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105-12-14 10:18
建築研究所
獨領全球 我國首創火災、地震多重災害實屋模擬實驗

建築物受過火害後對結構體安全性及耐震性能的影響有多大?為幫大眾解惑,內政部建築研究所獨領全球,首創建置實尺寸鋼構屋,進行火災及地震複合性災害實驗,並將實驗結果提供後續建構多重災害的鋼構建築結構安全評估、補強技術,及回饋檢討修正結構設計規範的參考,開啟了結構防火研究新紀元。

國際首例實尺寸火害、震害多重災害模擬實驗

國際首例實尺寸火害、震害多重災害模擬實驗

內政部表示,近年來建築延壽、永續利用及災害韌性的概念愈來愈受重視,由於臺灣位於環太平洋地震帶上深受地震災害威脅,建築物在漫長的生命週期中,可能遭受火災、震災等多重災害影響,因此多重性及複合性災害研究,對臺灣而言相當重要。不過,國際上各國研究機構因受限於實驗設備建置不易等因素影響,並未針對耐震及防火等多種災害相互影響進行研究,造成建物性能衰減的風險,相關安全性診斷基準及補強技術付之闕如。

為了深入探討這些問題,內政部建築研究所以國內高層建築最常使用的鋼構建築為對象,推動「鋼構建築複合性災害作用下耐火科技研發計畫」,於去(104)年建置實尺寸鋼構屋,附有隔震平台與激振設施可模擬小型地震,並於今(105)年11月29日進行實尺寸鋼構屋火災模擬實驗,及在火災試驗前後進行靜態載重及地震動態試驗,以對照比較火害衝擊對建築物耐震性能下降的影響及幅度。

這次實驗,主要進行小梁及樓板的多重性災害行為研究,參考歐洲規範(Eurocode 1)及英國建築研究院(BRE)的火害實驗參數,模擬辦公室火災情境(火載量密度為35kg/m2木材重量)進行實驗,實驗結果顯示最高溫達到1,000℃以上、小梁及樓板發生10公分下陷變形,最後小梁產生側向扭轉,導致承載能力失效,但載重重新分配於樓板,降低結構破壞趨勢。實驗數據將提供業界進行結構設計參考應用,並回饋修正電腦模擬如材料熱傳導、熱輻射及熱對流等參數條件,以提升火災結構行為電腦模擬的精確度。

鋼構屋小梁及樓板火害扭曲、下陷變形狀況

鋼構屋小梁及樓板火害扭曲、下陷變形狀況

內政部指出,本次實驗鋼構屋是由建研所、成功大學研究團隊,及中鋼(提供鋼材)、中鋼構(製作組裝)、劦承精密(提供隔震器)及柏林公司(防火被覆)等產官學集資共同建造完成,不僅建造經費由1,500萬元降至300萬元,業界亦可藉由此項實驗同時驗證其產品功能,締造了國內產、官、學跨界合作研究的成功經驗。

此外,本次實驗也動員了建築研究所、成功大學研究團隊約30人進行實驗,當天臺南市消防局協助現場支援外,亦通過紅外線熱像儀監測,了解結構溫度與變形情況,作為日後火災消防人員進場搶救安全判斷參考。

紅外線熱像儀監測結構溫度與變形情況,供消防人員研判搶救安全性

紅外線熱像儀監測結構溫度與變形情況,供消防人員研判搶救安全性

內政部強調,建研所後續將針對先震後火等不同情境的多重性災害進行實驗,持續探討防火、消防設備及維生管路防火性能衰減狀況與事先補救措施,並發展火害後鋼結構健康檢測與診斷、補強技術,期能提升建築物耐震、防火能力,強化建築結構安全,更全面地保障國人居住安全。

建研所蔡綽芳組長(左)說明實驗鋼構屋建構過程

建研所蔡綽芳組長(左)說明實驗鋼構屋建構過程

  • 聯 絡 人:蔡綽芳組長
  • 聯絡電話:02-8912-7827
  • 發稿單位:建築研究所