結論 - 結論與建議 - 含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研究

第七章結論與建議

第一節結論

本研究利用專家座談會廣納專家意見，歸納出以下結論：

1. 含高強度混凝土箱型柱（CFBC）具有優良之經濟效益，非常值得研發與推廣。

2. 本研究建構一個 CFBC 高效率結構系統，除了高強度混凝土外，還包括高強度鋼材、輕質混凝土樓版、複合鋼樑、高效率消能元件、耐火鋼、防火漆及防火性能設計等。此系統不但可以降低結構材料的使用量，在防火及使用性方面也有甚多優點，具有優良的競爭力，值得積極進行研發與推廣。

3. 建議工程界在使用 CFBC 時，內填充之混凝土應該具有高強度、高流動性及低乾縮量之性質。

4. 建議建研所推動 CFBC 防火之相關研究，包括 CFBC 之防火性能、使用防火漆及耐火鋼結構行為之研究。

5. 輕質混凝土的泵送問題應加以探討、解決，以利推廣。

6. 適用之高強度鋼材（如 SM570 及 HT690）取得不易，也需要較長的時間，進行相關研究應考慮研究期程之配合。 7. 現在工程界已使用 CFBC 柱，其在施工時必須加上繫桿，

避免箱型柱因混凝土壓力向外變形，可以將繫桿作為結構用途，應可降低柱板厚度需求。

另外，基於箱型柱鋼板之標稱降伏強度 3.5tf cm²此條件下，由

實驗結果與數值分析結果可歸納出以下結論：

1. 以 ABAQUS 進行分析可行性頗高，可增加研究利基。

2. 對於混凝土強度為 6000psi 之 CFBC 短柱構件，規範之強度公式P_n₀ = A_sF_y +0.85A_cf_c′可合理估計強度；基於要有良好之韌性，建議規範對耐震斷面B t之限制應更嚴格，試驗結果顯示臨界值應介於 32 至 40 之間。

3. 對於混凝土強度為 10000psi 之 CFBC 短柱構件，計算強度公式建議改採P_n₀_h = A_sF_y +0.8A_cf_c′，方能合理預估強度；基於要有良好之韌性，建議規範對耐震斷面B t之限制應更嚴格，試驗結果顯示臨界值應介於 24 至 32 之間。

4. CFBC 短柱有乾縮時確實可能會降低其強度，但強度不一定隨乾縮量之增加而降低，B t對乾縮的忍受程度有明顯的影響，B t愈小，忍受程度愈高。

5. 剪力釘確實會稍微提高有乾縮 CFBC 短柱之強度，但對於韌性則不一定有幫助。

6. B t為 48 之情況下，混凝土強度為 6000psi 之 CFBC 短柱構件使用圍束繫桿，於S B不大於 0.4 時，可以有效發展出良好之韌性。

7. B t為 48 之情況下，混凝土強度為 10000psi 之 CFBC 短柱構件使用圍束繫桿，於S B不大於 0.2 時，亦可有效發展出良好之韌性。

8. 若要做進一步研究，Sakino 提供的分析模型對於B t不小於 32 的 CFBC 短柱，能有不錯的模擬效果。

建議一

立即可行建議：推動含混凝土箱型柱之耐震行為研究主辦機關：內政部建築研究所、營建署

協辦機關：各國立大學土木、營建、建築相關科系

經本研究試驗證明，基於箱型柱鋼板之標稱降伏強度 3.5tf cm² 此條件下，規範之強度公式P_n₀ = A_sF_y +0.85A_cf_c′可合理估計強度；對於混凝土強度為 10000psi 之 CFBC 短柱構件，計算強度公式建議改採P_n₀_h = A_sF_y +0.8A_cf_c′，方能合理預估強度，規範條文擬定或修正時，應將此現象納入參考，應增加後續研究始有足夠之試驗數據來印證新強度公式的可靠性。基於要有良好之韌性，試驗結果顯示，對於混凝土強度為 6000psi 之 CFBC 短柱構件，規範對耐震斷面B t 之限制應介於 32 至 40 之間，對於混凝土強度為 10000psi 之 CFBC 短柱構件，應介於 24 至 32 之間，但若以 0.7 倍最大強度來求得韌性，結果會有很大的不同，值得進一步探討；建議再增加後續研究以提出合理之耐震斷面B t限制。

建議二

立即可行建議：進行圍束繫桿在含混凝土箱型柱之耐震行為研究主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學土木、營建、建築相關科系

