彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害
之比較研究
內政部建築研究所自行研究報告
中華民國 106 年 12 月
106-301070000G-0041 PG10603-0412
彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害
之比較研究
研 究 主 持 人 ： 陳柏端 研 究 期 程 ： 中華民國 106 年 3 月至 106 年 12 月 研 究 經 費 ： 新臺幣 10 萬元內政部建築研究所自行研究報告
中華民國 106 年 12 月 （本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）I
目次
目次 ... I 表次 ... III 圖次 ... V 摘要 ... VII 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究緣起與背景 ... 1 第二節 文獻回顧 ... 1 第三節 研究目的及方法 ... 3 第四節 研究流程 ... 3 第二章 實驗規劃... 5 第一節 標準試驗試體規劃與設計 ... 5 第二節 量測儀器設置 ... 6 第三節 真實火害試驗鋼構實驗屋實驗規劃 ... 6 第三章 防火試驗... 9 第一節 實驗設備與設置 ... 9 第二節 試驗規劃與試驗步驟... 10 第三節 實尺寸鋼構實驗屋火害實驗 ... 11第四章 結論與建議 ... 13 第一節 結論 ... 13 第二節 建議事項 ... 14 附錄一 試體設計圖 ... 15 附錄二 實尺寸鋼構實驗屋上部結構設施設計圖 ... 22 附錄三 期初諮詢會議紀錄 ... 26 附錄四 研究業務協調會議紀錄 ... 38 附錄五 期中審查會議紀錄 ... 44 附錄六 期末審查會議紀錄 ... 54 參考書目 ... 64
III
表次
V
圖次
圖 1 研究流程圖 ... 4 圖 2 鋼梁受火害變形圖與一跨兩層子結構示意圖 ... 5 圖 3 梁柱子結構試體示意圖 ... 6 圖 4 下部試體梁柱構件圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 5 彎矩接頭細節圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 6 鋼梁熱電偶測點設置斷面圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 7 樓版與梁斷面熱電偶配置圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 8 彎矩接頭熱電偶配置圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 9 柱與底梁熱電偶配置圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 10 位移及應變量測位置圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 11 實尺寸鋼構實驗屋 ... 7 圖 12 實尺寸鋼構實驗屋平面圖及實驗規畫錯誤! 尚未定義書籤。 圖 13 木框架於實驗區之堆疊示意圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 14 大梁熱電偶佈設示意圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 15 大梁位移計佈設示意圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 16 實驗前鋼構屋西側正面圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 17 實驗前西側大梁 ... 錯誤! 尚未定義書籤。圖 18 實驗前北側大梁 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 19 實驗前梁柱接頭 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 20 防火實驗中心複合實驗爐 ... 9 圖 21 實驗設置示意圖 ... 10 圖 22 火害實驗進行約 11 分鐘 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 23 火害實驗進行約 15 分鐘 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 24 火害實驗進行約 21 分鐘 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 25 北側大梁下翼板似有側向扭轉挫屈(約 22 分鐘)錯誤! 尚未定義書籤。 圖 26 西側大梁南邊下翼板挫屈(約 23 分鐘) 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 27 西側大梁北邊無挫屈情形發生(約 23 分鐘)錯誤! 尚未定義書籤。 圖 28 西側大梁下翼板側向扭轉挫屈(約 24 分鐘)錯誤! 尚未定義書籤。 圖 29 西側大梁中點位移歷時圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 30 北側大梁中點位移歷時圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 31 熱偶線佈置標示圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 32 西側大梁溫度歷時圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 33 北側大梁溫度歷時圖 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 圖 34 西側大梁南端下翼版火害後降溫時期挫屈情形錯誤! 尚未定義書籤。 圖 35 西側大梁火害後降溫時期側向扭轉挫屈情形錯誤! 尚未定義書籤。
VII
摘要
