5-1 實驗設備與實驗設計
靜態實驗是針對水平母索中間支撐做拉力測試，目的為瞭解中間支 撐之降伏強度與中間支撐破壞行為。而本實驗所需主要設備與機具如 下：
1.50 頓油壓機一部（如圖 5-1）；
2.中間支撐×3（如圖 5-2）；
3.鋼索 10m ；
4.實驗數據接收用電腦（如圖 5-3）；
5.固定中間支撐夾具0.3m×0.3m×0.4m（如圖 5-4）；
6.固定底部微調夾具0.6m×0.3m×0.05m（如圖 5-5）；
圖 5-1 50 頓油壓機示意圖
圖 5-2 中間支撐示意圖
圖 5-3 實驗數據接收用電腦
圖 5-4 固定中間支撐夾具 0.3m×0.3m×0.4m 示意圖
圖 5-5 固定底部微調夾具 0.6m×0.3m×0.05m 示意圖
本實驗設計是將 50 頓的油壓機吊掛於大型反力牆上（如圖 5-6），
再將中間支撐安裝與地板上（如圖 5-7），並利用鋼索將中間支撐與油 壓機相互撘扣起來（如圖 5-8），即完成實驗安裝方可進行實驗。因為 架設的油壓機與架設於地板上的中間支撐兩者高度有所落差，所以必須 設計中間支撐夾具使中間支撐的高度提高與油壓機齊高（如圖 5-4、5-5），才不會導致當實驗時油壓機會產生偏心的效應，使得所測試出來的 數據會有所誤差。
圖 5-6 油壓機吊掛大型反力牆上
圖 5-7 整體安裝後示意圖
圖 5-8 實驗機具現場安裝示意圖
本研究主要是瞭解中間支撐架設於型鋼時所承受側向拉力與正向拉 力之最大應力值，所以本實驗將設計一個強度高於型鋼的夾具使進行時 實驗時夾具能夠承受拉力不產生變位，也不會影響中間支撐的實驗結 果。本實驗是將 3 個中間支撐分成兩組來做實驗比較。第一組，為分別 對兩支中間支撐架設於夾具上並施加側向拉力（如圖 5-9），以取得中 間支撐側向之最大力量，將兩數值做一平均數，方可以得到中間支撐側 向拉力較為精準的最大降伏強度。第二組，為對一支中間支撐架設於夾 具上並施加正向拉力（如圖 5-10），可以得到中間支撐正向拉力的最大 降伏強度。因中間支撐正確使用模式為第一組的方式，第二組的實驗是 為了可以比較兩個受力方向對中間支撐在力學行為上有何差異，也可以 做為日後改良設計中間支撐有所幫助。
圖 5-9 中間支撐側向施力示意圖
圖 5-10 中間支撐正向施力示意圖
5-2 實驗結果
實驗前先將試體進行編號，本研究共準備了三支中間支撐，分別編 上一號、二號、三號，第一組實驗設計將使用一號與二號中間支撐，第 二組實驗設計將使用三號中間支撐。當編號與實驗設備架設完成後可以 進入測試步驟，下列將逐步說明每一中間支撐的實驗結果。
1、圖 5-11 為一號試體未施加拉力前的示意圖，其規格完全符合日 本標準式（SK-80D 平行型）中間支撐。圖 5-12 為中間支撐受力變行後 示意圖，發現中間支撐有明顯向受力方向產生變形，圖 5-13 是將中間支 撐產生破壞的地方放大，可以從圖片中明顯看出中間支撐破壞的地方在 中間支撐主體與翼板的交接處。一號中間支撐荷重與位移的曲線（如圖
5-14），由圖中可以清楚發現當中間支撐所受荷重到達 502kg 時已經產 生挫曲破壞，當受力通過最大荷重後雖位移增加，中間支撐所承受的荷 重未再增加。
圖 5-11 一號試體受力前
圖 5-12 一號試體受力後
圖 5-13 一號試體破壞處放大圖
圖 5-14 一號試體荷重-位移曲線圖
