第一節 研究緣起與背景
歐美日建築近幾年對木構技術與工法持續研究,其中縱橫多層次實木結構積 材工法(Cross-Laminated-Timber)建材特性除了具有環保、節能、耐候、耐燃、
防白蟻、組裝簡易、低碳排放、重量輕等優點之外,更可以突破傳統木構造建築 的樓層限制,往高樓層發展,木構造建築在國際間蓬勃的發展,目前國內木構造 建築的技術稍落後歐美日等國家,市場漸增的趨勢之下,相關木構造建築法規的 修訂與技術的研究需求為當前的研究課題。
近年來,隨著我國木構造建築的迅速發展,建築結構形式多元化,木材雖然 是可燃材料,但木材燃燒時形成的炭化層能夠充當絕緣體,有效阻止進一步燃燒,
大大提高木材的耐火極限。在相同條件下,普通木結構的耐火阻燃值是鋼結構的 1.3 倍,水泥結構的 1.7 倍。其中以 CLT 新型木結構尤受重視,許多國家亦針對 CLT 結構耐火性能進行相關的試驗與研究,而我國目前對於 CLT 耐火性能研究尚 處於探索階段,而世界各國正積極研訂 CLT 標準及適用之建築規範,然我國於 108 年 11 月 14 日修訂 CNS 16114 直交集成板國家標準,但國內木構造建築設計 及施工規範因缺乏相關的試驗研究尚未將耐火性能標準納入,雖然產業界有 CLT 構造建築物的工程案例,但因現行法規的限制使得運用受限。由於現行木構造建 築物施工及設計技術規範中缺乏有關 CLT 構造之相關內容,為將 CLT 構造防火設 計納入建築法規,並確保 CLT 構造建築物防火安全,因此 CLT 結構耐火性能的研 究具有重要的科研價值與意義,有必要針對此課題進行相關研究,以作為木結構 防火設計建議依據。
第二節 研究目的
本研究之主要目的為蒐集歐洲、北美、日本等地有關直交集成板 CLT 之構造 防火法規與規範。彙整國內外木材燃燒特性與炭化理論,整理分析木構材炭化率 預估模式,並針對直交集成板 CLT 構造之炭化率特性進行探討。同時研提木構造
以期列為防火設計規範之制定參考。
本研究預期成果如下:
1.探討直交集成板(Cross Laminated Timber)木構造特性,蒐集國際相關炭 化率規範與文獻整理。
2.研擬直交集成板(Cross Laminated Timber)木構造牆及樓板系統炭化率及 炭化深度防火設計建議。
第三節 研究方法
本研究採用之研究方法整理如下:
1.文獻回顧法:蒐集歐洲、北美、日本等地有關直交集成板CLT之構造防火 法規與規範,彙整國內外木材燃燒特性與炭化理論,整理分 析木構材炭化率預估模式。於木構材炭化率部份,對木材燃 燒特性、炭化理論與炭化率預估模式等相關資料彙整分析。
2.實驗驗證法:擬定實驗計畫並規劃直交集成板CLT之炭化深度實驗,透過1 小時及2小時之火害實驗確立不同材種之CLT樓板及牆板在 加熱後之炭化深度。
3. 歸 納 分 析 法: 透 過文 獻 資 料 整 理 分 析 之木 構 材 炭 化 率預 估 模式 , 依 CNS12514-1規範所規定加熱曲線實驗後,分析實驗結果資 料。在木構材炭化率部份,將依木構材加熱實驗炭化結果 與炭化率預估模式相互比較分析,利用實驗數據與預估模 式之相關係數討論公式預估之準確性,評估防火設計建議 值。
圖 1 研究流程圖 (資料來源:本研究整理)
研究背景與目的
相關文獻探討
實驗規劃
結構用直交集成板 CLT 樓板 1 小時及 2 小時耐火試驗
結構用直交集成板 CLT 牆 1 小時及 2 小時耐火試驗
1. 直交集成板 CLT 炭化深度及炭化速率確立 2. 直交集成板 CLT 炭化率預估模式比較分析
研提直交集成板 CLT 構造防 火設計建議依據