火害實驗區 (D區)
第四節 試驗結果
4-4-1 火害實驗觀察
本次火害實驗於106 年 11 月 16 日進行，實驗當日為晴天，風向南風，氣溫 32℃，
相對溼度52 %，本研究之修復混凝土鋼承板為 B 區，僅以 B 區進行觀察與討論，火害 現場觀測紀錄，如表4.3 所示，實驗過程中的照片如圖 4.24~圖 4.28。
表 4.3 火害實驗觀察紀錄表
時 間( 分 ： 秒 ) 現 象 描 述 00:00 開始點火
02:05 室內產生煙霧飄向戶外 03:14 產生大量白色煙霧 04:31 室內火焰碰觸屋頂 05:03 木堆全部冒出火焰 06:09 室內火焰竄出開口部 10:51 閃燃
12:21 全面燃燒（旺盛期）
18:16 持續旺盛燃燒 20:15 火勢減小
22:52 室內開口高度以上無火焰 26:47 零星火苗
圖 4.24 火害實驗前照片(本研究整理)
圖 4.25 火害實驗照片(1) (本研究整理)
圖 4.26 火害實驗照片(2) (本研究整理)
圖 4.27 火害實驗照片(3) (本研究整理)
圖 4.28 火害實驗照片(4) (本研究整理)
圖4.29 及圖 4.30 為火害實驗後照片，可發現混凝土鋼承板與小梁燻黑，且有接縫 處分離之情況，小梁於靠近內牆處產生側向扭轉挫屈。
圖 4.29 火害實驗後照片(1) (本研究整理)
圖 4.30 火害實驗後照片(2) (本研究整理)
TT‐B03 TT‐B63
TT‐B30 TT‐B36
TT‐B24 TT‐B44
TT‐B22 TT‐B42
4-4-2 火害實驗空間溫度
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec) 0
Temperature (
o C)
0 600 1200 1800 2400 3000
Time (sec) 0
Temperature (
o C)
EN 1991-1-2 Room Temp Avg
4-4-3 混凝土鋼承板溫度分佈 二、單純樓版
由於本實驗蒐集的數據相當多本研究僅擇部分分析討論其餘資料將納入技術 報告中，今分別對混凝土、鋼筋、鋼承板進行討論。
（1）混凝土
由圖4.33~圖 4.35 發現混凝土溫度升高與其位置及斷面內部水份的多少有關，
當試體內部溫度到達100℃左右時，試體內部孔隙水吸熱之相變化會造成升 溫遲滯之現象，試體內的最高溫度不是發生在加熱結束時，而是在冷卻過程 中出現，主要因混凝土為熱惰性材料，在火災結束時試體表面溫度開始下降，
但仍高於非曝火面處之溫度，部份熱量仍會往內部傳送，致使試體內部溫度 繼續上升及剪力釘之餘熱影響。混凝土溫度最高發生在B35-b3 處約為 167℃，
依Eurocode 2 [10] 之建議，混凝土之抗壓強度將衰減至常溫抗壓強度的 97%。
（2）鋼筋
圖4.33~圖 4.35 顯示拉力鋼筋溫度最高發生在 B31-b2 及 B35-b2 處為 245.5℃，
B33-b2 拉力鋼筋溫度為 208.6℃，依 Eurocode 2 [10] 之建議，400℃時，鋼 筋降伏強度開始出現明顯降低的現象。溫度鋼筋之溫度最高發生在B35-t2 處為208.3℃。
（3）鋼承板
由圖4.33~圖 4.35 發現鋼承板溫度離室內開口處最近之溫度較低，以 1200 秒時之溫度比較，距離室內開口1 公尺(B35)達 542.3℃，距開口 3 公尺(B33) 達694.5 ℃，距開口 5 公尺(B31)處為 745.8℃。另鋼承板波谷(b1)溫度高於 波峰(t1) ，可能離火源較近。
圖 4.33 單純樓版 B31 溫度時間曲線圖(本研究整理)
圖 4.34 單純樓版 B33 溫度時間曲線圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B31-b1
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B33-b1
圖 4.35 單純樓版 B35 溫度時間曲線圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B35-b1
(3)鋼承板
由圖4.36~圖 4.37 發現鋼承板溫度為最高，約為 455.1℃~534.4℃。
圖 4.36 小梁上方樓版 B24 溫度時間曲線圖(本研究整理)
圖 4.37 小梁上方樓版 B42 溫度時間曲線圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B24-b1
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B42-b1
