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篇名 鋼結構之火害行為淺論 作者 李坤芫。國立永靖高工。建築科一年甲班 許豪為。國立永靖高工。建築科一年甲班 指導老師 廖長志 壹●前言 一、鋼結構未來趨勢 現今社會因金融風暴的影響，使得各種用品、原料、民生用品大幅度的物價暴漲， 建築所花費的成本也隨著此現象而逐漸攀升。又由於台灣處於環太平洋地震帶高 活動區域，鋼結構逐漸有取代傳統鋼筋混凝土結構之趨勢。鋼結構具有自重輕、 強度大、耐震性佳、材質均勻及施工迅速等各種優點，也因台灣砂石資源匱乏， 混凝土價格將上揚，鋼筋混凝土構造之價格優勢將逐漸喪失，雖然成本比鋼筋混 凝土來得高，但鋼結構在建築生命週期中，所消耗的能源與製造的汙染皆較鋼筋 混凝土構造為少，故以建築成本考量多使用於超高層建築，但由於此結構防火的 角度來看，鋼結構比鋼筋混凝土較不耐火，普通鋼材在溫度 350℃時，鋼材會因 溫度過高而產生軟化現象，此時整座大樓會因承載力較大，使得鋼材彎曲變形， 而導致大樓崩塌。以 2001 年美國紐約世貿雙子星大樓為例，雙子星大樓並未毀 於飛機之撞擊，卻因飛機上的汽油燃燒而引起大火，使得鋼結構軟化而造成整座 大樓崩塌，傷亡慘重，因此本淺論主要議題在於深入了解鋼結構之特性、強度、 以及防火措施。唯有鋼材之高溫材料性質頗具地域性，國內對鋼結構耐火性能研 究亦有迫切需求。(註一) 貳●正文 一、鋼結構 綱結構使用之構造有型鋼、鋼柱、鋼樑、鋼桁架、鋼構造等之分類。 1.型鋼： 型鋼有 H 型鋼、I 型鋼、角鋼、槽型鋼、C 型輕型鋼及 Q-Deck 用型鋼、構型鋼等。 H、I 型鋼有組合型鋼及壓延型鋼。 2.鋼柱: 結構鋼柱可由單之組成的 I 型鋼，或由各種型鋼組合而成。各別的型鋼通常用鉚 釘或焊接來接合，或焊接而成各種組合截面。 A. I 字鋼柱： 最普通使用的鋼注視 I 字鋼，規格深度自 8 到 14 吋，每種規格深度，都有各種 不同的重量可供採用，但應注意的是，將輾札機張開所產生同一規格深度的幾種 不同截面積的輾札鋼，將使輾鋼的實際深度增加。 B.蓋板 I 字鋼柱: 1 若最大值的寬緣鋼所不能擔任的較重的柱截面，可用蓋板或將凸緣板鉚接或焊接 在寬緣鋼上而組成之。 C.板與角鋼柱: 係由一塊腹板與四支角鋼組合的柱，同時也可以蓋板，這種方法可組合幾乎任何 所需尺寸的柱子。 ３.鋼樑： 梁，可包括各種抗擾構件如樑、大樑、欄柵、楣、桁條與緣子，這些特定名稱的 指定，是由於其在用途上得不同而定。 A.楣： 是用來安排在牆的開口上已承載磚或石圬工，且能充分隱藏的楣剖面圖。 B.欄柵： 在載重相當大而 joist 間距寬的地方，若使用 S 梁，經證明是經濟的，但在載重 輕而間距密的地方，可採用特別輕量的型鋼。M 型鋼是輕量柵的一種， 是形狀與標準 S 梁相同的輾軋鋼。 ４.鋼桁架： 鋼桁架(steel trusses)的最常用型式，做雙斜面屋架支承者，為芬克式桁架與普拉 特桁架，作為平式或輕微傾斜屋頂支承者，為普拉特桁架與華倫桁架。鋼桁架的 設計，對跨徑與載重無甚理由予以限制。常用工廠配製並運至工地架設。鋼桁架 亦常用作高層建築的內部構架的一部分，用以跨過禮堂、大廳、宴會場所、跳舞 廳或其他房間需要較大地板面積，而不受柱所阻礙者。鋼桁架的另一種普通用途 是，支持戲院的樓座(balconies)。因受柱子的妨礙，故再可能時將柱子免除。一 個桁架中所含的構材，必在接頭處連接，或集合在一點用鉚釘或焊以形成桁架的 形式。(註二) 二、鋼結構之火害 鋼材最大的致命弱點是不耐高溫，在處於超過 300 度高溫後強度急據降低，500 度鋼材強度約為常溫的 60-70%，當超過 800 度時鋼材即呈現軟化破壞現象，過 去學者研究對於鋼結構在高溫環境下的結構行為模式都建立在對單一構件(如梁 或柱)的耐火試驗結果上，認為因溫度昇高所造成材料強度的降低為主要因素， 因此現行的設計規範亦遵循以一脈搏。若以建築物室內溫度變化行程來表示的 話，可分為火災成長期，