超過600°C可能引發連鎖結構故障。

  • 熱膨脹應力:美國國家標準與技術研究院(NIST)的研究表明,200公尺建築的玻璃帷幕牆所經歷的熱膨脹變形比100公尺建築的玻璃幕牆高2.3倍。兩小時耐火玻璃有助於緩衝這種變形引起的密封失效。


Why Do Buildings Over 200 Meters Require 2-Hour Fire-Resistant Glass?

4. 國際監管共識

  • IFSA 標準:國際消防安全協會 (IFSA) 將 200 公尺以上的建築歸類為超高風險,規定承重結構必須具備 2 小時的耐火能力(根據 ISO 834 曲線進行測試)。

  • 美國 NFPA 5000:要求超過 75 公尺(約 25 層)的建築物採用 2 小時防火隔間,包括玻璃系統。

  • EU EN 13501-2:使用 RABT-ZTV 曲線(模擬快速隧道火災)來證明超高層建築的 120 分鐘抵抗力。


5. 經濟和法律責任

  • 保險規定:倫敦勞合社要求200公尺以上的建築物必須使用2小時防火玻璃;不遵守規定會導致保險費增加三倍。

  • 法律先例:在 2021 年紐約 432 公園大道火災訴訟中,開發商因使用 1 小時防火玻璃被罰款 2.3 億美元,這加速了業界採用更嚴格的標準。


結論

2小時的要求不僅僅是時間的加倍,而是一個綜合了熱力學、人為因素和法律經濟現實的系統安全門檻。過去十年,300公尺以上建築的數量成長了470%(根據CTBUH數據),這項標準正從超高層建築專屬範圍擴展到150公尺以上的建築,重新定義全球城市安全基準。


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