關鍵詞：彎矩連接式鋼梁、標準耐火試驗 一、研究緣起 鋼構造火害標準實驗於本所台南防火實驗中心複合實驗爐進行時，可精準 控制參數如溫度、壓力、加載力量等，不過受限於實驗爐尺寸大小，只能進行 一般構件實驗如梁、柱、梁柱接頭等，近年來也能測試簡單鋼構架，但其成果 對於鋼構大樓於真實火害發生的破壞情形，難以直接應用。且因爐內高溫將近 1000℃，一般結構量測儀器如位移計、應變計無法裝設，結構越複雜，量測越 困難，只能觀察到現象，如鋼梁膨脹收縮、懸鏈效應、側向扭轉現象等，定量 方面的資料非常缺乏。 另外在標準耐火試驗中對鋼梁採用均勻加溫，鋼梁每個階段受熱的溫度較 一致，但是在實際火災中，鋼梁各部位受熱不一致，且鋼梁有升溫與降溫階段， 在降溫階段鋼梁接頭將可能受到收縮拉力而破壞，但是標準耐火試驗之鋼梁只 有升溫受熱直到破壞為止，未考慮降溫階段。本研究進行鋼梁構架標準耐火實 驗，嘗試應用高溫應變計獲得鋼梁結構變化行為，並與鋼構實驗屋的真實火害 實驗之結果相比較，探討二者結構行為間之差異。 二、研究方法及過程 本研究探討高溫下彎矩接頭式鋼梁變形行為之研究，研究方法包括資料蒐 集與整理、理論分析、鋼構架試體及鋼構屋火害實驗、試驗結果整理與分析。 研究方法與步驟如下： 1. 文獻資料之收集與整理。 2. 實尺寸鋼構屋彎矩連接式鋼梁火害實驗。 3. 彎矩連接式鋼梁之標準火害試驗。 4. 試驗結果分析與探討。 三、研究發現 真實火害與標準試驗升溫曲線不同，影響結構破壞模式，鋼構屋實驗因開 口較大，雖然溫度較試驗爐高，但因歷時較短，對於大梁的破壞有限。本研究 發現如下： 1. 梁下翼板挫屈和載重、邊界束制條件、受火歷時、及火場溫度有關，當梁 受到溫度影響材料性質下降時，受火歷時就格外重要，瞬間高溫但時間短不一定會造成下翼板、或腹板之挫屈。 2. 影響大梁側向扭轉挫屈因素有許多，如梁兩側溫差、梁升溫膨脹時受到邊 界束制產生軸壓力、小梁雖有側向支撐之作用，但是在受熱升溫及降溫時 期，因膨脹及收縮，對大梁產生拉力及推力作用、另外加勁板亦有穩定梁 之作用等，皆為影響側向扭轉挫屈之重要因素。 四、主要建議事項 以定量方式進行彎矩連接式鋼梁標準試驗研究：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：中華民國鋼結構協會 本研究觀察到火害中彎矩連接式鋼梁發生不穩定行為，如接頭下翼板挫屈 及側向扭轉挫屈，在升溫及降溫階段之變化，也瞭解鋼梁受到載重、邊界束制 條件、火場溫度及受火歷時等因素多方牽制，其變形行為是非常複雜的。不過 這些觀察到的現象仍是難以用定量的方式以儀器量測到相關數據，提供建築結 構設計人員參考，建議未來進行鋼梁標準試驗時，除多設位移計外，高溫爐內 可採用高溫應變計量測，以得到鋼梁在升溫及降溫階段之重要變形。
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第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景 鋼構造火害標準實驗於本所台南防火實驗中心複合實驗爐進行時，可精準 控制參數如溫度、壓力、加載力量等，不過受限於實驗爐尺寸大小，只能進行 一般構件實驗如梁、柱、梁柱接頭等，近年來也能測試簡單鋼構架，但其成果 對於鋼構大樓於真實火害發生的破壞情形，如高溫下樓板的大規模坍塌，鋼柱 失去側向支撐而挫屈破壞，這些造成鋼構建築嚴重倒塌之現象，難以由實驗結 果直接看出。 另外在標準耐火試驗中對鋼梁採用均勻加溫，鋼梁每個階段受熱的溫度較 一致，但是在實際火災中，鋼梁各部位受熱不一致，且鋼梁有升溫與降溫階段， 在降溫階段鋼梁接頭將可能受到收縮拉力而破壞，但是標準耐火試驗之鋼梁只 有升溫受熱直到破壞為止，未考慮降溫階段。 且因爐內高溫近 1000℃，一般結構量測儀器如位移計、應變計無法裝設， 結構越複雜，量測越困難，只能觀察到現象，如鋼柱對彎矩連接梁產生的束制 力、鋼梁膨脹收縮、懸鏈效應、側向扭轉現象等，定量方面的資料非常缺乏。 本研究進行鋼梁構架標準耐火實驗，嘗試應用高溫應變計獲得鋼梁結構變化行 為，並與鋼構實驗屋的真實火害實驗之結果相比較，透過實尺寸鋼構實驗屋的 火害實驗，可以研究彎矩連接式鋼梁於標準耐火實驗及真實火害下的結構行 為，並探討二者間之差異。 第二節 文獻回顧 陳誠直(2015)進行 2 組 2 層鋼構架火害實驗，鋼梁上加剪力釘，覆以鋼承 板混凝土樓版，以不同柱尺寸並包覆防火棉，探討柱之束制對於梁破壞模式的 影響，發現柱束制影響梁下翼板與腹板挫屈時間，束制勁度大，能有效約束鋼 梁受熱膨脹，達到最大軸向伸長量時間較快，但局部挫屈行為較為明顯，且於 鋼梁降溫時產生較為嚴重之側向扭轉挫屈。 陳柏端(2015)進行 2 組 2 層鋼構架火害實驗，以相同柱尺寸，一試體包覆 另一試體不包覆防火被覆，探討柱之束制對於梁破壞模式的影響，發現未包覆 防火被覆之鋼柱因受熱束制勁度降低，故鋼梁產生約 2.2 倍軸向變形，且達到最大軸向變形時間增至 2.8 倍，梁柱接頭因受熱及負彎矩產生旋轉角，因此梁 下翼板只有輕微挫屈現象，腹板無挫屈，也有輕微側向扭轉現象，不過 2 組試 體耐火時效相同，都接近一小時。 對於鋼梁防側向扭轉設置，有連續之措施如加扭轉束制，或點狀措施如設 置加勁板、封板等，1985 年 Winter 等人以理論分析方法，對於梁與柱構件配置 側向支撐之設計，進行相關研究，發展出一簡單的有限分析模式，以求得桿件 中側向支撐所提供的強度及剛度下限值，提出如何設計桿件中的等值有效側 撐。1991 年 Takabatake 以實驗方式，探討加勁板或封板對於 I 型梁側向挫屈行 為之影響，結果顯示使用加勁板或封板可增加挫屈彎矩，使用加勁板增加約 15%，封板增加約 30%，且與其位置、形狀、尺寸及有效長度有關，並提出一 計算方法來評估其加勁板之需求量。 1997 年 Valentino 探討在梁中加扭轉束制對於非彈性挫屈的影響，認為扭 轉束制可增加非彈性挫屈強度，但是當梁的細長比減少時強度反而下降。2008 年林禹任以實驗探討抗彎構架在單向水平載重下，梁在不同側向支撐系統及斷 面型式下之挫屈行為，側撐系統之配置分別討論位移束制及扭轉束制之效益， 發現位移束制系統或使用封板斷面皆可有效抑制梁發生整體側向扭轉挫屈。 陳柏端(2016)進行鋼構架火害實驗探討鋼梁抗側向扭轉行為，發現鋼柱加 側向短梁可增加樓版的穩定性，於試體冷卻時不會造成樓版沿鋼梁軸向之旋 轉，使鋼梁上翼板只有垂直變位，無扭轉行為。而於鋼梁 2 倍梁深處加上加勁 板有助於試體冷卻時之抗側向扭轉挫屈行為，除增加鋼梁抗彎矩之韌性外，並 能提升鋼梁側向扭轉之穩定性。 朱聖浩(2016)進行實尺寸鋼構實驗屋剪力連接梁及樓版火害行為研究，發 現小梁的破壞情形也是接頭挫屈及有側向扭轉挫屈現象，不過因可於鋼構實驗 屋上外加組合式量測框架，能獲得較多結構的水平及垂直位移變化，對於實驗 屋於火害中的變化及後續相關研究，皆有相當助益。 由鋼梁構架火害實驗研究可發現梁破壞模式主要有有梁柱接頭挫屈，及側 向扭轉挫屈，梁柱接頭不論是彎矩連接式或剪力接頭，受到來自於柱或大梁之 束制，限制梁升溫時伸長，導致梁壓應力增加，產生下翼板及腹板挫屈；側向 扭轉挫屈是因鋼梁材料強度減弱及載重造成鋼梁垂直位移增加，不過因鋼梁溫 度升高伸長，在升溫階段側向扭轉挫屈不明顯，直到降溫後才顯現，且跟鋼梁 邊界束制大小有關。實驗後還觀察到螺栓孔有些微變形情形，螺栓則尚未到破 壞狀況，因實驗達到設定之中止條件及停止，此時結構仍有承載力，未達到破 壞階段。 藉由實驗室火害實驗可以觀察到許多現象，但是因高溫限制，量測儀器設 備無法裝設，因此許多結構行為變化及定量資料無法得到。實尺寸鋼構實驗屋
3 火害實驗可利用外加框架設置量測儀器，輔助實驗室之不足。另外，實尺寸鋼 構屋的真實火害情況也與實驗室標準火害不同，有助於了解鋼梁受真實火害下 的結構行為與耐火能力，供未來實驗室進行標準試驗之參考。 第三節 研究目的及方法 本研究探討高溫下鋼梁變形行為之研究，並藉由實尺寸實驗方式與標準試 驗方法探討彎矩連接式鋼梁在高溫中之結構行為。研究方法包括資料蒐集與整 理、火害實驗、資料整理與分析，如下： 1. 文獻資料之收集與整理。 2. 實尺寸鋼構屋彎矩連接式鋼梁火害實驗。 3. 彎矩連接式鋼梁之標準火害試驗。 4. 試驗結果分析與探討。 第四節 研究流程 本計畫之研究項目包括資料與文獻收集、試體規劃與實驗、報告撰寫，流 程圖如圖 1 所示。
