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鋼結構火害 力學行為 與 安全鑑定 實務

鋼結構火害 力學行為 與 安全鑑定 實務. 結構安全鑑定之含義 1 、結構體有安全疑慮或瑕疵現象，鑑定工作內容如下： (1) 了解發生 原因 。 (2) 研判 責任歸屬 。 (3) 修復及補強 建議。 (4) 修復及補強費用 估算 。 2 、鑑定工作如醫生與病人之關係，必須循序漸進找出病因，鑑定步驟如下： (1) 收集各種 損害現象 ( 癥狀 ) 。 (2) 抽樣試體 試驗 。 (3) 佐以 力學原理 ， 綜合研判 ，找出正確的原因。 (4) 擬定正確的 處理方式 及 改善建議 。 3 、結構安全鑑定之困難度遠高於新建工程之設計與施工，監定人必須具備之

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鋼結構火害 力學行為 與 安全鑑定 實務

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  1. 鋼結構火害 力學行為與安全鑑定實務

  2. 結構安全鑑定之含義 1、結構體有安全疑慮或瑕疵現象，鑑定工作內容如下： (1)了解發生原因。 (2)研判責任歸屬。 (3)修復及補強建議。 (4)修復及補強費用估算。 2、鑑定工作如醫生與病人之關係，必須循序漸進找出病因，鑑定步驟如下： (1)收集各種損害現象(癥狀)。 (2)抽樣試體試驗。 (3)佐以力學原理，綜合研判，找出正確的原因。 (4)擬定正確的處理方式及改善建議。 3、結構安全鑑定之困難度遠高於新建工程之設計與施工，監定人必須具備之 條件如下： (1)深厚的專業素養。 (2)豐富的施工經驗。 (3)充分了解檢測技術之內函、及各種補強材料之特性與施工工法等。 (4)掌握正確的研判方向及作出最佳效益之改善建議。 　4、對於鑑定結論有安全疑慮之建築物，宜建議 (1)補強工程之設計與監造，建議委託專業技師辦理。 (2)對於重要用途之建築物，視需要建議業主辦理補強工程設計圖說委由 專業機構審查，以確保補強設計之有效性。

  3. 火害鑑定原則 以回復原有強度為原則。

  4. (一)模板工程火害

  5. 鑑定方法 1、利用柱底鋼筋附近表層混凝土作燒失量試驗，推估混凝土最高火害溫度。 2、取擬保留之鋼筋之上段，作抗拉及彎曲試驗。(本案鋼筋材質為SD420W，試驗結果均屬合格) 3、混凝土鑽心試體抗壓(僅供參考)。 4、中性化試驗(含鹼成份因結晶水消失而呈中性化合物) (本案max.≦0.5cm)。

  6. 燒失量試驗原理簡介 • 推估混凝土最高火害最高溫度，以燒失量試驗較準確。 • 混凝土中含有甚多水泥水化物及其衍生物，火災高溫作用下會使結晶水損失而使重量減低: 　 常溫 – 105℃ 混凝土自由水份蒸發 105℃ – 440℃ 矽酸鈣水化物結晶水分解 440℃ – 580℃ 氫氧化鈣結晶水分解 605℃ – 1000℃ 碳酸鈣分解

  7. 燒失量實驗方法與步驟槪要 • 除去混凝土試樣內之骨材。 • 烘乾試樣：以105℃的溫度烘乾，保溫時間2小時，冷卻後放入密封膠袋內避免受潮。 • 未受火害試樣：取未受火害混凝土試樣作為比對用，測試溫度1007℃，保溫時間為二小時。 • 受火害烘乾試樣：爐溫1007℃，保溫時間為二小時。 • 最高火害溫度(T)，可依下式推估: • T = 1000 – 10 IL ，(其中IL為混凝土正規化燒失量)

  8. 混凝土最高火害溫度推估(計算例)

  9. 鋼筋抗拉試驗

  10. 修復方式建議 1、拆除倒塌鋼筋，柱筋保留段扶直。 2、於柱頭處打除表層火害溫度較高之混凝土約5公分 ，並呈粗糙面。 3、以對銲或於二側對稱貼附等截面積之鋼筋，以電銲方式搭接。 4、續接位置依規範之規定錯開。 5、加強柱上半段及二樓梁之鋼筋，建議增約10~15%。 6、柱底圍束區增加圍束箍筋量。

  11. (二)逆打工法地下樓層模板火害

  12. 鑑定方法 1、逆打鋼支柱(材質CNS 13812 SN490B)： (1)衝擊試驗(charpy V- notch ；CVN) 。 (2)抗拉試驗。 (3)金相微觀試驗。 (4)銲道進行超音波及磁粒探傷檢測。 (5)目視檢查。(無明顯撓度或變形) (6)柱頭高程測量。 2、作燒失量試驗，推估最高火害溫度。(≦600℃) 3、切取柱主筋(材質SD420W)及續接器組合試體，作高塑性反復載重試驗。(試驗結果續接器之滑動量有50%不合格)。 4、混凝土鑽心試體抗壓試驗。(不合格)

