第十章 開放式建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例
第五節 局部構材及外部被覆物耐風強度之檢核
當局部構材或外部被覆物在設計風壓的作用下，檢核其抵抗強度與變形量是 否滿足相關規範之規定。若局部構材不滿足相關規定，可以藉由加勁重新或增加 繫件量來達到設計目標；若外部被覆物不滿足，可藉由增加厚度或減少單元面積 來達到設計目標。
表11- 2 外牆與屋頂外風壓係數(局例 1)
名稱 A(m2) ④區 ⑤區
正值 負值 正值 負值 外牆 金屬浪板 1 1.9 -2.1 1.9 -2.7
繫件 0.3 1.9 -2.1 1.9 -2.7 名稱 A(m2) ① 區 ②區 ③區
正值 負值 正值 負值 正值 負值 屋頂 金屬浪板 1 0.6 -2.1 0.6 -3.8 0.6 -6
繫件 0.3 0.6 -2.1 0.6 -3.8 0.6 -6 (資料來源：本研究整理)
表11- 3 金屬浪板與繫件之設計正風壓與負風壓 kgf/m2 (局例 1)
金屬浪板與繫件區域
風垂直吹向AB 牆面
或CD 牆面 風垂直吹向BC 牆面 風垂直吹向 DA 牆面
正風壓 負風壓 正風壓 負風壓 正風壓 負風壓
屋頂
1 號區 107.22 -272.16 107.22 -272.16 192.00 -356.95 2 號區 107.22 -459.11 107.22 -459.11 192.00 -543.89 3 號區 107.22 -701.03 107.22 -701.03 192.00 -785.81 外牆 4 號區 － -272.16 250.17 － － -356.95 5 號區 － -338.14 250.17 － － -422.93 (資料來源：本研究整理)
表11- 4 金屬浪板與繫件之最大設計正負風壓 kgf/m2 (局例 1) 金屬浪板與繫件區域 正風壓 負風壓
屋頂
1 號區 192.00 -356.95 2 號區 192.00 -543.89 3 號區 192.00 -785.81 外牆 4 號區 250.17 -356.95 5 號區 250.17 -422.93 (資料來源：本研究整理)
圖11- 1 廠房建築物示意圖 (單位:公尺)
圖11- 3 規範圖 3.1(b)屋頂分區示意圖 (資料來源：104 年版規範)
3 2 2 3
3 2 2 3
2 1 1 2
a
aa
a
第十二章 高度超過 18 公尺建築物局部構材耐風設計示範例
本章擬定一棟高度超過18 公尺的建築物，其外部被覆物有玻璃帷幕牆和女 兒牆正面(或朝外)看板，局部構材有帷幕牆的繫件和看板的繫件，根據圖 4- 4 與 圖4- 5，執行局部構材及外部被覆物耐風設計，並於第一節到第五節詳列計算流 程，分別為建築物資料與工址風環境、局部構材及外部被覆物有效受風面積及相 對應的外風壓係數之計算、局部構材及外部被覆物設計風壓之計算、最大設計正 風壓與負風壓之選取，以及局部構材及外部被覆物耐風反應之檢核。而女兒牆上 招牌的耐風設計可仿照女兒牆看板的耐風設計方式。
第一節 建築物資料與工址風環境
玻璃帷幕牆單元與繫件
玻璃帷幕牆單元跨距長度為3.3m，有效寬度為max
2m,3.3m 3
2m，則 6 2. 6 2 3 .
