FDS 參數設定

本研究是以 H 型梁-箱型柱彎矩接頭高溫試驗為基礎做火場模擬，因此 在模擬空間設定上是模擬建築研究所的大型複合實驗爐，如圖 2-4 所示，其 大小為 9.0×4.8×5.0m，網格設定上考量到計算時間，取 90×48×50，也就是 X 向切割 90 等份，其它向依此類推，因此是將整個空間以 10×10×10cm 為 一個網格；試體加熱裝置，是散佈在實驗爐內部兩面牆上的噴火口，下一 節會詳細說明；另外實驗試體部份是模擬 Type-C 及 D 兩種，尺寸大小在 3.7 節會說明，另外還有安全側撐裝置，這是在試驗時，為了預防梁產生側 向扭轉挫屈現象，因此在試體的梁端兩側加裝安全側撐裝置，幾何大小為 50×5×70cm，如圖 2-5 所示；試體燃燒時間部份，因實尺寸試驗時間為 30 分鐘，因此 FDS 設定為 30 分鐘，但後續有針對不同的梁型式做分析，其中 一個梁長度較長，為了後續結構分析，因此試驗時間增為 60 分；排氣孔部 份，實驗爐內部空間前後為一高一低，有兩個排氣孔設置在爐內中間低地 板往高地板的牆面上，大小為 50×50cm，排氣速率為 4

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熱源位置及爐溫升溫曲線比較

熱源位置是在實驗爐內的兩旁牆上，可參考圖 2-8，有 30 個噴火孔，

幾何大小為 20×10×20cm，彼此間隔約 100~120cm，表 2-2 為 FDS 模擬中的 位置座標，與圖 2-6 相對照，座標原點以梁柱接頭試體柱的底端四角某一角

為原點(圖 2-9)。熱源熱釋放率上，本文模擬為實驗 Type-C 及 Type-D 兩種，

因此在 FDS 設定上其熱源熱釋放率歷時圖如圖 2-10、11 所示；爐溫升溫曲 線方面，實驗是依照 ISO 834 標準升溫曲線升溫加熱，但是實際升溫曲線並 不會完全跟 ISO 834 標準升溫曲線一模一樣，因此本研究使用的升溫曲線並 不是使用 ISO 834 標準升溫曲線，而是去依據實驗所得的實驗值來做 FDS 升溫曲線，又因實驗有 Type C 及 Type D 兩種，兩次實驗升溫曲線也不會 相同，因此使用 FDS 根據溫度實驗值模擬兩種升溫曲線，兩者時間稍有不 同，因試體破壞時間不同，因此 Type-C 實驗爐溫記錄到 26 分，Type-D 則 是記錄到 30 分，其分別與 ISO 834 標準升溫曲線及實驗曲線比較圖如下圖 2-12、13 所示。

1. Type-C：可看出實驗值在前 15 分均略低於標準升溫曲線，而 FDS 模擬的升溫曲線，則是在前 10 分鐘和實驗值有些差異，之後則較為 吻合。

2. Type-D：實驗值和 Type-C 一樣，前 15 分均略低於 ISO834 升溫曲 線，至於 FDS 模擬的升溫曲線，則是與實驗值有著不錯的相似性，

比起 Type-C 模擬的升溫曲線還來得更加接近實驗值。

爐溫實驗值與分析值比較

在實尺寸實驗中有量測爐溫的熱電偶(Furnace thermocouples)，主要量 測周圍氣場溫度值，其 FDS 座標位置如表 2-3 所示，另外圖 2-14 為 FDS 模擬這些熱電偶於火場情境中的分布位置圖，代號為 AN17、18、19、21…

等等。圖 2-15~24 為 Type-C 及 Type-D 這些熱電偶量測爐內氣場溫度實驗 值與 FDS 分析值比較，而表 2-5 是實驗值與分析值的最後溫度與相差值。

由實驗與分析值比較圖可看出氣場溫度一開始上升較快，約在前 5 分 鐘上升最快，很快溫度就上升到 5~6 百度，之後升溫速率才漸漸緩慢下來，

大約 15 分鐘後開始慢慢趨於平穩，最後溫度幾乎都有達 8 百度以上。另外 觀察到 AN21、22、23、32、33、34、41 及 42 這些熱電偶的實驗數據，發 現在前 5 分鐘較其他熱電偶升溫速率又來得快些，不只是 Type-C 試驗，

Type-D 試驗也有這種現象，而在實驗中這些熱電偶放置位置中間並沒有任 何物體阻隔，因此在這些熱電偶位置的熱對流狀況較好，其他熱電偶位置 附近因有試體而造成其熱對流較差，所以造成一開始溫度上升時的差異，

而 FDS 分析值相比之下，並未突顯出這個現象，但最後溫度相差不多。

在最後溫差的部份，由表 2-5 可看出 AN52 差異是最大的，Type-C 分 析值較實驗值低 90.12℃，Type-D 分析值也較實驗值低 70.93℃，由表可知 AN52 的座標是在較低的位置，離試體相當靠近，距離最近的噴火口位置是 Burner29，座標位置如表所示，垂直高度比 AN52 稍低，分析值較實驗值低 的原因可能是因為此處位置較低，一般熱氣往高處移動，但考慮到噴火口 位置，所以也有可能是因為噴火口噴出的火焰較靠近此位置，造成此位置 實驗值較高。

由以下分析與實驗值比較圖，整體來說，FDS 分析值模擬的結果還算 不錯，趨勢也大致與實驗值相同，唯有一些細節 FDS 可能還需要多加探討，

像是空間中有無物體所造成的熱對流狀況，以及考量到火源是否更加模擬 真實的火源，這些都是影響氣場溫度上升的因素。