鋼結構於高溫火害中之行為

其耐火性分析；Leston-Jones 等人【27】、Al-Jabri 等人【28】和 Wang 等人【29】的 研究主要著重在梁柱螺栓接頭在高溫火害中的行為；Qian 等人【30】以 400ºC、550 ºC、700ºC 三種高溫來測試六組梁柱十字接頭試體，而部分試體在梁的部分施加壓

第二章 資料蒐集與文獻回顧

寸鋼構架實驗屋來進行真實的火害實驗，實有其必要性，但由於實尺寸鋼構造屋的 火害實驗所費不貲，規模甚大，需要縝密地設計、安排與規劃，英國BRE (British Research Establishment) 於 Cardington 的八層樓實尺寸鋼構架屋在 1993 年至 2003 年

之間進行了七次火害實驗【35,36,37】，此為目前全球所進行過最大型的實尺寸構架 屋火害實驗，各次實驗範圍如圖2-1 所示，各次實驗所採用的區劃空間面積、火載 量、載重如表2-1 所示，各次實驗的部分結果如表 2-2 所示，此大型火害實驗發 現：由於此八層樓鋼構建築在結構上所擁有超靜定，使其在所測試的火場情境中能 展現穩定的結構行為，此外，構件在實尺寸鋼構架屋火害實驗中的結構行為亦不同 於傳統設計方法的理解，此項發現顯示出實尺寸構造屋火害實驗之必要性與重要 性，此外，英國鋼構建築之梁柱接頭為end-plate connection、小梁與大梁接頭為

fin-plate connection 皆與我國不盡相 同，因此本土實尺寸鋼構建築火害實驗有其必要。

圖 2-1 英國 Cardington 鋼構大樓之七次火害實驗範圍示意圖

【37】

(本研究整理)

表 2-1 英國 Cardington 七次火害實驗之基本資料【37】

(本研究整理)

表 2-2 英國 Cardington 七次火害實驗之部分結果【37】

(本研究整理)

2016 年朱聖浩和鍾興陽等人【38】在成大歸仁校區之貴所戶外實驗場進行我國 第一次的現地實尺寸鋼構實驗屋的火害實驗，此火害實驗之目的在研究實尺寸鋼構 實驗屋內受到真實束制條件的部分剪力連接複合鋼梁(複合小梁)在真實火災中的結 構行為，因此，研究團隊在實尺寸鋼構實驗屋內的進行局部區劃空間的隔間，並在 此局部區劃空間內進行複合小梁的真實火災實驗，圖2-2 與圖 2-3 為本次火害實驗 之示意圖與佈置情形，本次實驗以48 個大水桶置於鋼構實驗屋頂樓做為加載容器 (如圖 2-3(a)所示)，火害實驗區內以 9 組木條組成之木框架做為燃料(如圖 2-3(b)所 示)，圖 2-4 為火害實驗之照片，本次針對剪力連接複合鋼梁所進行的實尺寸鋼構實

第二章 資料蒐集與文獻回顧

(2) 在真實剪力連接束制條件下的複合小梁受火害的結構行為與單一無束制簡支承 複合小梁在標準爐中進行火害試驗之結構行為有所不同。以本實驗為例，真實 剪力連接束制條件的複合小梁在火害初期因受熱膨脹而先向外伸長，但在膨脹 伸長的同時也受到小梁兩端與大梁剪力接合所產生之束制壓力，另外，由於小 梁西側連接內大梁，東側連接外大梁，因此西側內大梁端的束制力較強，造成 小梁西側的下翼板有明顯的側向扭轉挫屈現象發生，之後，由於火害高溫造成 小梁的勁度與強度折減，小梁垂直向產生大變位，形成懸垂效應。

圖 2-2 台南歸仁 ABRI 現地鋼構實驗屋火害實驗示意圖【38】

(本研究整理)

(a) 頂樓之大水桶加載 (b) 燃料用木框架

(c) 火害實驗區內之兩支小梁 (d) 火害實驗前之佈置

圖 2-3 台南歸仁 ABRI 現地鋼構實驗屋火害實驗佈置圖【38】

(本研究整理)

第二章 資料蒐集與文獻回顧

(a) 全梁段變位

(b) 東側接頭 (c) 西側接頭

圖 2-5 實驗區內南側小梁火害後照片【38】

(本研究整理)

圖 2-6 實驗區樓板下方火害後照片【38】

(本研究整理)

圖 2-7 實驗區樓板上方火害後照片【38】

(本研究整理)

(3) 初步觀察小梁兩端接頭火害後的情形發現：小梁兩端由剪力片與腹板螺栓接合 所形成剪力接頭，在火害初期小梁膨脹伸長時，剪力片與腹板之間的摩阻力應 該已被克服，之後，小梁在垂直向發生大變位，形成懸垂效應，使得小梁兩端 向中央移動，以上行為可以由剪力片與腹板接觸面摩擦的痕跡看出，此外，剪 力片與小梁的腹板之間可以看出明顯的間隙，說明螺栓在火害後可能已經有鬆 弛的現象，如圖2-5 所示。

(4) 初步觀察樓板火害後的情況發現：樓板下方的鋼承版發生局部挫屈，以及鋼承 版接縫處受熱膨脹擠壓出空隙，可從縫隙中看出混凝土與鋼承版已分離，而自 實驗區上方樓板觀察可以明顯看到混凝土開裂之裂縫，初步發現裂縫大致發生 在樓板的角隅與四周，如圖2-6 與圖 2-7 所示。

2017 年朱聖浩與鍾興陽等人【39】繼續在成大歸仁校區之貴所戶外實驗場進行 現地實尺寸鋼構實驗屋的火害實驗，此火害實驗之主要目的在研究實尺寸鋼構實驗 屋內受到真實束制條件的部分有被覆和無被覆之彎矩連接鋼梁(大梁)和剪力連接鋼

第二章 資料蒐集與文獻回顧

圖 2-8 2017 年台南歸仁 ABRI 現地鋼構實驗屋火害實驗示意圖

【39】

(本研究整理)

(a) B 區點火後 11 分 45 秒 (b) D 區點火後 16 分 22 秒

圖 2-9 2017 年台南歸仁 ABRI 現地鋼構實驗屋火害實驗照片

【39】

(本研究整理)

第二章 資料蒐集與文獻回顧

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