本文係針對高低兩種不同強度之∮12cm×24cm混凝土圓柱試體，在五種不同火害溫度和四種不同箍筋間距圍束條件下，進行火害試驗和抗壓試驗來探討火害作用對箍筋圍束混凝土承載行為之影響。實驗結果顯示不論純混凝土或箍筋圍束混凝土火害後，其極限抗壓強度有折減的趨勢，且隨著火害溫度的增高，其強度折減越嚴重，所對應之應變量則隨火害溫度增高而增大，而箍筋圍束混凝土火害後強度折減比例則小於純混凝土者。箍筋圍束對火害後混凝土試體抗壓強度及對應之應變均具良好提昇效果，同時亦具有減緩試體受火害作用裂紋的產生，具有良好箍筋之圍束混凝土，即使火害溫度達800℃，仍能發揮其圍束作用，使箍筋圍束混凝土仍具有相當抗壓強度。

This research is concerned with the behaviors of concrete confined by spiral composites after fire exposure tests. These cylinders sizes are ∮12cm × 24cm with 2 kinds of strength, 4 kinds of confined spiral spacing, and 5 kinds of fire temperatures.
The results show that concrete confined by spiral has better confined effects on the strength and ductility. The numbers of cracks in the concrete are also alleviated after fire-exposed tests. And the compressive strength of these cylinders can be maintained, even that they were exposed to temperatures exceed 800℃.
Besides, based on mechanics and experiment data, analytical models were presented to predict compressive strength and corresponding strain of concrete confined by spiral.

誌謝 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 XI
符號說明 XⅡ
第一章 緒論 1
1-1　前言 1
1-2　研究動機與目的 1
1-3　文獻回顧 2
1-4 研究範圍與內容 22
第二章 混凝土受溫度影響及箍筋圍束混凝土之實驗分析模式背景 24
2-1 前言 24
2-2 混凝土受溫度影響之應力及應變 24
2-3 螺旋箍筋圍束混凝土之應力及應變 29
2-4　螺旋箍筋圍束混凝土之應力－應變關係 36
第三章 試驗規劃與程序 42
3-1 試驗規劃 42
3-1-1 試驗材料 42
3-1-2 試驗儀器與設備 43
3-1-3 試體規劃 44
3-2 試驗程序與方法 45
第四章 試驗結果探討 47
4-1 試體受火害後外觀之觀察 47
4-2 抗壓試驗過程之觀察現象 47
4-3 火害後抗壓之軸向應力－應變曲線關係 49
4-4 火害溫度對純混凝土之影響 50
4-5 火害溫度對箍筋圍束混凝土之影響 51
4-6 不同混凝土設計強度對火害後箍筋圍束混凝土之影響 53
第五章 實驗分析模式預測與探討 55
5-1 前言 55
5-2 火害後箍筋圍束混凝土之軸向極限抗壓強度預測 56
5-2-1 前人研究成果探討 56
5-2-2 本研究提出之實驗分析模式預測結果探討 57
5-3 火害後箍筋圍束混凝土對應軸向極限抗壓強度之軸向應變預測 58
5-3-1 前人研究成果探討與試驗結果之比較 59
5-3-2 吾人提出之理論預測結果探討 60
第六章 結論與建議 63
6-1 結論 63
6-2 建議 65
參考文獻 66
圖 目 錄
頁次
圖3-1 試驗用箍筋 73
圖3-2 試體模 73
圖3-3 熱風循環式烘箱 74
圖3-4 箱型高溫爐 74
圖3-5 防爆籠 75
圖3-6 抗壓試驗機 75
圖3-7 抗壓試驗資料擷取設備 76
圖3-8 火害試驗溫度資料擷取器 76
圖3-9 置放箍筋 77
圖3-10 預拌廠混凝土圓柱試體澆置 77
圖3-11 進行試體烘箱防爆處理 78
圖3-12 進行試體高溫爐火害試驗 78
圖3-13 試體蓋平處理 79