現在工程界使用 CFBC 柱在施工時必須加上繫桿，避免箱型柱因混凝土壓力向外變形，本研究因此發展出圍束繫桿。經本研究試驗證明，若繫桿間距與斷面淨寬度比值約為 0.2 時，可大幅提高含混凝土箱型柱軸向受力之韌性，故使用圍束繫桿應可降低柱板厚度

建議三

立即可行建議：推動含混凝土箱型柱之防火行為研究主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學土木、營建、建築相關科系

由專家座談會之內容可知，混凝土之耐火性能比鋼材優良，當含混凝土箱型柱受到火害時，即使箱型柱喪失承載能力，內部之混凝土仍可具有一定之承載能力，故其防火被覆之需求比鋼結構低，具有較優越的經濟效益，值得研究與推廣。

建議四

中長期建議：舉辦含混凝土箱型柱及相關研究課題之成果發表會主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學土木、營建、建築相關科系

CFBC 結構系統為比傳統結構系統更安全、更經濟、更環保的新世代結構系統，本研究及後續相關研究對於建築技術有一定程度的助益，可舉辦研討會將與工程實務有關之研究發現推廣至工程界。

附錄一期中報告會議紀錄

期中報告會議記錄

會議時間：九十七年七月二十三日（星期三）上午 9:30 會議地點：內政部建築研究所十三樓會議室

內容概要：

委員：莊忠鵬意見：

(1) 由於箱型柱內混凝土仍會乾縮，可能與鋼板無法完全結合。另箱型柱內之隔板或加勁板是否會因混凝土乾縮而形成分隔，無法完全接合，應該可在往後之研究另加考慮。

委員：陳正平意見：

(1) 柱內灌混凝土雖控制乾縮量，但仍有少量乾縮而與柱板分離，致使無握裹力存在，再加上若只在下部結構柱灌注混凝土，若無剪力釘則鋼柱之軸力進入內部混凝土是否會造成困難？

(2) 垂直向乾縮是否會造成軸力卡到橫隔板時，才能進入混凝土？

委員：王亭復意見：

(1) 箱型鋼柱內填充無筋混凝土在國內使用甚多，但無理論分析，亦不合於現行 SRC 規範規定，更不符合 AISC-2005 之 HSS 規定。

(2) 本研究針對研究標的優點之敘述甚多，但似均未具

火效能等均有疑義。

(3) 試體強度引用 AISC-2005 之 HSS 規定

P

=A

F

+0.85A

f’

，而未考量原規範 HSS 規定為針對填充鋼筋混凝土 (最小主筋量 A

=0.4% A

，最小繫筋量 A

_tie

=2.3 cm

/m)，其第二項係數是否可達 0.85？

(4) 若實際載重部分由混凝土承受，則混凝土與鋼板間應力傳遞應予考慮。建議在 N 系列之四片鋼板加裝應變計，以觀測軸力傳遞及鋼板握裏力。

委員：陳誠直意見：

(1) 建議報告內統一說明鋼材等級之使用，並僅呈現最後定案之試體規劃。

(2) 建議詳細說明箱型柱之銲接細節，包括是否有背墊板。

(3) 請說明 AI 及 BI 系列試體握裏隔離層之施作。

(4) 軸向變位之量測，建議增設柱中央長度之軸向變位，以避免兩端受力點之影響。

(5) 表 2.1 中 P

之單位錯誤。

廠商回應：

(1) 國內使用之箱型柱通常為短柱，故本研究對象設定為短柱，應能反映大部分的實際情況。

(2) 已確認 AISC 規定最小鋼筋量係針對 Encased composite columns，而 Filled composite columns 則無此規定。

(3) 本研究參考諸多文獻，局部挫曲不一定會發生在中

間，有些文獻即使有裝設柱中央之軸向變形量測，

(4) 使用內填充混凝土箱型柱能增加防火性能，係因火害時即使箱型柱失去承載能力，混凝土仍能提供相當大的承載能力，此部分建議建研所能提供內填充混凝土箱型柱之防火相關研究案。

