火災與地震一直是建築物損壞與破壞的主要原因，近年巨大災害頻仍，多重、複合性災害對建築物的研究相形重要。本所已針對鋼筋混凝土造建築與鋼構造建築之構件與構架有系統地進行火害中的實驗與研究，並已獲致豐碩之成果，惟尚缺少探討受到火災高溫影響後的建築物，其火害後的結構耐震性能評估。
基此，本所與國家地震中心台南實驗室合作，於110年進行實尺寸鋼筋混凝土構架屋於真實火害後的大型振動台實驗，藉以探討鋼筋混凝土建築物發生火災後之耐震能力。本研究製作兩座鋼筋混凝土單層單跨構架屋，如圖1所示，分別為無火害（NF），及受火害（F），混凝土設計抗壓強度為210 kgf/cm2，鋼筋設計降伏強度為SD 420 W，試體尺寸及配筋如表1所示。
本次實驗火載量設計，參考本所研究成果「火載量評估技術研究-以辦公室為例」辦公室最大火載量1,279MJ/m2，開口尺度為10 cm × 210 cm，火害實驗過程，如圖2所示。火害實驗結果顯示868~887秒發生閃燃(室內天花板達600℃)，最高溫約900~1,000 ℃，前3000秒內有兩次峰值產生，原因為不同時間點產生大量燃燒，並於二次燃燒後產生平台段且延時長，約14000秒後開始降溫，降溫速率約為2.4℃/min，直至20000秒空間平均溫度約降至100℃。梁表面、中心混凝土最高溫分別為478℃、106℃；鋼筋最高溫200℃。柱表面、中心混凝土最高溫分別為360~500℃、135℃；鋼筋最高溫191℃。
RC造構架振動台實驗係以載重塊模擬3層樓建築，如圖3所示。本次實驗輸入震波為美國EL Centro地震及集集地震TCU063南北向地表加速度。實驗時先輸入30 gal白噪訊號進行系統識別，頻率為0.1至30 Hz，以識別結構物基本頻率。強震測試由最大地表加速度PGA 為 0.1 g開始，直到層間位移角達3 %時（90 mm）實驗終止。
經比較兩者振動台實驗結果顯示，無火害試體受震前週期為0.48 sec，實驗終止時（TCU063組別，PGA = 0.185g）週期為1.06 sec。受火害試體受震前週期為0.80 sec，實驗終止時（TCU063組別，PGA = 0.125g）週期為1.11 sec。如將試體視為單自由度剪力屋架，受火害試體受震前初始側向勁度較無火害試體折減64%。另當EL Centro，PGA = 0.1g時，受火害與無火害試體之層間位移分別為16.24 mm、26.56 mm，放大1.63倍；當TCU063，PGA = 0.1g時，受火害與無火害試體層間位移分別為18.21 mm、47.11 mm，放大2.6倍。圖4及圖5分別顯示EL Centro震波與TCU063震波，火害前、後PGA與層間位移關係，發現火害後初始勁度有顯著折減。TCU063震波作用下，以層間位移角達3%（90mm）作為實驗終止條件，PGA由0.184 g降為0.134 g，耐震能力下降27%。
本研究跨領域結合本所、成功大學與國家地震中心台南實驗室進行實驗，後續本所將持續發展火災後建築物之實驗技術方法與流程，並建立有系統的火害後建築物之結構耐震性能評估方法，且研究火災及地震之多重性災害對建築物之影響，以期能提升建築物耐震與防火性能。
圖1鋼筋混凝土構架屋
表 1鋼筋混凝土構架屋構件尺寸表
圖2鋼筋混凝土構架屋火害實驗
圖3火害後振動台實驗
圖4 EL Centro組別PGA與層間位移圖
圖5 TCU063組別PGA與層間位移圖