2015至2016年間，阿拉伯聯合大公國接連發生三次摩天高樓大火，包括曾於2011年名列世界第一住宅高樓的火炬塔（The Marina Torch）、阿德理斯飯店（Adress Hotel）與阿治曼一號大樓（Ajman One Towers）。在三次摩天高樓大火中，造成數十人受傷，數千人緊急疏散，財務損失高達數千億元，同時引起各界對於超高層摩天大樓消防建築安全問題的關注。
圖一、2016年杜拜阿德理斯飯店大火
高層建築火災由於人口密集、延燒快速與逃生不易等特性，往往釀成重大傷亡與財物損失。如1980年美國27層的米高梅飯店火災，造成84死650傷；2001年的911事件中，紐約世貿大樓遭受飛機撞擊引發火災，造成5451死2100傷的慘劇。在台灣，2005年樓高22層的台中金沙大樓大火，造成4死3傷，也讓台灣的高樓火災問題開始受到重視。
根據NFPA美國防火協會報告指出，2007至2011年間，高層建築火災在整體建築結構火災統計當中佔3％，估計有15,400起高層建築火災通報案件，每年平均造成46死530傷，以及 219億美元的財務損失。有鑑於此，高層建築的消防安全問題，為全球當前刻不容緩的重大課題。
世界摩天高樓競賽：高樓火災風險危機
第一次世界大戰後鋼材結構技術與理論的進步，促使摩天大樓（Skyscraper）的出現。1931年建造的紐約帝國大廈，共102層高度達381公尺，成為當時的世界第一高樓。帝國大廈世界第一的紀錄，直至1973年才被紐約世貿大樓超越，隨後芝加哥希爾斯摩天大樓建成，開啟全球摩天高樓競賽風潮。包括上海中心大廈、紐約世貿中心一號大樓、台北一〇一等，都是樓高超過500公尺的超高層建築。目前，世界第一高樓為杜拜的哈里發塔（Burj Khalīfa），高度達828公尺，樓層總數為169層樓，於2010年竣工啟用。
圖二、世界十大高樓（截至2015年12月，資料來源CTBUH）
林祺錦與施植明在《巴比倫塔的遺志－摩天大樓的高度競賽》一文中，對於摩天大樓做了以下定義：
「摩天大樓的英文『Skyscraper』，原意是由天空（sky）與刮刀（scraper）兩個字的組合而成，意指刮到天空的大樓，顧名思義就是指高度超過一般建築物的高樓。但近代摩天大樓的意義已遠超過字面上的詮釋，它可以是代表經濟的成長、技術的進步、政權的象徵、使用機能及空間結構的改變與社會進步的表徵等等。誠如著名的建築評論家郝思特伯（Ada Louise Huxtable）所言：『摩天大樓不僅僅是二十世紀重要的產業之一，也是建築物的代表，從某個角度而言，摩天大樓創造了這個世紀，使得這個世紀的都市成為今天這個樣子』。因此摩天大樓逐漸成為一個地區、城市或國家進步的象徵，世界各國為了想擠進已開發中國家的行列，在建築物的高度上也就越蓋越高，而成為一場比較建築高度的競賽。」
摩天大樓的高度競賽，改變了現代都市天際線，大樓林立的城市地景成為文化與經濟的象徵。然而，超高層建築在反映建築技術與設計的革新之餘，同時帶來更多嚴峻的消防安全問題。高樓層建築的垂直距離長，樓層用途複雜，內部可燃物多，人口密集財物集中，使得高層火災救援成為一個世界性難題。舉例而言，一座高度100公尺的超高層建築，煙氣在半分鐘內即可沿豎向管井擴散到頂層，形成立體火災，撲救不易。因此，如何在災害發生時迅速完成人員疏散與滅火救援，是超高層建築防火避難設計的關鍵所在。
高層建築物定義：內部自救設備的重要性
早期歐美（如美國防火協會NFPA、歐洲防火協會同盟EFPA）對於高層建築物的定義，主要認定方式為消防器材可否於外部發揮救援功效。因此樓高超過消防器材由外部可作用之高度的建築物，需由內部進行搶救者，即稱為高層建築。爾後，高層建築相關法規之訂定，主因在於高樓層建築難以由外部進行滅火救援，遂規定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。
根據美國NFPA在2012年修訂的生命安全規範中（NFPA 101®, Life Safety Code），高層建築為高度在75英呎（23公尺）以上之建築物。在我國法規部分，對於高層建築定義主要依據「建築技術規則建築設計施工篇」第 227 條，高層建築係指高度在 50 公尺或樓層在 16 層以上之建築物。至於超高層建築部分，則未有明確定義。以內政部建築研究所為例，建築規劃設計組之定義為 100 公尺以上，而建築防災組則定義為樓層在 25 層以上或高度 90 公尺以上者。