(5) 乾縮對垂直向軸力力量傳遞之影響在本研究應能得到定性之研究結果，至於乾縮對橫向黏結力之影響則仍待未來研究探討。

(6) 本研究擬於撰寫成果報告時，參考各委員意見作相應之修正，包括：

1. 統一說明使用之鋼材等級，

2. 僅呈現最後定案之試體規劃，

3. 箱型柱銲接細節之說明，

4. AI 及 BI 系列試體握裏隔離層之施作方式、

5. 將表 2.1 試體設計表中 Po 之單位修正。

附錄二專家座談會會議紀錄

第一次專家座談會會議記錄

會議時間：九十七年四月九日（星期三）下午 14:00~16:40 會議地點：國立台灣科技大學營建系二樓 E2-222 會議室主持人：陳正誠教授

出席委員：王榮進組長、甘錫瀅總工程師、李台光博士、李宏仁教授、陳生金教授、陳柏端博士、黃慶淵博士、楊國珍教授

列席人員：黃國倫、柯人文

會議議程：

1. 主持人進行簡報，簡報講義如附件。

2. 座談與討論 3. 散會

座談內容概要：

一、王榮進組長：

1. 填充型箱型柱（CFBC）研究案相當貼近工程實務發展， CFBC 箱型柱在國內已被使用多時，但對於其結構行為還沒有相對明確的研究，適逢內政部建築研究所的大型力學實驗室已經成立，可以協助測試大尺寸的箱型柱試體，釐清其結構行為，故對此研究案相當的贊同。

2. CFBC 系統的研發規劃頗完整，值得共同來進行研發及推廣的工作。

3. CFBC 防火的相關法規要進行研修，如此才有利於 CFBC 的防火設計及推廣。

二、甘錫瀅總工程師：

1. 台灣現行規範對防火漆的時效認定，無論防火漆廠

時，希望此計劃之後續研究計劃能釐清 CFBC 結構

高，現階段投入的研究資源不宜過多。

3. 日本常常必須要使用耐火鋼加上防火漆，才能符合規範，建議將耐火鋼納入研究範圍。

4. 未來可將鋼結構的防火設計加到鋼結構設計規範的附錄，然後再視發展情況，再決定是否直接納入規範正文。

六、陳柏端博士：

1. 高性能鋼材的使用有其前瞻性，期待此部分的研究成果。

七、黃慶淵博士：

1. SM570 的鋼材現在都有量產，HT690 厚度 10mm 的熱軋鋼捲也有量產，希望能儘早規劃相關的研究試體，並提供所需要的鋼板尺寸及數量。

2. 現在中鋼試製耐火鋼 (SN490FR)，可以考慮納入研究範圍，對防火性一定有很好的幫助。

八、楊國珍教授：

1. 建議重新考量軸力行為研究試體的高度是否降到小於試體寬度的 3 倍以下。

2. 延續計劃的耐火實驗試體建議可做實尺寸（與樓層同高，而非短柱），應可更符合實際情況。

座談會綜合結論：

1. CFBC 結構系統與工程發展相當契合，值得合作來研發、推廣。

2. CFBC 的防火性能較佳，防火的相關付出較低，應該會受到業界歡迎。應該積極進行相關的研究，進而修改相關法令，方便業界使用。

3. 水庫輕質混凝土樓版在 CFBC 結構之應用有很大的利

基，應積極進行相關之研究並推廣之。

4. 中鋼可以量產 SM 570 鋼材，具有高可行性，可以將

SM 570 之試體規劃在本年度的研究內容中，作較完

整的研究。 HT 690 鋼材具前瞻性，可以進行先期研究。

第二次專家座談會會議記錄

會議時間：九十七年六月十九日（星期四）下午 14:30~16:45 會議地點：國立台灣科技大學營建系二樓 E2-220 會議室主持人：陳正誠教授

出席委員：永峻工程顧問股份有限公司鍾俊宏協理、金碩實業股份有限公司吳興來董事長、國立台灣大學土木系高健章名譽教授、國立高雄第一科技大學營建工程系楊國珍副教授、國產實業建設有限公司王振滄協理、國碳科技股份有限公司張超總經理、聯邦工程顧問股份有限公司蘇晴茂總工程師(依單位筆劃排序)

