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第一章 概論
第一節 研究緣起與背景
建築物受火害導致結構損壞，易造成財產損失及人員傷亡。近年來，國內 外對於結構耐火性能之研究日漸增加，如 Wald 等人(2006)於英國 Cardington 進行之實尺寸鋼構架試驗、趙文成等人(2009)探討鋼梁構造以不同性能基準判 定耐火性能、Selamet and Garlock (2014)以有限元素模型分析不同之鋼梁接合型 式受火害之行為等。建築防火對結構的要求為在結構遭受火害時，一定時間內 頭的火害研究則較少。然而，根據美國世貿大樓倒塌之經驗(National Institute of Standards and Technology, 2005)及英國 Cardington 實驗室之實尺寸建築火害試 驗(Newman 等人, 2004)之結果顯示，接頭往往是受火害時最脆弱的一環。因
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必須更謹慎的評估此扭矩對大梁造成之影響。圖 1-1(d)接頭可降低扭矩之優 點，於歐美國家之使用較為廣泛，然而由於製作之成本及吊裝之不易，於國內 使用率不及前述接頭。
小梁設置之目的在於承載樓版傳遞的垂直作用力，而剪力接頭之作用則是 將此垂直作用力傳入大梁，故以一般之設計理念，剪力接頭僅需考量其連接 板、螺栓之剪力強度是否符合需求。然而，由於大梁的軸向束制，火害發生時，
小梁於升溫階段將承受熱膨脹造成之軸壓力; 於降溫階段則須承受冷卻收縮造 成之軸拉力，而剪力接頭之設計並無考量此一軸向之額外負載，因此剪力接頭 於火害發生時將可能發生破壞，進而將危害樓版，降低其承載力，甚至造成局 部塌陷。
(a) (b)
(c) (d)
圖 1-1 小梁與大梁常用接合型式
(資料來源：本研究整理)
第一章 概論
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第二節 研究目的
本研究主要探討含剪力接頭之簡支鋼梁於承受垂直載重與高溫之行為，藉 由大尺寸之火害實驗，探討鋼梁與剪力接頭在高溫下之變形行為與破壞模式，
及其防火時效；並利用有限元素分析方法，與實驗結果相互比對，建立正確分 析模型，以驗證鋼梁之防火時效。
第三節 研究方法
研究方法採耐火實驗與有限元素分析同時進行。首先為蒐集與彙整國內外 相關規範與文獻，瞭解影響含剪力接頭之簡支鋼梁構件耐火能力之主要參數。
耐火實驗，將規劃兩組大尺寸剪力接頭之鋼梁構件(含樓版)，進行耐火試驗。
耐火試驗依照國內 CNS 12514-1 (2014)「建築物構造構件耐火試驗法-第 1 部:
一般要求事項」與 CNS 12514-6 (2014)「建築物構造構件耐火試驗法-第 6 部:
梁特定要求」之相關規定，藉由配置熱電偶測點，量測試體各部位於不同斷面 中之溫度變化，並設置位移計以量測鋼梁之撓度與水平位移。研究並利用有限 元素分析軟體模擬鋼梁構件於火害下之行為，與實驗結果相互應證比對，並深 入探討影響其於火害行為下之主要參數與破壞模式及其影響層面。詳細研究流 程詳如圖 1-2。
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圖 1-2 研究流程圖
(資料來源：本研究整理)
蒐集國內外相關規範、文獻
實驗與分析結果 相互比較並討論 1. 規劃試體
2. 實驗設置 3. 製作試體 4. 進行實驗 實驗研究
實驗結果與討論
有限元素分析研究
研究
分析結果與討論
結論與建議
1. 建立試體模型
2. 進行加載與火害分析