中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
國內外有關鋼構造建築受火害在結構行為的實驗與研究，大多著重在構件層級或次構件層級，研究有關柱、梁、樓板、接頭等重要構件於火害高溫下的結構行為，而目前我國現行對於建築物之主要結構用構件的耐火能力檢驗，主要是依據國家標準CNS 12514「建築物構造構件耐火試驗法」系列標準中所規定之方法，對於未與其他構件相連接之獨立構件進行火害試驗，構件或次構件層級的火害實驗雖然可以獲得獨立的構件或次構件在火害高溫下的結構行為與強度，但這些的構件或次構件在真實的鋼構造建築中是與其他構件相連接，當建築物受到高溫火害時，構件與構件之間會相互給予束制，因而形成構件內的束制內力，此種束制內力在建築物遭受火害侵襲的升溫和降溫階段時，將對構件的結構行為造成重大影響，這種受到束制的邊界條件難以在構件層級或次構件層級的火害實驗中顯現，因此，透過實尺寸鋼構屋的真實火災實驗，曝火於真實火災其結構反應、怎樣的影響等為結構設計界所關注的重點，並可補充及比較現行試驗結果差異或不足處，且能貼近實際情形。
本所「鋼構建築複合性災害作用下耐火科技研發計畫」於104年完成建置實尺寸鋼構屋，其基地為19.35m×13.35m，尺寸為一層樓的鋼構（樓層高度4m，面積12m×12m，2跨×2跨，計9根柱），其鋼梁與鋼柱皆採用H型鋼，梁柱接頭採用梁翼板與柱銲接，梁腹板與柱栓接的彎矩接頭，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，未來可擴建成5層樓，且設置隔震器(滑動支承)與激振設施，作為多重災害實驗基地。並在105~108年已陸續完成實尺寸鋼構屋彎矩連接、剪力連接鋼梁(含修復)、切削減弱式接頭鋼梁(RBS)與梁柱接頭、角柱、邊柱及樓板等火害結構行為研究。
鑑於實尺寸鋼構屋火害實驗資料數據龐大，為有效提供業界參考使用，今(109)年度彙整歷年研究成果，完成鋼構屋火害實驗資料彙編。
二、研究方法及過程
本研究彙集整理已完成的實尺寸鋼構屋火害實驗資料，不包括靜動態實驗。本研究除參考英國Cardington 實尺寸鋼構架屋火害實驗數據資料格式，彙整歷年實驗成果，並蒐集國內外相關研究機構作法，期能提供業界對於鋼結構受火害安全評估與設計之參考運用。
三、重要發現
(一)、由蒐集的文獻顯示，NIST 為美國政府機構其相關研究計畫報告資料於網站免費提供下載，有關Cardington 火害實驗資料，亦可從網站獲得相關訊息及下載，如英國鋼鐵公司所出版的實驗數據集與成果報告，另加州大學聖地亞哥分校所進行5 層樓實尺寸鋼筋混凝土實驗屋實驗的研究報告，從網站下載獲得，此外有些研究機構部分研究成果須付費購買或加入會員取得。
(二)、本所實尺寸鋼構屋火害實驗資料彙編，考量資安與使用對象的篩選，將參考英國鋼鐵公司出版Cardington 火害實驗數據集方式，以紙本方式發行。
(三)、本研究已完成彙集整理105 年起所進行之實尺寸鋼構屋火害實驗數據共計5次，其內容包含歷次實尺寸鋼構屋火害實驗目的與規劃、歷次實驗的溫度與位移量測位置圖及歷次實尺寸鋼構屋火害實驗之各構件的溫度與位移數據，以圖形及表格呈現。
(四)、由文獻所獲得的Cardington 實驗數據運用，大部分投稿國際期刊論文及發展數值模擬模型，並修改鋼結構設計規範，此可做為本研究未來數據公開之借鏡。
四、主要建議事項
防火實驗資料庫之功能擴充與改進研究：立即可行之建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：
本所防火實驗中心之防火實驗資料庫於99 年建置，迄今已10 年，當時完成資料庫骨幹建置；與熱釋放率實驗資料作為防火實驗資料庫之主幹，然防火實驗中心已進行相當多不同類型火害實驗，如結構防火實驗、材料性質實驗、大尺度火災及客製化實驗，獲得大量實驗數據及材料燃燒特性資料，建議後續可將防火實驗資料庫之實驗項目進行擴充及使用介面之修改，使其更加完整與便利貼近使用者操作，並提供產學界研發與規範修訂的參考。