列席人員：內政部建築研究所王榮進組長、李台光博士、

陳柏端博士、陶其駿副研究員、國產實業建設有限公司楊志強課長、國立台灣科技大學營建工程系黃國倫博士後研究員、柯人文博士候選人

會議議程：

1. 主持人進行簡報，簡報講義如附件。

2. 座談與討論 3. 散會

座談內容概要：

一、永峻工程顧問股份有限公司鍾俊宏協理：

1. 台北 101 設計在混凝土自體收縮的部分是 90 天不超過 300

μm

，可供乾縮相關研究之參考。

2. 早期之高層大樓(如高雄長谷世貿大樓、東帝士大樓) 及台北 101 均有評估過樓版使用輕質骨材混凝土之效益，約可比一般鋼筋混凝土結構成本降低 5％~10

％，但是供料來源有困難、施工性不良、以及較不

以政策推動。

產輕質骨材時產生之

CO₂

排放量對整體上環保之效

2. 箱型柱尺寸為□40cm×40cm×1.2m，厚度為 12mm。

五、國產實業建設有限公司王振滄協理：

數不會太低，應可適用於 CFBC 結構系統之推廣。

七、國碳科技股份有限公司張超總經理：

1. 國碳公司生產之防火漆，以每平方米來看，比傳統防火漆貴一倍，但重量較傳統的輕一倍，但仍會依防火時效之要求有所變動。

2. 尚不知防火漆塗在 CFBC 上之反應如何，國碳公司可提供一些防火漆來協助測試。

八、聯邦工程顧問股份有限公司蘇晴茂總工程師：

1. 建研所有做很多輕質混凝土相關研究，建議可參考。

2. 美國輕質混凝土大多用在樓版，且大多用吊車傳輸混凝土，強度最多可用到 18000psi 至 20000psi。

3. 建議寬厚比之規定要探討清楚。

九、內政部建築研究所王榮進組長：

1. 建研所已進行很多輕質混凝土相關研究可供參考。

2. 輕質混凝土泵送問題應進一步瞭解、研究。

附錄三重要法規

第三章一般規定

度 2. 依內政部所定之「混凝土工程設計規範與解說」相關規定

(6.4-4) KL ＝鋼骨鋼筋混凝土構材之有效長度，cm Es ＝鋼骨之彈性模數，kgf/cm²

reff ＝鋼骨鋼筋混凝土構材中鋼骨斷面之有效迴轉半徑

(6.4-5) rs ＝鋼骨斷面之迴轉半徑，cm

Ig ＝鋼骨鋼筋混凝土構材全斷面之慣性矩，cm⁴ Ag ＝鋼骨鋼筋混凝土構材全斷面之面積，cm² α ＝鋼骨斷面有效迴轉半徑修正因子，其值如下﹕

(1)包覆型鋼骨鋼筋混凝土柱內含 I 型鋼骨斷面﹕

(i) 對強軸彎曲﹕α = 0.2 (ii) 對弱軸彎曲﹕α = 0.4

(2)包覆型鋼骨鋼筋混凝土柱內含十字或 T 型鋼骨斷面﹕

α = 0.3

(3) 填充型鋼管混凝土柱﹕α = 0.1 (4) 包覆填充型鋼管混凝土柱﹕α =0.2 6.4.3 鋼筋混凝土部分之標稱受壓強度

鋼骨鋼筋混凝土柱中鋼筋混凝土部分之標稱受壓強度 Pnrc為以下兩式所計得之較小值 ﹕

(6.4-6)

(6.4-7) 其中： ϕ e ＝ 0.8，配置橫箍筋時

ϕ e ＝ 0.85，配置螺箍筋時

fc'＝混凝土之規定抗壓強度，kgf/cm²

Fyr ＝鋼筋之規定降伏應力，kgf/cm² Ar ＝鋼筋之斷面積，cm²

KL ＝鋼骨鋼筋混凝土構材之有效長度，cm

(EI)rc＝鋼筋混凝土部分之撓曲剛度，(EI)rc＝EcIg /5，Ec為混凝土彈性模數，Ig為全斷面對形心軸之慣性矩

(March 9, 2005)

2. Filled Composite Columns 2a. Limitations

To qualify as a filled composite column the following limitations shall be met:

(1) The cross-sectional area of the steel HSS shall comprise at least 1 percent of the total composite cross section.

(2) The maximum b/t ratio for a rectangular HSS used as a composite column shall be equal to 2.26 E F_y .

Higher ratios are permitted when their use is justified by testing or analysis.

(3) The maximum D/t ratio for a round HSS filled with concrete shall be 0.15E F_y. Higher ratios are permitted when their use is justified by testing or analysis.

2b. Compressive Strength

The design compressive strength, φ_cP_n, and allowable compressive strength, P_n Ω , for axially loaded filled _c composite columns shall be determined for the limit state of flexural buckling based on Section I2.1b with the following modifications:

C for rectangular sections and 0.95 for circular sections

(3) Seismic Provisions for Structural Steel Buildings Including Supplement No. 1 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings dated March 9, 2005 and Supplement No. 1 dated November 16, 2005)

PART II.

6.5. Filled Composite Columns

This Section is applicable to columns that meet the limitations of Specification Section I2.2. Such columns shall be designed to meet the requirements of Specification Chapter I, except as modified in this Section.

