火害實驗目的與規劃

本計畫已完成實尺寸鋼構屋彎矩連接、剪力連接鋼梁(含修復)、切削減弱式接頭 鋼梁(RBS)與梁柱接頭、角柱、邊柱及樓板等火害結構行為研究，現分別將其實驗目的 與規畫簡述如後。

3.2.1 第 1 次實尺寸鋼構屋火害實驗

本次實驗探討實尺寸鋼構實驗屋內部分剪力連接之複合鋼梁(即：小梁)及鋼筋混凝 土樓板在火害中的結構行為，如圖 3.4 所示，在實尺寸鋼構實驗屋內的部分區劃空間，

進行真實火災實驗，藉以研究此區劃空間內以剪力連接之複合鋼梁及鋼筋混凝土樓板 於真實的結構束制情況下的火害行為。

(a)平面圖與兩支目標小梁與混凝土鋼承板

(b)實驗區之剪力連接式複合鋼梁(小梁)與鋼筋混凝土樓板

圖 3.4 第 1 次鋼構實驗屋火害實驗區之區劃空間(參考書目[7,8])

3.2.2 第 2 次實尺寸鋼構屋火害實驗

本次實驗配合委託研究團隊進行耐火鋼小梁火害實驗，共同針對實尺寸鋼構實驗 屋的耐火鋼小梁支撐之鋼筋混凝土樓板進行研究，如圖 3.5 所示，以比較與普通鋼小 梁支撐之鋼筋混凝土樓板的火害行為差異。

(a) 實尺寸鋼構實驗屋平面圖

(b) 耐火鋼小梁之混凝土鋼承板

圖 3.5 第 2 次鋼構實驗屋火害實驗區之區劃空間(本研究整理)

3.2.3 第 3 次實尺寸鋼構屋火害實驗

本次研究針對實尺寸鋼構實驗屋之「彎矩連接鋼梁(大梁)」和「受火害修復之剪力 連接鋼梁(小梁)」進行火害相關研究，將先修復 105 年鋼構實驗屋內火害實驗區的小梁，

再將其納入106 年火害實驗範圍內，進行真實火災實驗，藉以同時探討該區劃空間內 的大梁與修復後小梁(有無防火被覆) 及鋼筋混凝土樓板在真實結構束制情況下受真實 火害之行為，如圖 3.6 所示。

(a)火害實驗區之區劃空間示意圖

(b)火害實驗 B 區 (c)火害實驗 D 區

圖 3.6 第 3 次鋼構實驗屋火害實驗區之區劃空間(參考書目[9])

火災區劃空間

3.2.4 第 4 次實尺寸鋼構屋火害實驗

本研究今年針對國內業界廣為採用切削減弱式梁柱接頭(Reduced Beam Section，

簡稱 RBS 接頭) 進行火害實驗，此種接頭主要針對大梁於梁柱接頭處之梁翼板進行圓 弧形或梯形切削，使得地震發生時，其大梁在兩端之切削減弱處先形成塑性鉸，吸收 能量，讓塑性鉸移離柱面，進而達到保護大梁與鋼柱接合之銲道，避免產生 1994 年美 國北嶺地震，造成梁柱接頭銲道斷裂之破壞。火害時，因鋼柱與大梁相連接，將提供 大梁束制，火害初期，大梁因熱膨脹而承受軸壓力與負彎矩，火害後期，大梁則受到 懸垂拉力與收縮拉力，由於減弱式梁柱接頭主要在梁翼板進行切削處理，造成大梁在 切削減弱處之側向(弱軸)勁度減弱與大梁斷面縮減，是否會影響大梁的耐火性能，值 得注意與研究，目前國內外研究多為無束制 RBS 鋼梁在火害下的行為，針對 RBS 鋼梁 在有束制下的火害高溫實驗極少，將可透過實尺寸鋼構屋的火害實驗，探討切削減弱 式大梁、剪力釘與受火害修復之鋼筋混凝土樓板，在實際束制情形下於火害下真實的 結構行為與破壞模式，如圖 3.7 及圖 3.8 所示。

圖 3.7 第 4 次鋼構實驗屋火害實驗區之區劃空間(參考書目[11])

(a) 圓弧切削減弱式內大梁

(b) 南側接頭 (c) 北側接頭

圖 3.8 實尺寸鋼構實驗屋之 RBS 鋼梁 (參考書目[11])

3.2.5 第 5 次實尺寸鋼構屋火害實驗

圖 3.10 實尺寸鋼構實驗屋之 H 型鋼角、邊柱照片(參考書目[13])