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研究生: 林冠廷
Lin, Guan-Ting
論文名稱: 鋼筋混凝土柱之性能設計─火場溫度之模擬及強度預測
Performance-based Design of Reinforced Concrete Columns –Simulation of Temperature and Prediction of Strength
指導教授: 方一匡
Fang, I-Kuang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 122
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土火害火場模型耐火性能
外文關鍵詞: reinforced concrete, column, fire, fire model, fire resistance
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  • 耐火性能為建築物結構設計的重要指標,鋼筋混凝土仍為現今房屋結構材料之主體。本研究旨在探討鋼筋混凝土柱在高溫中、後之行為,共製作兩支相同尺寸、不同配比之柱試體NC1及NC2,在0.45f_c^'的軸壓及依據ISO834標準升溫曲線進行升溫測試2小時。利用ANSYS軟體分析試體內部溫度變化,並預測殘餘強度。同時結合一火場模型,以通風係數F_V為0.04、火載量為1515 MJ/m^2(相對於樓地板面積)之設計火場情境,與實際爐溫測試結果相對照。
    試體NC1及NC2於火害試驗後之殘餘強度分別為常溫計算強度的88.9%及58.6%。依據EC4與陳舜田所建議之材料強度折減關係估算試體之殘餘強度,NC1之預測值與實測值之比值分別為0.74及0.69,NC2之比值分別為0.96及0.93,預測結果為保守。
    以火場模型預測柱之溫度及依據EC4與陳舜田所建議之材料強度折減關係預測柱之殘餘強度,NC1試體的預測值與實測值之比值分別為0.96及0.98,NC2試體分別為1及1.01。結果顯示實際爐溫與火場模型之溫度有合理之關係。

    Reinforced concrete is the primary construction material of buildings nowadays, and fire resistance is one of the critical factors considered in design of buildings. This thesis aims at studying the behavior of column during preheating, heating and residual strength stages. In experimental study, two column specimens (NC1 and NC2) with the same size and different mix proportions were subjected to ISO834 standard fire with axial load of 0.45fc’ for 2 hours. The ANSYS software is used to predict the temperature distribution and the residual strength of specimens. Meanwhile, set up a fire model with a ventilation factor of 0.04 and a fire load of 1515 MJ/m2 (floor area) to represent the actual furnace conditions.
    After the fire test, the residual strength of specimen NC1 and NC2 reduced to 88.9% and 58.6%, respectively, of their nominal strength in the room temperature. Based on two kinds of strength reduction factor of material EC4 and Chen et al., ratio of the estimated residual strength to the measured value of NC1 is 0.74 and 0.69, respectively, and ratio of NC2 is 0.96 and 0.93, respectively.
    Based on two kinds of strength reduction factor of material, ratio of the estimated post-fire residual strength of the specimen to that of fire model of NC1 is 0.96 and 0.98, respectively, and ratio of NC2 is 1 and 1.01, respectively. The results show that the temperature predicted by fire model is well correlated to that measured in furnace.

    摘要 I Abstract II 致謝 IV 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 符號表 XIV 第一章 緒論 1 1-1 研究動機及目的 1 1-2 研究方法 1 第二章 文獻回顧 2 2-1 混凝土熱性質 2 2-2 鋼筋熱性質 12 2-3 柱相關論文 17 2-4 時間溫度曲線 20 第三章 試驗規劃及試驗方法 24 3-1柱試體之規劃與製作 24 3-2 加載與加溫試驗設備 29 3-3 量測儀器及量測方法 29 3-3-1 量測儀器 29 3-3-2 量測方法 31 3-4 試驗程序及方法 33 3-5 材料試驗 35 3-5-1混凝土圓柱試體的試驗規劃及試驗程序 35 3-5-2 竹節鋼筋的試體規劃及試驗程序 38 第四章 數值模擬 41 4-1 數值模擬之簡介 41 4-2 熱學參數 43 4-3 溫度場模擬 46 4-3-1 模擬方法 46 4-3-2 計算時間溫度曲線 47 4-4 殘餘強度之預測 50 4-4-1 火害中強度隨時間變化之預測 50 4-4-2 火害後之殘餘強度預測 54 第五章 結果與討論 60 5-1 高溫試驗中試體表面之觀察 60 5-2 高溫試驗中試體內部溫度變化 68 5-3 柱垂直位移之探討 85 5-4 溫度及殘餘強度預測 99 5-4-1 溫度預測比較 99 5-4-2 殘餘強度預測比較 115 第六章 結論 118 參考文獻 121

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    下載圖示 校內:2018-12-02公開
    校外:2018-12-02公開
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