實驗結果與討論

一、一般鋼於常溫下極限強度(試體 A)試驗

1.試驗進行中，當梁端加載達 65 噸時，梁柱接頭區開始發生「噠噠」

的聲音，推論此時梁柱接頭區已有部份撕裂；加載至80 噸時，梁 端瞬間產生大量變形，表示接頭區已完全撕裂破壞。

2.本試驗採用梁加載過程中的柱與梁的變形量推求梁的變形及梁柱 接頭區之轉角：位移變形以梁上的位移計量測點(DB3 與 DB4 兩點 為代表)為主，作力與位移的關係圖，如下頁之圖 2.25 及 2.26 所示；

梁柱接頭區轉角則取架設在梁柱接合區的 DC2、DC3 位移計之讀 取資料及梁上位移計之讀取資料，配合結構力學之計算推求接頭 區轉角與力之關係圖，如圖2.27。

3.從試體之現場破壞情形示意圖(圖 2.26、2.27 及圖 2.28)，由試體 A 的上翼板與柱接合處看出，梁的上翼板焊道與剪力片已因為撕裂 而脫落裂開，下翼板也產生挫屈現象，為剪力梁斷面脆性破壞模 式。

二、一般鋼於升溫下定載加溫(試體 B)試驗

1.一般鋼梁柱接頭於升溫試驗進行中，當接頭區溫度達到 345℃(梁端 溫度為 500℃)時，梁加載處產生偏移，導致因加載系統自我保護 作用下，使試驗被迫中止。

2.本試驗因側撐鋼架無法提供有效之側撐，使得梁產生側向扭轉挫屈 (L.B.T.)而致加載處產生偏移。

3.由試體現場破壞情形示意圖(圖 2.29 及圖 2.30)看出，試體 B 的梁下 翼板及腹板皆發生挫屈變形，顯示出在高溫下鋼的材質變弱、變軟。

三、部分耐火鋼(托梁)於升溫下定載加溫(試體 C)試驗

1.部分耐火鋼梁柱接頭於升溫試驗進行中，當接頭區溫度達到 610℃

時，加載處產生大量變形。

2.由試體現場破壞情形示意圖(圖 2.31 及圖 2.32)看出，梁下翼板距柱 面約 30 公分處，該點溫度為梁柱接頭區範圍內最高值，發生挫屈 現象，而梁腹板亦產生挫屈現象；托梁與梁接合處未發生破壞，

其接頭區梁柱接合處亦未發生破壞。

3.由試體 C 之實驗後全俯視圖(圖 2.33)來看，其托梁式焊接接頭並沒 有損壞，顯示出托梁式接頭比一般接頭較容易掌控，也較不會產 生非預期性破壞。

除了上述利用位移計所量測之數據整理與比較外，另還考量必須量 測試體的表面溫度。從整支試體來看，為因應後續熱傳分析而區分成五 個區域，分為柱部分：上柱、接頭與下柱；梁部分：左梁與右梁。

從上述的位移計讀數，柱的變位很小，顯示本實驗的柱效應渺小；

相反地，梁效應卻是非常的顯著。因此在升溫實驗中溫度在梁柱上的佈 點，柱部分就取其代表性的位置：上柱-以 OC3A 斷面；接頭區-以 OC4A、

OC3B 與 OC4B 三個斷面，其中 OC4A、OC4B 皆為柱的內隔版位置；下 柱-以 OC3C 斷面；而梁部分為本實驗的重點，則佈設較多的斷面來量測 溫度值：左梁-B2A、B1a、B1b 與 B2B 四個斷面，其中 B2A 斷面為梁柱 接合面位置，B2B 斷面為斜撐架位置；右梁-B1c、B1d、B1e、B1f 與 B1g 五個斷面，其中 B1f 斷面為梁加載之加勁版位置。試體 B、C 就以上述之 斷面規劃，而各斷面的熱電偶線點位都依照「建築物構造部分耐火試驗 法」CNS 12514 規範來佈設。

