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建築研究簡訊第116期

  • 日期:111-07-25
業務報導李其忠
鋼構件防火被覆耐火試驗之探討

       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。

       國內鋼構件防火被覆材料,皆由國外檢驗機構出具之性能或許可證明文件,經內政部「建築新技術新工法新設備及新材料認可申請要點」審核認可,方能在國內市場使用。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,雖可依據CNS 12514-6「建築物構造構件耐火試驗法-第6部:梁特定要求」及CNS 12514-7「建築物構造構件耐火試驗法-第7部:柱特定要求」進行鋼構件防火被覆材料防火性能試驗,但只能獲得單一梁、柱的防火被覆材料防火性能結果,無法評估應用至其他形狀或不同防火時效等所需防火被覆厚度。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」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」,始有其相關規定可進行防火性能評估與試驗。

       另鋼構件防火被覆材料厚度依內政部營建署「申請建築防火材料審核認可作業注意事項」規定,“屬英國LPC、美國UL、加拿大ULC等機構檢驗合格所出具之證明文件或登載於上開機構所出版之使用手冊之防火被覆材,均以該機構原核可防火材料被覆厚度增厚四分之一為核可標準”,該厚度加乘緣由,可由內政部部營建署90年10月26日九十營署建管字第055632號書函說明得知:「厚度加乘規定事宜,係因國外與國內CNS所規定破壞溫度不同所致。分析經我國防火材料審查通過之各材料的鋼材破壞溫度確有不同之處,若經加厚四分之一加乘計算,會形成增厚效果不同之差異,目前英國所採用之推算評估公式做法,似得作為我國參考,惟我國需先確立訂定破壞溫度為何。於現行CNS尚未修改前,申請人得要求評估機構依現行350℃/450℃基準計算或逕行依循現行加乘規定…」。經查前述之CNS為CNS 12514「建築物構造部分耐燃檢驗法」(1989)規定鋼構造(柱、樑)破壞溫度為350℃(平均溫度)/450℃(最高溫度),之後修改為500℃(平均溫度)/550℃(最高溫度),CNS 12514-1「建築物構造構件耐火試驗法-第1部:一般要求事項」(2014)承重能力則必須由加載決定,無鋼材破壞溫度規定。因此,若依CNS 12514-10及CNS 12514-11標準評估與試驗所得結果,防火被覆材料厚度則可不用增厚四分之一。

       本所防火實驗中心在鋼構件耐火試驗已累積相當多經驗,依據CNS 12514-10完成盤點現有梁柱耐火爐設備、所需增修處及建立相關標準作業程序,業於111年5月30日獲得CNS12514-10之TAF認證,並申請內政部建築新技術新工法新設備及新材料性能試驗機構指定,期能協助業界進行防火被覆材料研發與增加防火實驗中心檢測收入。