建築物耐風設計規範風力檢核

本節依建築物耐風設計規範並將建築物視為以近似矩形，相關結構 特性與工址風環境如下表所示:

表 4- 18 建築物資料與工址風環境

尺寸 建築物的示意圖如圖 4-11 所示，根據圖 4-11

平面尺寸

19.55 m



51.89 m

；建築物高度(含屋

頂突出物)

h



92.4m

開口面積 設計者須根據實際可能之狀況判斷開口面 積。本例假設各牆面總面積都有 1 % 破損而造 成開口。

用途係數

I

根據規範 2.5 節，

I 1.1

、

1.0

或

0.9

。住宅，故

0 .

1

I

。

構造形式 鋼骨鋼筋混凝土構造；剛性樓板。

基本自然頻率 經結構動力分析，可得 X 向基本自然頻率

Hz

.

429

0 (

2.3 s

) ； Y 向 基 本 自 然 頻 率

Hz

3

96

.

0 (

2.5 s

) ； 扭 轉 向 基 本 自 然 頻 率

Hz

.

5

0 ( 2 . 0

s

)。

建 築 物 資 料

結構阻尼比β 根據規範 2.7 節解說，建議鋼構造建築物之β

=0.01；混凝土構造建築物或鋼骨鋼筋混凝土 構造建築物之β=0.02。本案為鋼骨鋼筋混凝 土構造，故β=0.02。

基本設計風速

  C V

₁₀

根據規範 2.4 節，台南市的 V

₁₀

  C  3 2 . 5 m s 。 地況 各牆面上風側地況皆為地況 C。

工 址 風 環 境

地形 無特殊地形，根據規範式(2.6)， K

_zt

 1 。若有

特殊地形，可參考規範附錄一的方式計算 K

_zt

。

資料來源:本研究

(a)平面示意圖

(b)AB 牆面與 CD 牆面立面示意圖(C) BC 牆面與 DA 牆面立面示意圖 圖 4- 11 建築物的示意圖

資料來源:本研究

一、 風垂直吹向 AB 牆面之順風向、橫風向與扭轉向風力

本節所計算的風力為50 年回歸期設計風力。

壹、 判斷主要風力抵抗系統設計情況

【步驟1】列出與該風向相關之設計參數 當風垂直吹向AB 牆面時

f

n為X 向基本自然頻率

0 .

429 Hz

f

a為Y 向基本自然頻率

0 . 3

96 Hz

垂直於風向之建築物水平尺寸B



19.55 m 平行於風向之建築物水平尺寸L



51.89 m 根據規範表2.2，地況 C 相關參數

5 .

 0 1



；

z

_g 

3

00

m

；b

 0 .

94

0

. 0 2

c



；

 

152m ；

 

0.20；

z

_min

 4.5m

【步驟2】判斷設計情況

根據建築物資料可知外牆面開口率皆為1% 。根據規範 1.3 節，建築物不屬於 開放式建築物。根據建築物資料，計算迎風向外牆面之總面積、迎風向外牆面之 總開口面積、非迎風向之各牆面(含屋頂)總面積與非迎風向之各牆面(含屋頂)總 開口面積。因無法同滿足以下各條件(1)

A

₀

 1 . 10 A

_0i，(2)A₀ 0.37m²或0.01_Ag(二 者取最小)，(3) ⁰

 0 . 20

gi i

A

A ，根據規範1.3 節，建築物不屬於部分封閉式建築物。

建築物不屬於開放式建築物或部分封閉式建築物，根據規範1.3 節，本案屬於封 閉式建築物，且由於

f

_n

 1 Hz

且3h BL 92.4 19.55 51.89 3.06

貳、 計算50 年回歸期風力

根據規範式(2.7)，

q(h)=175.8(92.4/300)

^0.3=123.476

【步驟3】計算柔性建築物順風向設計風力

(2)計算柔性建築物之陣風反應因子G_f

根據規範式(2.18a)與式(2.18b)