(1) The nominal shear strength of the composite column shall be the nominal shear strength of the structural steel section alone, based on its effective shear area. The concrete shear capacity may be used in conjunction with the shear strength from the steel shape provided the design includes an appropriate load transferring mechanism.

(2) In addition to the requirements of Section 6.5(1), in the special seismic systems described in Sections 9, 12 and 14, the design loads and column splices for filled composite columns shall also meet the requirements of Part I Section 8.

(3) Filled composite columns used in C-SMF shall meet the following requirements in addition to those of Sections 6.5(1) and 6.5(2):

(i) The minimum required shear strength of the column shall meet the requirements in ACI 318 Section 21.4.5.1.

(ii) The strong-column/weak-beam design requirements in Section 9.5 shall be met. Column bases shall be designed to sustain inelastic flexural hinging.

(iii) The minimum wall thickness of concrete-filled rectangular HSS shall be

t^{mi n}= b F^y/



2E(6-2)

for the flat width b of each face, where b is as defined in Specification Table B4.1.

structures —

Part 1-1: General rules and rules for buildings

Section 6

(1)P Clause 6.7 applies for the design of composite columns and composite compression members with concrete encased sections, partially encased sections and concrete filled rectangular and circular tubes, see Figure 6.17.

Figure 6.17 : Typical cross-sections of composite columns and notation

(2)P This clause applies to columns and compression members with steel grades S235 to S460 and normal weight concrete of strength classes C20/25 to C50/60.

(3) This clause applies to isolated columns and columns and composite compression members in framed structures where the other structural members are either composite or steel members.

(4) The steel contribution ratio δ should fulfil the following condition:

0,2 ≤ δ ≤ 0,9 (6.27)

where:

δ is defined in 6.7.3.3(1).

(5) Composite columns or compression members of any cross-section should be checked for:

– resistance of the member in accordance with 6.7.2 or 6.7.3, – resistance to local buckling in accordance with (8) and (9) below, – introduction of loads in accordance with 6.7.4.2 and

– resistance to shear between steel and concrete elements in accordance with 6.7.4.3.

(6) Two methods of design are given:

– a general method in 6.7.2 whose scope includes members with non-symmetrical or nonuniform cross-sections over the column length and

– a simplified method in 6.7.3 for members of doubly symmetrical and uniform cross section over the member length.

(7) For composite compression members subjected to bending moments and normal forces resulting from independent actions, the partial factor γF for those internal forces that lead to an increase of resistance should be reduced by 20%.

(8)P The influence of local buckling of the steel section on the resistance shall be considered in design.

(9) The effects of local buckling may be neglected for a steel section fully encased in accordance with 6.7.5.1(2), and for other types of cross-section provided the maximum values of Table 6.3 are not exceeded.

Table 6.3 : Maximum values (d/t), (h/t) and (b/tf ) with fy in N/mm2

Rectangular hollow steel sections

of cross sections

components:

Npl,Rd = Aa fyd + 0.85 Ac fcd + As fsd (6.30)

Expression (6.30) applies for concrete encased and partially concrete encased steel sections. For concrete filled sections the coefficient 0.85 may be replaced by 1.0.

1.6 Symbols Aa Cross-sectional area of the structural steel section fyd Design value of the yield strength of structural steel Ac Cross-sectional area of concrete

fcd Design value of the cylinder compressive strength of concrete As Cross-sectional area of reinforcement

fsd Design value of the yield strength of reinforcing steel

參考書目

中文部分

內政部營建署，2006，「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」。

丁英哲，2004，「高強度鋼管混凝土柱強度之實驗探討」，碩士論文

（指導教授：呂東苗），國立中興大學土木工程系，台中，2004 年 6 月。

孫維隆，2000，「加勁鋼管混凝土柱受軸壓與彎矩之行為研究」，碩士論文（指導教授：蔡克銓），國立臺灣大學土木工程系，台北， 2000 年 7 月。

黃炯憲、葉勇凱、劉季宇、蔡克銓、王勝輝，1999，「方形加勁鋼管混凝土柱受軸壓行為之探討（一）」，國家地震工程研究中心，報告編號 NCREE-99-019。

王勝輝，1998，「加勁鋼管填充混凝土柱之軸向載重行為研究」，碩士論文（指導教授：蔡克銓），國立臺灣大學土木工程系，台北， 1998 年 7 月。

傅正堯，1998，「高強度鋼骨混凝土柱之耐震行為」，碩士論文（指導教授：陳誠直），國立交通大學土木工程系，新竹。

黃炯憲、鍾立來、葉勇凱、葉錦勳、盧煉元、劉季宇，1998，「鋼管混凝土構材研究之回顧」，國家地震工程研究中心，報告編號 NCREE-98-012。

英文部分

ACI Committee 318, 2002, “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-99) and Commentary (ACI 318R-99),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan.