圖 1 研究流程圖 （資料來源：本研究整理） 國內外相關資料及文獻收集 研究計畫開始 力學理論分析 試體規劃設計與製作 實尺寸鋼構屋火害實驗 鋼梁構件標準火害實驗 數據整理分析 撰寫研究報告書 研究計畫完成
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第二章 實驗規劃
本研究包含 2 項彎矩接頭鋼構造梁試體實驗，一是於梁柱複合爐進行鋼梁 標準試驗，一是配合實尺寸鋼構實驗屋進行大梁結構火害行為實驗，以探討鋼 梁之火害結構行為與破壞模式。本次鋼梁實驗應用高溫應變計進行量測，並比 較標準實驗與真實火害下結構行為。本研究實驗之升溫曲線，則依照 CNS 12514-1「建築物構造部分耐火試驗法」之規定進行。 第一節 標準試驗試體規劃與設計 本研究試體規劃模擬鋼梁構件於抗彎矩構架之設計，試體取一跨二層構架 之梁柱子結構，並僅於中間層之鋼梁受火害，如圖 2 所示。 試體涵蓋鋼梁、鋼柱與中間層之樓版，如圖 3 所示。設置樓版之考量乃因 樓版亦提供鋼梁束制、並使鋼梁上部受混凝土保護不直接受火害。下層鋼梁不 設置樓版，因假設不受火害，將以防火棉包覆。 由束制鋼梁受火害之研究文獻發現，鋼梁會因溫度上升導致材料強度降 低，使鋼梁逐漸喪失承重能力。影響束制鋼梁耐火性能之參數為載重大小、梁 柱接頭形式、柱對受火梁之束制鋼度等，因此本研究規劃兩組試體，改變柱之 尺寸大小，以模擬受火梁承受不同的束制剛度，如表 1 所示。 圖 2 鋼梁受火害變形圖與一跨兩層子結構示意圖圖 3 梁柱子結構試體示意圖 第二節 量測儀器設置 本研究試體裝設熱藕計以監測溫度，依 CNS12514-1 規定，梁構造內部熱 電偶測點配置如圖 6 之 B、C、D 三斷面，每一斷面裝設 4 個測點，如圖 7 之(a)、 (b)、(c)所示。兩邊抗彎矩接頭各有 4 個測點，如圖 6 之 A 與 E 斷面，熱電偶 位置如圖 8 所示，共有 20 個。柱斷面熱電偶配置如圖 6 之 F、G、H 三斷面， 每一斷面有 2 個測溫點，如圖 9(a)所示。底梁設中間 1 點，如圖 6 之 I-I 斷面， 熱電偶位置如圖 9(b)所示。 第三節 真實火害試驗鋼構實驗屋實驗規劃 實尺寸鋼構實驗屋位於台南歸仁防火實驗中心，為一層樓 2 跨 × 2 跨建 築，每跨 6 公尺，樓高 4 公尺，共有 9 支鋼柱，如圖 11 所示。鋼梁及鋼柱採用 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 與大梁接頭採用栓接之剪力接頭。大梁與小梁上翼板以剪力釘與 RC 鋼承板接 合。
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圖 4 實尺寸鋼構實驗屋 (資料來源：本研究整理)
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第三章 防火試驗
第一節 實驗設備與設置 本實驗將於本所防火實驗中心之複合實驗爐進行，如圖 5 所示，以現有儀 器設備，適當的設計試體與實驗設置，以達研究要求。實驗設置如圖 6 所示， 子結構上端梁柱交會區以一端鉸支承一端滾支承形式，以樞接構材與設備梁連 接。中間鋼梁與樓版位於加溫爐蓋板下方，鋼柱與下方鋼梁以防火棉包覆置於 爐內，樓版上方放置載重塊以模擬樓版上作用力，施加載重計算如附錄一所示。 圖 5 防火實驗中心複合實驗爐 (資料來源：本研究整理)設備梁 樞接構件 試體 高溫爐 施力鋼架 防火棉 載重塊 A A 爐蓋版 載重塊 樓版 防火棉 剖面 A-A 圖 6 實驗設置示意圖 第二節 試驗規劃與試驗步驟 本研究火害實驗依據 CNS12514-1 相關規定進行，試驗步驟如下： 試驗開始前準備事項 1. 室內溫度須介於 10-40℃範圍內，且爐內溫度須小於 50℃。 2. 試體載重至少須在試驗開時前 15 分鐘加載至試體，並保持加載不變質至變 形不再增加。 3. 試驗開始前 5 分鐘內，所有熱電偶之初始值須持續記錄並檢查一致性，試 體之變形量及其他狀態亦須記錄。 耐火試驗過程 1. 試驗開始之際，試體之初始平均溫度和非加熱面溫度須與初始室內溫度相 差 5℃範圍內。 2. 高溫實驗爐依照 CNS 12514-1 溫升曲線加熱，並透過所埋設的熱偶計監測 柱試體的溫度，以瞭解柱試體內外之溫差。 3. 在試驗過程中保持加載不變，且當試體發生進一步變形時，加載系統應有 及時反應之能力，以保持穩定之加載值。 4. 爐內溫度與試體溫度之熱電偶測點，應每隔不超過 1 分鐘量測一次。 5. 試體在整個試驗中之變形須每隔 1 分鐘量測一次，變形速率依上述量測值
11 加以計算，本研究採每分鐘量測 6 次。對於水平承重試體，應量測預期發 生最大變形量為至之撓曲度及撓曲速率。 6. 試驗結束後，須觀察試體之變形模式並詳實記錄之。 試驗終止條件 1. 試體達到性能基準，或試驗時間已達預定時間。 2. 因人員安全或設備可能遭受破壞之因素。 3. 水平承重構造性能基準，最大撓曲度：D = L2 /400d (mm)，最大撓曲速率： dD/dt = L2/9000d (mm/min)，其中 L 為試體淨跨度，d 為斷面受壓最外緣至 受拉最外緣之距離。本研究試體長度為 4000 mm，依上述之性能標準，試 體最大撓曲度為 98 (mm)，最大撓曲速率為 4.34 (mm/min)。 第三節 實尺寸鋼構實驗屋火害實驗 彎矩連接式鋼梁真實火害實驗配合實尺寸鋼構實驗屋實驗於 11 月 16 日進 行。火害實驗中各階段燃燒狀況及變形情形如圖 22-圖 28 所示，依照燃燒狀況 可知，火勢由鋼構屋中央向外擴散，約 11 分鐘時火焰觸及西側及北側大梁，此 時西側及北側大梁皆只有半邊接觸火焰，15 分鐘兩側大梁才全被火勢包圍，21 分鐘後火勢又退回中央。
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第四章 結論與建議
第一節 結論 真實火害與標準試驗升溫曲線不同，影響結構破壞模式，鋼構屋實驗因開 口較大，雖然溫度較試驗爐高，但因歷時較短，對於大梁的破壞有限。本研究 結論如下： 1. 梁下翼板挫屈和載重、邊界束制條件、受火歷時、及火場溫度有關，當梁 受到溫度影響材料性質下降時，受火歷時就格外重要，瞬間高溫但時間短 不一定會造成下翼板、或腹板之挫屈。 2. 影響大梁側向扭轉挫屈因素有許多，如梁兩側溫差、梁升溫膨脹時受到邊 界束制產生軸壓力、小梁雖有側向支撐之作用，但是在受熱升溫及降溫時 期，因膨脹及收縮，對大梁產生拉力及推力作用、另外加勁板亦有穩定梁 之作用等，皆為影響側向扭轉挫屈之重要因素。第二節 建議事項 以定量方式進行彎矩連接式鋼梁標準試驗研究：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：中華民國鋼結構協會 本研究觀察到火害中彎矩連接式鋼梁發生不穩定行為，如接頭下翼板挫屈 及側向扭轉挫屈，在升溫及降溫階段之變化，也瞭解鋼梁受到載重、邊界束制 條件、火場溫度及受火歷時等因素多方牽制，其變形行為是非常複雜的。不過 這些觀察到的現象仍是難以用定量的方式以儀器量測到相關數據，提供建築結 構設計人員參考，建議未來進行鋼梁標準試驗時，除多設位移計外，高溫爐內 可採用高溫應變計量測，以得到鋼梁在升溫及降溫階段之重要變形。
