實驗步驟

為瞭解柱試體的加載及加熱過程軸向及側向變形行為，本研究將對柱試體進 行定載升溫時，透過相關設計與控制，藉以研究箱型鋼管混凝土柱在端點為鉸接 端下，加載時有無偏心載重對耐火時效之影響。在規劃的實驗條件下，主要觀測 柱試體溫度變化與分布、柱端旋轉角、軸向及側向變形與時間的關係以及其耐火 時效。詳細實驗步驟如下：

壹、加載荷重計算

加熱試驗過程中，試體需維持固定的載重。試體按規劃之載重比施加載重，

其加載之工作載重係依據「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」計算，詳如附 錄一。在進行載重值計算前，須先測得當下混凝土抗壓強度，因此於試驗前1 天 進行混凝土圓柱試體的抗壓強度試驗，再依此數據進行計算。

貳、加熱試驗

根據 CNS 12514-1 規定，加熱試驗步驟如下所示：

1. 試驗開始前

加熱試驗前，依先前計算之試驗載重必須在試驗開始前 15 分鐘加載至試 體。在加載力量維持不變，試體軸向變形穩定不再變化時，記錄軸向變形量視為 初使值。於試驗開始前5 分鐘內，記錄熱電偶之初始值，並檢查一致性；此外，

Δ

Δ

Δ1 Δ1

第三章 箱型鋼管混凝土柱火害實驗

爐內溫度需小於50 ℃及室內氣溫須在 25±15 ℃範圍之內。

2. 試驗過程

試驗開始之際，試體內部初始平均溫度和非加熱面溫度須與初始室內溫度相 差 5 ℃範圍內，並依標準加熱溫度-時間曲線進行加熱試驗，其加熱函數為

T=345log₁₀（8 t +1）+20 式中 T = 平均爐內溫度（℃）

t = 實驗經過時間（分）

依函數式可得標準加溫曲線－時間曲線（以下簡稱標準曲線），如圖 3-11 所 示。實驗溫度時間曲線許可差（de）如下列數值所規定。但對於含有大量可 燃物質、材料之試體，若確認可燃成分突然著火燃燒以致平均爐內溫度增加 異常情形不超過 10 分鐘，得不受此限。

（1）5＜t＜10 de≦15 %

（2）10＜t≦30 de=15-0.5（t-10）%

（3）30＜t≦60 de=5-0.083（t-30）%

（4）60＜t de=2.5 %

式中，de= ×100

A =實際實驗平均溫度-時間曲線以下面積（℃，分）

As=標準加熱溫度-時間曲線以下面積（℃，分）

面積計算方法，在（1）之間隔不超過 1 分鐘，在（2）、（3）、（4）之間隔 不超過 5 分鐘情形下將面積相加合計。

在實驗初期 10 分鐘以後之任何時間，任一爐內溫度熱電偶所測得溫度 與標準曲線對應溫度不得大於±100 ℃，對於含有顯著數量可燃材料之試體，

當超出偏差可清楚地被鑑定為是由明顯數量的可燃材料突然引燃增加了平 均爐內溫度，超出許可差時間不得持續超過10 min。

加熱試驗過程中須維持固定載重，試體加載之載重依據「鋼骨鋼筋混凝土構 造設計規範與解說」計算，並考量試驗之容量。

A－As

AS

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圖 3-11 CNS 12514-1 標準升溫曲線

（資料來源：CNS 12514-1）

3. 量測與觀察

試體在整個試驗中之溫度和變形須加以記錄；對於所有固定之熱電偶在試驗 期間應每隔不超過 1 分鐘即量測ㄧ次；試體垂直或柱中心之水平變形量依量測設 備狀況，每間隔一段時間進行量測，變形速率將以實驗之變形量推算而得。試驗 結束後，須觀察試體之變形模式並詳實記錄之。

4. 加熱試驗終止

根據規定，試驗終止條件包括（視何者率先符合）：

(1) 試體達到性能基準指標，無法持續承載所施加的荷重，其軸向變形行為 大於下列數值：

最大軸向壓縮量(mm)：C = L / 100 = 42 mm；

最大軸向壓縮速率(mm/min)：dC/dt = 3L/1000 = 12.6 (mm/min)，

其中 L 為試體初始高度 4200 mm。

或試驗時間已達預定時間：

(2) 因人員安全或設備可能遭受破壞之因素。