第五章 附屬設施風載重特性分析
第三節 小結
建築物附屬設施的安裝常於建築物興建完成後再行加建或於使用階段搭設，因此 其耐風性能或承受的風載重恐未列於原主結構的分析計算中，本研究就其所受風載重 及安裝位置等條件加以探討，可供安裝附屬設施及錨定於屋頂面時強度需求的參考。
舊建築物屋頂等常用於安裝附屬設施的位置其混凝土強度因長年風化或原先施工等原 因，可能造成強度較低，因此錨定時需特別加以局部補強化，並對防水層的破壞加以 修補。如於斜屋頂面鋼構架增設設備，支撐結構與屋頂構架主梁的連接更需加強。
由本研究顯示，如太陽能板類的附屬設施其受風作用時，支撐結構的內力主要來 自版面的風壓，因此其載重應以總力考慮，較為合理，如以現行建築物耐風設計規範 開放式建築物單斜式屋頂的支撐結構承受來自屋頂斜面風載重加以對比，如圖 5-8 所 示，現行規範考慮與風向垂直之投影面積，推估得之風力載重為水平力，如以總力考
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量時應以屋頂面積為準，因此建議修訂規範「 2.8 節 風壓係數與風力係數」解說中關 於多種不同開放式建築物的風力係數說明中，部分受風面積定義建議加以修改，
如：”…表 2.9 取自 ASCE 7-88 規範，提供開放式建築物之單斜式屋頂之風力係數 C
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。 計算設計風力所用的面積為『屋頂面投影在與風向垂直之平面的面積』。……”，建議 修正為『屋頂面的面積』。另現行規範「 3.2 設計風壓計算式」主要內容封閉或部分封閉式建築物局部構材 及外部披覆物設計風壓計算式，建議可參考 ASCE 7-10 規範，增列「開放式建築物之 斜屋頂局部構材及外部披覆物設計風壓」資料，增加完整性。
圖 5-8 斜 屋 頂 面 上 所 受 風 力 之 垂 直 與 水 平 分 量
資料來源：本研究繪製
第 一 節 結 論
本研究探討低矮型建築物的附屬設施氣動力特性，綜整過去研究成果並進行氣動 力實驗，對於低矮型建築物本身的表面風壓分布及附屬設施的風壓分布進行了解，綜 合整理結論如下。
1. 屋頂坡度的影響：以低矮型建築物表面風壓與屋頂坡度的變化，屋頂坡度越大則 正負風壓擾動更為劇烈，作用在附屬設施的紊流擾動亦高。而有掀翻危險的平板 類設施，下版面表面風壓分布受到局部加速影響，而略有變化，因此與安裝間隙 有關。
2. 安裝位置的選擇：安裝在屋脊位置的設施所受到氣動力作用最為強烈，因處於分 離剪力流越過建築物的區域，因此風荷載最大。至於安裝在邊緣區域的設施，風 荷載較為減緩。
3. 架高安裝的影響：提高架設基座的高度，使間隙放大，有使風荷載略減緩的現象，
對於有掀翻危險性的構造而言，亦有所助益。
4. 風向角的變化：以設計考慮，構造物應能抵抗所有風向角的來流作用，因此檢討 其氣動力載重時，各風向角均加以檢核，以風荷載最嚴重的條件，進行結構分析 可有效提升系統的安全性。
5. 女兒牆的影響：本研究顯示女兒牆產生的屏蔽作用對減輕風荷載助益甚大，因此 平屋頂面上安裝附屬設施如能配合女兒牆設置，對於設施的耐風性能最有幫助。
6. 低矮建築物屋頂太陽能板氣動力特性：本研究以太陽能板縮尺模型至於不同坡度 之斜面屋頂上，量測其版面的平均及擾動性淨風壓係數分布，就風向角零度而言，
屋頂坡度未明顯改變平均淨風壓係數的分布，而平均淨風壓均呈現較為均勻的分 布情形，小攻角時平均淨風壓係數即有較明顯的增加，同時以角隅附近有較劇烈 的變化；風向角為 90 度時，風向為平行於屋脊，且對太陽能版而言屬側吹方式，
上下版面風壓均相似，因此平均淨風壓分布趨近於零。
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連裝太陽能版中間版的平均淨風壓係數其負值甚至略低於單片的情形，顯示受到 掀翻的風載重較為嚴重。而太陽能版低端轉而迎向來流，此時 3 片連裝太陽能版 中間版的平均淨風壓係數其正值略低於單片的情形，顯示風荷載略為減輕，因風 壓屬正值，作用力方向為指向太陽能版，本身即較無掀翻之危險性。
8. 太陽能板表面風壓空間相關性：受風作用後，表面風壓主要受到分離剪力流的渦 散作用為主，因此表面風壓分布情形與渦流再接觸現象有密切關係，本研究所採 用的模型配置，由其表面風壓的相關性分析顯示，上游分離剪力流的再接觸區域 約在版長的三分之一附近。表面風壓作用的機率特性，則仍以高斯分布為主。