附錄
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17 圖號 S2-2 10/18 圖名 框架 B 詳圖 日期 2015/06/30 HOLE ϕ32 DETAIL S2-1 9 DETAIL S2-1 10 125 170 400 125 400 170 10 10 10 11 10 TYP. 25 25 26 26 TYP. 上下加勁板 上下加勁板 左視圖 前視圖 俯視圖 俯視圖 前視圖 右視圖
圖號 S2-3 11/18 圖名 框架 B 詳圖 日期 2015/06/30 Item 21 Item 22 170 170 125 125 Item 23 S2-4 11 1020 1020 2 7 15 圖號 S2-4 12/18 圖名 框架 B 詳圖 日期 2015/06/30 2 @ 6 0 40 40 2 @ 6 0 5 405 150 48 48 60 60 40 40 5 285 左視圖 前視圖 俯視圖 60 40 40 2 @ 4 8 DETAIL S2-1 11 27 27 28 29 29 Φ21.5 Φ21.5
19 圖號 S2-5 13/18 圖名 框架 B 詳圖 日期 2015/06/30 15 15 120 222 t = 9 150 75 150 75 HOLE ϕ32 150 75 t = 50 t =50 82 150 32
Item 24 Item 25 Item 26
75 圖號 C1-1 15/18 圖名 連接構件 組裝圖 日期 2015/06/30 360 1150 20 350 395 290 HOLE ϕ26 830 10 31 32 33 34 左視圖 前視圖 仰視圖 275 325 60 60 30 連接構件 (二組)
圖號 C1-2 16/18 圖名 連接構件 詳圖 日期 2015/06/30 4 55 370 t=20 t=20 HOLE ϕ32 150 110 250 Item 33 Item 34 20 20
彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究
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本所 106 年度「建築防火安全工程創新科技及應用研發計畫(3/4)」 及「鋼構建築複合性災害作用下耐火科技研發計畫(3/4)」自行研究 計畫諮詢會議紀錄 一、時間：106 年 2 月 8 日(星期三) 下午 2 時 30 分 二、地點：大坪林聯合開發大樓 15 樓第 4 會議室（新北市新店區北 新路 3 段 200 號 15 樓） 三、主席：蔡組長綽芳 記錄：陳佳玲 四、出席人員：詳簽到簿 五、主席致詞：（略） 六、承辦單位說明：（略） 七、綜合討論意見：（依發言順序） （一）建築防火安全工程創新科技及應用研發計畫(3/4) 1.「住宿式長照機構改善防火避難及消防安全參考案例調查研究」 案： 方教授一匡： （1）本研究的目標符合中央政府目前所推動強化長照機制之總目 標。 （2）預期成果將以至少 3 家住宿式長照服務機構為改善案例，具有 實用參考價值。 （3）建議就目前所挑選的長照機構案例加以分類註明目前缺失之代 表性，然後再進一步說明改善之策略。 鄭教授復平： （1）調查對象建議不要只選取都會區，許多較偏鄉機構可能設備更 差，建議多調查這些處所。 （2）對於老弱可能無法自行走路，除非人員一對一，否則必須有安 全避難空間，且該空間須容易獲得外援。 (3)本項研究非常需要且重要。
29 林教授慶元： （1）對於計畫所擬內容概無特別意見，惟關於使用電腦避難模擬程 式評估改善效果，建議考量現有避難模擬軟體無法應用於長照 機構類似空間，其妥適性宜請考慮。 （2）建議調查案例如有優良的案例，可以仿效去年度鼓勵醫療院所 參加防火標章評鑑的作法，推薦申請取得標章，並將優良的軟 硬體作法轉成類似指引或手冊，以供更多機構參考學習。 蔡主任銘儒： （1）課題中所謂「改善」的範疇，建議明確界定。 （2）建議應用以往所進行之風險評估研究先作評估。 （3）建議可否導入實驗驗證其改善成效。 （4）建議改善後日常管理及查驗，以維持其功能。 蔡組長綽芳： （1）本案近年逐漸累積住宿式長照機構研究成果，對我國高齡化社 會防災議題應有助益；惟建議將歷年研究亮點加以論述，以彰 顯各年度研究成果及應用關係。 （2）本案能訪查 30 家以上案例誠屬不易，若能預先規劃分析重點， 以此樣本為基礎，設定研究探討重點，並導入社會科學研究方 法進行深入分析，成果將可在國內外期刊發表。 計畫主持人回應（雷約聘研究員明遠） （1）本年度會從上年度研究調查的 28 個案例，加上本所近年委、 協辦案的案例，計約 40 個，從中篩選合適機構作為研究對象。 對於偏鄉機構的設施設備調查，因不是今年研究項目(上年度已 進行相關調查研究)，研究重點將以好的規劃設計、設備設施為 案例，提供給火災風險較高的機構參考。
（2）現有避難模擬軟體因受限功能，難以模擬長照機構中照服人員 隨住民集體避難疏散的行為，但可以就不同改善手法在使用 前、後的避難時間加以模擬、比較，提供機構改善設施設備前 具體成效參考用。 （3）現有機構基本上均屬於原有合法設立的機構，符合立案當時的 建築、消防規定，改善其防火避難、消防設備等係從減低其火 災風險為目標，使機構除符合建築、消防規定，亦能滿足主管 機關評鑑標準。 （4）其餘建議意見將參考，並配合辦理 2.「框組壁式木構造承重牆耐火性能驗證研究」案： 方教授一匡： （1）本結構的耐火性能試驗研究在國內仍不多見，本研究之預期成 果有助於業界之參考。 （2）本研究為木構造防火第四年之相關研究，建議在期末報告中列 出現有規定應加檢討修改之處及應增加之規定草案，以強化研 究成果之可用性。 鄭教授復平： （1）建議注意板材的邊界條件是否與實際情況相符。 （2）加載量多少是一大關鍵。 林教授慶元： （1）目前木構造框組壁式建築物的牆壁是否皆屬承重牆，應先說明 與確認。 （2）研究可朝材料的搭配性規定進行，例如覆蓋板材式是牆體的最 重要防火材料，那將覆蓋板材所需具備的防火性能訂好，即可 搭配不同組合。 （3）承重牆除垂直載重外，是否需考慮側向力影響等邊界條件，可
31 列入考量。 蔡主任銘儒： （1）被覆板之耐火性能與耐燃性能有差異，建議就板材標準除耐燃 等級外再加上耐火等級。 （2）國內及美加以外地區木材性能宜探討。 （3）可參考營建署目前擬推之簽證、認定、認可制，以廣納不同構 法。 蔡組長綽芳： （1）本案延續歷年木構造單元防火性能驗證研究，將有助於木構造 設計施工規範增修之完備性；惟建議於研究過程增補框組壁式 承重牆國內實務使用狀況。 （2）由於本案針對承重牆進行研究，但載重(或承載力)與防火性能 互有影響，本案將如何處置研究主題與前述問題之關係，建議 加以釐清。 計畫主持人回應（蘇約聘副研究員鴻奇） （1）目前木構造框組壁式建築物的牆壁可分為承重牆與非承重牆。 （2）後續研究進行會針對木構造框組壁式牆壁的邊界條件與被覆板 的防火性能多加考量。 （3）其餘相關寶貴意見皆會納入後續研究參考。 3.「新型混凝土高溫爆裂行為研究」案： 方教授一匡： （1）本研究之目標明確，計畫主研究人員對此題目已有多年研究經 驗，並有相關成果發表。 （2）建請先確認本期研究的重點在此高強度混凝土材料何種特性，
