鋼結構建築由於具有強度高、自重輕、施工速度快等優點，因此常使用於高樓層建築。且因鋼結構具有良好的韌性，鋼構造抗彎矩構架更被廣泛的應用於耐震系統。國內外對於鋼結構梁柱接頭構件於火害中之行為，已有相當程度之研究，然而過去梁柱接頭多集中於一般鋼材之火害試驗，反觀現今高強度鋼材的中高層建築物已日漸增多，但採用高強度鋼材的梁柱接頭於火害下的行為甚為不明，相關的研究亦甚少，尤其當溫度高於540°C時，高強度鋼材不論降伏強度和彈性模數的衰減幅度皆大於一般鋼材，且相較於一般鋼材，高強度鋼材在愈高溫的環境下衰減的幅度愈趨明顯，故以高強度鋼材應用於梁柱接頭遭受火害之研究值得探討。

二、研究方法與過程

為探討高強度鋼材(SM570)應用於不同型式之梁柱接頭在承受高溫下的行為，規畫2組符合耐震設計之大尺寸高強度鋼構造梁柱接頭實驗，以梁翼板切削之有無，及搭配2種焊接扇形開孔型式為研究參數，如圖1所示，探討不同銲接扇形開孔型式搭配梁翼有無切削之梁柱接頭，於載重與高溫下的變形行為及破壞模式。試體為懸臂梁接一層樓高的柱之外部接頭子結構，模擬結構物於火害中實際情形，於梁上翼板上緣及上層柱被覆防火棉，在試體柱端與梁端處分別以0.2及0.3載重比施加集中載重，並依CNS 12514-1標準升溫曲線進行定載加溫實驗。最後以有限元素分析結果與實驗結果相互比對，建立正確分析模型，驗證高強度鋼構造梁柱接頭之受火行為及耐火時間。

三、重要發現

兩組試體梁加載點達撓曲性能基準時間皆超過35分鐘，試驗後，試體行為有梁端微向下變形，及下層柱翼板局部挫屈，而梁構件及試體其餘部分無破壞行為。

實驗結果顯示，梁翼切削之有無對試體受火行為的影響顯著，梁翼未切削較有切削之試體，梁端上揚的幅度較大，梁柱交會區旋轉角變化較明顯，並有略佳的耐火時間，而銲接扇形開孔型式的影響則不明顯。

下層柱的變形為造成梁撓度達性能基準之主要原因，試體僅下層柱翼板挫屈變形，梁端有向下變形但無破壞行為，上層柱及梁柱交會區亦無變形，銲道、螺栓、剪力板及梁柱接合處皆無破壞。由於試體上層柱受防火棉被覆影響，當柱於軸向壓縮變形時，僅受火之下層柱挫屈變形，下層柱之彎曲變形造成試體以順時針方向偏轉，導致梁撓度的增加。

四、結論與建議

(一).採用高強度鋼材之梁柱接頭，於常溫下雖符合規範強柱弱梁設計，但實驗結果顯示，H型柱於實驗中因受高溫影響而強度衰減，導致柱受火處挫屈變形，進而影響梁端撓度變形量增加。後續的研究建議進行高強度鋼板箱型鋼柱梁柱接頭在高溫下的行為。

(二).實驗室火害研究一般皆以標準升溫曲線加溫構件，惟整體構架受火的行為將異於構件，且實際火災之升溫與標準升溫有所不同。建議進行實尺寸鋼構造建築承受真實火災性能的建立，以探討不同升溫方式於結構行為之影響。

(三).因高溫火害試驗昂貴，故模擬分析有其重要性。有限元素分析可合理預測試體於火害下之溫度變化與試體之變形，亦可提供試驗中因受限而無法測量之數據，建議可於後續之參數研究或相似試驗之前期分析採用。

圖1 左上：梁翼板梯度切削，右上：梁翼板無切削左下：雙圓弧銲接扇形開孔，右下：AWS建議耐震銲接扇形開孔