圖3-14 進行軸向抗壓試驗 79
圖4-1 試體火害後外觀（火害溫度200℃） 80
圖4-2 試體火害後外觀（火害溫度400℃） 80
圖4-3 試體火害後外觀（火害溫度600℃） 81
圖4-4 試體火害後外觀（火害溫度800℃） 81
圖4-5 x組純混凝土抗壓試驗破壞情況 82
圖4-6 u組純混凝土抗壓試驗破壞情況 82
圖4-7 x組火害後純混凝土抗壓試驗破壞情況（由左至右200、400、600、800℃） 83
圖4-8 u組火害後純混凝土抗壓試驗破壞情況（由左至右200、400、600、800℃） 83
圖4-9 x組未受火害試體抗壓試驗破壞情況 84
圖4-10 u組未受火害試體抗壓試驗破壞情況 84
圖4-11 x組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度200℃） 85
圖4-12 u組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度200℃） 85
圖4-13 x組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度400℃） 86
圖4-14 u組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度400℃） 86
圖4-15 x組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度600℃） 87
圖4-16 u組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度600℃） 87
圖4-17 x組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度800℃） 88
圖4-18 u組火害後試體抗壓試驗破壞情況（火害溫度800℃） 88
圖4-19 x組之應力－應變圖 89
圖4-20 u組之應力－應變圖 89
圖4-21 x組純混凝土之應力－應變圖 90
圖4-22 u組純混凝土之應力－應變圖 90
圖4-23 x組試體箍筋間距9cm之應力－應變圖 91
圖4-24 u組試體箍筋間距9cm之應力－應變圖 91
圖4-25 x組箍筋間距6cm之應力－應變圖 92
圖4-26 u組箍筋間距6cm之應力－應變圖 92
圖4-27 x組箍筋間距3cm之應力－應變圖 93
圖4-28 u組箍筋間距3cm之應力－應變圖 93
圖4-29 x組試體未受火害之應力－應變關係圖 94
圖4-30 u組試體未受火害之應力－應變關係圖 94
圖4-31 x組試體受火害溫度200℃之應力－應變關係圖 95
圖4-32 u組試體受火害溫度200℃之應力－應變關係圖 95
圖4-33 x組試體受火害溫度400℃之應力－應變關係圖 96
圖4-34 u組試體受火害溫度400℃之應力－應變關係圖 96
圖4-35 x組試體受火害溫度600℃之應力－應變關係圖 97
圖4-36 u組試體受火害溫度600℃之應力－應變關係圖 97
圖4-37 x組試體受火害溫度800℃之應力－應變關係圖 98
圖4-38 u組試體受火害溫度800℃之應力－應變關係圖 98
圖4-39 x組火害後純混凝土及箍筋圍束混凝土殘餘強度 99
圖4-40 u組火害後純混凝土及箍筋圍束混凝土殘餘強度 99
圖4-41 x組火害後純混凝土及箍筋圍束混凝土殘餘應變 100
圖4-42 u組火害後純混凝土及箍筋圍束混凝土殘餘應變 100
圖4-43火害後純混凝土極限抗壓強度與火害溫度關係圖 101
圖4-44火害後純混凝土對應極限抗壓強度之尖峰應變與火害溫度關係圖 101
圖4-45火害後箍筋圍束混凝土極限抗壓強度與火害溫度關係圖 102
圖4-46火害後箍筋圍束混凝土對應極限抗壓強度之尖峰應變與火害溫度關係圖 102
圖4-47 火害後箍筋圍束混凝土極限強度圍束效果與箍筋間距關係圖 103
圖4-48 火害後箍筋圍束混凝土尖峰應變圍束效果與箍筋間距關係圖 103
圖5-1 公式（5-1）預測之極限抗壓強度值－火害溫度T關係圖（u組） 104
圖5-2 公式（5-1）預測之極限抗壓強度值－火害溫度T關係圖（x組） 104
圖5-3 公式（5-13）預測之極限尖峰應變值與火害溫度關係圖（u組） 105
圖5-4 公式（5-13）預測之極限尖峰應變值與火害溫度關係圖（x組） 105
表 目 錄
頁次
表3-1 混凝土材料性質說明 106
表3-2 混凝土配比資料說明 106
表3-3 試體分類之規劃之一 107
