第二章 國內外規範與文獻回顧
第九節 結構分析
慮實際火災時的構件負載及實際材料強度。因此，藉由個別構件在火災極限狀態時之
Model Simple element models Sub-models Advanced computer
finite-element models
Complexity Simple Intermediate Advanced
Input parameters
Temperature through the cross-section
Material strength and stiffness reduction
Applied static load
Simplified boundary conditions
Temperature through cross-section and along member
Material strength and stiffness reduction
Applied static load
Boundary conditions
Detailed temperature distribution
Full material
stress-strain-temperature relationship
Thermal expansion properties
Applied static load
Boundary conditions
Element type and density
Accuracy
Ignore real behaviour but assumed to be conservative
Ultimate strength calculation
Begin to consider actual load paths and restraint
Ultimate strength calculation
Predict strains and stresses, displacements and rotations for all members throughout the fire duration
Localised behaviour may not be modelled accurately in whole building modelling
Design tools
Simple equations for hand calculations
Simple equations for hand calculations
Plastic design, redistribution of moments
Simple computer models
Commercially available or purpose written computer software
（資料來源：本研究整理）
依設計規範之不同，高溫下鋼筋混凝土結構物之安全與否有不同的評估標準。但 大致可從整體結構、部分結構、各別構件之力學行為來評估，如圖 2-26所示。而高溫 下混凝土材料、構件及架構之力學性質評估，可在耐火爐內依標準升溫方式進行耐火 試驗。以樑構件為例，可量測其撓曲變形量、荷重能力與時間之關係，如圖 2-27所示。
圖 2-26 高溫下鋼筋混凝土結構物之安全性評估方式
（資料來源：本研究整理）
圖 2-27 樑構件之耐火試驗
（資料來源：本研究整理）
各國建築設計規範均要求建築物各部構件應具有適當的耐火能力，且所使用防火 材料都需出具經認可防火測試機構依標準方法進行測試之報告。通常採用穩態溫度試 驗（steady-state temperature test），而依混凝土試體受力與燃燒爐內加溫先後次序之不 同，穩態溫度試驗可區分為下列三種型式：
負荷載重應力型（stressed）如圖 2-28(a)
未負荷載重應力型（unstressed）如圖 2-28(b)
未負荷載重應力殘餘性質型（unstressed residual property）如圖 2-28(c)
圖 2-28 穩態溫度試驗種類
─(a)負荷載重應力型 (b)未負荷載重應力型 (c)未負荷載重應力殘餘性質型
（資料來源：本研究整理）
負荷載重應力型試驗乃於爐內升溫前先施加荷重（預載重應力為室溫下試體抗壓 強度之 20~40%）在試體上，爐內溫度以一定速率增至設定值並維持不變，此期間該 荷重持續施加直至特定時間，然後荷重開始以設定的應力與應變增率施作，直到試體 破壞為止；未負荷載重應力型試驗於爐內加溫前未施加荷重在試體上，當爐內溫度以 一定速率增至設定值並維持不變後，荷重開始以設定的應力與應變增率施作，直到試 體破壞為止；未負荷載重應力殘餘性質型試驗與未負荷載重應力型試驗類似，於爐內 加溫前未施加荷重於試體上，但當爐內溫度以一定速率增至設定值並維持一段時間不 變後，爐內溫度以設定速率降至室溫，然後荷重才開始以設定的應力與應變增率施作，
直到試體破壞為止。
一般而言，LWAC 的熱傳導係數比常重混凝土低，故其隔熱效果較佳。所以樓版 若採用 LWAC 時，在受高溫作用初期，其阻熱效果將比常重混凝土者佳；然而，若火 害時間愈長，輕質混凝土此方面的優勢將逐漸消失，而使得輕質混凝土樓版的背溫與 常重混凝土相同。另方面，相較於常重骨材混凝土，LWAC 火害後其彈性模數之衰退 較緩和，尤其在未負荷載重應力殘餘性質型試驗時更為明顯（Lie 等（1972））；因此，
對於火害後混凝土彈性模數衰退之設計曲線，CEB（Comite Euro-International Du Betin）
協會提出建議值如圖 2-29，惟該建議值僅適用於未負荷載重應力殘餘性質型試驗條件 之高強度輕質混凝土，對未負荷載重應力型試驗之高強度輕質與常重骨材混凝土則顯 得不保守。
圖 2-29 CEB 建議之火害後混凝土彈性模數衰退設計曲線 (a)未負荷載重 應力型試驗 (b)未負荷載重應力殘餘性質型試驗
（資料來源：本研究整理）