詳細規畫幾年的材料特性資料庫建置工作。 鄭教授復平： （1）爆裂是可以預期的，爆裂除氣壓外，束制也會造成很大影響， 加鋼筋及箍筋對其影響為值得探討的問題。 （2）雙層鋼筋大尺寸柱可以嘗試研究。 （3）試體乾燥情況，影響爆裂情形如何界定。 林教授慶元： 現行建築技術規則建築設計施工編第 71 至 73 條有說明符合條文規 定的構造， 則視為具有不等時效的構造。而許多文獻有指出某 些特殊混凝土高溫下的爆裂會影響其耐火性能，未來針對我國 的建築技術規則是否可能加註適當的說明？ 蔡主任銘儒： （1）50Mpa 以上混凝土國內使用情形請作探討。 （2）材料熱性質請作實驗以建立本土資料。 蔡組長綽芳： （1）建議增補國內新形混凝土在建築實務使用狀況，並彰顯本研究 與歷年研究成果之關係與亮點。 （2）未來可參酌委員建議擴大實驗樣本尺度，納入箍筋等其他影響 因素，讓實驗研究成果更貼近實務應用需求。 計畫主持人回應（王約聘研究員天志） （1）本年度計畫主要探討有無添加聚丙烯纖維及含水量對高溫爆裂 （孔隙蒸汽壓力）的材料特性，其餘材料高溫性質將參考委員 意見，於後續研究規劃進行，以建立材料性質資料。 （2）為探討束制對爆裂影響，擬先使用小試體進行不同纖維含量配
33 比對高溫爆裂影響後，再選擇較佳纖維添加量配比來製作含鋼 筋大尺寸試體。 （3）針對某些特殊混凝土在高溫下爆裂之防制，由目前文獻回顧僅 見於 Eurocode 2（2010），其它國家規範則仍未見，因此我國建 築法規是否加註特殊混凝土在高溫下爆裂之注意事項，仍須待 持續彙整文獻及建立高溫爆裂機制後研擬。 （4）其餘委員所提建議意見將配合參考修正。 （二）鋼構建築複合性災害作用下耐火科技研發計畫(3/4) 1.「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之耐火行為研究」案： 方教授一匡： （1）實尺寸鋼構屋的火害行為實驗研究成果，目前在國外尚不多 見，在國內算是首見，建請將相關成果整理消化成可供業界參 考之資料。 （2）建請在本期研究中將實驗觀察到的現象與先前單一構件火害研 究之差異點逐一找出，探討其學理之依據及現行規範之合理性。 鄭教授復平： （1）台灣鋼構柱多為 BOX，建議使用 BOX 柱。 （2）有否量測試體內溫度分佈與標準試驗曲線差別多大。 （3）樓板變位如何與小梁變位分離。 林教授慶元： （1）本研究為探討結構防火時效，試驗時是否有量測非曝火面溫 度？及其試驗結果如何應用在實務上？ （2）建議本研究火災情境設計宜將區劃開口與火載量等考量，使其 火災持續時間可達 1 小時以上。
蔡主任銘儒： （1）請先就科技計劃目標所需要件進行今年度研究。 （2）請先作火害後評估。 計畫主持人回應（李副研究員其忠） （1）與會學者專家所提建議意見將配合參考修正。 （2）本研究實驗結果將與單一構件火害結構進行比較分析。 （3）有關本研究火載量設計、火害後評估及實驗參數等，將再委託 研究團隊討論修正。 2.「真實火害下實尺寸鋼梁結構行為研究」案： 方教授一匡： 建請補列建築構造防火性能驗證技術中有關鋼梁構件的防火時效與 破壞模式在不考慮梁端束制條件之規定與考慮束制條件後可能的改 變，以聚焦本實驗研究之成果實用性。 鄭教授復平： （1）如何分離大樑對小樑的影響，建議大梁使用較大尺寸及耐火披 覆。 （2）大梁產生之扭轉及變形如何量取。 林教授慶元： 火災情境設定將影響實驗之結果，如火載量及開口等，建議先行計 算所需火災持續時間，再決定火載量及開口大小等，以達到法定之 耐火時效。 蔡主任銘儒： （1）請就真實火災與標準試驗之間差異作探討。 （2）真實火災會產生構架變形進而破壞防火區劃功能，請蒐集此方
35 面資料以作為研究考量。 蔡組長綽芳： 本案亦將與實尺寸鋼構屋一起進行，增加大樑耐火行為研究，意味 大樑將無防火被覆，如此是否會影響整體實驗進程安排與結果分 析，建請與成大研究團隊進一步研商。 計畫主持人回應（陳約聘副研究員柏端） （1）依據過去實驗結果比較，單一構件和構架破壞模式差很多，尤 其是增加樓版之結構行為更為保守，如何針對規範進行適度修 正，將再行考量。 （2）有關本研究實驗設置，如增加溫度與位移量測點及火災情境設 定等，將參考委員建議，納入規劃中。 3.「建築用防火鋼骨被覆材料標準之研究」案： 方教授一匡： （1）本研究題目之目標明確，有實務應用之參考價值。 （2）建請最後成果以表列方式將現有的國內外規範相關條文對照。 （3）定稿前若有修訂規範(或規定)條文時，是否會輔以實驗確認驗 證其可能性，請參考。 鄭教授復平： 請注意材料成份與國外是否完全相同，檢討後才能引用。 林教授慶元： 防火被覆材分類為噴附式、防火被覆板、膨脹型耐火塗料，今年研 究題目範圍應明確為哪類的被覆材料，未來可分類分年完成 CNS 對 應的標準，提供標檢局修訂標準時參考。
蔡主任銘儒： （1）課題請界定於噴附式防火被覆材。 （2）未來後市場查驗可考量納入指示性試驗。 蔡組長綽芳： 本案研究題目建議參酌委員再進一步細緻化，並就未來是否輔以實 驗規劃加以補充說明。 計畫主持人回應（陳約聘助理研究員佳玲）： （1）為使本研究題目明確，將修正為「建築用噴附式防火鋼骨被覆 材料標準之研究」。 （2）本研究將依與會學者專家所提建議意見，蒐集國內外有關鋼結 構防火被覆材之性能基準、要求與試驗方法，完成 CNS 對應的 標準，以提供標準修訂時之參考。 八、會議結論： （一）感謝與會專家委員提供寶貴意見，請承辦單位詳實記載，並 請各研究計畫參酌委員意見及本所研究發展需求，就研究題 目、方向、內容及方法加以修正。 （二）研究課題規劃，請依所長指示就與科技計畫關係、歷年研究 進程及後續年度發展方向，予以分析說明。 （三）本所防火研究在國內乃至國際上均具有指標性和先驅性，加 上實驗或實地調查所獲得資料相當寶貴，建議能在研究之餘， 亦能事先規劃研究分析目標，盡量將研究成果投稿國內外期刊。 九、散會（下午 4 時 50 分）
彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究
內政部建築研究所 106 年度第 2 場次自行研究計畫審查會議紀錄 一、時間：106 年 3 月 7 日(星期二)上午 9 時 30 分 二、地點：本所簡報室 三、主席：陳所長瑞鈴 四、出席人員：詳簽到簿 五、主席致詞：（略） 六、研究案主持人簡報：（略） 七、發言要點： （一）「住宿式長照機構改善防火避難及消防安全參考案例調查研 究」案： 1.建議研究範疇以建築防火避難為主，另今年度係應用前一年度調 查資料進行分析，並非再進行調查工作，題目不宜有「調查」， 請修正為「住宿式長照機構防火及避難設計改善案例研究」。 2.本案預期成果之改善參考案例與「住宿式長照服務機構防火避難 安全設計參考手冊(草案)」之改善策略內容是否雷同?請釐清彼 此之差異。 3.建議本案能找熟悉實務操作的人員協助檢視相關改善案例。 （二）「新型混凝土高溫爆裂行為研究」案： 1.請多蒐集國內、外有關混凝土爆裂文獻，與今年研究成果整合， 彙整混凝土爆裂原因及改善方法，以供相關建築規定或業界參 考。 2.本案研究題目不夠明確，請修正為「新型高強度混凝土高溫爆裂 行為研究」。 記錄：陳佳玲