 ^e  ¹⁹³

 ^e  ⁵⁷⁴

其中，背景反應尖峰因子g_Q和風速尖峰因子

g

_V均可取3.4。

橫風向共振因子 S n 0.0424

kgf

無因次風速 2.85

表 4- 19 風吹向 AB 牆面之順風向風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風 面面 積(m²)

風速壓 (kg/m²)

順風向風力

(t) 背景項 共振項 擾動風力 平均風力

26F 92.40 3.00 29.33 123.48 7.83 2.97 2.41 3.83 4.00 25F 89.40 3.00 58.65 122.26 15.54 5.89 4.79 7.59 7.94 24F 86.40 3.00 58.65 121.01 15.42 5.85 4.76 7.54 7.88 23F 83.40 3.60 64.52 119.74 16.83 6.38 5.19 8.23 8.60 22F 79.80 3.60 70.38 118.16 18.18 6.89 5.61 8.89 9.29 21F 76.20 3.60 70.38 116.54 17.99 6.82 5.55 8.80 9.19 20F 72.60 3.60 70.38 114.86 17.80 6.75 5.49 8.70 9.10 19F 69.00 3.60 70.38 113.12 17.61 6.68 5.43 8.61 8.99 18F 65.40 3.60 70.38 111.32 17.40 6.60 5.37 8.51 8.89 17F 61.80 3.60 70.38 109.44 17.19 6.52 5.30 8.40 8.78 16F 58.20 3.60 70.38 107.49 16.96 6.43 5.23 8.29 8.67 15F 54.60 3.60 70.38 105.45 16.73 6.35 5.16 8.18 8.55 14F 51.00 3.60 70.38 103.31 16.49 6.25 5.09 8.06 8.42 13F 47.40 3.60 70.38 101.07 16.23 6.16 5.01 7.94 8.29 12F 43.80 3.60 70.38 98.70 15.97 6.05 4.92 7.80 8.16 11F 40.20 3.60 70.38 96.19 15.68 5.95 4.84 7.66 8.01 10F 36.60 3.60 70.38 93.52 15.38 5.83 4.74 7.52 7.86 9F 33.00 3.60 70.38 90.66 15.05 5.71 4.64 7.36 7.69 8F 29.40 3.60 70.38 87.58 14.70 5.57 4.53 7.19 7.51 7F 25.80 3.60 70.38 84.21 14.32 5.43 4.42 7.00 7.31 6F 22.20 3.60 70.38 80.50 13.90 5.27 4.29 6.79 7.10 5F 18.60 3.60 70.38 76.34 13.42 5.09 4.14 6.56 6.86 4F 15.00 3.60 70.38 71.57 12.88 4.88 3.97 6.30 6.58 3F 11.40 3.60 70.38 65.91 12.24 4.64 3.77 5.98 6.25 2F 7.80 7.80 111.44 58.82 18.10 6.86 5.58 8.85 9.25

基底合力 381.99 144.86 117.81 186.72 195.16

共振項參與

(%) 39.8

資料來源:本研究

zK

表 4-20 風吹向 AB 牆面之橫風向設計風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風面 面積(m²)