圖 5-15 為二號中間支撐未受力前示意圖，圖 5-16 為中間支撐受力 變形圖，並將破壞位置放大（如圖 5-17）。發現二號中間支撐破壞的模 式與一號中間支撐破壞模式相同，兩者破壞位置都在中間支撐主體與翼 板的交接處，由此可以知道當中間支撐產生破壞時，都會出現在主體與 翼板交接的地方，所以要針對中間支撐進行補強時需對翼板方面著手。
二號中間支撐荷重與位移曲線（如圖 5-18），當荷重達到 513.5kg 時中 間支撐產生挫曲破壞，位移增加荷重不再增加。
圖 5-15 二號試體受力前
圖 5-16 二號試體受力後
圖 5-17 二號試體破壞處
圖 5-18 二號試體受力-位移曲線圖
將中間支撐受力變形與未受力中間支撐做一比較（圖 19 至圖 5-21），可以從下列三張圖片中明顯發現中間支撐因受外力而變形，更可 以發現中間支撐主體從翼板位置往上的地方變形較為顯著，而翼板以下 位置就較無明顯的變形。當如需對中間支撐進行補強設計，則可以拉高 翼板高度，使中間支撐強度增加以達到改良目的。
圖 5-19 中間支撐受力後與未受力比較圖(一)
圖 5-20 中間支撐受力後與未受力比較圖(二)
圖 5-21 中間支撐受力後與未受力比較圖(三)
2、圖 5-22 為三號中間支撐試體未施加拉力前的示意圖，第三號中 間支撐將進行第二種試驗。對中間支撐施與正向的外力，瞭解中間支撐 的力學行為。圖 5-23 為中間支撐施加外力後破壞圖，從中間支撐的整體 上看來是無明顯的破壞，但在中間之支撐與鋼結構體接觸的螺帽上有較 明顯的變形，將中間支撐破壞位置的放大（如圖 5-24）。在實驗中可以 發現當中間支撐受力荷重達 288kg 後就無法再繼續往上增加（如圖 5-25），表示中間支撐於正向受力所能承受的荷重確實小於中間支撐的側 向最大承受荷重。所以當中間支撐在被正式使用於工地上時，應明確規 定其使用方式，才可以真正發揮中間支撐的防護效果。
圖 5-22 三號試體受力前
圖 5-23 三號試體受力後
圖 5-24 三號試體破壞處放大圖
圖 5-25 三號試體受力-位移曲線圖
5-3 動態實驗設備與實驗設計
因我國屬亞洲國家與日本國體型較為相近，本實驗測試所設計之動 態測試以參照日本的動態設計為主，日本的安全母索大多使用的是尼龍 繩所製，但歐美大多採用的安全母索是選用鋼索，所以本實驗也將選用 兩種母索來做實驗，以了解安全母索材質與中間支撐應有強度相互關 係。動態實驗利用行政院勞委會勞工安全衛生研究所已有的鋼構與場地 進行測試。動態測試所需要的設備如下：
1.中間支撐三組(共六支中間支撐)；
2.安全母索（尼龍繩材質）；
3.安全母索（鋼索材質）；
4.安全帶繫於待測重物上（須符合 CNS7534 高處作業用安全帶）；
5.安全繩（1.7m）；
6.待測重物 85kg 與 75kg 各一顆以模擬施工人員墜落情形（如圖 5-26）；
7.電磁鐵；
8.測距布幔以量測物體墜落高度（圖 5-27）；
圖 5-26 待測重物 85kg
75kg
圖 5-27 測距布幔
本實驗是將兩支中間支撐架設於鋼構上，兩支中間支撐相距 10m（如 圖 5-28），容許墜落高度與中間支撐間距計算公式如 5-1 式（中間支撐 設置間距須在 3.2m 以上、10m 以下）。中間支撐夾於鋼構上拴緊強度為 6kN·㎝，並用安全母索將兩中間支撐搭扣起來，安全母索初期強度為
05 . 0 3 .
