第三章 實尺寸鋼構屋角柱之火害實驗
第一節 鋼構實驗屋與火害實驗概述
(a)平面圖 (b)完工時照片
(c)立面圖 I (d)立面圖 II
圖 3-1 台南歸仁戶外實驗場之實尺寸鋼構實驗屋 (本研究整理)
本計畫所要進行實驗的實尺寸鋼構實驗屋座落於台南歸仁貴所的戶外實驗場，為 ㄧ層樓 2 跨2 跨的建築，樓高 4 m，其平面 X 方向有 2 跨，每跨 6 m，總長 12 m，
其平面 Y 方向亦有 2 跨，每跨 6 m，總長亦為 12 m，共有 9 支鋼柱。所有鋼柱下端 底板將以高強度錨定螺栓固定於上半結構 RC 底座，鋼柱上端將延伸至 1 樓頂版上方 1.1 m 處，此鋼構實驗屋之平面圖與立面圖分別如圖 3-1 所示，鋼構實驗屋之鋼梁與 鋼柱皆採用 H 型鋼，梁柱接頭採用梁翼板與柱銲接，梁腹板亦與柱銲接的彎矩接頭，
小梁與大梁接頭採用小梁腹板與大梁加勁板栓接之剪力接頭，所有大梁與小梁上翼板 以剪力釘與上方 RC 鋼承樓板形成複合鋼梁。
本計畫所要研究的鋼角柱，經由本研究團隊現地勘查，採用國內中小型鋼構建築 常用之 H 型鋼柱，材質為 SN490B 等級之鋼材，此鋼柱所在平面位置圖與側視圖如 圖 3-2 所示，此 H 型鋼柱在結構類型屬於「角柱」，由於此 H 型鋼角柱之上端點僅 與兩支鋼梁採彎矩接頭連接，此種不對稱的鋼梁連接方式，造成 H 型鋼角柱受到較 大的彎矩，且造成角柱端點的彎矩束制較弱，造成挫屈強度減弱，當火害發生時，角 柱在結構上為兩端大梁支撐，造成角柱受熱不均勻而彎曲，進而因 P-效應產生多餘 之彎矩，圖 3-3 為此 H 型鋼角柱之各個角度的照片與現況。
圖 3-2 本計畫預計實驗之 H 型鋼角柱平面圖與側視圖
(本研究整理)
第三章 實尺寸鋼構屋角柱之火害實驗
(a) 實驗角柱之位置照片 (b) 現況照 I
(c) 現況照 II (d) 現況照 III
(e) 火害實驗區(B 區)之全景照
圖 3-3 實尺寸鋼構實驗屋之 H 型鋼角柱照片
(本研究整理)
圖 3-4 火災區劃空間示意圖 (本研究整理)
由於本計畫預計實驗的「H 型鋼角柱」位於整個鋼構實驗屋四個區域中 B 區之西 北角落，因此主要是將「H 型鋼角柱」所在的 B 區隔成一個火災區劃空間，開窗處設 於西側，如圖 3-4 所示，本計畫將針對鋼構實驗屋的火害實驗 B 區的四周，以足夠厚 度的耐火 ALC 磚牆進行隔間，藉以形成ㄧ個火災區劃空間以隔離火場，保護隔間以 外未受實驗的構件與空間不受火害高溫侵襲，火害實驗 B 區內未受實驗的其他構件 與構架將塗覆足夠厚度的防火被覆，使其在火害實驗中不受損壞，本計畫的實驗標的，
N
開窗處 開窗處
第三章 實尺寸鋼構屋角柱之火害實驗
(1) 對圖 3-4 的實驗範圍進行「火災區劃空間」、「火載量」、「未實驗構件防火被 覆」、「樓板載重」的設計與規劃。
(2) 對圖 3-4 實驗範圍內的「H 型鋼角柱之溫度量測」、「H 型鋼角柱之位移量測」、
「火災區劃空間內氣體溫度量測」、「影像量測與記錄」進行設計與規劃。
(3) 進行圖 3-4 實驗範圍火災區劃空間之耐火牆隔間與門窗工程。
(4) 進行圖 3-4 實驗範圍之「H 型鋼角柱熱電耦」、「鋼梁熱電耦」、「火場空間熱 電耦樹」之安裝作業。
(5) 進行圖 3-4 實驗範圍內「未實驗構件」之防火被覆工程。
(6) 進行火災區劃空間內木框架的堆疊作業。
(7) 進行量測用參考鋼構架之製作與安裝。
(8) 進行實驗範圍內所有位移計之安裝。
(9) 進行圖 3-4 實驗範圍之頂層樓板載重用大水桶放置作業與承載試驗。
(10) 進行圖 3-4 實驗範圍的 H 型鋼角柱之結構火害實驗。