第三章 鋼結構梁柱接頭火害實驗結果
第三節 實驗結果
(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
耐震補強式接頭火害行為研究
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耐震補強式接頭火害行為研究
就實驗停止時鋼材表面溫度結果可知，耐火鋼接頭(試體 B) 其破壞時之溫度已接近 700°C。而一般材質所組成之不同形式接 頭，其破壞時之平均溫度亦接近 600°C，皆高於 CNS 12514 標準 所訂之平均溫度達 500°C 即便破壞，標準規定較偏保守。
二、結構火害下變形
本研究高溫試驗中所能量測之變形量分別為 1.柱軸向壓縮變 形量(DC1)、2.梁柱交會區水平變形量(DC2 與 DC3)與 3.梁端垂直 變位(DB3 與 DB4)。量測到的梁端總位移主要由三種變形分量所 組成:
1. 柱撓曲所引致的梁端位移分量。
2. 鋼骨梁柱交會區剪力變形所造成的梁端位移分量 3. 梁撓曲變形造成的梁端位移分量
梁端總轉角即為梁端總位移除以梁端至柱腹中心線之長度，
亦為層間變位角(圖 3-13)。梁端總轉角扣除彈性部份即可得梁端 總塑性轉角。另依 CNS 12514 標準，實驗所得之 DB4 變形量可供 單一梁判定破壞溫度與耐火時效之用，公式如下:
1.水平承重構造(樓板、屋頂、梁等)
最大撓曲度(mm)， D=L2 /400d=17002/400/488=14.8mm 最大撓曲速率(mm/min)，dD/dt=L2/9000d=17002/9000/488
=0.66mm/min
式中，L=試體之淨跨度(支承點間距)，（mm）。
d=試體構造斷面之壓縮側緣至拉伸側緣之距離（mm）。
2.垂直承重構造(柱)
最大軸向壓縮量（mm），
C
=h
/100=4350/100=43.5mm最大軸向壓縮速率(mm/min)，dC/dt=3h/1000=3×4350/1000
=13.05mm/min
式中， h=試體之初始高度（mm）。
參考： 通常撓度已超過L/30， 始開始應用撓曲速率基準。
備考：未進行加載試驗但測定構造中鋼材溫度之試體，其鋼材 溫度最高值若超過 550℃ 或平均值若超過 500℃，即表示試體 構造已達破壞溫度，視為承重能力失敗。
以下則分別針對層間變位角、梁加載點撓曲度與柱軸向變形來判 定其對應之破壞溫度進行討論。
(1)以層間變位角來判定破壞溫度
本文以 AISC 規定耐震韌性接頭需達 4 %層間側位移角為判定 基準，圖 3-14 為一般梁柱接頭(試體 A)、耐火鋼接頭(試體 B)、
側板補強接頭(試體 C)與圓弧切削接頭(試體 D)，溫度與層間 變位角之歷時曲線，由該圖可明顯當實驗趨於破壞時，不管接 頭型式為何，皆發生曲線瞬間下滑，其破壞溫度分別為一般梁 柱接頭破壞溫度為 587OC、耐火鋼接頭為 695OC、側板補強接 頭破壞溫度為 597OC、圓弧切削接頭破壞溫度為 604OC，皆高 於 CNS-12514 標準所定義之 500 OC。
(2)梁端垂直變位(DB4)
依 CNS 12514 梁變形破壞準則來判定，不管梁柱接頭型式為 何，當最大撓曲度=14.8mm 時，即認定達破壞。由實驗數據 得 知 ， 一 般 梁 柱 接 頭 破 壞 溫 度 為 495OC 、 耐 火 鋼 接 頭 為 609OC、側板補強接頭破壞溫度為 509OC、圓弧切削接頭破壞 溫度為 510OC。惟本研究所採用之梁試體支承係採懸臂梁與 CNS 12514 標準所用兩端為簡支承系統，比較下懸臂梁系統勁 度較弱，其破壞溫度亦較偏低，但仍尚與標準要求之 500 OC 差異甚小(圖 3-15)。
耐震補強式接頭火害行為研究
(3)垂直承重構造(柱)
由圖 3-16 可知，兩鋼柱於定載加溫實驗過程中，仍維持於膨 脹且線性增量變形下，尚無軸向壓縮變形。概因柱試體為箱 型斷面，其形狀因子比梁大，使其表面溫度發展未如梁來的 快，在接頭發生破壞時，其試體平均溫度約為 477 OC 與 420
OC，尚無法辨識其破壞溫度為何。
反曲點
梁跨中央反曲點 未變梁心
反曲點
上
塑性鉸
下 層 柱 中
央 反 曲 點 間 之 距
離
L
L'
圖 3-13 層間變位轉角示意圖 (資料來源:本研究)
0
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-15
-10
-5
0
0 100 200 300 400 500
Temperature(oC)
DC1-Compression(mm)
Test-With Sideplate Test-DMC
圖 3-16 柱垂直壓縮量歷時曲線圖 (資料來源:本研究)
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