三、外大梁上方樓版 0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec) 0
Temperature (
o C)
Room Temp B26-g1
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec) 0
Temperature (
o C)
Room Temp B46-g1
四、內大梁上方樓版
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec) 0
Temperature ( oC)
Room Temp B20-g1
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time (sec)
0
Temperature (
o C)
Room Temp B04-g1
4-4-4 混凝土鋼承板垂直變形
圖4.42 為混凝土鋼承板之垂直變形，發現小梁因高溫導致鋼材強度降低，
混凝土鋼承板垂直變形隨溫度增加而逐漸變大。樓版中央(D2)變形量最大，靠近 室內開口處(D1)變形次之，內牆處(D3)最小，並顯示變形趨勢大致相同，大約在 900 秒後開始有明顯向下增加，約 1500 秒後變形稍微變緩，1600 秒變形再度變 快，於 1900 秒變形回彈，於2100 秒後又開始向下變形，至約 2523 秒時樓版中 央(D2)產生最大變形約 70.6 mm，D1 處超過 54 mm，D3 處超過 42mm。達到最 大變位後不久樓版變形開始向上回升，冷卻階段樓版持續向上回升，於7200 秒 時，樓版中央(D2)約向上回升至 24.7 mm，靠近室內開口處(D1) 約向上回升至 11.8 mm，內牆處(D3) 約向上回升至 10 mm。
圖 4.42 樓版垂直變形時間圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time(s)
80 60 40 20 0
Vertical Deflection (mm)
D1 D2 D3
第五節 與前期火害樓版試驗結果討論
4-5-1 火害實驗空間溫度
圖4.43 為普通鋼小梁支撐之混凝土鋼承板火害實驗(第 1 次)、耐火鋼小梁 支撐之混凝土鋼承板實驗(第 2 次)與本次實驗(第 3 次)的室內溫度比較，第 1 次 火害實驗引燃時間較長，可能與天候條件有關，第1 次火害實驗相對溼度為 68 %，
第2 次火害實驗相對溼度為 58 %，第 3 次火害實驗相對溼度為 52%。
圖中顯示第2、3 次實驗升溫速率較快，約 500~650 秒時發生閃燃，第 2 次 實驗於1278 秒時室內平均溫度已達最高 920.1℃，第 3 次實驗於 1246 秒時室內 平均溫度已達最高954.7℃，第 1 次實驗於 1000 秒發生閃燃，而平均最高溫度 則達到978.1℃，發生在 1602 秒。
3 次火害實驗皆在溫度超過 850℃後，升溫速率會趨緩，可能是受到火載量 與開口尺度之影響，使火場條件控制在此條件下。真實火災實驗目前仍難以控 制及預測，使得每次實驗之火場溫度一致，火場的燃燒行為受到諸多因素影響，
3 次實驗之溫度時間曲線在線形與火災歷程皆有所差異。
圖 4.43 火害實驗空間平均溫度時間曲線比較圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200 Time (sec)
0 200 400 600 800 1000 1200
Temperature ( oC)
1st 2nd 3rd
4-5-2 樓版垂直變形比較
圖4.44 為 3 次火害實驗之樓版垂中心直變形比較，普通鋼小梁支撐之混凝 土鋼承板試體(第 1 次)明顯有較大之變形，其試體中心變形為 93.49 mm，修復 的普通鋼小梁支撐之混凝土鋼承板試體(第 3 次)次之，為 70.6mm，耐火鋼小梁 支撐之混凝土鋼承板試體(第 2 次)最小，為 63.82 mm。
當試體冷卻到室溫後，普通鋼小梁支撐之混凝土鋼承板試體樓版中心殘餘 變位最大，為40.87 mm，耐火鋼小梁支撐之混凝土鋼承板試體樓版中心殘餘變 位為23.36 mm，修復的普通鋼小梁支撐之混凝土鋼承板試體有較小的殘餘變形 為21.85mm。
圖 4.44 樓版中心垂直變形比較圖(本研究整理)
0 1200 2400 3600 4800 6000 7200
Time(s)
100 80 60 40 20 0
Vertical Deflection (mm)
D2(1st) D2(2nd) D2(3rd)