第二章 文獻回顧
第五節 鋼筋混凝土結構物火害後強度評估
750
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（一）、搜集並建立受火害結構物之基本資料：
１、結構物之資料。
２、火場情況調查。
（二）、構材受火害情況調查：
１、結構物受燒部位之全面檢查，並劃定火害較嚴重須進 行勘查之部位。
２、各區構材損壞情況之調查。
３、再對各構材做詳細調查。
（三）、初勘調查之項目
１、混凝土表面顏色變化觀察。
２、火害現場殘留物之檢測。
３、混凝土表面裂縫與爆裂情況調查。
４、混凝土剝落及鋼筋外露情況勘查。
５、構材變形及撓度情況勘查。
６、構材受燒面積。
（四）、構材初勘結果之分析評定：
當各構材完成勘查工作，獲得各項目之評估等級後，各構材 之損壞程度是否嚴重須進行複勘，應依上述 6 項勘查項目之
結果加以評定。
（五）、初勘結果報告。
三、如必要，則進行複勘：
複勘之主要工作為
（一）、構材損壞情況之量測
１、裂紋數量與分佈之描繪 ２、裂紋寬度及深度之量測
３、混凝土剝落部位與範圍之量測 ４、混凝土爆裂部位與範圍之量測 ５、鋼筋外露情況之量測
６、構材撓度之量測
（二）、構材試驗
１、混凝土之鑽心取樣及試驗 ２、混凝土燒失量試驗
３、超音波試驗 ４、試錘試驗
５、Ｘ－ray 繞射試驗 ６、壓汞孔隙試驗
７、VIM 試驗
複勘結果如認為須進行結構安全鑑定，則進行以下一系列工作。
四、混凝土受火害最高溫之推估：
於火場受火害構造混凝土取樣(構件表面殘料或混凝土鑽心)，進 行試驗室燒失量試驗，以推估其受火害之最高溫度。必要時可輔
五、推估受害構件斷面溫度分布：
可採用熱傳分析法或直接試驗法。
六、推估構件殘餘強度與勁度：推估梁、柱、接頭之強度與勁度。
（一）、樑構件火害程度之評估：
１、剪力強度之折損：
現行規範對桿件之剪力強度是定義為臨界斷面之剪 力強度，而斷面之剪力強度又取決於材料之強度性 質。參考上述定義，對桿件於火害後殘餘強度之估 算程序可設為：
（１）推估斷面所受之最高溫度 Ts。
（２）配合推估之 tD，決定斷面之火害溫度分佈圖。
（３）推估斷面內鋼筋及混凝土材料之強度劣化情 況。
（４）依據劣化之材料性質來計算斷面之殘餘剪力 強度。
（５）假設桿件之火害殘餘剪力強度即為斷面之火 害殘餘剪力強度。
２、撓曲強度之折損：
遭受火害之 RC 樑，由於混凝土及鋼筋之強度均受影 響，故其強度亦會折損。可採用兩種分析方法以估 測火害樑之殘餘強度，第一種分析法式有限元素法 MARC 程式，首先求得樑構件內部之火害溫度分佈，
進而由溫度與鋼筋及混凝土材料強度關係式，獲得 火害後構件內各點之材料強度，再將此資料輸入有
限元素分析程式，可求得樑構件之殘餘強度。第二 種分析法是修正傳統法，仍然採用傳統 RC 樑理論進 行分析，但混凝土強度 f‘c 及鋼筋強度 fy 改以火害 後混凝土及鋼筋之實際強度取代。由於火害後梁構 件內各處材料之強度各異，分析時須將構件分格處 理。
研究結果顯示，考慮火害後混凝土強度及鋼筋強度 折減之修正傳統法可合理估算火害後混凝土樑之殘 餘強度。
３、撓曲勁度之折損：
