::: 首頁   資訊與服務    研究成果  
研究成果

全尺度框組壁式木構造承重牆加熱加載驗證及相關規範研修

計畫主持人: 蘇鴻奇
協同主持人:
執行單位:
執行期程:
GPN:
ISBN:
MOIS:
組別: 安全防災組
執行方式: 自行研究
關鍵詞: 木構造、框組壁式木構造、木構造承重牆、耐火性能驗證
參考文獻:

中文摘要


一、研究緣起

近年來符合永續性及環保性特質的木構造材料與建築,再度被人們所重視。木構造建築在國際間已蓬勃的發展。火災經常是由意外而引發,人為疏忽是最主要的原因,建築材料本身並不會引起火災,常見的人為疏忽包括電路超載使用,以及不當使用火氣等。木材會燃燒不具防火性,這是一般大眾對於木構造建築物防火安全性能最主要的疑慮。事實上,經由數以百計的實驗證明,木構造建築物的防火性能良好,且大斷面木構材具備高耐火性能。本所自民國90年即積極辦理「木構造建築物設計及施工技術規範」修訂工作,研究成果提供技術規範修正參考,內政部並於92年5月發布修正,為國內木構造建築物設計及施工規範主要之依據。在防火安全研究方面,亦分別於86年度辦理「木構造建築物防火性能技術規範及試驗基準之研究」,92年辦理「木構造防火基準之國際比較研究」,93年辦理「木構造耐火性能設計與驗證研究」,94年辦理「木構造防火技術規範與集成材炭化特性之研究」,95年本所與營建署籌組「木構造建築物設計及施工技術規範第9章建築物之防火」修訂小組,將成果制訂為「木構造建築物設計及施工技術規範」第九章,由內政部於97年10月發布修訂。有關防火構造建築物其主要構造應具防火時效者,「木構造建築物設計及施工技術規範」第九章目前已有規定者有柱、樑與牆,其中「9.3 木構造防火設計(2)框組壁式」規定係指非承重框組壁式牆。所以尚需補充承重框組壁式牆的防火性能規定,此為本研究背景因素。故104年度辦理木構造樓屋頂耐火性能設計與驗證研究,105年度辦理木構造樓板與屋頂耐火性能技術精進研究,本年度延續木構造建築耐火性能研究,以框組壁式木構造承重牆為研究對象,進一步採用本土化材料進行耐火性能設計與驗證研究。

整體研究預計2年分期完成,第1年(106年)已完成進行牆體覆蓋板防火性能研究,第2年(107年)進行全尺度框組壁式木構造承重牆加熱加載驗證及相關規範研修。

二、研究方法及過程

1. 研究範圍訂定與文獻回顧法:對國內框組壁式木構造牆試體覆蓋板材料之使用進行實地調查,配合收集國外相關文獻資料。探討國內框組壁式木構造之設計型態,相關框組壁式木構造方式之耐火性能文獻收集與整理。

2.實驗驗證法:第2年採用CNS12514系列標準進行全尺度框組壁式木構造承重牆耐火性能實驗。牆體骨架以進口SPF材料組構並配合其餘材料採國內本土化材料及參考國外試驗規範構法設計框組壁式木構造承重牆進行實驗驗證法:設計300cm×410cm實尺寸框組壁式木構造承重牆試體4組,進行耐火耐火實驗與分析。

3. 第1年已針對牆體覆蓋板防火性能為研究主題,蒐集國外覆蓋板試驗與性能文獻資料彙整分析,以及調查本土化材料為研究對象進行防火性能研究。第2年(107年)進行全尺度框組壁式木構造承重牆加熱加載驗證及相關規範研修。

三、重要發現

1. 2×4木框架4m長牆體於加載5000kg時,採用三種板材,12mm耐燃1級矽酸鈣板2層、15mm 耐燃1級GBR石膏板2層、15mm 耐燃1級GBF石膏板2層所組成試體其防火時效性能分別為60、87、103分鐘,故皆可具備1小時防火時效的性能。 

2.實驗過程中因非曝火面背溫皆低於100℃且無特別異狀故並未實施棉花墊引燃與測隙規實驗,亦無產生超過10秒的持續性火焰,具有良好的遮焰性。

3.實驗過程試體的壓縮量突然增加急速產生大量變形,所以木構件於火災時是容易產生急速導致倒塌的情況,此現象須於發生火災時進行逃生避難與滅或救災時特別注意。

4.CNS14705-1建築材料燃燒熱釋放率試驗結果在與牆體進行「CNS12514-1建築物構造構件耐火試驗法-第8部:非承重區劃構件特定要求」的實驗結果比較結果顯示:經CNS14705-1實驗之總熱釋放量越小之板材所組構之牆體,其防火時效性能越好。

四、主要建議事項

建議一

可以依據框組式木構造承重牆實驗結果研提木構造建築物設計及施工技術規範修正建議:立即可行建議

主辦機關:本部建築研究所

協辦機關:內政部營建署

依據CNS12514-1之實驗結果顯示2×4框組式木構造採用12mm耐燃1級矽酸鈣板2層、15mm 耐燃1級GBR石膏板2層、15mm 耐燃1級GBF石膏板2層等三種材料所組成試體承重牆,實驗結果具備1小時防火時效性能。此項研究成果可供構造建築物設計及施工技術規範修正建議。可增加框組壁式木構造承重牆組構建議。

建議二

研擬建築用板材的特殊性防火性能驗證方式國家標準草案:中長期建議

主辦機關:本部建築研究所

協辦機關:經濟部標準檢驗局

研擬建築用板材的特殊性防火性能驗證方式國家標準草案,以供室內裝修板材未來運用於建築構件(承重牆壁、梁、柱、樓地板頂)於火災旺盛期之防火性能參考。



英文摘要


1.The research background

The material of the cover is the most important factor that determines the fire performance of the framed timber wall. However, the building material is a lack of test method and performance standards to apply during the fire extinction period.

2.Research process

This study survey many test method and performance standards for building materials during the stage of fully-developed fire. The fire test have been conducted on these walls specimens with several different building materials.

3.Conclusion

(1)The covering board is the most important fire prevention of walls.

(2)Incombustibility of interior finish material of buildings cannot be measured fire resistance in fully development period.

(3)Fire performance of building materials is as follows:Gypsum board-GBF>Gypsum board-GBR>Calcium silicate board-CSB.

(4)The new fire resistance tests method of the building material  has been completed which refer to the  ASTM C 1396.