風速壓

(kg/m²) 橫風向風力(t) 背景項 共振項

26F 92.40 3.00 29.33 123.48 18.01 8.89 15.66 25F 89.40 3.00 58.65 122.26 34.84 17.21 30.30 24F 86.40 3.00 58.65 121.01 33.67 16.63 29.28 23F 83.40 3.60 64.52 119.74 35.75 17.66 31.09 22F 79.80 3.60 70.38 118.16 37.32 18.43 32.45 21F 76.20 3.60 70.38 116.54 35.64 17.60 30.99 20F 72.60 3.60 70.38 114.86 33.95 16.77 29.52 19F 69.00 3.60 70.38 113.12 32.27 15.94 28.06 18F 65.40 3.60 70.38 111.32 30.59 15.11 26.60 17F 61.80 3.60 70.38 109.44 28.90 14.27 25.13 16F 58.20 3.60 70.38 107.49 27.22 13.44 23.67 15F 54.60 3.60 70.38 105.45 25.54 12.61 22.20 14F 51.00 3.60 70.38 103.31 23.85 11.78 20.74 13F 47.40 3.60 70.38 101.07 22.17 10.95 19.28 12F 43.80 3.60 70.38 98.70 20.48 10.12 17.81 11F 40.20 3.60 70.38 96.19 18.80 9.29 16.35 10F 36.60 3.60 70.38 93.52 17.12 8.45 14.88 9F 33.00 3.60 70.38 90.66 15.43 7.62 13.42 8F 29.40 3.60 70.38 87.58 13.75 6.79 11.96 7F 25.80 3.60 70.38 84.21 12.07 5.96 10.49 6F 22.20 3.60 70.38 80.50 10.38 5.13 9.03 5F 18.60 3.60 70.38 76.34 8.70 4.30 7.56 4F 15.00 3.60 70.38 71.57 7.02 3.46 6.10 3F 11.40 3.60 70.38 65.91 5.33 2.63 4.64 2F 7.80 7.80 111.44 58.82 5.78 2.85 5.02

基底合力 536.56 265.00 466.56

共振項參與(%) 75.61

資料來源:本研究

表 4-21 風吹向 AB 牆面之扭轉向設計風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風面 面積(m²)

風速壓

(kg/m²) 扭轉向風力(t-m) 背景項 共振項

26F 92.40 3.00 29.33 123.48 207.21 93.24 185.04 25F 89.40 3.00 58.65 122.26 400.96 180.43 358.07 24F 86.40 3.00 58.65 121.01 387.50 174.37 346.05 23F 83.40 3.60 64.52 119.74 411.45 185.15 367.44 22F 79.80 3.60 70.38 118.16 429.48 193.26 383.54 21F 76.20 3.60 70.38 116.54 410.11 184.55 366.24 20F 72.60 3.60 70.38 114.86 390.73 175.83 348.93 19F 69.00 3.60 70.38 113.12 371.36 167.11 331.63 18F 65.40 3.60 70.38 111.32 351.98 158.39 314.33 17F 61.80 3.60 70.38 109.44 332.61 149.67 297.03 16F 58.20 3.60 70.38 107.49 313.23 140.95 279.72 15F 54.60 3.60 70.38 105.45 293.85 132.23 262.42 14F 51.00 3.60 70.38 103.31 274.48 123.52 245.12 13F 47.40 3.60 70.38 101.07 255.10 114.80 227.82 12F 43.80 3.60 70.38 98.70 235.73 106.08 210.51 11F 40.20 3.60 70.38 96.19 216.35 97.36 193.21 10F 36.60 3.60 70.38 93.52 196.98 88.64 175.91 9F 33.00 3.60 70.38 90.66 177.60 79.92 158.61 8F 29.40 3.60 70.38 87.58 158.23 71.20 141.30 7F 25.80 3.60 70.38 84.21 138.85 62.48 124.00 6F 22.20 3.60 70.38 80.50 119.48 53.77 106.70 5F 18.60 3.60 70.38 76.34 100.10 45.05 89.40 4F 15.00 3.60 70.38 71.57 80.73 36.33 72.09 3F 11.40 3.60 70.38 65.91 61.35 27.61 54.79 2F 7.80 7.80 111.44 58.82 66.47 32.83 57.79

基底合力 6174.72 2781.52 5512.65

共振項參與(%) 79.71

資料來源:本研究

二、 風垂直吹向 BC 牆面之順風向、橫風向與扭轉向風力

本節所計算的風力為50 年回歸期設計風力。

參、 判斷主要風力抵抗系統設計情況

【步驟1】列出與該風向相關之設計參數 當風垂直吹向BC 牆面時

f

n為Y 向基本自然頻率0.396 Hz

f

a為Y 向基本自然頻率0.429Hz

垂直於風向之建築物水平尺寸B  51.89m

平行於風向之建築物水平尺寸L 19.55m

根據規範表2.2，地況 C 相關參數

5

.

 0 1



；

z

_g 

3

00

m

；b

 0 .