3 m m m
A 。單元四個角落的繫件接受該單元產風之風力，並將其傳 送至主要風力抵抗系統，因此，對於一個繫件而言，其有效受風面積為玻璃帷幕 牆單元面積3.3m2m除以4，即A6.6m2 41.65m2。
外牆分為④區和⑤區，各區示意圖如圖 12- 2 所示，外風壓區域之寬度 m
m L
B
a0.1min( , )3.6 0.9 。玻璃帷幕牆單元的A6 m.6 2，④區正值和負值 外風壓係數分別為1.6 和-1.7，⑤區正值和負值外風壓係數分別為 1.6 和-3.1。仿 照上述玻璃帷幕牆單元外風壓係數的查表方法，可得其繫件之④區和⑤區的外風 壓係數。彙整前述不同A的外風壓係數，將其列於表12- 2。
女兒牆正面看板與繫件
女兒牆正面看板的A為看板面積2m2。對於一個繫件而言，其有效受風面積 為看板面積1m 2 m除以4，即A
2m2 40.5m2。仿照上述玻璃帷幕牆單元外風壓係數的查表方法，可得女兒牆正面看板與繫 件之⑤區的外風壓係數，將其列於表12- 2。
第三節 局部構材及外部被覆物設計風壓之計算
使用規範第三章，分別在不同來風方向下，計算局部構材及外部被覆物所承 受之設計風壓；所考慮可能之來風方向包括來風垂直AB 牆面、來風垂直 BC 牆 面、來風垂直CD 牆面與來風垂直 DA 牆面。但根據第一節可知，由於四個牆面 開口率皆相同，四個牆面上風側地況皆相同且建築物周邊無特殊地形，四個牆面 同類局部構材的有效受風面積皆相同，四個牆面同類外部被覆物的有效受風面積 皆相同，因此，各外牆相同區域局部構材及外部被覆物之設計風壓會一樣，以下 只考慮AB 牆面的局部構材及外部被覆物，根據來風方向分別計算其設計風壓。
一、 風垂直吹向AB 牆面
所設定的z值是取對應的玻璃帷幕牆單元形心離地高度。彙整玻璃帷幕 牆單元與繫件在不同高度與區域的設計正風壓，將數值分析結果列於表 12- 3。
根據規範式(3.3)，屋頂女兒牆之局部構材及外部被覆物之設計風 壓：
p ( pi)
p GC GC
q
p
當女兒牆位於建築物迎風面時，需在女兒牆之正面施加正值外牆風壓，
由於AB 牆面上方女兒牆看板位於⑤區，根據表 12- 2 可知位於⑤區的
GCp 1.9，該看板設計正風壓為p160.07
1.90
304.13kgf/m2。 仿照上述看板設計風壓的計算流程，可計算得到看板繫件的設計正風壓 為304.13kgf/m2。二、風垂直吹向BC 牆面
【步驟1】計算不同高度之風速壓與內風壓係數(圖 4- 4)
四個牆面上風側地況皆相同且建築物周邊無特殊地形，因此，不同 高度之風速壓與風垂直吹向AB 牆面的結果相同。由於四個牆面開口率 皆相同，因此，內風壓係數與風垂直吹向AB 牆面的結果相同。本例女 兒牆為實心，因此其內風壓係數為0。
【步驟2】分別計算 AB 牆面上每一局部構材及外部被覆物之設計風壓 風垂直吹向BC 牆面時，AB 牆為側牆。根據規範式(3.2)，側牆之 局部構材及外部被覆物之設計風壓：
( )( ))
(h GCp q h GCpi q
p
舉例而言，考慮AB 牆面最高樓層⑤區的玻璃帷幕牆單元。側牆的外風 壓係數要取負值，根據表 12- 2 可知位於⑤區的玻璃帷幕牆單元之
GCp 3.1，該單元設計負風壓為 p553.30kgf/m2。仿照上述 AB牆面一玻璃帷幕牆單元設計風壓的計算流程，可分別計算得到AB 牆每 一玻璃帷幕牆單元與繫件的設計負風壓，數值分析結果列於表12- 3。
三、風垂直吹向CD 牆面
【步驟1】計算不同高度之風速壓與內風壓係數(圖 4- 4)
四個牆面上風側地況皆相同且建築物周邊無特殊地形，因此，不同 高度之風速壓與風垂直吹向AB 牆面的結果相同。由於四個牆面開口率 皆相同，因此，內風壓係數與風垂直吹向AB 牆面的結果相同。本例女 兒牆為實心，因此其內風壓係數為0。
【步驟2】分別計算 AB 牆面上每一局部構材及外部被覆物之設計風壓 風垂直吹向CD 牆面時，AB 牆為背風面牆。根據規範式(3.2)，背 風面牆之局部構材及外部被覆物之設計風壓：
( )( ))
(h GCp q h GCpi q
p
舉例而言，考慮AB 牆面最高樓層⑤區的玻璃帷幕牆單元。背風面牆的 外風壓係數要取負值，根據表12- 2 可知位於⑤區的玻璃帷幕牆單元之
GCp 3.1，該單元設計負風壓為 p553.30kgf/m2。仿照上述 AB 牆面一玻璃帷幕牆單元設計風壓的計算流程，可分別計算得到AB 牆每 一玻璃帷幕牆單元與繫件的設計負風壓，數值分析結果列於表12- 3。根據規範式(3.3)，屋頂女兒牆之局部構材及外部被覆物之設計風 壓：
p ( pi)
p GC GC
q
p
當女兒牆位於建築物背風面時，需在女兒牆之正面施加負值外牆風壓，
由於AB 牆面上方女兒牆看板位於⑤區，根據表 12- 2 可知位於⑤區的
GCp 3.8 ， 該 看 板 設 計 負 風 壓 為
3.8 0
608.27kgf/m2 07.
