3.3 主 主 主 主要風力抵抗系統在東風作用下之設計風力 要風力抵抗系統在東風作用下之設計風力 要風力抵抗系統在東風作用下之設計風力 要風力抵抗系統在東風作用下之設計風力
3.3.5 建築物層間變位角 建築物層間變位角 建築物層間變位角 建築物層間變位角
1 ˆ 1
1
1 = ，其中普通建築物G =G。考慮順風向與橫風向載重對於 構件具有相同方向效應，可將三個風向的動態部分結構效應以平方和開根號
（SRSS）方式組合，因此在東風作用下所造成之結構效應W 如下： 1
( ) ( 1 1)
2
2 1 1 1
1 ˆ ˆ ˆ
T L D
D
D W W W W
W
W = + − + +
3.3.5 3.3.5 3.3.5
3.3.5 建築物層間變位角 建築物層間變位角 建築物層間變位角 建築物層間變位角
根據本文“3.3.4 節”，計算在東風作用下所造成的結構效應，在此即 層間變位角ISD 。 1
3.3.6 3.3.6 3.3.6
3.3.6 建築物最高居室樓層側向加速度 建築物最高居室樓層側向加速度 建築物最高居室樓層側向加速度 建築物最高居室樓層側向加速度
計算順風向加速度
首先計算在東風作用下之順風向設計風力（50 年回歸期）所造成的建 築物最高居室樓層順風向之位移D 。根據規範式（4.1）1* ，計算在東風作用 下之順風向振動（半年回歸期）引致建築物最高居室樓層之尖峰加速度A ： D1
2
* 2 1
2
* 1 2
2
* 1 1
m/s 91 . ) 5
34 . 3 (
) 8 . 1 2 ( 83
. 1 128 . 1
1 83 . 1 128 . 1
) 34 . 3 (
) 2 ( 128
. 1
1 128 . 1
D D f D G
AD G n
× =
× ×
−
= ×
− ×
=
π π
其中，普通建築物G =G。
計算橫風向加速度
根據規範 4.3 節之解說，半年回歸期風速V0.5 =V10(C)/3.34=11.23m/s。 用V0.5取代V10(C)，重複執行本文“3.3.2 節”，可得低層建築物在東風作 用下之橫風向風力，如表 3.2 所示。
以表 3.2 所示的橫風向風力來進行結構分析。取得建築物最高居室樓層
垂直於風向之建築物水平尺寸 B ：根據圖 3.1，B=8.5m。 平行於風向之建築物水平尺寸 L ：根據圖 3.1，L=11.5m。 順風向基本自然頻率 f ：根據圖 3.1，n fn = fSN =2.4Hz。 橫風向基本自然頻率 f ：根據圖 3.1，a fa = fEW =1.8Hz。 獨立山丘之高度 H ：根據圖 3.3，H =90m。
判斷是否屬於開放式建築物
根據美國規範 ASCE 7-02，在颱風或颶風區內，考慮約 18.3m 以下之玻 璃都有可能會受到隨風飛散物的撞擊而成為開口。而各向外牆之可能總開口 面積和 18.3m 以下各向外牆總玻璃面積與本文“3.3 節”中判斷是否屬於開 放式建築物所給的資料相同。
根據規範 1.3 節中開放式建築物定義來計算受正值外風壓牆面總面積
A 和該牆面總開口面積g A ，計算結果與本文“3.3 節”中判斷是否屬於開0 放式建築物的結果相同，每一方向的牆面皆無法滿足A0≥0.8Ag，根據規範 1.3 節，本建築物不屬於開放式建築物。
判斷是否屬於部份封閉式建築物
根據規範 1.3 節中部分封閉式建築物定義，計算A 、g A 、0 A 和gi A0i。 工程師應根據實際之狀況來判斷各向外牆與屋頂之開口面積，以下，本例假 設建築物在南風作用下，18.3m 以下之迎風面牆（亦即南向外牆）玻璃有10% 破損而造成開口，而其它外牆與屋頂沒有任何開口：
2 0
2
0 =14×0.1=1.4m >1.10Ai =1.10×0=0m A
2 2
2 2
0 =1.4m >min(0.37m ,0.01Ag)=min(0.37m ,0.01ASg)=0.37m A
20 . 0 885 0
. 413
0
0 0 = = ≤
+ + +
= +
WRg ERg Ng Eg Wg gi
i
A A A A A A A
計算結果顯示，建築物同時滿足（1）A0>1.10A0i，（2）A0>0.37m2或0.01Ag
（二者取最小），（3） 0 ≤0.20
gi i
A
A ，根據規範 1.3 節，本建築物屬於部分封閉
式建築物。接下來，根據規範第二章，計算主要風力抵抗系統所應承受之設 計風力。
3.4.1 3.4.1 3.4.1
3.4.1 低層建築物所受的順風向風力 低層建築物所受的順風向風力 低層建築物所受的順風向風力 低層建築物所受的順風向風力
根據規範 2.2 節到 2.9 節，計算低層建築物所應承受之順風向風力。
計算風速壓
因為工址位於對稱的獨立山丘之頂點，且周圍的地況都一樣，所以此部 分的計算過程與結果完全與“3.3.1 節”中計算風速壓的過程與結果相同。
詳細過程參考本文“3.3.1 節”。
計算陣風反應因子
建築物之 fn =2.4Hz>1Hz，根據規範 1.3 節，建築物屬普通建築物，
因此，須計算普通建築物之陣風反應因子 G 。
根據規範式（2.12），計算紊流積分尺度Lz =137.92m。
根據規範式（2.10）與式（2.11），計算紊流強度Iz =0.22與背景反應 92
.