94

0

. 0 2

c



；

 

152m ；

 

0.20；

z

_min

 4.5m

【步驟2】判斷設計情況

根據建築物資料可知外牆面開口率皆為1% 。根據規範 1.3 節，建築物不屬於 開放式建築物。根據建築物資料，計算迎風向外牆面之總面積、迎風向外牆面之 總開口面積、非迎風向之各牆面(含屋頂)總面積與非迎風向之各牆面(含屋頂)總 開口面積。因無法同滿足以下各條件(1)

A

₀

 1 . 10 A

_0i，(2)A₀ 0.37m²或0.01_Ag(二 者取最小)，(3) ⁰

 0 . 20

gi i

A

A ，根據規範1.3 節，建築物不屬於部分封閉式建築物。

建築物不屬於開放式建築物或部分封閉式建築物，根據規範1.3 節，本案屬於封 閉式建築物，且由於

f

_n

 1 Hz

且3h BL 92.4 19.55 51.89 3.06

肆、 計算50 年回歸期風力

【步驟1】計算風速壓地況係數

K (z )

與地形係數

K

根據規範式(2.7)，

q(h)=175.8(92.4/300)

^0.3=123.476

【步驟3】計算柔性建築物順風向設計風力

(2)計算柔性建築物之陣風反應因子G_f

根據規範式(2.17)，

396 2.68 V

根據規範式(2.18a)與式(2.18b)

 ^e  ^0.207

 ^e  ^0.331

其中，背景反應尖峰因子g_Q和風速尖峰因子

g

_V均可取3.4。

(3)計算外牆順風向風力

外牆順風向風力為迎風面牆的風力減去背風面牆的風力。其中，迎風 面牆的風力為設計風壓與對應受風面積之乘積；背風面牆的風力為設計 風壓與對應受風面積之乘積。外牆順風向設計風力如表 4-22 所示。根 據規範2.2 節解說中

W

_Dz的計算式，也可得表4-22 所示的外牆順風向設 計風力。

【步驟4】計算建築物橫風向設計風力

(1)由於h BL 92.4 19.55 51.89 3.0介於3 至 6，L/B2.654介於0.2 至5，^Vh



^fa ^BL

 ^

^45.38

 ^{0 .}

^{429 19.55}

^

^51.89

 ^

^3.32

^{ 10}

，因此，滿足規 範式(2.22)之使用條件。h BL 4且^Vh



^fa ^BL

 ^{ 8 . 3}

不用檢核在設計風速 內發生渦散頻率與建築物自然頻率接近而產生之共振及空氣動力不穩定現 象。

(2)計算

g

_L、

C

_L^' 與

R

_LR(規範 2.10 節) 橫風向尖峰因子

g

_L：

3.983

0.429 0.429

f f

g

a a

L

 











) 3600

ln(

2

577 . ) 0

3600 ln(

2

) 3600 ln(

2

577 . ) 0

3600 ln(

2

0.0732 B

L B

L B

L

C

_L^' 0.0082( )³ 0.071( )² 0.22( )

橫風向共振因子 S n 0.0234 R_LR

 

^L



4 ) (

^*

其中，

S

_L(

n

^*)橫風向風力頻譜值

 

【步驟5】計算建築物扭轉向設計風力

根據規範式(2.24)，建築物離地面高度

z

處扭轉向風力

M

_Tz：

表 4- 22 風吹向 BC 牆面之順風向風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風 面面 積(m²)

風速壓 (kg/m²)