表3-4 試體分類之規劃之二 108
表4-1 軸向極限抗壓強度試驗資料整理之一(u組) 109
表4-2 軸向極限抗壓強度試驗資料整理之二(x組) 110
表4-3 對應軸向極限抗壓強度之軸向應變試驗資料整理之一(u組) 111
表4-4 對應軸向極限抗壓強度之軸向應變試驗資料整理之二(x組) 112
表5-1 軸向極限抗壓強度試驗值與預測值比較之一 113
表5-2 軸向極限抗壓強度試驗值與預測值比較之二 114
表5-3 軸向極限抗壓強度試驗值與預測值比較之三 115
表5-4 對應軸向極限抗壓強度之軸向應變試驗值與預測值比較之一 116
表5-5 對應軸向極限抗壓強度之軸向應變試驗值與預測值比較之二 117
表5-6 對應軸向極限抗壓強度之軸向應變試驗值與預測值比較之三 118

1.Considére, A. (1906). “Résistance à la Compression du Béton Armé et du Béton Fretté. “Génie Civil, 1903. Also, Experimental Researches on Reinforced Concrete, Translated by Leon S. Moisseiff, McGraw Publishing Co., New York.
2.Richart, F. E., Brandtzaeg, A., and Brown, R. L. (1928). “ A study of the failure of concrete under combined compressive stresses. “ Engrg. Experimental Station Bull. No. 185, University of Illinois, Urbana, Ill., Nov., pp. 102.
3.Ahmad, S. H., and Shah, S. P. (1982). “ Stress-strain curves of concrete confined by spiral reinforcement. ” ACI J., Vol. 79, No. 6, Nov.-Dec., pp. 484-490.
4.Martinez, S.,Nilson, A. H.,and Slate, F. O.（1982）“Spirally-Reinforced High-Strength Concrete Columns”Research Report No.8210, Department of Structural Engineering , Cornell University, Ithaca, Aug. 1982.
5.Mander, J. B., Priestly, M. J. N.; and Park, R. Fellow ASCE (1988). “ Theoretical Stress-strain Model for Confined Concrete. ” Journal of Structural. Engineering,, Am. Soc. Civ. Engineerings, 114, ST8, Aug., pp1804-1826.
6.Saatcioglu, M., and Razvi, S. R. (1992). “ Strength and ductility of confined concrete. ” J. Struct. Engrg., ASCE, Vol. 118, No. 6, June, pp. 1590-1607.
7.El-Dash, K. M., and Ahmad, S. H. (1995). “ A model for stress-strain relationship of spirally confined normal and high-strength concrete columns. ” Mag. Concrete Res., Vol. 47, No. 171, June, pp. 177-184.
8.Hoshikuma, J., Kawashima, K., Nagaya, K., and Taylor, A. W. (1997). “ Stress-strain model for confined reinforced concrete in bridge piers. ” J. Struct. Engrg., ASCE, Vol. 123, No. 5, May, pp. 624-633.