AISC, 2005, “Specification for Structure Steel Buildings”, American Institute of Steel Construction, Inc.

AISC, 2005a, “Seismic Provision for Structural Steel Buildings,”

America Institute of Steel Construction

BSI, Eurocode 4：Design of Composite Steel and Concrete Structures, 1994

Ge, H.B., Usami, T., 1994, “Strength Analysis of Concrete-Filled Thin-Walled Steel Box Columns,” Journal of Constructional Steel Research, Vol. 30, No. 3, pp. 259-281.

Hibbitt, Karlsson, and Sorensen, Inc., 2005, “ABAQUS Version 6.5 Documentations”, Pawtucket, R.I.

Hsuan-Teh Hu, M.ASCE, Chiung-Shiann Huang, Ming-Hsien Wu, Yih-Min Wu, 2003, “Nonlinear Analysis of Axially Loaded Concrete-Filled Tube Columns with Confinement Effect,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 129, No. 10, October 1, 2003.

“Behavior of Concrete-Filled Steel Tube Beam Columns,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 130, No. 2, February 1, 2004.

Lu, F.W., Li, S.P., Li, D.W., Sun, G., 2007, “Flexural Behavior of

在文檔中含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研究 (頁 123-0)

結論

第七章 結論與建議

第一節 結論

附錄一 期中報告會議紀錄

期中報告會議記錄

會議時間：九十七年七月二十三日（星期三）上午 9:30 會議地點：內政部建築研究所十三樓會議室

內容概要：

委員：莊忠鵬 意見：

(1) 由於箱型柱內混凝土仍會乾縮，可能與鋼板無法完 全結合。另箱型柱內之隔板或加勁板是否會因混凝 土乾縮而形成分隔，無法完全接合，應該可在往後 之研究另加考慮。

委員：陳正平 意見：

(1) 柱內灌混凝土雖控制乾縮量，但仍有少量乾縮而與 柱板分離，致使無握裹力存在，再加上若只在下部 結構柱灌注混凝土，若無剪力釘則鋼柱之軸力進入 內部混凝土是否會造成困難？

(2) 垂直向乾縮是否會造成軸力卡到橫隔板時，才能進 入混凝土？

委員：王亭復 意見：

(1) 箱型鋼柱內填充無筋混凝土在國內使用甚多，但無 理論分析，亦不合於現行 SRC 規範規定，更不符 合 AISC-2005 之 HSS 規定。

(2) 本研究針對研究標的優點之敘述甚多，但似均未具

火效能等均有疑義。

(3) 試體強度引用 AISC-2005 之 HSS 規定

P

=A

F

+0.85A

f’

，而未考量原規範 HSS 規定為針 對填充鋼筋混凝土 (最小主筋量 A

=0.4% A

，最小 繫筋量 A

=2.3 cm

/m)，其第二項係數是否可達 0.85？

(4) 若實際載重部分由混凝土承受，則混凝土與鋼板間 應力傳遞應予考慮。建議在 N 系列之四片鋼板加 裝應變計，以觀測軸力傳遞及鋼板握裏力。

委員：陳誠直 意見：

(1) 建議報告內統一說明鋼材等級之使用，並僅呈現最 後定案之試體規劃。

(2) 建議詳細說明箱型柱之銲接細節，包括是否有背墊 板。

(3) 請說明 AI 及 BI 系列試體握裏隔離層之施作。

(4) 軸向變位之量測，建議增設柱中央長度之軸向變 位，以避免兩端受力點之影響。

(5) 表 2.1 中 P

之單位錯誤。

廠商回應：

(1) 國內使用之箱型柱通常為短柱，故本研究對象設定 為短柱，應能反映大部分的實際情況。

(2) 已確認 AISC 規定最小鋼筋量係針對 Encased composite columns，而 Filled composite columns 則 無此規定。

(3) 本研究參考諸多文獻，局部挫曲不一定會發生在中

間，有些文獻即使有裝設柱中央之軸向變形量測，

(4) 使用內填充混凝土箱型柱能增加防火性能，係因火 害時即使箱型柱失去承載能力，混凝土仍能提供相 當大的承載能力，此部分建議建研所能提供內填充 混凝土箱型柱之防火相關研究案。