火害後樑斷面混凝土強度在不同位置有不同強度，
受火嚴重處混凝土軟化結果使得撓時斷面不能維持 平面，傳統樑理論分析所得，高估了樑之殘餘勁度。
研究顯示輸入合理之火害混凝土與鋼筋之力學性質 之後由有限元素法 MARC 程式分析可得到合理之樑勁 度。
４、鋼筋握裏力之評估：
鋼筋周圍混凝土溫度在 400℃以下，且鋼筋承受單向 荷重時，依 ACI 規範規定之鋼筋伸展長度仍能提供 足夠之鋼筋握裏效果，但當混凝土溫度超過 400℃，
且鋼筋承受反覆荷重時，則鋼筋之伸展長度應適當 加長。樑件受火害後應檢討握裏力是否受損，檢討 之方法係先分析或查圖表，瞭解鋼筋搭接觸或鋼筋 錨定處之混凝土曾達到多高的火害溫度。如果火害
溫度在 400℃以下則屬安全，否則應檢討其伸展長度 tan 2
x1 ＝ 箍筋外緣短邊之距離
y 1 ＝ 箍筋外緣長邊之距離
fcd ＝ 扭力桁架分析中斜向壓力桿件 之應壓力，在火害前 fcd,max
＝f’c，在火害後取 fcd,max
＝fr
Ph ＝ 2(x1+y1)。
（二）、柱件火災程度之評估：
柱在火害前之強度可由軸力-彎矩之交互影響曲線來定 義，如圖 2.11 之實線所示。而在火害後之殘餘強度則可 如圖 2.11 之虛線所示。其中純軸力強度(Po)，純彎矩強 度(Mo)，和平衡破壞時之強度(Pb和 Mb)之折減，應可使 用類似梁之分析而得。
圖 2.11 顯示，一柱在火害後其強度折減之情形，其中柱 之破壞情況仍維持混凝土極限應變達 0.003 之定義。柱 在火害前之強度係圖中之外圍實線，而火害後柱之強度 即為圖 2.11 之虛線。火害會造成柱強度之折減，故縮小 了柱交互影響曲線所圍之安全區域。火害強度之折減對 壓力破壞柱之影響遠較拉力破壞者為大。
圖 2.11 柱於火害後之強度折減情況
(資料來源：參考書目【16】，p.157。)
（三）、梁柱接頭行為之評估：
梁柱接頭處之力學行為遠較梁、柱本身之行為複雜，很 難以分析方法得到精確之解。有限元素之三維分析雖然 可得到較為可靠的結果，但分析工作麻煩，恐非一般工 程師所樂於採用。在箍筋混凝土結構之梁柱接頭中，梁 與柱主筋由三方向交匯，又配置許多不同方向之剪力箍 筋，非但精確分析不易，在實際施工上也是相當困難。
理論上，由於接頭邊緣彎矩最大，鋼筋受拉力後產生滑 動，而造成半剛性之節點行為，不過一般工程分析多仍 視節點為剛性，而忽略鋼筋滑動之現象。對於鋼筋有足 夠伸展長度或連續通過梁、柱之接頭而言，將節點視作 剛性應頗合理。但若鋼筋為非連線而伸展長度又不足 時，則鋼筋握裹力將不足，剛性接頭之行為也將無法維
持。
火害後混凝土強度受損對鋼筋之握裹力也受影響，當鋼 筋周邊溫度超過 400℃時，應檢討其伸展長度，若有不足 應設法補救。一般內梁，柱接頭之梁上下層鋼筋均連續 通過接頭，柱鋼筋也係連續，故因火害而造成之鋼筋握 裹力降低對結構行為之影響可予忽略，但對外梁柱之接 頭而言，梁主筋於外邊無法連續，而截斷彎折深入柱件 內，如該接頭受火燒，則應檢討其鋼筋深入接頭之長度 是否符合要求。
七、若構件殘餘強度與勁度有明顯不足，則應設法補強。
八、安全評估小組認為有必要時，應進行現場載重試驗。