9.林建宏、陳舜田、黃東開，(1990)「受軸力鋼筋混凝土柱火害後之力學行為」，NSC 78-0410-E011-13，國科會專題研究計畫報告，台北。
10.沈進發、陳舜田、張郁慧，(1994)「火害延時對混凝土殘留強度之影響」，中華民國第二屆結構工程研討會論文集(三)，南投，第30-44頁。
11.沈進發、陳舜田、吳敏祺，(1994)「高強度混凝土受火害爆裂之因素及力學行為」，內政部建築研究所專題研究報告。
12.張晏祥，(1994)「高溫對高強度混凝土巨微觀性質影響之研究」碩士論文，台灣科技大學營建工程技術研究所。
13.莫海龍(1995)「高性能混凝土熱膨脹性質之研究」碩士論文，台灣科技大學營建工程技術研究所。
14.沈進發、陳舜田、嚴順然，(1996)在「火害後再水化對高性能混凝土性質之影響」中華民國第三屆結構工程研討會論文集，屏東墾丁，第769-778頁。
15.陳舜田、林英俊、楊旻森，(1996)「火害後鋼筋混凝土桿件之扭力強度與勁度之折減」，中華民國第三屆結構工程研討會論文集，屏東墾丁，第881-890頁。
16.蘇南，(1996)「混凝土建築物火災損傷檢查制度與技術之探討」，土木工程技術(第七期)。
17.楊旻森、陳舜田、林英俊，(1996)「混凝土受火害後之殘留應變」，中國土木水利工程學刊，Vo1.6，No.2， pp. 86-96。
18.楊旻森、蔡慶豐和劉治平，(1998)在「材齡對受火害後混凝土性質變化之影響」，中華民國第四屆結構工程研討會論文集（一），台北，第555-562頁。
19.黃世建、廖迪發、沈進發和陳舜田，(1998)「鋼筋混凝土構件於火害後強度評估方法」，中華民國第四屆結構工程研討會論文集（一），台北，第521-528頁。
20.楊旻森、陳舜田和沈進發，(1998)「軸壓力對混凝土受火害後之力學性質之影響」，中華民國第四屆結構工程研討會論文集（一），台北，第539-546頁。
21.陳舜田、蔡東宏，(1998)「火害後鋼筋混凝土梁之延性」中華民國第四屆結構工程研討會論文集（一），台北，第529-538頁。
22.蔡佐良，(1998)「火害延時與溫度對混凝土強度之綜合影響─溫時分析法」，中華民國第四屆結構工程研討會論文集(一)，頁547~554，台北。
23.賴國雄，(2000)「壓力對混凝土受高溫而強度折減之影響」碩士論文，國立雲林科技大學營建工程系碩士班。
24. Lie, T. T.,Lin, T. D.,Allen, D. E.,and Abrams, M. S.（1984）“Fire Resistance of Reinforce Concrete Columns”. National Research Council Canada, Division of Building Research ,DBR Paper 1167,NRcc 23065, Ottawa
25.楊旻森、陳舜田、林英俊，(1992)「混凝土受火害後之乾縮應變及其影響」，中華民國第一屆結構工程研討會論文集(二)，南投，第33-44頁。
26.王俊文，(1998)「混凝土受高溫而強度折減之影響」碩士論文，國立雲林科技大學營建工程系碩士班。
27.Iyengar, K. T. Sundara Raja, Desayi,Prakash, and Reddy, K. Nagi, (1970). “Stress-Strain Characteristics of Concrete Confined in Steel Binders.” Magazine of Concrete. Research (London), Vol.22, No.72, Sept. pp. 173-184.
28.Mander, J. B., Priestly, M. J. N.; and Park, R. Fellow ASCE (1988). “Theoretical Stress-strain Model for Confined Concrete.” Journal of Structural. Engineering,, Am. Soc. Civ. Engineerings, 114, ST8, Aug., pp1804-1826.
29.Jin-Keun Kim, Seong-Tae Yi, Chan-Kyu Park, and Seok-Hong Eo (1999). “Size Effect on Compressive Strength of Plain and Spirally Reinforced Concrete Cylinders.” ACI Structural J., No.96, S10, Jan.-Feb., pp.88-94.
30.蘇火同，(2000)「箍筋與複材圍束混凝土之承載行為探討與分析」碩士論文,逢甲大學土木及水利工程研究所。
31.Cruz, C. R.(1966) “Elastic Properties of Concrete at High Temperatures,”Fire Research and Development, Portland Cement Association, Vo1. No.1, pp. 37-45.