以下就以試體所作的五個區域區分，對各斷面的溫度做探討，其中 試體 B 由於在中鋼銲接廠有部分熱電偶線受到破壞，因此在實驗前後，

在預定的升溫時間中，均再次檢查數據的準確性與可靠度(如表 3.1)：

1.上柱：以 OC3A 斷面(圖 2.34 與 2.48)來看，試體 B 的最高溫為 560

℃，試體C 的最高溫為 650℃。

2.接頭：以 OC4A 斷面(圖 2.35 與 2.49)來看，試體 B 的最高溫為 400

℃，試體C 的最高溫為 610℃；OC3B 斷面(圖 2.36 與 2.50) 來看，試體B 的最高溫為 200℃，試體 C 的最高溫為 600℃；

OC4B 斷面(圖 2.37 與 2.51)來看，試體 B 的最高溫為 400℃，

試體C 的最高溫為 610℃。

3.下柱：以 OC3C 斷面(圖 2.38 與 2.52)來看，試體 B 的最高溫為 480

℃，試體C 的最高溫為 650℃。

4.左梁：以 B2A 斷面(圖 2.39 與 2.53)來看，試體 B 的最高溫為 470

℃，試體C 的最高溫為 720℃；B1a 斷面(圖 2.40 與 2.54)來 看，試體B 的最高溫為 560℃，試體 C 的最高溫為 710℃；

B1b 斷面(圖 2.41 與 2.55)來看，試體 B 的最高溫為 600℃，

試體C 的最高溫為 700℃；B2B 斷面(圖 2.42 與 2.56)來看，

試體B 的最高溫為 590℃，試體 C 的最高溫為 660℃。

5.右梁：以 B1c 斷面(圖 2.43 與 2.57)來看，試體 B 的最高溫為 600℃，

試體C 的最高溫為 650℃；B1d 斷面(圖 2.44 與 2.58)來看，

試體B 的最高溫為 620℃，試體 C 的最高溫為 640℃； B1e 斷面(圖 2.45 與 2.59)來看，試體 B 的最高溫為 640℃，試體 C 的最高溫為 710℃；B1f 斷面(圖 2.46 與 2.60)來看，試體 B 的最高溫為 650℃，試體 C 的最高溫為 710℃； B1g 斷面 (圖 2.47 與 2.61)來看，試體 B 的最高溫為 700℃，試體 C 的 最高溫為770℃。

以上試體各區域數據的最高溫，已超過「建築物構造部分耐火試驗 法」CNS 12514 規範的破壞溫度 500℃，表示本實驗確實已達到破壞狀況。

檢核以上各斷面的最高溫度值，發現試體B 的各斷面溫度起伏相差

B2A1 B2A2 B2A3 B2A4 B2A5 OC3A01 OC3A02 OC3A03 OC3A04

× ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

B1a1 B1a2 B1a3 B1a4 OC4A01 OC4A02 OC4A03 OC4A04

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

B1b1 B1b2 B1b3 B1b4 OC3B01 OC3B02 OC3B03 OC3B04

○ ○ ○ ○ ○ ○ × ×

B2B1 B2B2 B2B3 B2B4 B2B5 OC4B01 OC4B02 OC4B03 OC4B04

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

B1c1 B1c2 B1c3 B1c4 OC3C01 OC3C02 OC3C03 OC3C04

× × ○ ○ ○ ○ × ○

B1d1 B1d2 B1d3 B1d4 *

○ ○ × ○ ○ 表示- 接收良好

B1e1 B1e2 B1e3 B1e4 × 表示- 接收不良

○ × ○ ○

B1f1 B1f2 B1f3 B1f4

○ ○ ○ ○

B1g1 B1g2 B1g3 B1g4

○ ○ × ×

試體A-DB4數據(加載&位移)

試體A-接頭區數據(轉角&彎矩)

0 20 40 60 80 100 120 140

0 5 10 15 20 25 30 35 40

轉角(Millirads)

彎矩(t-m)

試體A-接頭區數據

試體B-DB4數據(溫度&梁端位移)

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

溫度(℃)

梁端位移(㎜)

試體B-數據

圖 2.21 試體 A 梁柱接頭區轉角之實驗數據

圖 2.22 試體 B 梁端位移(DB4)之實驗數據

試體B-數據(溫度&轉角)

試體C-數據(溫度-轉角)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

溫度(℃)

轉角(Millirads)

試體C-接頭區數據

圖 2.25 試體 C 梁柱轉角之實驗數據

圖 2.26 試體 A 實驗後翼鈑左側破壞圖

圖 2.27 試體 A 實驗後翼鈑右側破壞圖

圖 2.28 試體 A 實驗後試體翼鈑局部破壞俯視圖

下翼鈑發生 L.T.B 焊接與螺栓處並沒有發生破壞 圖 2.29 試體 B 下翼鈑實驗變形圖

圖 2.30 試體 B 實驗後試體發生 L.T.B 側視圖

圖 2.31 試體 C 實驗後右側下翼鈑變形圖

圖 2.32 試體 C 實驗後左側下翼鈑變形圖 下翼鈑發生 T.B

下翼鈑發生 T.B

OC3A斷面

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

0 5 10 15 20 25

時間(min)

溫度(℃)

OC3A01 OC3A02 OC3A03 OC3A04

圖 2.33 試體 C 實驗後全俯視圖

圖 2.34 試體 B 上外柱 OC3A 斷面溫度歷時圖

圖 2.35 試體 B 上外柱 OC4A 斷面溫度歷時圖

圖 2.36 試體 B 外接頭區 OC3B 斷面溫度歷時圖

接頭區-OC3C斷面

0 100 200 300 400 500 600

0 5 10 15 20 25

時間(min)

溫度(℃)

OC3C01 OC3C02 OC3C04

圖 2.37 試體 B 外接頭區 OC4B 斷面溫度歷時圖

圖 2.38 試體 B 下外柱 OC3C 斷面溫度歷時圖

左梁-B2A斷面

左梁-B1b斷面

右梁-B1c斷面

右梁-B1e斷面

右梁-B1g斷面

接頭區-OC4A斷面

接頭區-OC4B斷面

左梁-B2A斷面

左梁-B1b斷面

右梁-B1c斷面

右梁-B1e斷面

右梁-B1g斷面

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

0 5 10 15 20 25

時間(min)

溫度(℃)

B1g1 B1g2 B1g3 B1g4

圖 2.61 試體 C 右梁 B1g 斷面溫度歷時圖