9. 太陽能熱水系統支承結構系統桿件佈署以採用斜撐為佳，如增加在上游立面高處 或增加於太陽能集熱板邊框中點，均有助於增加桿件內力分散的效果，且對於瞬 間彎矩極值得出現有減抑的作用，提升結構安全。
10. 要提升太陽能集熱版的耐風作用強度，宜將太陽能集熱板適度墊高，促進氣流亦 可由版下大量通過。同時減少太陽能板直接置放於平面的情形，有助於減少上游 抬高部分版下所形成的風壓回昇現象。過高的版下空間，易使桿件內力彎矩上昇，
亦會有增加桿件挫曲的風險。
11. 紊流擾動作用下，以及考量所有可能出現的風向角，結構體所承受的載重幾乎均 非對稱型式，且如僅用靜載重分析，所得之桿件內力未能反映可能出現的最大載 種狀況。
第 二 節 建 議
1. 建築物附屬設施尚有包括力面上附掛的構件，如雨庇、側面市招、遮陽構造等，
多以緊附於建物外殼之形式存在，其氣動力載重條件需將建築物氣動力作用與附 屬設施氣動力特性共同考量，是否成為破壞的原因應特別加以重視。
破壞應進一步考慮。
3. 目前規範中有關類似構造物的支架安全規定仍嫌不足，安裝及品保規範尚待加強。
4. 現行建築物耐風設計規範修訂建議：
(1) 規範「 2.8 節 風壓係數與風力係數」解說中關於多種不同開放式建築物的風力係 數說明中，部分受風面積定義建議加以修改，如：”…表 2.9 取自 ASCE 7-88 規 範，提供開放式建築物之單斜式屋頂之風力係數 C
f
。計算設計風力所用的面積為『屋頂面投影在與風向垂直之平面的面積』。……”，建議修正為『屋頂面的面積』。 (2) 現行規範「 3.2 設計風壓計算式」主要內容封閉或部分封閉式建築物局部構材及
外部披覆物設計風壓計算式，建議可參考 ASCE 7-10 規範，增列「開放式建築物 之斜屋頂局部構材及外部披覆物設計風壓」資料，增加完整性。
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參考文獻
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台灣。
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附錄一、期中審查會議意見回覆表
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水塔，建議集中於太陽能
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明。 動力特性說明，敘述於第 5-1 節中。
2. 研究第 2 階段中針對多種 屋頂坡度的設定，其依據 為何？
本研究未能涵蓋由低緩坡度到陡峭坡度的 屋頂，分類為 1:1、1:2、1:4、1:8 等，相應 的角度為 45 度、26.56 度、14 度及 7.1 度，
亦即規範中對於不同屋頂坡度的分界值。
3. 建 議 報 告 書 文 獻 回 顧 部 分，補充各國附屬設施設 計風壓之規定，以增加本 研究之貢獻度。
遵照辦理，就本研究所蒐集之各國相關規 定，一併列於第二章之中。
鄭主任秘書元 良
1.
請將低層建築物及附屬設 施定義及涵蓋範圍界定清 楚?遵照辦理，補充說明於第一章。
4. 建築物附屬設施種類及安 裝方式眾多，本案為何僅 做屋頂部分?請予釐清。
感謝指導，建築物附屬設施種類甚多，安裝 方式亦各異，耐風性能的檢討並兼顧實驗 所需時程，因此本年度研究內容聚焦於低 矮建築物屋頂附屬設施為主。
附錄二、期末審查會議意見回覆表
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審查委員 審查意見 回應 胡總監銘煌 1. 建議將建築物附屬設施之名詞修
正一致，並以法規用語為主。
遵照辦理。
2. 第二章文獻回顧中，規範名稱宜改 為(1)國內「建築物耐風設計規範 及解說」規範；(2)美國 ANSI/ASCE 規範；(3)紐澳 AS/ANI 規範；(4)日 本 AIJ 規範；(5)英國 BS 規範，年 代於內文中交代即可。
遵照辦理。
3. 報告書中圖 4.3 中央區域太陽能板 尖峰淨風壓係數缺漏(d)圖，請修 正。
遵照辦理，修正報告內 容。
4. 結論及建議事項，前後內容、盡量 一致，可將建議分成短期建議、及 長期建議。
遵照辦理，修正報告內 容。
5. 研究成效非常好。 感謝指導。
陳教授瑞華 1. 根據報告書中 P.81 結論 10，是否
陳教授瑞華 1. 根據報告書中 P.81 結論 10，是否