32.Abrams, M. S.(1968) “Compressive Strength of Concrete at Temperatures to 1600℉,” Temperature and Concrete, American Concrete Institute, SP-25, pp. 33-58.
33.Weigler H., and Fisher R., Betombei,(1968) “Temperature Von 100℃ bis 750℃” Beton Herstellung Verwendung, Vo1. 18, no. 2.
34.Nikolai,G. Zoldners,(1968) “Thermal Properties of Concrete Under Sustained Elevated Temperatures,” American Concrete Institute, Temperature and Concrete, SP-25, pp. 1-31.
35.Becker, J. M. and B. Bresler,(1977) “Reinforced Concrete Frames in Fire Environments,” ASCE, ST1, Vo1.103, pp. 211-224.
36.Nizamuddin, Z. and B. Bresler,(1979) “Fire Response on Reinforced Concrete Slabs” , J. Structural Division, ASCE, Vo1.105, pp.1653-1671.
37.Ellingwood.B. and Shaver T.,(1980) “Effects of Fire on Reinforced Concrete Member,” Journal of Structural Division, ASCE, Vo1.106, No.ST11, pp.2151~2166.
38.Curz, C. R. and M. Gillen,(1981) “Thermal Expansion of Portland Cement Paste, Mortar, and Concrete at High Temperatues,” Fire Tesearch and Development, Portland Cement Association, pp. 37-45.
39.Hirth,H.C.,(1982) “Thermal properties of Concrete at Extreme Temperatures,”ph.D. dessertation, Dept. of Civil Eng., University of California, Berkeley.
40.Cure C. R. and M. Gillen,(1984) “Thermal Expansion of Portland Cement Paste, Mortar, and Concrete at High Temperature,” Fire Research and Development, Portiand Cement Assdciation, pp. 37-45.
41.黃兆龍，(1987)混凝土性質和行為，廣昌出版社，台北。
42.沈榮村，(1987)「混凝土火害溫度推測方法之研究」碩士論文，國立臺灣科技大學營建工程技術研究所。
43.陳舜田、何象鏞，(1989)「鋼筋混凝土梁火害後力學行為之研究」，國科會專題研究計畫報告，NSC 77-0410-E011-09，台北。
44.林英俊、陳舜田、林慶榮，(1990)「火害後鋼筋混凝土梁之剪力強度」，NSC 78-0410-E011-13，國科會專題研究計畫報告，台北。
45.Castillo, C. and A. J. Durrani,(1990) “Effect of Transient High Timperature on high Strength Concrete,” ACI Materials Journal, Vo1. 87, No. 1, pp. 47-53.
46.沈進發、陳舜田、涂耀賢，(1991)「以燒失量試驗法推測混凝土受火害程度之研究」，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告。
47.林英俊、陳舜田、劉靖國，(1992)「高強度混凝土梁火害後撓曲行為之研究」，NSC 81-0410-E011-09，國科會專題研究報告，台北。
48.沈進發、楊旻森、陳舜田，(1992)「壓力作用下混凝土受火害後之力學行為」，中華民國第一屆結構工程研討會論文集(二)，南投，第45-55頁。
49.Khoury, G. A.,(1992) “Compressive Strength of Concrete at High Temperatures,” Magazine of Concrete Research, pp. 291-309.
50.高金盛、陳舜田，(1994)「火害後鋼筋混土梁強度與勁度之衰減」，中國土木水利工程學刊，第八卷，第三期，第371-386頁。
51.沈進發、陳舜田、陳永鵠，(1996)「高性能混凝土火害溫度推測方法之研究」，國科會研究報告，編號NSC85-2211-E-011-008，台北。
52.台灣省第四河川局(1998)，「八十七年度混凝土配比設計試拌計畫報告書(濁水溪流域) 」。