=0
Q 。
根據規範式（2.9），計算普通建築物之陣風反應因子 G ：
84 . 22 1
. 0 4 . 3 7 . 1 1
92 . 0 22 . 0 4 . 3 7 . 1 927 1 . 7 1
. 1 1
7 . 1 927 1 .
1 =
×
× +
×
×
×
= +
+
= +
z V
z Q
I g
Q I G g
其中，根據規範式（2.9）的下一行，背景反應尖峰因子g 和風速尖峰Q 因子g 均可取V 3 。 .4
計算外風壓係數
根據規範表 2.4，牆之外風壓係數C ： p
kgf/m2
) 146 . 1 ( 02 . 163 ) 43 . 0 ( 84 . 1 02 . 163 )
(z = × × − − × ± p
背風面牆各層之設計風力＝背風面牆之設計風壓×背風面牆各層之 受風面積。
各層順風向風力=迎風面牆各層之設計風力－背風面牆各層之設計 風力，低層建築物在南風作用下的順風向風力如表 3.3 所示。
屋頂設計風壓 迎風面屋頂
kgf/m2
) 146 . 1 ( 02 . 163 ) 7 . 0 ( 84 . 1 02 . 163 )
(z = × × − − × ± p
背風面屋頂
kgf/m2
) 146 . 1 ( 02 . 163 ) 7 . 0 ( 84 . 1 02 . 163 )
(z = × × − − × ± p
根據規範表 2.5 所附的圖，並無顯示當風向平行於屋脊時，屋頂外 風壓的作用方向，因此，在南風作用下，屋頂不考慮順風向風力。
3.4.2 3.4.2 3.4.2
3.4.2 低層建築物所受的橫風向風力 低層建築物所受的橫風向風力 低層建築物所受的橫風向風力 低層建築物所受的橫風向風力
因為規範是針對近似規則矩形柱體來計算橫風向風力，因此，本文建議 在求建築物(斜屋頂)所受的橫風向風力時，最好能參考相關專業規範。低層 建築物之屋頂與水平面所夾的角度
θ
很小，故本例假設此低層建築物近似規 則矩形柱體。以下，根據規範 2.10 節，計算低層建築物所應承受之橫風向風 力。判斷是否滿足規範式（2.21）之使用條件
根據日本風力規範（AIJ）之解說，規範式（2.21）適用於h/ BL≤6，
5 / 2 .
0 ≤L B≤ 。建築物細長比h/ BL =1.04≤6，斷面深寬比L/B=1.35介於 0.2 至 5 之間。因此，滿足規範式（2.21）之使用條件。
判斷是否會產生共振及空氣動力不穩定現象 4
04 . 1 / BL = <
h ，根據規範 2.10 節，不會產生共振及空氣動力不穩定 現象。
計算橫風向尖峰因子gL =3.89與CL' =0.19
計算橫風向共振因子R LR
根據規範 2.6 節之解說，計算高度為z= 處之風速h Vh =37.65m/s。 橫風向無因次頻率n* =0.41
斷面深寬比L/B=11.5/8.5=1.35<3，S =1 08
.
1 =0
n ；
β
1 =0.24；k1 =0.85；SL(n*)=0.011橫風向共振因子 0.0086
4 011 . 0 4
) ( *
× =
=
=
π
S nπ
RLR L 。
計算橫風向風力
根據規範式（2.21），矩形斷面建築物 Z 處高度橫風向風力W ： Lz
kgf 09
. 1 48
1 )
(
3 ' g R A Z
h A Z C h q
WLz = L z L + LR= z×
β
其中，A 為高度 z 處迎風面面積。低層建築物在南風作用下的橫風向風z 力如表 3.3 所示。
3.4.3 3.4.3 3.4.3
3.4.3 低層建築物所受的扭轉向風力 低層建築物所受的扭轉向風力 低層建築物所受的扭轉向風力 低層建築物所受的扭轉向風力
因為規範是針對近似規則矩形柱體來計算扭轉向風力，因此，本文建議 在求建築物(斜屋頂)所受的扭轉向風力時，最好能參考相關專業規範。低層 建築物之屋頂與水平面所夾的角度
θ
很小，故本例假設此低層建築物近似規 則矩形柱體。以下，根據規範 2.11 節，計算低層建築物所應承受之扭轉向風力。
判斷是否滿足規範式（2.22）之使用條件
根據日本風力規範（AIJ）之解說，規範式（2.22）適用於h/ BL≤6，
5 / 2 .
0 ≤L B≤ 。建築物細長比h/ BL =1.04≤6，斷面深寬比L/B=1.35介於 0.2 至 5 之間，因此，滿足規範式（2.22）之使用條件。
計算扭轉向尖峰因子gT =4.03與CT' =0.07
計算扭矩共振因子R TR
無因次風速U* =1.23 m
5 .
=11
LBL ；KT =0.09；
β
T =1.47 扭矩共振因子RTR =0.003計算扭轉向風力
根據規範式（2.22），矩形斷面建築物 z 處高度橫風向風力MTz：
m -kgf 27
. 1 78
1 )
( 8 .
1 ' g R A Z
h BZ A C h q
MTz = T z T + TR = z×
β
低層建築物在南風作用下的扭轉向風力如表 3.3 所示。