第三章 含剪力接頭鋼構造梁耐火實驗
第一節 試體規劃與設計
為探討含剪力接頭鋼構造梁之火害行為與耐火性能，本研究依照我國國家標 準 CNS 12514-1 及 CNS 12514-6 進行兩組含剪力矩接頭鋼構造梁之耐火試驗規 劃。依據 CNS 12514-6 規定，對於代表實際狀況之梁，其加熱長度Lexp應不小於 4m，試體長度Lspec應該為加熱長度在構件兩端加上最大為 200 mm 的長度，故本 研究規劃之小梁試體尺寸將介於 4000 mm ~ 4400 mm。
鋼梁的耐火性能受樓版影響甚大，故試體將包含樓版。試體之規劃將盡量模 擬簡支鋼梁於抗彎矩構架之設計，試體將取各一跨之梁與樓版子結構，含樓版與 周邊的大梁，如圖 3-1 所示。因考量試驗場地與加熱爐等限制，大梁與大梁相接 處不設置柱，改以端板方式將大梁與大梁直接相接，並採用相接處銲接方式模擬 剛接。
試體的設計亦須考量耐火實驗設備。試體的設計與製作參考實務工程，試體 除邊梁(大梁)與簡支梁外，亦將涵蓋鋼承板、混凝土、鋼筋、鋼絲網、剪力釘等。
大 梁 小梁
樓 版
圖 3-1 各一跨之梁與樓版子結構
(資料來源：本研究整理)
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貳、 試體設計
鋼構架試體設計主要參考我國「鋼結構容許應力設計法規範及解說(2010)」， 圖 3-2 為試體結構平面圖。本研究規劃兩組試體，各由 4 根大梁構件、1 根小梁 構件組合而成，大梁構件以國內鋼結構常用並符合耐震設計規範之 CNS SN490B 規格鋼材製作。小梁構件則採用與 ASTM A36 同等級之 CNS SN400YB 規格鋼 材。兩組試體大梁皆採用 RH 300×150×6.5×9 斷面，小梁則採用 RH 250×125×6×
9 斷面，試體編號及構件尺寸詳如表 3-1 所示。按照 CNS 12514-6 規定，對於預 定作為實際樓版且以梁支撐之試驗構造，樓版厚度應反映設計情形，且寬度至少 應為梁寬度之 3 倍或 600 mm 取大者並配合加熱爐設計而定。故本研究採用實務 常用厚度為 15 cm 之樓版，以鋼承板 3W - 1.2、單向版配筋混凝土、剪力釘及鋼 絲網製作，樓版範圍則將涵蓋整組試體構架以配合支撐框架及增加防焰性。相關 試體設計，載重與計算參見附錄一所示。
圖 3-2 試體結構平面圖
(資料來源：本研究整理)
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表 3-1 試體編號及構件尺寸
試體編號 構件編號 斷面尺寸 (mm) 材料
Bm-cp (coped beam)
大梁 SG1/ SG2 RH 300×150×6.5×9 CNS SN490B 小梁 SB1 RH 250×125×6×9 CNS SN400YB Bm-uncp
(uncoped beam)
大梁 SG1/ SG2 RH 300×150×6.5×9 CNS SN490B
依據 Garlock and Selamet (2010)之研究，樓版勁度之貢獻與小梁受火害下之 變形量呈高度相關，顯示樓版之厚度為小梁耐火時效之重要參數。然而就實務上 而言，因工法的考量與使用性之需求等因素，國內一般採用 15 cm 厚之樓版，本 研究為貼近實務及提高研究成果的應用性，故採用 15 cm 厚之樓版設置，並排除 樓版勁度之影響參數。
依據 Selamet and Garlock (2010)之研究，為了使小梁於火害下具備更多旋轉 與軸向伸縮之空間以防止破壞，剪力接頭設置擴大孔或長槽孔為可行方案。該文
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型式，在火害下接頭型式對小梁之防火時效將有所影響，而國內外尚無此方面之 研究。有鑑於此，不同剪力接頭之耐火性能研究實屬必要並深具研究價值。
綜合上述，本研究二組試體將變更接合型式，以探討不同接頭於火害下之行 為及對小梁防火時效之影響。剪力接頭以螺栓和剪力板與小梁接合。本研究剪力 接頭詳如圖 3-3、圖 3-4 所示。
圖 3-3 試體 Bm-cp 剪力接頭詳圖
(資料來源：本研究整理)
圖 3-4 試體 Bm-uncp 剪力接頭詳圖
(資料來源：本研究整理)
第三章 含剪力接頭鋼構造梁耐火實驗
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