研究緣起與背景

第一節 研究緣起與背景

內政部統計資料顯示，台灣地區自民國 82 年至 91 年每年平均發生火災約 13534 次、人員傷亡約 978 人（傷約 705 人，死約 273 人）；在財產損失方面，每年約為 22 億至 38 億之間。惟民國 90 年因多起高科技廠房及辦公大樓發生火災（如汐止東方科 學園區大樓大火），造成財產損失更高達百億餘元。由此觀之，建築物火災對社會和經 濟均產生重大衝擊，須妥為擬訂相關建築防火政策。

基本上，防火安全工程（Fire Safety Engineering）著重於人的行為，並同時維持一 個易於疏散火災的穩定環境。至於防火安全工程、消防工程（Fire Protection Engineering）

及結構防火工程（Structural Fire Engineering）間之關係，則可表示如圖 1-1；其中，防 火安全工程為一門跨領域學科，主要訂定建築物的防火安全策略，以確保其結構穩定 性，並提供主動與（或）被動防火措施以控制火災蔓延；消防工程對建築物提供令人 滿意的防火保護措施，可採用主動的與被動的方法；結構防火工程採取具體的被動防 火措施，以分析火災對建築物產生的熱效應，並設計具有足夠承載力的構件來控制火 勢蔓延。

圖 1-1 防火安全工程之涵蓋範籌

（資料來源：本研究整理）

建築物遭受火害後，其結構安全性評估及補強等問題亦屬結構防火工程的範疇。

有關構造體所採用材料的耐火性能分級，係將試驗構造體置於模擬火場之燃燒溫度下，

檢視其足以負荷載重應力且未破壞之可耐燃時間，稱之為防火時效，如圖 1-2 所示。

是有過之而不及；再者，從災害風險的觀點來看，震災是較不可預期的，而火災是較 可防制的。由此觀之，產官學研各界責無旁貸，應積極從事有關建築物防火、耐火之 研究，以確保民眾生命與社會安定。

我國位於環太平洋地震帶上，對於建築物與結構體之耐震能力應特別重視。鋼骨 鋼筋混凝土（Steel Reinforced Concrete，SRC）兼具鋼骨（Steel）與鋼筋混凝土（Reinforced Concrete）這兩種材料的優點，可確保經由適當設計之構造具備良好的耐震能力。因 此，國內高樓建築採用 SRC 構造的案例已明顯增加。在 SRC 結構體中，柱構件係用 以支承其他承受荷重桿件（如樑、版），它是最重要的結構桿件，尤其在火害作用下，

它的塌陷將會影響其它構件之穩定性。由此看來，正確評估 SRC 柱構件在火害高溫下 的耐火性能甚為重要。

SRC 柱構件可大致區分為兩種型態，即包覆型（Concrete-Encased）及填充型

（Concrete-Filled），如圖 1-3 所示；其中，填充型 SRC 柱又分為鋼管混凝土柱

（Concrete-Filled Tubular Column，CFTC）及填充型箱型柱（Concrete Filled Box Column，

或簡稱 CFBC）。在標準升溫條件下，CFTC 與 CFBC 之耐火時效與其所承受的軸向荷 重有密切關係。一般包覆型 SRC 構材中，因鋼骨存在，鋼筋之施工較為複雜，尤其是 在 SRC 梁柱接頭處之圍束箍筋施作。相較於包覆型 SRC 柱，填充型 SRC 柱具備施工 較易及成本較低之優點，還具有環保上的優勢，它是非常適合在國內研發、推廣的構 材型式。就 CFTC 而言，主要使用無縫鋼管或是由兩個槽鋼銲接而成之方形斷面；至 於 CFBC，則是由四塊鋼板組合而成之箱型柱。有關 CFTC 與 CFBC 之火害設計荷重 等級及其耐火時效，現行 Eurocode 4 規範已訂定。相較而言，我國對於 SRC 柱構件防 火性能之相關研究較欠缺，實為現今防火計畫的一大缺憾。建研所自 99 年度已陸續進 行填充型 SRC 箱型柱之定載升溫實驗，其試驗參數包括：防火被覆、混凝土強度、銲 接工法及施加之軸載重，已獲致初步成果。循此，今年度進行填充型鋼管混凝土柱最 佳化耐火性能設計研究，其研究成果可作為 SRC 建築物防火安全設計上的重要參考資 料及法令規章研修之建議。

(a) 包覆型 (b) 填充型

圖 1-3 鋼骨鋼筋混凝土柱構件型態

（資料來源：本研究整理）