目前，我國前10大高樓總高度皆超過180公尺（見下圖三）。根據內政部統計通報資料，截至2015年底，臺灣地區已列管之高層建築物(16層以上或50公尺以上)共3,392棟，占整體建築物比例為1.58％。而在超高層建築物（30層以上或90公尺以上）部分，在2012至2015年第一季期間，已增加248棟。綜上所述，國內高層建築物數量日益增加，面對高層建築的消防安全與火災風險問題，勢必需要了解高樓火災特性，進而建立全面的防範措施。
圖三、臺灣10大高樓(2016年6月資料)
高層建築火災特性
由於高層建築的特殊結構與人口密集特性，使得高層建築火災具有以下風險特性：
1.濃煙密佈：高樓層建築屬鋼材、混凝土結構，採用玻璃帷幕與空調設備，屬於密閉空間。因此火災初期隨著內部易燃材料延燒，在缺氧燜燒的情況下，產生大量濃煙。煙氣的垂直上升速度為每秒3至5公尺，水平擴散速度則為每秒1至1.5公尺，若無設計妥善的煙控設備，極短時間內煙霧即迅速擴散至整棟建築物，形成立體火災。除了造成視線障礙，導致逃生與救援的困難，更有一氧化碳中毒的危險。
2.高溫灼熱：高樓建築的密閉結構，使得內部燃燒熱能難以擴散出去，熱量積蓄導致高溫灼熱的情況。不僅使避難人員容易產生灼傷，外部消防人員亦難以接近救援。此外，一旦外部有大量空氣進入，將引發猛烈火勢。
3.延燒快速：由於火焰燃燒特性為向上垂直擴展，高樓層建築在火災發生時，濃煙與高溫蓄積不易排除，透過內部垂直管道與樓梯間形成火勢延燒之孔道，產生煙囪效應（Stack Effect，見下圖四）。即內外溫差過大，導致內部熱空氣迅速竄升蔓延，外部冷空氣則進入遞補，如同煙囪一般。樓層高度愈高，內外部溫差愈大，牽引力量愈強烈，煙囪效應越大，形成立體火災。 因此，若是超高層建築發生火災，將引發更嚴重的災損規模。
圖四、高樓建築煙囪效應
4.逃生疏散不易：一般建築物火災逃生避難，意指全體人員自建築內部避難疏散至戶外安全區域。高樓火災發生時，除了濃煙密佈阻礙視線，增加逃生困難之外，超高樓層建築離地面垂直距離長，使用型態複雜，樓層數多且面積廣大，再加上容納人數眾多與避難動線設計較長，導致逃生疏散時間增加。此外，民眾在逃生時心理恐慌，容易推擠踐踏造成傷亡。舉例而言，1993 年美國紐約世貿中心地下室停車場遭受到恐怖炸彈攻擊時，兩棟大樓近三萬人疏散花了四個多小時。
5.搶救困難：高樓層建築樓高數十至數百公尺不等，然而我國採購之雲梯車平均高度為30至50公尺，最高僅70公尺。因此，樓層愈高，救援行動益加困難。高樓火災發生時，難以由外部搶救，再加上玻璃帷幕窗戶破壞不易，故超高層建築物救災僅能依賴其內部消防設施使能防護及搶救。若火災致使供電系統故障，致使內部安全設備失效，消防搶救困難度將更為艱鉅。
6.火險隱患多：一般高樓層綜合性建築，建築使用功能複雜，內部可燃物多，出入人員眾多密集，消防安全管理不一致，導致潛在火險隱患多。一旦發生火警，容易造成大面積火災，火勢蔓延迅速，撲救疏散困難，容易造成嚴重損失與傷亡。
有鑑於高樓火災的特殊性質，針對高樓建築的防火安全性能設計，勢必需要全面研擬規劃，以保障建物與人身安全。在下一篇文章當中，我們將進一步回顧國外高樓建築的相關研究，了解如何因應高樓建築建立完善的防火避難安全設計。
【閱讀更多】
*瞭解高樓建築防火避難設計：
*瞭解防火安全性能驗證：
*瞭解其他國外案例：
參考資料：
1. Hall, J. R. (2013), High-rise building fires, NFPA Report. High-rise building fires, NFPA Report.
2. Ronchi, E. & Nilsson D. (2013), Fire evacuation in high-rise buildings: a review of human behaviour and modelling research, Fire Science Reviews, 2:7.
3. 林祺錦、施植明（1997）《巴比倫塔的遺志－摩天大樓的高度競賽》，中華民國建築學會第十屆研究論文發表會。
4. 夏冠群、林奕傑（2005），〈超高層大樓之火災防救對策〉，《危機管理學刊》，2:1，頁76-80。
5. 徐振豐（2015）， 〈高層建築物火災消防人員安全作業認知之探討─以高雄市地區為例〉，高雄市政府消防局104年度統計分析報告。
6. 雷明遠（2008），〈高層建築物人員避難之電腦模擬與驗證-以台北 101 大樓為例〉，內政部建築研究所。
7. 趙鋼、黃德清（2009），《消防戰術-火場指揮狀況判斷與推演》，台北：鼎茂。