順風向風力

(t) 背景項 共振項 擾動風力 平均風力

26F 92.40 3.00 77.84 123.48 26.80 9.37 10.28 13.91 12.89 25F 89.40 3.00 155.67 122.26 53.27 18.63 20.44 27.65 25.63 24F 86.40 3.00 155.67 121.01 52.94 18.51 20.31 27.48 25.47 23F 83.40 3.60 171.24 119.74 57.86 20.23 22.20 30.04 27.84 22F 79.80 3.60 186.80 118.16 62.62 21.89 24.02 32.50 30.13 21F 76.20 3.60 186.80 116.54 62.10 21.71 23.82 32.23 29.88 20F 72.60 3.60 186.80 114.86 61.56 21.52 23.62 31.95 29.62 19F 69.00 3.60 186.80 113.12 61.00 21.33 23.40 31.66 29.35 18F 65.40 3.60 186.80 111.32 60.42 21.13 23.18 31.36 29.07 17F 61.80 3.60 186.80 109.44 59.82 20.92 22.95 31.05 28.78 16F 58.20 3.60 186.80 107.49 59.19 20.70 22.71 30.73 28.48 15F 54.60 3.60 186.80 105.45 58.54 20.47 22.46 30.39 28.16 14F 51.00 3.60 186.80 103.31 57.86 20.23 22.20 30.03 27.84 13F 47.40 3.60 186.80 101.07 57.14 19.98 21.92 29.66 27.49 12F 43.80 3.60 186.80 98.70 56.38 19.71 21.63 29.27 27.12 11F 40.20 3.60 186.80 96.19 55.57 19.43 21.32 28.85 26.74 10F 36.60 3.60 186.80 93.52 54.72 19.13 20.99 28.40 26.33 9F 33.00 3.60 186.80 90.66 53.80 18.81 20.64 27.93 25.88 8F 29.40 3.60 186.80 87.58 52.81 18.47 20.26 27.41 25.41 7F 25.80 3.60 186.80 84.21 51.73 18.09 19.85 26.85 24.89 6F 22.20 3.60 186.80 80.50 50.54 17.67 19.39 26.24 24.32 5F 18.60 3.60 186.80 76.34 49.21 17.21 18.88 25.54 23.68 4F 15.00 3.60 186.80 71.57 47.68 16.67 18.29 24.75 22.94 3F 11.40 3.60 186.80 65.91 45.87 16.04 17.60 23.81 22.07 2F 7.80 7.80 295.77 58.82 69.02 24.13 26.48 35.83 33.21

基底合力 1351.64 472.60 518.60 701.64 650.30

共振項參與

(%) 54.63

資料來源:本研究

zK

表 4-23 風吹向 BC 牆面之橫風向設計風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風面 面積(m²)

風速壓

(kg/m²) 橫風向風力(t) 背景項 共振項

26F 92.40 3.00 77.84 123.48 12.38 8.41 9.09 25F 89.40 3.00 155.67 122.26 23.96 16.27 17.59 24F 86.40 3.00 155.67 121.01 23.16 15.73 17.00 23F 83.40 3.60 171.24 119.74 24.59 16.70 18.05 22F 79.80 3.60 186.80 118.16 25.67 17.43 18.84 21F 76.20 3.60 186.80 116.54 24.51 16.65 17.99 20F 72.60 3.60 186.80 114.86 23.35 15.86 17.14 19F 69.00 3.60 186.80 113.12 22.20 15.07 16.29 18F 65.40 3.60 186.80 111.32 21.04 14.29 15.44 17F 61.80 3.60 186.80 109.44 19.88 13.50 14.59 16F 58.20 3.60 186.80 107.49 18.72 12.71 13.74 15F 54.60 3.60 186.80 105.45 17.56 11.93 12.89 14F 51.00 3.60 186.80 103.31 16.41 11.14 12.04 13F 47.40 3.60 186.80 101.07 15.25 10.35 11.19 12F 43.80 3.60 186.80 98.70 14.09 9.57 10.34 11F 40.20 3.60 186.80 96.19 12.93 8.78 9.49 10F 36.60 3.60 186.80 93.52 11.77 8.00 8.64 9F 33.00 3.60 186.80 90.66 10.62 7.21 7.79 8F 29.40 3.60 186.80 87.58 9.46 6.42 6.94 7F 25.80 3.60 186.80 84.21 8.30 5.64 6.09 6F 22.20 3.60 186.80 80.50 7.14 4.85 5.24 5F 18.60 3.60 186.80 76.34 5.98 4.06 4.39 4F 15.00 3.60 186.80 71.57 4.83 3.28 3.54 3F 11.40 3.60 186.80 65.91 3.67 2.49 2.69 2F 7.80 7.80 295.77 58.82 3.97 2.70 2.92