41 （三）「建築火災煙控性能設計現地排煙驗證精進計畫」案： 預期成果敘述應與研究效益區分，並請再更加具體化修正。 （四）「框組壁式木構造承重牆耐火性能驗證研究」案： 1.板材耐火性實驗與木構造框組壁式加熱加載實驗原規劃 2 年期 實驗部份統併於今年度完成。 2.相關建築法規與標準檢討分析及草案修訂可於明年度完成。 3.實驗試體儘速規劃設計，並依所內既定時程辦理發包採購事宜。 （五）「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之耐火行為研究」 案： 1.本研究目的及預期成果，請再增補內容加強說明，如技術報告內 容格式可參考國外相關研究單位做法編撰，並將修復後混凝土鋼 承板承重能力恢復程度及小梁有無防火被覆對混凝土鋼承板耐 火性能之影響納入。 2.本研究期程請注意管控，為免期中審查報告時無進展，可考量增 加研究工作項目。 （六）「真實火害下實尺寸鋼梁結構行為研究」案： 1.本案應聚焦於探討建築構造耐火標準試驗與真實火害間之差 異，題目請修正為「彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比 較研究」，以與本年度實尺寸鋼構屋委託研究計畫區隔。 2.預期成果除補充現行「建築物構造防火性能驗證技術手冊外」， 請再檢討 CNS 12514-1「建築物構造部分耐火試驗法」及鋼結構 設計規範相關條文修正之可行性。
（七）「建築用噴附式防火鋼骨被覆材料標準之研究」案： 本研究今年研究範圍先聚焦於探討石綿含量檢驗方法，及參考 ISO 834-10 及 ISO 834-11 研提鋼骨被覆材料防火性能試驗及評估標準 的條文草案建議 2 項課題，以供主管機關修訂標準參考。 八、會議結論： （一）今年度自行研究計畫之審查，改採兩階段審查，先進行組內 討論及審查再完成所內複審，期望對同仁研究的課題、內容 及成果能提供充份意見及諮詢，使研究發展工作有整體規劃。 （二）研究及實驗成果請具體以量化、質化方式呈現，且能充份應 用於實務面，以提高研究價值。 （三）需進行實驗的研究案其實驗設計、試體準備及實驗期程請及 早規劃準備，各項期程依據本所內部控制制度自行研究計畫 試體製作期程管控進行。 （四）請參考與會同仁意見，納入研究內容修正，使研究成果更為 豐富完整。 九、散會：（上午 12 時 30 分）
彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究
本所 106 年度自行研究「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之 耐火行為研究」、「建築用噴附式防火鋼骨被覆材料標準之研究」及 「彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究」等 3 案期中 審查會議紀錄 一、時間：106 年 8 月 11 日（星期五）上午 9 時 30 分 二、地點：大坪林聯合開發大樓 15 樓第 4 會議室（新北市新店區北 新路 3 段 200 號 15 樓） 三、主持人：蔡組長綽芳 記錄：李其忠、陳佳玲、陳柏端 四、出席人員：如簽到單 五、簡報內容：略。 六、出席人員審查意見（依發言順序）： （一）「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之耐火行為研究」 案： 臺北市結構工程工業技師公會 夏技師沛禹： 1.請補充耐火型鋼及部分耐火型鋼應用於本鋼構屋的構件位置。 2.本試體採用耐火型鋼之預期防火性能與實際火載之結果差異，是 否因實際火載與標準火載之差異而有不同?請加以說明。 3.修復 Deck 版，請注意上層筋與鄰近樓版鋼筋之搭接長度要足 夠，若 RC 修復因為實際施工條件無法使新舊交界面達到連續 性，建議該處以鉸接分析進行後續修復設計。 邱顧問昌平： 1.本計畫延續 105 年之研究，將火害後損壞之具鋼承板 RC 版(建 議名詞)予以拆修後，再進行耐火行為研究，研究內容尚好，惟 仍須進一步加強並修正。 2.slab 之中文為版，plate 為板，前者之 l t較後者的大很多，名詞已
47 用了五十多年了。鋼承板有計入結構者與不計入結構者(只當模 板用) ，故前者之狀況，名稱宜為具鋼承板之 RC 版(如圖 3.3)。 3.全耐火鋼小梁與部分耐火鋼小梁宜有代號(如 FPsb1、FPsb2)並加 斷面圖，在討論與結論中會比較清楚。試驗升溫在 1278 秒、1602 秒升至 920.1℃及 978.1℃，則兩者之失力情況應趨同。 4.第四章為本研究之重點，第一節試驗規劃顯示整個具鋼承板 RC 版已全部拆除，則無所謂”修復” ，而係”新做”(如圖 3.3) ，且無 新舊混凝土黏結界面之情況。請再說明及圖示清楚。又新舊混凝 土界面(側面)所塗之”環氧樹脂”是專用的，非一般的 epoxy。 方教授一匡： 1.鋼承板的內部材料在火害模擬試驗中各點位升降溫曲線的測試 結果圖中繪有 Room temp 曲線，建請考慮列入相關室溫預測曲 線或設計規範所建議的升溫降溫曲線，以利實務應用參考。 2.報告中的用語「耐火鋼小梁之混凝土鋼承板之耐火……」或「普 通鋼小梁之混……」，建請註明清楚「耐火鋼小梁支撐之混凝土 鋼承板…」或「耐火鋼小梁支撐之混……」。 3.報告書第 39 頁，試驗方法中列明活載重為 333 kgf/cm2低於設計 活載重 L=832 kgf/cm2，請補充說明原因。 4.建請就鋼承板在有鋼小梁支撐與沒有鋼小梁支撐(兩種情況下) 變形及局部損壞特性之差異加以比較。鋼小梁在有無支撐鋼承板 的情況下之變形及局部損壞特性之差異也請比較。 5.本研究題目訂為「火災後修復混凝土鋼承板之耐火行為研究」， 依目前整個鋼承板拆除後相關修復工作的位置，以圖示方式註 明，後續再受火害試驗的研究重點也再做聚焦工作，避免有過多 重覆量測工作。 郭教授詩毅： 1.研究案的研究方向，目標明確，在既定時程上進行。研究有其必
要性。 2.研究分析與撰寫，應與前幾年的研究成果，作垂直整理及比較。 有機會應規劃論文或研討會發表。 3.混凝土原設計強度 fc’=210 kg/cm2，實際混凝土強度約為 390 kg/cm2，在強度減損及進一步分析上應作考量。 4.試驗終止條件須作說明。 5.鋼承板垂直變形、溫度及時間歷程，可建立分別的關係圖作分析 討論。 陳技師正平： 1.標題中「混凝土鋼承板」建議改為「混凝土鋼承板樓板系統」。 2.是否有考慮鋼梁與 Deck 合成效應，建議註明。 3.修復時周邊之鋼筋如何連結，建議補充。連接鋼筋量及施作工法 如何決定? 4.混凝土界面應用 0.6 粗糙度。 鍾教授興陽： 1.期中報告撰寫詳實。 2.鋼承板開裂之原因可以繼續探究。 3.新舊混凝土之交界面所採用之黏結材，遇到濕 concrete 時，是否 會被稀釋?影響到日後的結合? 4.未來可針對剪力釘之數量加以研究。 柯技師鎮洋： 1.本研究將受火害之樓版拆除重製，與新製的結果，直覺上相同或 差異甚小，本研究可否說明新製與重製是否要某些差異，例如小 梁新製可用一般鋼材，重製需要耐火鋼材。 2.重製時與四周構材，例如混凝土界面、新舊鋼筋的續接等，有何 要求規定。 計畫主持人回應（李副研究員其忠）：