0 ± kN，並將砂袋掛鉤架設於鋼構上取兩中間支撐距離的中間（如圖 5-29），再將電磁鐵掛於掛鉤上可以吸附砂袋用，這些設備完全架設完 後可以將電磁鐵通電產生磁力，將砂袋吸附於電磁鐵上；當上述步驟完 成後可以將電磁鐵斷電，讓砂袋自由墜落模擬施工人員墜落情形。且本 實驗分三組不同差異設置安裝如表 5-1 所示，其他設置都是一致。由實 驗中觀察中間支撐的變形與砂袋的墜落高度，可以從此瞭解中間支撐架 設間距是否應該有所改變。
3 4 +
= X
H
（5-1 式）H：容許墜落高度（m）
X：中間支撐設置間距（m）
中間支撐設置基準
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 中間支撐設置間隔 X (m)
容許墜落高度 H (m)
圖 5-28 中間支撐設置間距
圖 5-29 中間支撐架設示意圖
中間支撐相距 10M
砂袋掛鉤
安全母索ψ9mm
墜落距離量測帆布
容許最大墜落高度 5.5m
表 5-1 三組試驗設置差異表
第一組 第二組 第三組
1.日本型式中間支撐
2.墜落砂袋重 75 ㎏
3.安全母索（尼龍繩）
1.日本型式中間支撐
2.墜落砂袋重 85 ㎏
3.安全母索（尼龍繩）
1.日本型式中間支撐
2.墜落砂袋重 75 ㎏
3.安全母索（鋼索）
5-4 動態實驗結果
安裝好後要將砂袋下方空間淨空（如圖 5-30），不可允許人在下方 行走以確保安全，等所有程序都完成後可以將吸附砂袋的電磁鐵斷電，
使砂袋可以以自由墜落的方式進行試驗，試驗後記錄砂袋墜落距離與中 間支撐是否有受損情形。
圖 5-30 試驗設備安裝圖
第一組所使用的是日本的安全母索（尼龍繩）與日本型式中間支 撐，墜落重物為 75 ㎏砂袋，當 75 ㎏砂墜落終止後其安全帶的位置停留
在測距布幔 285 ㎝的位置（如圖 5-31），砂袋的最底部停留在測距布幔 330 ㎝處，75 ㎏砂袋瞬間墜落高度為 375 ㎝（如圖 5-32）。
圖 5-31 第一組砂袋墜落圖
圖 5-32 第一組砂袋墜落距離瞬間圖
第二組所使用的是日本的安全母索（尼龍繩）與日本型式中間支 撐，墜落重物為 85 ㎏砂袋，當 85 ㎏砂墜落終止後其安全帶的位置停留 在測距布幔 300 ㎝的位置（如圖 5-33），砂袋的最底部停留在測距布幔 345 ㎝處，85 ㎏砂袋瞬間墜落高度為 390 ㎝（如圖 5-34）。
圖 5-33 第二組砂袋墜落圖
圖 5-34 第二組砂袋墜落距離瞬間圖
第三組採用歐美的安全母索（鋼索）與日本型式中間支撐，墜落重 物為 75 ㎏砂袋，當 75 ㎏砂墜落終止後其安全帶的位置停留在測距布幔 300 ㎝的位置（圖 5-35），砂袋的最底部停留在測距布幔 345 ㎝處，75
㎏砂袋瞬間墜落高度約為 350 ㎝（圖 5-36）。
圖 5-35 第三組砂袋墜落圖
圖 5-36 第三組砂袋墜落距離瞬間圖
5-5 小結
一、在第一組與第二組墜落後觀察左右兩中間支撐（如圖 37 至 5-42），可以明顯的看出在左右兩中間支撐主體與翼板交接的位置處 並無明顯的變形或挫曲的破壞，且在左右兩中間支撐與安全母索搭 扣的位置也沒有明顯的破壞，而墜落後的左右兩中間支撐在其他部 位也未出現任何明確的破壞情形，測試前與測試後比較（如圖 5-43），發現並未有過大的偏移，偏移距離小於 1 ㎝。經過中間支撐 墜落審查檢視表檢查後，可以判定中間支撐是否可以通過檢核，檢 核表如表 5-2 所示。
二、在第三組的實驗中將日本的尼龍繩製安全母索改用歐美的鋼索安全 母索測試會發現，日本型式的中間支撐左側已經產生挫曲破壞（圖 5-44），若以歐美與日本的檢核方式均無法通過測試，但砂袋墜落 高度仍然符合日本中間支撐架設間距與容許墜落高度公式。
三、觀察第三組實驗結果可發現，中間支撐之損毀係由於中間支撐受突 然之外載重作用時，中間支撐翼板與中間支撐主體相接位置，產生 應力集中現象，致使發生局部挫曲破壞。未來研究應可針對中間支 撐翼板形狀及高度之改良，讓中間支撐承受外載重作用時，不致有 受力之弱面或應力集中之區域，如此，應可有效的改善中間支撐之 受力行為。
四、由三組實驗結果可發現，使用同一款式之中間支撐，當搭配勁度較 低(相對於鋼索)之尼龍繩作為安全母索時，當尼龍繩處受一突然加 載之墜落載重時，尼龍繩將可藉由其變形而消散部份能量，並可在 尼龍繩與懸掛載重處(三力共點)，藉由尼龍繩之變形，減小傳遞至 中間支撐之力量。而當選擇為鋼索作為安全母索時，由於鋼索之剛