建築物立面垂直招牌風載重評估

本研究於淡江大學風工程中心利用均勻紊流場進行建築物立面垂直招牌之 氣動力實驗，量測其風荷載。實驗設置如前所述，模型安裝如圖 3-14 所示。流 場之紊流強度約為 12%，接近地況 C 的底部紊流強度。量測得招牌模型之版面 各區域風壓，有兩面風壓係數瞬時相減以計算版面之淨風壓係數，並利用各風 壓孔之面積加權計算整體淨風壓係數，整體淨風壓係數的時序列資料並進一步 推估尖峰風壓係數，計算結果如圖 4-25 、圖 4-26 所示。

建築物立面垂直招牌的安裝配置方式變化較多，相對於建築物量體而言其 外伸的懸伸量不高，本計畫進行一系列之氣動力實驗以量測建築物立面垂直招 牌所受風荷載，選定以頂部高度與建築物高度切齊的安裝狀態，變化包括懸伸 比及在立面上安裝位置與角隅之距離(退縮比)，檢討對於風荷載的影響。其中 高度比採用招牌板下高度與懸伸出挑長度之比值，懸伸比採用懸伸出挑長度與 立面面積均方根值之比值，退縮比採用招牌距邊緣角隅距離與建築物立面水平 寬度之比值。由於安裝照牌使得建築物模型量體呈現不對稱情形，因此來流風 攻角採用 0~360 度、間隔 15 度變化，依序變化各參數，量測其風壓分布情形。

圖 4-25 為高度比 4、懸伸比 8.16%情況下，各不同退縮比對於招牌風壓係 數的影響情形，包括 0~360 度的風攻角變化。由圖中可見，平均風壓係數在 90 度風攻角及 300 度風攻角附近較高，其餘風攻角情況下均在零值附近。因為風 攻角 90 附近，招牌受到側風面分離剪力流的作用強烈，而有較高的風壓係數，

類似情形出現在風攻角 300 度附近。而針對退縮比最小的情形，招牌位置非常 接近上游角隅，分離剪力流作用強烈，因此風攻角 90 度附近，有最大的平均風 力係數。在擾動性風壓係數方面，則在風攻角 90 度附近，有最大的擾動性風力 係數，驗證接近分離剪力流作用的角隅附近，渦流擾動作用強烈。在極端風力 係數推估方面，也是以風攻角 90 度附近，有最大的極端風力係數，且以正風壓 係數最為強烈。

提高招牌安裝高度及增加一倍之懸伸長度，在各風攻角作用情形下的整體 平均、擾動性及極端風壓等係數變化如圖 4-26 所示，由圖中顯示，在很低退 縮比情況下，招牌所受的風荷載甚為類似，並未隨安裝高度的提高而有明顯改

變，特別是極端風壓係數亦呈現類似的變化。

如以設計安全考慮，挑選最為強烈的風荷載作用情形作為設計時採用的荷 載條件，因此就各不同安裝狀況下，每種安裝條件下挑選各風攻角作用時強烈 的版面整體極端正、負風壓係數，彙整如圖 4-27 所示，圖中之極端風力係數來 自整體風壓係數的時序列資料透過極值推估計算所得的極端風壓值，採用開放 式建築受風作用考量，計算設計風力計算中加入陣風反應因子(G)，普通建築鎮 風反應因子可直接採用 1.88，因此將推估值除以陣風反應因子表現於圖 4-27 中，

使設計風力計算公式在應用時有一致的套用方式。

極端風力係數有正負兩種，為對應在定義的座標系統下作用力方向，對於 建築物立面上懸伸式招牌而言，代表相同的破壞作用方式，因此正負值的極端 風壓係數應以絕對值最大者為代表，分析計算時兩種作用方向均應加以個別考 慮。

由圖 4-27 顯示，實驗量測各不同安裝方式之招牌受風作用，推估的設計 風力係數則呈現近似的分布情形，對於建築物立面上小形懸伸式招牌，其設計 風力係數的絕對值最大約在接近 0.6 附近，本研究考慮的安裝高度變化、懸伸 變化、退縮變化等條件仍未呈現明顯的趨勢，因此建議對於此類小形招牌採用 0.6 作為設計風力係數，應為保守的作法。

(a)

(b)

(c)

圖 4-25 不同退縮比之招牌整體淨風壓係數(a)平均值，(b)均方根擾動 值，(c)推估之極值

(資料來源：本研究整理)

(a)

(b)

(c)

(d)

圖 4-26 退縮比 3.3%時，不同安裝高度及懸伸長度之招牌整體淨風壓 係數(a)平均值，(b)均方根擾動值，(c)推估之正風壓極值，(d)推估之

負風壓極值

圖 4-27 以實驗資料推估不同安裝位置招牌之設計風力係數

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第五章 結論與建議