試體 A1 之試驗結果

由於複合實驗爐之使用相當頻繁，須事先排定期程。本研究實際火害試驗進行時 混凝土齡期為 72 天，其抗壓強度為 519 kgf/cm²。準此，填充型方型鋼管柱內所灌注

0 114

205 294

348 402

502 519

0 100 200 300 400 500 600

0 10 20 30 40 50 60 70 80

抗壓強度kgf/cm2)

齡期(天)

混凝土之抗壓強度可視為 519 kgf/cm²。經計算後（詳如第三章第九節），填充型鋼管 為 34.8 mm/min，已達試驗終止條件（9.18 mm/min），故隨即停止試驗。

0

圖 4-3 試體 A1 軸向變形與升溫時間之關係

（資料來源：本研究整理）

另方面，試體 A1 之軸向變形與爐內平均溫度關係如圖 4-4 所示。由圖 4-4 可知，

當爐內平均溫度約達 300℃時，試體開始有膨脹伸長的現象；爐內平均溫度低於 500

℃時，試體 A1 之軸向伸長變形量均小於 1 mm；爐內平均溫度介於 500~680℃時，試 體軸向伸長變形量逐漸增加，但其值均小於 10 mm；爐內平均溫度介於 680~790℃時，

試體軸向伸長變形量急遽增加；爐內平均溫度約為 764.8℃時，試體軸向伸長變形量達 到最大值（14.8 mm）；爐內平均溫度介於 770~790℃時，試體停止軸向伸長，開始迅 速縮短；爐內平均溫度約 790℃時，試體軸向變形量為零；爐內平均溫度介於 790~1000

℃時，試體軸向壓縮變形量逐漸增加；爐內平均溫度介於 1000~1090℃時，試體軸向 壓縮變形量急遽增加；爐內平均溫度約為 1096℃時，試體軸向壓縮變形量已達 27 mm。

試體 A1 之溫度分布方面，各斷面之鋼板內外側表面測點溫度與時間關係如圖 4-5~圖 4-8 所示；各斷面之混凝土測點溫度與時間關係如圖 4-9~圖 4-12 所示。

0 40 80 120 160 200

Time (min) -40

-30 -20 -10 0 10 20

Axial deformation (mm)

A1

Allowable maximum deformation

0 200 400 600 800 1000 1200

Temperature (

C)

-30

A x ia l d ef o rm a ti o n ( m m )

圖 4-4 試體 A1 軸向變形量與爐內平均溫度之關係

（資料來源：本研究整理）

圖 4-8 試體 A1 斷面 D 之鋼板溫度與時間關係圖

圖 4-10 試體 A1 斷面 B 之混凝土溫度與時間關係圖

圖 4-12 試體 A1 斷面 D 之混凝土溫度與時間關係圖

（資料來源：本研究整理）

就試體鋼材溫度分布而言，於 48 分鐘時柱鋼板外側表面之平均溫度最高，約為 769.5℃，而最高溫度位於 CS4 測點，其溫度為 855.6℃。至於鋼柱內部混凝土之溫度 分布，距柱鋼板內側表面 61 mm 處的最高溫度測點於 BC5 處，其溫度為 605.7℃；而 距柱鋼板內側表面 126 mm 處混凝土的最高溫度發生在 DC2 位置處，其溫度為 608℃；

試體混凝土中心的最高溫度 287℃，發生在 DC3 位置處。試驗過程中試體內混凝土因 高溫爆裂，導致斷面溫度分布不均，且多數測溫點於加熱試驗 65 分後皆已失效。

從試驗開始至結束，混凝土出現數起清楚的爆裂聲響。柱試體於加熱至第 21 分鐘 時，爐內試體傳出爆裂聲；加熱至第 108 分鐘時，爐內試體持續傳出爆裂聲。軸向壓 縮量於加熱時間 169 分內，未超過容許最大軸向壓縮量 30.6 mm。惟柱試體於加熱至 第 169 分鐘時，軸向壓縮速率瞬間變大，故停止試驗。

試驗結束且試體冷卻後，隨即觀察試體 A1 火害後的情況，如圖 4-13 所示。有關 試體 A1 局部挫屈之情形，如圖 4-14~圖 4-16 所示。

0 200 400 600 800 1000 1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80

溫度(℃)

時間(分鐘)

爐溫 DC1 DC2 DC3 DC4 DC5

圖 4-13 試體 A1 試驗後之外觀

（資料來源：本研究整理）

圖 4-14 試體 A1 之局部挫屈情形 1

（資料來源：本研究整理）

圖 4-15 試體 A1 之局部挫屈情形 2

（資料來源：本研究整理）

圖 4-16 試體 A1 之局部挫屈情形 3

（資料來源：本研究整理）

依據 CNS 12514 規範規定，以承重能力為破壞基準。本次高溫試驗進行至第 169

分鐘時，柱試體軸向變形壓縮速率已超過容許值，已達到規範所定義之破壞基準。據 此，試體 A1 之防火時效為 168 分鐘。