(5) 乾縮對垂直向軸力力量傳遞之影響在本研究應能 得到定性之研究結果，至於乾縮對橫向黏結力之影 響則仍待未來研究探討。

(6) 本研究擬於撰寫成果報告時，參考各委員意見作相 應之修正，包括：

1. 統一說明使用之鋼材等級，

2. 僅呈現最後定案之試體規劃，

3. 箱型柱銲接細節之說明，

4. AI 及 BI 系列試體握裏隔離層之施作方式、

5. 將表 2.1 試體設計表中 Po 之單位修正。

附錄二 專家座談會會議紀錄

第一次專家座談會會議記錄

會議時間：九十七年四月九日（星期三）下午 14:00~16:40 會議地點：國立台灣科技大學 營建系二樓 E2-222 會議室 主 持 人：陳正誠教授

出席委員：王榮進組長、甘錫瀅總工程師、李台光博士、李 宏仁教授、陳生金教授、 陳柏端博士、黃慶淵 博士、楊國珍教授

列席人員：黃國倫、柯人文

會議議程：

1. 主持人進行簡報，簡報講義如附件。

2. 座談與討論 3. 散會

座談內容概要：

一、 王榮進組長：

2. CFBC 系統的研發規劃頗完整，值得共同來進行研 發及推廣的工作。

3. CFBC 防火的相關法規要進行研修，如此才有利於 CFBC 的防火設計及推廣。

二、 甘錫瀅總工程師：

1. 台灣現行規範對防火漆的時效認定，無論防火漆廠

時，希望此計劃之後續研究計劃能釐清 CFBC 結構

高，現階段投入的研究資源不宜過多。

3. 日本常常必須要使用耐火鋼加上防火漆，才能符合 規範，建議將耐火鋼納入研究範圍。

4. 未來可將鋼結構的防火設計加到鋼結構設計規範的 附錄，然後再視發展情況，再決定是否直接納入規 範正文。

六、 陳柏端博士：

1. 高性能鋼材的使用有其前瞻性，期待此部分的研究 成果。

七、 黃慶淵博士：

1. SM570 的鋼材現在都有量產，HT690 厚度 10mm 的 熱軋鋼捲也有量產，希望能儘早規劃相關的研究試 體，並提供所需要的鋼板尺寸及數量。

2. 現 在 中 鋼 試 製 耐 火 鋼 (SN490FR)， 可 以 考 慮 納 入 研 究範圍，對防火性一定有很好的幫助。

八、 楊國珍教授：

1. 建議重新考量軸力行為研究試體的高度是否降到小 於試體寬度的 3 倍以下。

2. 延續計劃的耐火實驗試體建議可做實尺寸（與樓層 同高，而非短柱），應可更符合實際情況。

座談會綜合結論：

1. CFBC 結構系統與工程發展相當契合，值得合作來研 發、推廣。

2. CFBC 的防火性能較佳，防火的相關付出較低，應該 會受到業界歡迎。應該積極進行相關的研究，進而修 改相關法令，方便業界使用。

3. 水庫輕質混凝土樓版在 CFBC 結構之應用有很大的利

基，應積極進行相關之研究並推廣之。

4. 中鋼可以量產 SM 570 鋼材，具有高可行性，可以將

第七章結論與建議

第一節結論

附錄一期中報告會議紀錄

委員：莊忠鵬意見：

(1) 由於箱型柱內混凝土仍會乾縮，可能與鋼板無法完全結合。另箱型柱內之隔板或加勁板是否會因混凝土乾縮而形成分隔，無法完全接合，應該可在往後之研究另加考慮。

委員：陳正平意見：

(1) 柱內灌混凝土雖控制乾縮量，但仍有少量乾縮而與柱板分離，致使無握裹力存在，再加上若只在下部結構柱灌注混凝土，若無剪力釘則鋼柱之軸力進入內部混凝土是否會造成困難？

(2) 垂直向乾縮是否會造成軸力卡到橫隔板時，才能進入混凝土？

委員：王亭復意見：

(1) 箱型鋼柱內填充無筋混凝土在國內使用甚多，但無理論分析，亦不合於現行 SRC 規範規定，更不符合 AISC-2005 之 HSS 規定。

，而未考量原規範 HSS 規定為針對填充鋼筋混凝土 (最小主筋量 A

，最小繫筋量 A

(4) 若實際載重部分由混凝土承受，則混凝土與鋼板間應力傳遞應予考慮。建議在 N 系列之四片鋼板加裝應變計，以觀測軸力傳遞及鋼板握裏力。

委員：陳誠直意見：

(1) 建議報告內統一說明鋼材等級之使用，並僅呈現最後定案之試體規劃。

(2) 建議詳細說明箱型柱之銲接細節，包括是否有背墊板。

(4) 軸向變位之量測，建議增設柱中央長度之軸向變位，以避免兩端受力點之影響。

(1) 國內使用之箱型柱通常為短柱，故本研究對象設定為短柱，應能反映大部分的實際情況。

(2) 已確認 AISC 規定最小鋼筋量係針對 Encased composite columns，而 Filled composite columns 則無此規定。

