第三章 耐火鋼小梁支撐之混凝土鋼承板火災實驗 第一節 試驗規畫
第二節 試體製作
3-2-1 試體尺寸：
本研究混凝土鋼承板試體為600 ㎝×600 ㎝，樓版厚度 15 ㎝，鋼承板厚度 1.2mm，
保護層厚度依規範規定為2 ㎝，試體尺寸如圖 3.3。
圖 3.3 試體立面圖(本研究整理)
3-2-2 鋼筋：下層主筋配置#4 @305mm，上層鋼箍筋為#3 @150 mm，如圖 3.3 所示。
3-2-3 鋼承板：
佳德建材股份有限公司生產之鋼承板，厚度1.2 mm，肋高 76mm，肋距 305mm，
熱浸鍍鋅鋼板，ASTM A653 Gr.50 降伏強度 3500kgf/cm2以上。
3-2-4 混凝土
本研究混凝土採用環球水泥股份有限公司預拌混凝土廠供應，粗骨材為台灣常見 之矽質骨材，水泥為環球水泥股份有限公司生產之波特蘭水泥第I 型，常溫設計抗壓 強度為210kgf/cm2，其詳細配比內容，如表3.1 所示。於混凝土澆置時製作 15×30cm 的圓柱試體，藉以評估28 天抗壓強度是否符合要求，如表 3.2 所示。並在試驗前進行 抗壓強度試驗以做為評估加載依據。
3-2-5 耐火鋼
混凝土鋼承板下方的小梁共有2 根，分別由全耐火鋼及部份耐火鋼所組成，耐火 鋼為SN490FR，於煉鋼中加入鉬(Mo)形成合金鋼，在 600℃時強度降低較普通鋼小，
降伏強度於325MPa~445 MPa，抗拉強度於 490MPa~610 MPa，斷面尺寸為 BH 300×150×6.5×9，部份耐火鋼小梁由兩段斷面尺寸為 BH 300×150×6.5×9 之耐火鋼段 (SN490FR)與一段斷面尺寸為 RH 300×150×6.5×9 普通鋼段(A572)相互連接而成，如圖
3.4 及圖 3.5 所示。
圖 3.4 耐火鋼小梁位置圖(本研究整理)
圖 3.5 部份耐火鋼小梁圖(本研究整理)
全耐火 鋼小梁 部份耐火 鋼小梁表 3.1 混凝土配比表（f
c’=210kgf/cm2）
(本研究整理)
表 3.2 混凝土抗壓強度
(本研究整理)
3-2-6 試體熱電偶線配置
為量測試體混凝土、鋼筋及鋼承板之溫度，於試體內預先埋設 K－Type 型式的熱 電偶線，以量測試體加熱期間混凝土、鋼筋與鋼承板溫度變化及分佈情形，可提供後 續數值分析及其他相關研究用，如圖3.6 所示，圖中之圓圈表示埋設熱電偶測溫點的平 面位置，每一個平面位置針對厚度方向佈設，主要可分為五種形式，如下說明。
水膠比 W/（C+P）
各成分的含量（kg/m3）
水 水泥 爐石 飛灰 細粒料 粗粒料 化學添加物 0.58 184 227 65 32 908 910 3.89
齡期(天) 7 28 204 360
平均抗壓強度
(kgf/cm2) 216 306 396 394
圖 3.6 試體熱電偶線配置示意圖(本研究整理)
橘色圓圈表示位於單純樓版處，每個圓圈表示在樓版厚度方向佈設 4 個測溫點；
綠色圓圈表示位於小梁上方之樓版處，每個圓圈表示在樓版厚度方向佈設4 個測溫點；
紅色圓圈表示位於大梁上方之樓版處，每個圓圈表示在樓版厚度方向佈設6 個測溫點；
粉紅色圓圈則表示位於托梁處的連接板上，至少佈設1 個測溫點，至多佈設 3 個測溫 點；藍色圓圈則表示位於柱位旁，每個圓圈表示佈設1 個測溫點。
圖 3.7 單純樓版熱電偶線配置圖
圖3.7 為單純樓版熱電偶線配置情形，此斷面包含兩處平面位置：肋底及肋高各一，