49 1.報告書內容有關圖示、文字修正、耐火鋼小梁及部分耐火鋼小梁 位置等，將依審查意見修正補充與說明。 2.本研究係與本(106)年度委託研究案「實尺寸鋼構屋彎矩連接與 剪力連接鋼梁之火害結構行為研究」，共同探究受火害修復之剪 力連接鋼梁與混凝土樓版之火害行為，有關本案修復材料、工 法、鋼筋續接及新舊混凝土界面處理等將與該委託研究團隊討論 後施做。 3.有關本次耐火鋼小梁之混凝土鋼承板火災實驗，雖然火害時間約 為 32 分鐘，但依據文獻可用火災嚴重度(Fire Severity)來評估， 一般以溫度歷時曲線之面積表示，相同面積之火災可視為對建築 物所造成之嚴重度相近，經計算與 CNS 12514-1 標準升溫曲線 比較約為 1 小時。 （二)「建築用噴附式防火鋼骨被覆材料標準之研究」案： 臺北市結構工程工業技師公會 夏技師沛禹： 1.目前國內並無防火被覆材料之防火性能評估驗證方法，以致無一 定標準，應加速進行。 2.因國內結構均屬抗彎矩接頭，故應加入此一因素作為驗證方法考 量。 3.參考各國評定之相關規定，建議選擇防火試驗及結構系統相近的 單一規範為宜，另加入國內習用的差異進行研究。 邱顧問昌平 1.本計畫之目標很好，但研究內容及方向偏離甚多，防火被覆材料 早年用石棉，但已多年不被接受，並由環保署正式”全面禁止使 用 ”。而目前除石棉外，我國及、日、美、歐和中國等之常用 合法防火被覆材為何？其標準、試驗及檢驗標準為何？這些才是 研究之重點。 2.期初審查會議結論一似不宜，請問可否更改？只聚焦於結論二。
方教授一匡： 本研究進行至目前，論及鋼骨防火被覆的厚度分析，材料含石棉 量的測試方法及測試結果如何解讀等多項議題，建請在有限期限 內擇要再詳細探討，其他議題在後續研究中探討，以期有效具體 之成果。 郭教授詩毅： 1.防火被覆材料分類為噴附式、防火被覆板、膨脹型耐火塗料等。 雖今年研究為噴附式，但在資料蒐集等整理上，也要對其他方法 作了解。 2.噴附施工在現況上如何作品質檢測？可列入說明。另外施工後的 指示性試驗如何？可供廠商作自主檢查及監造單位作抽查驗(三 級品管)。 3.石棉鑑定方法內的各種試驗方法，建議列優缺點分析比較表。本 研究採用的方法，其原因為何？亦須作簡要說明。定量上哪一種 方法好？定性上哪一種方法較快？ 4.試驗樣本及抽樣方式？建議找銷量大及市占率較高者。 陳技師正平： 簡報內容為「石棉含量檢測」惟標題未顯示。 鍾教授興陽: 1.由於鋼構建築與結構日益增多，本研究對國人健康為重要，請多 費心。 2.口頭報告 p1-p13 有關耐火試驗評估之敘述請再檢查，可加入書 面報告中。 3.取樣可再針對市面各大廠或小廠來檢測。 柯技師鎮洋： 1.石棉含量試驗，報告中 CNS 13970 和 CNS 15546，預期成果改 為 CNS 15546 之可行性，請再加強說明緣由。
51 2.鋼構件被覆材料耐火性能試驗與評估標準之草案，性能評估認 證，列有台灣、美國、英國、日本、歐洲，請考量台灣耐火材料 進口種類和數量，選用世界接軌認證標準。 計畫主持人回應（陳約聘助理研究員佳玲）： 1.本研究研擬防火被覆材料之防火性能評估方法，將採用 ISO 標 準據以研提評估方法，以求與國際接軌。 2.報告書內容有關石綿試驗方法優缺點比較表及耐火試驗評估相 關資料，將依審查意見補充說明。 3.有關試體的選擇，先以國內市佔率較高的被覆材料作石綿含量試 驗分析比較。 （三)「彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究」案： 臺北市結構工程工業技師公會 夏技師沛禹： 目前國內鋼結構韌性設計並無計畫內的抗彎矩接合型式，而是採 用切削式或加強式接合，建議後續之研究加以考量，以符實際應 用。 邱顧問昌平 1.計畫名稱中建議修正為「標準耐火試驗」及「真實火害試驗」之 比較研究。 2.報告書第三章防火試驗建議修正為兩項火害試驗，以與第二章呼 應，第一節為標準火害試驗，包含「實驗設備與設置」及「試驗 規劃與試驗步驟」兩小節。 3.本研究建議聚焦於實尺寸鋼構屋之真實火害試驗，對於以實驗爐 進行二層試體火害試驗建議暫停，若實驗排程已定，建議延後至 明年再行研究，以求實效。 方教授一匡 如何使用獨立構件模擬整體結構中相關構件在火害中的變形行
為，有其試驗規劃及構件邊界條件設計之困難度，建請就實際結 構中的變形特性之重點擇為焦點去設計獨立構件。 郭教授詩毅 1.本研究分析與撰寫，建議應與前幾年的研究成果做垂直整理及比 較。 2.實驗試體溫度及位移量測點是否足夠，每分鐘擷取 data 次數是 否足夠分析，請加以檢討。 3.實驗所得試體垂直變形量、溫度及時間歷時資料，可建立分別的 關係圖作分析討論。 陳技師正平 1.本研究標題建議改為「剛接式鋼梁之標準升溫與真實火害試驗比 較研究」。 2.鋼梁是否挫屈及是否拉裂與多跨較有關係，與單跨度試體較無關 連。 鍾教授興陽 1.有關高溫應變計的佈設點位與數量，建議可再多加討論，以獲取 更有效之數據。 2.現地實驗有關梁柱接頭轉角的量測較困難，請研究團隊多加研究 其量測方法。 3.彎矩接頭對於結構安全很重要，內梁及外梁在火害中之行為可能 有所不同，建議未來可加以研究。 柯技師鎮洋 國內彎矩連接式鋼梁皆裝設鋼梁防側撐材，加勁材處請加置防側 撐材。 計畫主持人回應（陳約聘副研究員柏端）： 1.實尺寸鋼構實驗屋雖火燒延時較短，但因規劃中含有 2 支梁受真 實火害影響，實驗資料對於探討與標準火害試驗間之差異，及鋼
53 梁不同的破壞模式，應有相當之助益。 2.高溫應變計的佈設點位與數量將再行考量，用於關鍵位置以獲取 有效之實驗數據。 3.報告書章節配置及相關實驗內容，將依審查委員建議意見補充及 修正。 七、會議結論： （一）本次會議 3 案期中報告，經審查結果原則通過。請詳實記載 與會審查委員及出席代表意見，並請計畫主持人參採，於期 末審查時作適當回應。 （二）請計畫主持人掌握研究時程，並請留意成果報告格式，以符 規定。 八、散會：中午 12 時整。
彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究
本所 106 年度自行研究「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之 耐火行為研究」、「建築用噴附式防火鋼骨被覆材料標準之研究」及 「彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究」等 3 案期末 審查會議紀錄 一、時 間：106 年 11 月 30 日（星期四）下午 2 時 30 分 二、地 點：大坪林聯合開發大樓 15 樓第 3 會議室（新北市新店區 北新路 3 段 200 號 15 樓） 三、主持人：蔡組長綽芳 記錄：李其忠、陳佳玲、陳柏端 四、出席人員：如簽到單 五、簡報內容：略。 六、出席人員審查意見（依發言順序）： （一）「實尺寸鋼構屋火害後修復混凝土鋼承板之耐火行為研究」 案： 邱顧問昌平： 1.延續 105 年普通鋼小梁之 RC 鋼承板火害試驗，本年度採耐火鋼 小梁。室內相對濕度及木材平均含水率，去年為 68%及 16%； 今年為 58%及 11%。兩次試驗之比較，在冷卻後，耐火鋼小梁 之殘留變位 23.36mm 僅為普通鋼小梁 40.87mm 之 57.2%。 2.火害後修復(或拆除重做)RC 鋼承板火災實驗，火載量與前同， 採 40kg/m2。火害試驗之過程及結果分析呈現皆很清楚，值得參 考。 3.結論中，四、試體內的最高溫度，只解釋混凝土在火災結束後之 力學效應，未討論鋼承板含剪力釘之餘熱效應。 方教授一匡： 1.本研究對鋼承板在不同材質小梁支承下之火害行為做詳細試驗