(4) 使用內填充混凝土箱型柱能增加防火性能，係因火害時即使箱型柱失去承載能力，混凝土仍能提供相當大的承載能力，此部分建議建研所能提供內填充混凝土箱型柱之防火相關研究案。

(5) 乾縮對垂直向軸力力量傳遞之影響在本研究應能得到定性之研究結果，至於乾縮對橫向黏結力之影響則仍待未來研究探討。

(6) 本研究擬於撰寫成果報告時，參考各委員意見作相應之修正，包括：

附錄二專家座談會會議紀錄

會議時間：九十七年四月九日（星期三）下午 14:00~16:40 會議地點：國立台灣科技大學營建系二樓 E2-222 會議室主持人：陳正誠教授

出席委員：王榮進組長、甘錫瀅總工程師、李台光博士、李宏仁教授、陳生金教授、陳柏端博士、黃慶淵博士、楊國珍教授

一、王榮進組長：

2. CFBC 系統的研發規劃頗完整，值得共同來進行研發及推廣的工作。

二、甘錫瀅總工程師：

3. 日本常常必須要使用耐火鋼加上防火漆，才能符合規範，建議將耐火鋼納入研究範圍。

4. 未來可將鋼結構的防火設計加到鋼結構設計規範的附錄，然後再視發展情況，再決定是否直接納入規範正文。

六、陳柏端博士：

1. 高性能鋼材的使用有其前瞻性，期待此部分的研究成果。

七、黃慶淵博士：

1. SM570 的鋼材現在都有量產，HT690 厚度 10mm 的熱軋鋼捲也有量產，希望能儘早規劃相關的研究試體，並提供所需要的鋼板尺寸及數量。

2. 現在中鋼試製耐火鋼 (SN490FR)，可以考慮納入研究範圍，對防火性一定有很好的幫助。

八、楊國珍教授：

1. 建議重新考量軸力行為研究試體的高度是否降到小於試體寬度的 3 倍以下。

2. 延續計劃的耐火實驗試體建議可做實尺寸（與樓層同高，而非短柱），應可更符合實際情況。

1. CFBC 結構系統與工程發展相當契合，值得合作來研發、推廣。

2. CFBC 的防火性能較佳，防火的相關付出較低，應該會受到業界歡迎。應該積極進行相關的研究，進而修改相關法令，方便業界使用。

會議時間：九十七年六月十九日（星期四）下午 14:30~16:45 會議地點：國立台灣科技大學營建系二樓 E2-220 會議室主持人：陳正誠教授

列席人員：內政部建築研究所王榮進組長、李台光博士、

陳柏端博士、陶其駿副研究員、國產實業建設有限公司楊志強課長、國立台灣科技大學營建工程系黃國倫博士後研究員、柯人文博士候選人

一、永峻工程顧問股份有限公司鍾俊宏協理：

1. 台北 101 設計在混凝土自體收縮的部分是 90 天不超過 300

2. 早期之高層大樓(如高雄長谷世貿大樓、東帝士大樓) 及台北 101 均有評估過樓版使用輕質骨材混凝土之效益，約可比一般鋼筋混凝土結構成本降低 5％~10

產輕質骨材時產生之

排放量對整體上環保之效

五、國產實業建設有限公司王振滄協理：

七、國碳科技股份有限公司張超總經理：

1. 國碳公司生產之防火漆，以每平方米來看，比傳統防火漆貴一倍，但重量較傳統的輕一倍，但仍會依防火時效之要求有所變動。

2. 尚不知防火漆塗在 CFBC 上之反應如何，國碳公司可提供一些防火漆來協助測試。

八、聯邦工程顧問股份有限公司蘇晴茂總工程師：

1. 建研所有做很多輕質混凝土相關研究，建議可參考。

2. 美國輕質混凝土大多用在樓版，且大多用吊車傳輸混凝土，強度最多可用到 18000psi 至 20000psi。

九、內政部建築研究所王榮進組長：

附錄三重要法規