  13. 抗拉試驗試體 韌性衝擊試驗試體(CVN)

  14. 韌性衝擊試驗試體(CVN)

  15. 修復方式建議 1、逆打鋼支柱無安全疑慮。 2、混凝土表面最高火害溫度≦530℃，柱主筋挫屈者更換，其餘保留；油壓式續接器再以機械夾壓，或切斷再以對銲銲接方式接合。 3、混凝土鑽心試體抗壓試驗不合格，且補強修復不易，建議拆除重作。

  16. (三)物流倉儲廠房火害

  17. (四)工廠廠房火害

  18. (五)建築結構火害

  19. 鑑定方法 1、鋼材硬度試驗(火害較為嚴重之樓層硬度值較高)。 2、銲道超音波檢測 • 柱內橫隔板與柱板內側全滲透銲道檢測。 • 柱與大梁接合銲道檢測。 • 梁之上翼板銲道檢測。 • 柱板組合之垂直全滲透銲道(均可接受)。 3、金相微觀試驗。 4、衝擊試驗(CVN)。 5、抗拉試驗 (抗拉及降伏強度變化大約在10﹪以內 ) 。 　 6、目視檢查。 7、燒失量試驗(現場鑽心取樣用水或雨水，會產生再水化現象) (樣品離表面深度須記錄詳細) 。 8、混凝土鑽心試體抗壓試驗及中性化試驗。 9、實驗室鋼構件受火害後模擬試驗(銲材、母材、螺栓預拉力、及金相試驗)。 (無束制)

  20. 摘自楊國珍等『鋼結構火害安全檢測與評估補強』摘自楊國珍等『鋼結構火害安全檢測與評估補強』

  21. 修復方式建議 1、桿件變形者更換。輕微者以蓋板補強。 2、因內橫隔板與柱板內側之銲道有脫開現象，故梁、柱接頭須改以外橫隔板接合；腹板重新銲接合板；螺栓有鬆弛現象須更換或以銲接補強。 3、本案鋼承板僅供模板用途，故鋼承板與混凝土樓版間產生輕微剝離現象者，尚不致影響結構安全。惟混凝土強度降低及受火害較為嚴重者仍需補強。樓版損壞輕微者加小梁補強。

  22. (六)電廠結構火害 屋頂桁架及縱向樑變形或挫屈

  23. 鑑定方法 1、銲道超音波檢測。 2、衝擊試驗(CVN)。 3、金相微觀試驗。 4、衝擊試驗(CVN)。 5、抗拉及硬度試驗 。 　 6、目視檢查。 7、燒失量試驗 。 8、混凝土鑽心試體抗壓試驗及中性化試驗。

  24. 修復方式建議 1、桁架及桿件有明顯變形者更換(約750℃以上) ；輕微者(約550~750℃)以蓋、貼板補強 ；無明顯變形者保留(約550℃以下) 。 2、天車及其道梁保留。 3、屋頂混凝土重作。

  25. (七)膠帶工廠結構火害

  26. 有爭議之鑑定報告案例(一)

  27. 有爭議之鑑定報告案例(二)

  28. 其他火場害火害溫度研判參考 • 鋁門窗已溶化約為650℃以上； • 角鋼支架已彎曲變形約為750℃以上； • 玻璃合板熔化約為800℃； • 黃銅門之把手、銅線熔化約為1050℃ ； • 鐵熔斷約 1200℃ ； • 電線外皮燃點約340℃ ； • 木材燃點約280℃

  29. 火害鑑定工作之困難點 1、鑑定費用及時間受限，未能作足夠數量的試驗。 2、光線不足，目視檢查困難。 3、火場零亂尖銳物甚多，進入困難且危險。 4、業主不願搭架，高度過高、檢視及取樣困難。 5、難以判斷瑕疵究係火害引致或原有瑕疵。 (銲接瑕疵、傾斜、撓度、強度等)

  30. 鑑定工作安全措施 1、結構安全鑑定時除應有完整之個人安全防護裝備外，亦不宜單獨作業。 2、鑑定標的現場若受損構件有崩塌、墜落之虞，或檢視、照相、量測時無足夠之安全措施，或太過接近危險設備等情形，應待危險因素排除及完成搭架等安全措施後，始可進行鑑定作業。 3、對其他專業有安全疑慮之標的場所(例如危險物品、氣體或場所)於進行鑑定作業時應會同相關人員帶領。

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