57 探討，成果豐碩。 2.在樓板火害修復後的高溫試驗，對新舊混凝土交界面的影響，請 在結論中註明。 3.建請在結論中註明鋼承板在各次火害的損壞情況，此對業界之設 計與施工將是寶貴的參考資料。 4.建請將鋼筋及混凝土材料在樓板面不同位置所受最高溫紀錄，列 表配合圖示方式陳列，以供核算樓板的彎矩與剪力強度折減情 形。 姚教授昭智： 1.報告中的圖 3.4 中有提及”部份耐火鋼小梁”，但文字中沒有詳細 說如何的”部份”法，請補充說明。 2.兩個實驗的新舊混凝土結合方式不同(一採砂漿+海菜粉，另一用 環氧樹脂)，不知最後有無差異?宜有說明。 3.火害後發現鋼承板裂開，會影響上方樓板的溫度嗎? 陳技師正平： 1.本次修復後火害是否有再發生剪力釘斷裂情形。若有，斷裂位置 在何處? 2.Deck 樓版是採合成設計?還是 Deck 僅作模板用。 3.小梁端之螺栓有無剪斷情形? 4.報告書第 27 頁，第一節試驗規劃第 2 行錨定螺栓固定於「上半」 結構是否為下部 RC 結構之誤。 5.環氧樹脂黏結材火害後之現象是否尚有效? 鍾教授興陽： 1.報告撰寫詳實、扼要、優良。 2.研究所獲致的成果，非常難得，所得到樓板的位移和溫度資料， 可再做進一步分析比對，將有助我國規範制定。 3.新舊混凝土的交接處，火害後是否有裂縫或植筋的 debonding 問
題? 4.圖 4.42 樓板變位曲線在低點處有 W 形的產生，此處是否與部份 剪力釘斷裂，造成樓板與小梁複合行為的折減有關? 5.由圖 4.44 的比較來看，是否可認定此次修復成功？ 柯技師鎮洋(書面意見)： 建議辦理績效指標 KPI 之實務說明會(或發表會)以利推廣。 主席： 建議未來研究可增加蒐集實際火災的歷時案例，以供實驗設計參 考。 計畫主持人回應（李副研究員其忠）： 1.報告書有關結論、圖表、文字修正、「部分」耐火鋼小梁說明等， 將依審查意見修正補充。 2.本次火害實驗之混凝土樓版新舊混凝土界面為環氧樹脂結合，另 水泥漿添加海菜之結合將於明年度進行實驗，目前無法比較之。 3.本研究之鋼承板為模板，剪力釘是否有斷裂情形，及圖 4.42 樓 版變位曲線在低點處有 W 形現象，是否與部份剪力釘斷裂，俟 明年度進行修復時才能確定。另小梁端之螺栓無剪斷現象。 （二)「建築用噴附式防火鋼骨被覆材料標準之研究」案： 邱顧問昌平 1.本研究採 5 種試體 A、B、C、D、E，試體 A 舊石棉瓦含白石棉 6.41%，試體 B 石棉瓦含 8.01%，而試體 C、D、E 之噴附式防 火被覆材皆未檢出白、褐、青石棉。 2.對於被動性防火被覆及活性防火被覆材料，則引入 ISO 之規格 相同之內容而將之 CNS 化，如第四章所介紹之”鋼構件被覆材料 耐火性能試驗標準”之草案，佐以附錄 A 至附錄 G 之規定(建議 案)。
59 3.兩項重點研究已有成果，值得進一步做國內 CNS12514 相關規定 增修參考之用。 方教授一匡： 1.本期究成果豐碩，涵蓋防火被覆材料含石棉量之鑑定方法、鋼結 構構件防火被覆的國外檢驗方法介紹及提出鋼結構構件防火被 覆材料性能之要求草案。 2.建請以列表方式將國外有關鋼結構構件防火被覆材料性能要求 與本期研究所提方法加以對照。 3.本期有關防火被覆材料中含石棉量的鑑定方法的研究成果是否 可進一步有系統的聚焦介紹給業界人士參考。 姚教授昭智： 1.報告中之表 4-2 中，各個符號建議要用上、下標文字說明。 2.能否持續研究地震是否會導致舊式防火被覆材料掉落，導致石棉 污染室內空氣? 陳技師正平： 1.若可將石棉含量標準列入 CNS 可確保民眾健康。 2.報告書第 55 頁 3.17 內容為黏著力，但其標題為試驗封裝。而 3.16 之標題卻是黏著性，請確認是否正確。 3.第四章之文字內容尚欠缺順通暢，且辭意不易了解，建議完稿後 先請他人閱讀，確定可理解文意。 4.國內尚欠鋼結構之「防火設計」準則，若能將研究成果納入規範 可幫助實務設計。 鍾教授興陽: 1.CNS13970 與 CNS15546 兩種試驗方法的費用比，可列出以做參 考。 2.此次研究完成鋼構件被覆材料耐火性能試驗的草案，對業界與主
管機關有所助益。 柯技師鎮洋(書面意見)： CNS15546 和 CNS12514 之修訂建議，建議提送國家標準檢驗局辦 理後續作業。 計畫主持人回應（陳約聘助理研究員佳玲）： 1.有關防火被覆材料中石棉含量鑑定方法的研究成果將依審查意 見做系統補充與說明。 2.報告書第四章鋼結構被覆材料耐火性能試驗標準草案之符號標 註方式及用語將依審查意見修正。 （三)「彎矩連接式鋼梁之標準試驗與真實火害之比較研究」案： 邱顧問昌平 1.標準火害試驗與真實火害試驗兩者差別相當大，因後者開口較 大，即使高溫高過前者，但歷時較短，因此不易造成大梁之破壞 (T 翼板挫曲等)。 2.兩種火害試驗工作量很大，成果得之不易，希望由比較上可有一 合理之建議。木堆框架之火載量方式，與周邊開口大小之合理值 到底應如何，而使其接近標準火害試驗，得有較長之歷時。 方教授一匡 1.本研究特別針對鋼梁在火害升溫與降溫階段深入探討相關變形 特性，成果良好。 2.本研究成果對現行設計或施工實務可提出改善之處，建請在結論 做聚焦之記述。 姚教授昭智 建議可深入火災現場收集結構損壞資料，以助實驗觀察到的破壞 狀況之比較分析。
61 陳技師正平 1.梁柱接頭無接合材料之破壞，但是否螺栓有鬆弛現象?如何檢查。 2.銲道無破壞，是否有做非破壞檢測? 鍾教授興陽 1.此次研究所獲致真實束制下大梁受火害之成果與資料非常難 得，日後可進行後續的分析與研究，以瞭解大梁的真實行為。 2.西側大梁 LTB 可能與兩之小梁的膨脹收縮有關。 3.北側大梁之 LTB 可能與 EI 值受火害而下降有關。 4.一般火災的溫度曲線與標準升溫曲線不同，因此，此次研究的火 害所產生瞬間高溫比較接近真實情況。 柯技師鎮洋(書面意見)： 建議辦理「建築物構造防火性能驗證技術手冊」使用說明會，以 利推廣。 計畫主持人回應（陳約聘副研究員柏端）： 1.無論是標準試驗或是真實火害試驗，發現樓版都能發揮適時效 應，於鋼梁在高溫中失去承載力時，仍能保持結構穩定不垮，尤 其是加拉力筋之樓版，效果更為明顯。 2.本研究實驗以小梁中點達到最大撓曲量與最大撓曲速度，為實驗 中止條件，加上火害歷時短，因此主要大梁皆未達破壞階段，梁 柱接頭螺栓未發生剪斷情形，至於螺栓是否鬆弛將再進行檢驗。 3.報告書內容有關大梁側向扭轉挫屈及梁端下翼板挫屈原因，將依 委員意見進行探討及修正。 七、會議結論： （一）本次會議 3 案期末報告，經與會審查委員及出席代表同意， 審查結果原則通過。 （二）請詳細記錄與會審查委員及出席代表之意見，並請計畫主持
人參採及確依本部規定格式修正成果報告，注意文字圖表之 智慧財產權，如有引述相關資料，應註明資料來源，對於成 果報告之結論與建議事項內容，須考量應為具體可行，並適 時將研究成果投稿建築相關學報或期刊。
參考書目
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