160
p 。仿照上述看板設計風壓的計算
流程，可計算得到看板繫件的設計負風壓為608.27kgf/m2。
四、風垂直吹向DA 牆面
根據建築物資料與工址風環境可知，建築物以Y 軸為對稱軸，BC 牆面 與DA 牆面開口面積相同，BC 牆面與 DA 牆面上風側地況相同，以及建築 物周邊地形相同。因此，當風垂直吹向DA 牆面時，AB 牆面上局部構材及 外部被覆物受承受之設計風壓，與當風垂直吹向BC 牆面的結果相同。
第四節 最大設計正風壓與負風壓之選取
從上述所有考量風向中，分別選取每一局部構材及外部被覆物之最大設計正 風壓和負風壓。由於本例各外牆相同區域的局部構材及外部被覆物之設計風壓一 樣，因此，以下針對AB 牆面的局部構材及外部被覆物，分別選取其之最大設計 正風壓和負風壓。
舉例而言，考慮AB 牆面最高樓層⑤區的玻璃帷幕牆單元，根據表 12- 3 可 知，當風垂直吹向AB 牆面時，位於⑤區的該單元之設計正風壓為312.58kgf/m2； 根據表12- 3 可知，當風垂直吹向 BC 牆面、CD 牆面或 DA 牆面時，位於⑤區的 該單元之設計負風壓為553.30kgf/m2。從前述各考量風向所造成該單元所承受
之設計風壓中，選取最大設計正風壓為312.58kgf/m2為與最大設計負風壓為 m2
553.30kgf/
。
仿照上述一玻璃帷幕牆單元最大設計正風壓與負風壓的選取流程，可分別得 到AB 牆面每一局部構材及外部被覆物之最大設計正風壓與負風壓。AB 牆面玻 璃帷幕牆單元與繫件之最大設計正負風壓如表12- 4 所示，其餘牆面的結果與表 12- 4 的結果相同；女兒牆看板與繫件之最大設計正負風壓如表 12- 5 所示。
第五節 局部構材及外部被覆物耐風強度之檢核
當局部構材或外部被覆物在設計風壓的作用下，檢核其抵抗強度與變形量是 否滿足相關規範之規定。若局部構材不滿足相關規定，可以藉由加勁重新或增加 繫件量來達到設計目標；若外部被覆物不滿足，可藉由增加厚度或減少單元面積 來達到設計目標。
表12- 2 外牆外風壓係數(局例 2)
名稱 A(m2) ④區 ⑤區
正值 負值 正值 負值 玻璃帷幕牆單元 6.6 1.6 -1.7 1.6 -3.1 玻璃帷幕牆單元繫件 1.65 1.9 -1.9 1.9 -3.8 女兒牆正面看板 2 － － 1.9 -3.8 女兒牆正面看板繫件 0.5 － － 1.9 -3.8
(資料來源：本研究整理)
表12- 3 AB 牆面玻璃帷幕牆單元與繫件之設計風壓 kgf/m2 (局例 2)
-330.38 -553.30 -362.23 -664.75 107.25 155.67 308.78 355.48
表12- 4 AB 牆面玻璃帷幕牆單元與繫件之最大設計正負風壓kgf/m2(局例 2) 107.25 308.78 308.78 355.48 355.48
103.95 304.92 304.92 350.89 350.89 100.65 300.99 300.99 346.24 346.24 97.35 297.01 297.01 341.50 341.50 94.05 292.95 292.95 336.68 336.68 90.75 288.82 288.82 331.78 331.78 87.45 284.62 284.62 326.79 326.79 84.15 280.33 280.33 321.70 321.70 80.85 275.96 275.96 316.51 316.51 77.55 271.50 271.50 311.22 311.22 74.25 266.95 266.95 305.81 305.81 70.95 262.29 262.29 300.27 300.27 67.65 257.52 257.52 294.61 294.61 64.35 252.64 252.64 288.81 288.81 61.05 247.63 247.63 282.86 282.86 57.75 242.48 242.48 276.75 276.75 54.45 237.18 237.18 270.45 270.45 51.15 231.72 231.72 263.97 263.97 47.85 226.07 226.07 257.27 257.27 44.55 220.24 220.24 250.33 250.33 41.25 214.18 214.18 243.14 243.14 37.95 207.87 207.87 235.65 235.65 34.65 201.28 201.28 227.82 227.82 31.35 194.37 194.37 219.62 219.62 28.05 187.09 187.09 210.97 210.97 24.75 179.36 179.36 201.79 201.79 21.45 171.10 171.10 191.98 191.98 18.15 162.17 162.17 181.38 181.38 14.85 152.39 152.39 169.77 169.77 11.55 141.44 141.44 156.77 156.77 8.25 128.79 128.79 141.74 141.74 4.95 113.49 113.49 123.57 123.57 1.65 113.49 113.49 123.57 123.57 (資料來源：本研究整理)
表12- 5 AB 牆面上方女兒牆正面看板與繫件之最大設計正負風壓 kgf/m2 (局例 2)
名稱 ⑤區
正風壓 負風壓
看板 304.13 -608.27 繫件
(資料來源：本研究整理)