總計有8 個測溫點。在肋底處之厚度方向佈有 4 點（b1~b4），分別在鋼承板表面(b1)、
下層主鋼筋表面(b2)(即混凝土保護層)、鋼承板肋高之混凝土(b3)、下層溫度鋼筋底表 面(b4)；在肋高處之厚度方向配置有 4 點（t1~t4），分別在鋼承板表面(t1)、下層溫度 鋼筋底表面(t2)、鋼承板肋高上方 5 公分處混凝土(t3)、混凝土表面(t4)。
圖 3.8 小梁上方樓版熱電偶線配置圖
圖3.8 為小梁上方樓版熱電偶線配置情形，該斷面包含兩處平面位置：肋底及肋高 各一，總計有8 個測溫點。在肋底處之厚度方向佈有 4 點（b1~b4），分別在剪力釘周 圍之鋼承板表面(b1)、下層主鋼筋表面(b2) (即混凝土保護層)、鋼承板肋高之混凝土(b3)、
下層溫度鋼筋底表面(b4)；在肋高處之厚度方向佈有 4 點（t1~t4），分別在鋼承板表面 (t1)、下層溫度鋼筋底表面(t2)、鋼承板肋高上方 5 公分處混凝土(t3)、混凝土表面(t4)。
圖 3.9 大梁上方樓版熱電偶線配置圖
圖3.9 為大梁上方樓版熱電偶線配置情形，此斷面總計有 6 個測溫點（g1~g6），
分別在大梁上翼板表面(g1)、鋼承板肋高之混凝土(g2)、上層溫度鋼筋底表面(g3)、混
凝土表面(g4)、兩旁的大梁剪力釘中點高程表面(g5 和 g6)。
圖3.10 和圖 3.11 為拖梁連接板上方樓版熱電偶線配置情形，連接板具有螺栓接合 型式(圖 3.8)和銲接接合型式(圖 3.9)，分別有 3 個測溫點（p1~p3）和 1 個測溫點(p1)，
兩者皆在連接板中央佈有1 個測溫點(p1)，而螺栓接合型式另外在螺栓處佈設 2 點(p2 和p3)。
圖 3.10 連接板上方樓版熱電偶線示意圖(螺栓接合)
圖 3.11 連接板上方樓版熱電偶線示意圖(銲接接合)
圖3.12 為柱子旁樓版熱電偶線配置情形，於肋底處鋼承板表面佈設 1 點(b1)以及肋 高處鋼承板表面佈設1 點(t1)，總計為 2 個測溫點。
圖 3.12 柱子旁樓版熱電偶線示意圖
圖3.13 為樓版熱電偶線埋設完成情況照片。
圖 3.13 樓版熱電偶線埋設照片(本研究整理)
3-2-7 火害實驗區熱電偶樹配置
藉由熱電偶樹的配置以瞭解火害實驗區間溫度的分布及傳遞，熱電偶樹配置分成2 種，一種為配置在鋼承板下方，另一種則配置於小梁下，其中配置於鋼承板下的熱電 偶樹因其垂直高度較配置於小梁的長，故其熱電偶數量較多。火害實驗區的熱電偶樹 配置平面圖，如圖3.14 所示，配置於小梁下的熱電偶樹有 6 個(標記為黃色圓圈)，每 個9 點，配置於鋼承板下的熱電偶樹有 3 個(標記為紅色圓圈)，每個 10 點，各個斷面 的佈設如圖3.15 至圖 3.16 所示。火害實驗區佈設的熱電偶總計 84 點。
圖 3.14 熱電偶樹配置平面圖
圖 3.15 鋼承板下熱電偶樹配置斷面圖
圖 3.16 小梁下熱電偶樹佈設斷面圖
3-2-8 火害實驗區之隔間與防火被覆本研究火害實驗之隔間工程採用高壓蒸氣養護輕質混凝土（Autoclaved Lightweight Concrete），簡稱 ALC，ALC 具有 1～2 小時的防火時效。本次火害實驗之隔間牆分成 兩部分，第一部份先以ALC 磚牆進行隔間，將 2 跨2 跨之鋼構實驗屋分隔出火害實驗 區及儀器區，第二部分將鋼柱和部份大梁以ALC 板包覆，藉此對鋼柱與大梁形成雙重 防火保護，如圖3.17 所示。