第三章 實尺寸鋼構屋切削減弱式接頭鋼梁與梁柱接頭之火害 實驗
3.5.2 火載量密度
本研究所設計的火害實驗之火載重密度是參考英國 BRE 於 Cardington 進行之第 七次實尺寸鋼結構火害實驗【87】的配置:以木材作為燃料，且將木材推放密度設計為 40kg/m2。由於木框架燃料堆的設計與前年研究(實尺寸鋼之剪力連接複合鋼梁之火害 結構行為研究【55】)相同，經由該研究結果可得知木框架燃料堆的平均單位重熱釋放 率為15.1 MJ/kg，可進一步計算出實驗區之火載量能量密度 ef =604 MJ/m2。
(a)木框架堆放區域示意圖 (b)單區木框架平面位置 圖
3-31 18 組木框架堆放位置
(本研究整理)
本研究於 A、C 兩區實驗區劃空間各堆放 9 組木框架，如圖 3-31 所示，木框架 平均分布於空間中，而火災區劃空間之長 L1=6 m、寬 L2=6 m、高 Hr=3.65 m，將採用 單一開口(窗戶)的進氣與排氣設計，此單一開口之寬度 B=5.6 m、開口之高度擬設計
為 h=1.05 m，因此，單一窗戶開口面積 Av、平均窗戶開口高度 Hv、區劃空間內所有 邊界面之總面積 At、總開口因子 Fv、總木材質量 M 的計算如下：
A
v= B
H = 5.6 1.1 = 6.16 (m
2) (3-1)A
t= (L
1L
2+L
1H
r+L
2H
r) 2 = 159.6 (m
2) (3-2)F
v= A
v(H
v0.5) /A
t= 0.04
(3-3)M = q
(L
1L
2) = 1440 (kg)
(3-4)本研究為了預測實驗時區劃空間內之溫度變化情形，因此參考歐盟規範
EN1991-1-2【88】並繪製出火場大氣平均溫度歷時曲線，如圖 3-32 所示，虛線為實 尺寸鋼構屋彎矩連接與剪力連接鋼梁之火害結構行為研究【55】的預測曲線，實線 則為本研究之火害實驗預測曲線；由於前次實驗火場總歷時不夠長，因此本研究兩 區劃空間將開口高度縮至1.05m，故可明顯看出火場總歷時大幅延長。
圖
3-32 火場大氣平均溫度歷時曲線圖【88】
(本研究整理)
去年實驗
第六節 載重設計
本研究參考英國 BRE 於 Cardington 進行之七次鋼結構現地火害實驗【87】，得 知其樓板載重設計介於(1.0D+0.3L)至(1.0D+0.56L)之間，故本研究樓板載重保守設計 為(1.0D+0.4L)，而本研究之實尺寸鋼構實驗屋的結構設計靜載重(Dead Load) D=380 kgf/m2，以及設計活載重(Live Load) L=832 kgf/m2。除了承受樓板本身的靜載重(380 kgf/m2)，還需再加 0.4 倍活載重(約 333 kgf/m2)之均佈載重，其加載方式是利用佈置 於樓板上的48 個水桶，並平均分布於面積為 144 m2的樓板，當每個水桶注入1 公噸 之水量，就可達到(1.0D+0.4L)約 333 kgf/m2的載重設計
第七節 實驗步驟與中止條件
第八節 實驗結果
3.8.1 火害實驗概述
(a) 點火前 (b) 點火後 2 分 47 秒
(c) 點火後 4 分 37 秒 (d) 點火後 20 分 15 秒
(e) 點火後 34 分 14 秒 (f) 點火後 40 分 37 秒 圖
3-33 A 區之火害實驗照片
(本研究整理)
(a) 點火前 (b) 點火後 1 分 55 秒
(c) 點火後 4 分 33 秒 (d) 點火後 18 分 17 秒
(e) 點火後 36 分 54 秒 (f) 點火後 50 分 22 秒 圖
3-34 C 區之火害實驗照片
(本研究整理)
研究火害實驗A、C 區於 107 年 8 月 10 日上午 11 點 45 分 48 秒同時點燃第一堆 木框架，並開始記錄。圖3-33 為 A 區火害實驗歷程照片，圖 3-34 為 C 區火害實驗歷 程照片。
如圖3-33 所示，A 區在實驗開始紀錄後 2 分 47 秒開口可明顯觀察到室內有白煙 飄出，4 分 37 秒燃燒的木框架火焰燒至天花板，5 分 02 秒室內出現聲響，並於 13 分 49 秒時發生閃燃現象並在開口下方牆面出現垂直向裂縫，16 分 13 秒室內頻繁出現聲
響，20 分 15 秒室內燃燒火焰猛烈且不斷有大量火焰及濃密黑煙由開口竄出，33 分 34 秒室內火勢逐漸減小，34 分 14 秒室內不再有黑煙產生，直到 40 分 37 秒開口無觀測 到室內明火。
如圖3-34 所示，C 區在實驗開始紀錄後 1 分 55 秒室內有煙霧從開口竄出，4 分 33 秒觀測到有火焰燒至天花板，4 分 50 秒觀測到輕微聲響，7 分 00 秒火焰集中在偏 北側，南側木框架不見火焰，並於18 分 30 秒全面燃燒，18 分 44 秒大量火焰以及黑 煙由開口竄出，21 分 00 秒外牆出現裂縫，36 分 00 秒火勢漸漸變小，36 分 54 秒時 黑煙消散，直至50 分 22 秒才無可視明火。