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- 獨(dú)領(lǐng)全球！我國首創(chuàng)火災(zāi)、地震多重災(zāi)害實(shí)屋模擬實(shí)驗(yàn)
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【MyGoNews方暮晨/綜合報(bào)導(dǎo)】建築物受過火害後對(duì)結(jié)構(gòu)體安全性及耐震性能的影響有多大？為幫大眾解惑，內(nèi)政部建築研究所獨(dú)領(lǐng)全球，首創(chuàng)建置實(shí)尺寸鋼構(gòu)屋，進(jìn)行火災(zāi)及地震複合性災(zāi)害實(shí)驗(yàn)，並將實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供後續(xù)建構(gòu)多重災(zāi)害的鋼構(gòu)建築結(jié)構(gòu)安全評(píng)估、補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，及回饋檢討修正結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)的參考，開啟了結(jié)構(gòu)防火研究新紀(jì)元。
內(nèi)政部表示，近年來建築延壽、永續(xù)利用及災(zāi)害韌性的概念愈來愈受重視，由於臺(tái)灣位於環(huán)太平洋地震帶上深受地震災(zāi)害威脅，建築物在漫長(zhǎng)的生命週期中，可能遭受火災(zāi)、震災(zāi)等多重災(zāi)害影響，因此多重性及複合性災(zāi)害研究，對(duì)臺(tái)灣而言相當(dāng)重要。
不過，國際上各國研究機(jī)構(gòu)因受限於實(shí)驗(yàn)設(shè)備建置不易等因素影響，並未針對(duì)耐震及防火等多種災(zāi)害相互影響進(jìn)行研究，造成建物性能衰減的風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)安全性診斷基準(zhǔn)及補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)付之闕如。
為了深入探討這些問題，內(nèi)政部建築研究所以國內(nèi)高層建築最常使用的鋼構(gòu)建築為對(duì)象，推動(dòng)「鋼構(gòu)建築複合性災(zāi)害作用下耐火科技研發(fā)計(jì)畫」，於2015年建置實(shí)尺寸鋼構(gòu)屋，附有隔震平臺(tái)與激振設(shè)施可模擬小型地震，並於2016年11月29日進(jìn)行實(shí)尺寸鋼構(gòu)屋火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)，及在火災(zāi)試驗(yàn)前後進(jìn)行靜態(tài)載重及地震動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，以對(duì)照比較火害衝擊對(duì)建築物耐震性能下降的影響及幅度。
這次實(shí)驗(yàn)，主要進(jìn)行小梁及樓板的多重性災(zāi)害行為研究，參考?xì)W洲規(guī)範(fàn)(Eurocode 1)及英國建築研究院(BRE)的火害實(shí)驗(yàn)參數(shù)，模擬辦公室火災(zāi)情境(火載量密度為35kg/m2木材重量)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示最高溫達(dá)到1,000℃以上、小梁及樓板發(fā)生10公分下陷變形，最後小梁產(chǎn)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致承載能力失效，但載重重新分配於樓板，降低結(jié)構(gòu)破壞趨勢(shì)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將提供業(yè)界進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考應(yīng)用，並回饋修正電腦模擬如材料熱傳導(dǎo)、熱輻射及熱對(duì)流等參數(shù)條件，以提升火災(zāi)結(jié)構(gòu)行為電腦模擬的精確度。
內(nèi)政部指出，本次實(shí)驗(yàn)鋼構(gòu)屋是由建研所、成功大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，及中鋼(提供鋼材)、中鋼構(gòu)(製作組裝)、劦承精密(提供隔震器)及柏林公司(防火被覆)等產(chǎn)官學(xué)集資共同建造完成，不僅建造經(jīng)費(fèi)由1,500萬元降至300萬元，業(yè)界亦可藉由此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證其產(chǎn)品功能，締造了國內(nèi)產(chǎn)、官、學(xué)跨界合作研究的成功經(jīng)驗(yàn)。
此外，本次實(shí)驗(yàn)也動(dòng)員了建築研究所、成功大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)約30人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)天臺(tái)南市消防局協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)支援外，亦通過紅外線熱像儀監(jiān)測(cè)，了解結(jié)構(gòu)溫度與變形情況，作為日後火災(zāi)消防人員進(jìn)場(chǎng)搶救安全判斷參考。
內(nèi)政部強(qiáng)調(diào)，建研所後續(xù)將針對(duì)先震後火等不同情境的多重性災(zāi)害進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，持續(xù)探討防火、消防設(shè)備及維生管路防火性能衰減狀況與事先補(bǔ)救措施，並發(fā)展火害後鋼結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)與診斷、補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，期能提升建築物耐震、防火能力，強(qiáng)化建築結(jié)構(gòu)安全，更全面地保障國人居住安全。
鋼構(gòu)屋小梁及樓板火害扭曲、下陷變形狀況(圖：內(nèi)政部建築研究所)
不過，國際上各國研究機(jī)構(gòu)因受限於實(shí)驗(yàn)設(shè)備建置不易等因素影響，並未針對(duì)耐震及防火等多種災(zāi)害相互影響進(jìn)行研究，造成建物性能衰減的風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)安全性診斷基準(zhǔn)及補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)付之闕如。
紅外線熱像儀監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)溫度與變形情況，供消防人員研判搶救安全性(圖：內(nèi)政部建築研究所)
這次實(shí)驗(yàn)，主要進(jìn)行小梁及樓板的多重性災(zāi)害行為研究，參考?xì)W洲規(guī)範(fàn)(Eurocode 1)及英國建築研究院(BRE)的火害實(shí)驗(yàn)參數(shù)，模擬辦公室火災(zāi)情境(火載量密度為35kg/m2木材重量)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示最高溫達(dá)到1,000℃以上、小梁及樓板發(fā)生10公分下陷變形，最後小梁產(chǎn)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致承載能力失效，但載重重新分配於樓板，降低結(jié)構(gòu)破壞趨勢(shì)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將提供業(yè)界進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考應(yīng)用，並回饋修正電腦模擬如材料熱傳導(dǎo)、熱輻射及熱對(duì)流等參數(shù)條件，以提升火災(zāi)結(jié)構(gòu)行為電腦模擬的精確度。
內(nèi)政部指出，本次實(shí)驗(yàn)鋼構(gòu)屋是由建研所、成功大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，及中鋼(提供鋼材)、中鋼構(gòu)(製作組裝)、劦承精密(提供隔震器)及柏林公司(防火被覆)等產(chǎn)官學(xué)集資共同建造完成，不僅建造經(jīng)費(fèi)由1,500萬元降至300萬元，業(yè)界亦可藉由此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同時(shí)驗(yàn)證其產(chǎn)品功能，締造了國內(nèi)產(chǎn)、官、學(xué)跨界合作研究的成功經(jīng)驗(yàn)。
建研所蔡綽芳組長(zhǎng)(左)說明實(shí)驗(yàn)鋼構(gòu)屋建構(gòu)過程(圖：內(nèi)政部建築研究所)
內(nèi)政部強(qiáng)調(diào)，建研所後續(xù)將針對(duì)先震後火等不同情境的多重性災(zāi)害進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，持續(xù)探討防火、消防設(shè)備及維生管路防火性能衰減狀況與事先補(bǔ)救措施，並發(fā)展火害後鋼結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)與診斷、補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，期能提升建築物耐震、防火能力，強(qiáng)化建築結(jié)構(gòu)安全，更全面地保障國人居住安全。
