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
鋼構造建築由於耐震性佳、施工期短及具循環利用特性，近年逐漸成為國內大型集合式住宅或商業辦公大樓的主流，然而，高溫下鋼材有強度折減與軟化的現象，若無法提供足夠的承載能力，往往造成建築物崩塌，進而影響人員生命及財產安全，使得火害對鋼構造建築的危害性較為嚴重，當鋼構件曝露在高溫中，藉由其防火被覆材料透過熱-物理變形、放熱化學反應及形狀改變等，延緩鋼材之溫度上升。防火被覆材料一般有磚石、水泥砂漿及灰泥、混凝土、防火塗料、噴覆式、底塗與板材，其中目前鋼構造建築常採用膨脹性塗料及噴覆式防火被覆材料。
國內有關膨脹性塗料及噴覆式防火被覆材料等，需依據內政部「建築新技術新工法新設備及新材料認可申請要點」辦理審核認可方能使用，且大多為國外實驗室所試驗通過的產品，究其原因之一係缺少鋼構件防火被覆材料之防火性能評估與其試驗方法。因僅依據CNS 12514-6「建築物構造構件耐火試驗法-第6部：梁特定要求」[1]及CNS 12514-7「建築物構造構件耐火試驗法-第7部：柱特定要求」[2]進行鋼構件防火被覆材料防火性能試驗，只能獲得個別單一梁、柱的防火被覆材料防火性能結果，無法評估至其他形狀、不同防火時效等所需之防火被覆厚度。直至109年9月17日經濟部標準檢驗局公布CNS 12514-10「建築物構造構件耐火試驗法－第10部：測定鋼結構構件防火被覆材料貢獻特定要求」[3]及CNS 12514-11「建築物構造構件耐火試驗法－第11部：鋼結構構件防火被覆評估特定要求」[4]，始有其相關規定進行其防火性能評估與試驗。本所防火實驗中心在鋼構件耐火試驗已累積相當多經驗，然而，其梁柱耐火爐係以防火構造研究為主建置，缺乏評估鋼構件防火被覆材料之耐火試驗經驗及所需設備，本研究探討進行防火被覆材料耐火試驗所需步驟與改善，進一步協助業界進行防火被覆材料研發與防火性能評估。
二、研究方法及過程
本研究進行蒐集和彙整國內外相關規範與檢測標準，以了解國外對鋼構件防火被覆材料耐火試驗法，並比較檢討有關標準之差異處。此外，本所防火實驗中心在單一鋼構件防火被覆材料耐火試驗與鋼構件耐火研究試驗已累積相當多經驗，惟缺乏進行評估鋼構件防火被覆材料之耐火試驗經驗及所需設備，本研究檢視現有梁柱耐火爐設備，評估所需改善方式，並建立相關標準作業程序及成本分析。
三、重要發現
(一)、CNS 12514-10不適用於實心鋼棒、鋼條或填充混凝土之鋼管構件，需特別注意，國內常用的填充式箱型鋼柱(或稱內灌混凝土箱型鋼柱，concrete-filled box columns)在使用膨脹性塗料及噴覆式防火被覆材料時，宜先了解國外如何進行其評估認可，以避免誤用。
(二)、CNS 12514-10有關梁與柱試體之結構鋼材應為任何熱軋結構用之低碳鋼(非合金、非熱處理鋼)，其降伏強度為200N/mm2~290 N/mm2(200~290MPa)，若使用的鋼材降伏強度超過時，其防火被覆厚度是否需調整，有待進一步探討。
(三)、鋼構造防火塗料及噴覆式防火被覆材料厚度之現場施工查驗，建議可參考CNS 12514-10相關規定進行。
(四)、鋼梁構件防火被覆材料之防火性能評估試驗初估增加費用約為33萬元/次，為提高國內潛在廠商意願，建議試體熱電偶線由各廠商自行安裝，耐火爐蓋與爐底及加載梁支承座等修改所需費用，則由潛在廠商共同分攤。
四、主要建議事項
建議一
鋼構件防火被覆材料之防火性能評估研究：立即可行之建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關： 
鑑於國內尚未進行鋼構件防火被覆材料之防火性能評估之案例，建議可先由國內潛在廠商、試驗室及評定機構合作，以累積相關經驗，並協助業界進行防火被覆材料研發與評估，除在國內市場使用並可做為取得國外認證之先期工作。