基底合力 369.06 250.63 270.90

共振項參與(%) 53.88

資料來源:本研究

表 4-24 風吹向 BC 牆面之扭轉向設計風力

名稱 離地高

度(m) 樓層 高度

迎風面 面積(m²)

風速壓

(kg/m²) 扭轉向風力(t-m) 背景項 共振項

26F 92.40 3.00 77.84 123.48 100.98 89.39 46.96 25F 89.40 3.00 155.67 122.26 195.39 172.98 90.86 24F 86.40 3.00 155.67 121.01 188.84 167.18 87.81 23F 83.40 3.60 171.24 119.74 200.51 177.51 93.24 22F 79.80 3.60 186.80 118.16 209.29 185.29 97.33 21F 76.20 3.60 186.80 116.54 199.85 176.93 92.94 20F 72.60 3.60 186.80 114.86 190.41 168.57 88.55 19F 69.00 3.60 186.80 113.12 180.97 160.21 84.16 18F 65.40 3.60 186.80 111.32 171.53 151.85 79.76 17F 61.80 3.60 186.80 109.44 162.08 143.49 75.37 16F 58.20 3.60 186.80 107.49 152.64 135.13 70.98 15F 54.60 3.60 186.80 105.45 143.20 126.78 66.59 14F 51.00 3.60 186.80 103.31 133.76 118.42 62.20 13F 47.40 3.60 186.80 101.07 124.32 110.06 57.81 12F 43.80 3.60 186.80 98.70 114.88 101.70 53.42 11F 40.20 3.60 186.80 96.19 105.43 93.34 49.03 10F 36.60 3.60 186.80 93.52 95.99 84.98 44.64 9F 33.00 3.60 186.80 90.66 86.55 76.62 40.25 8F 29.40 3.60 186.80 87.58 77.11 68.26 35.86 7F 25.80 3.60 186.80 84.21 67.67 59.90 31.47 6F 22.20 3.60 186.80 80.50 58.22 51.55 27.08 5F 18.60 3.60 186.80 76.34 48.78 43.19 22.69 4F 15.00 3.60 186.80 71.57 39.34 34.83 18.29 3F 11.40 3.60 186.80 65.91 29.90 26.47 13.90 2F 7.80 7.80 295.77 58.82 32.39 28.68 15.06

基底合力 3009.06 2663.90 1399.30

共振項參與(%) 21.63

資料來源:本研究

三、 耐風設計規範與風洞實驗結果比對

表 4-25 依耐風設計規範計算所得基底設計風力載重組合

風吹向 Fx(t) Fy(t) Trz(t-m) FxFy合力 AB 或 CD 面 381.99 536.56 6174.72 658.64 BC 或 DA 面 369.06 1351.64 3009.06 1401.12

表 4-26 風洞實驗結果之基底設計風力載重組合

載重組合 風向角 Fx(t) Fy(t) Trz(t-m) FxFy合力 X1 290 458.27 212.49 9252.31 505.13 X2 90 -526.14 -247.416 8608.44 581.41 Y1 30 -34.64 978.92 -7588.72 979.53 Y2 250 41.03 -999.17 -7651.89 1000.00 R1 360 91.41 883.74 5362.75 888.45 R2 360 -0.12 876.87 5362.75 876.87 R3 240 -1.81 -978.10 -7692.62 978.10 R4 240 50.09 -981.18 -7692.62 982.46 T1X 300 454.38 373.85 9576.25 588.41 T1Y 300 94.76 828.68 9576.25 834.08 T2X 40 -402.21 485.03 -8437.77 630.10 T2Y 40 -51.567 939.69 -8437.77 941.10 資料來源:本研究

比較上二表結果可知，本案例依耐風設計規範所得結果在基底合力

上較風洞實驗結果保守，但在扭轉向基底風力上風洞實驗值較大，由

於在不同風向角改變下，規範設計上本就無法像風洞實驗可考慮因周

遭建築群遮蔽效應而降低了某些方向上風力的計算或尾流區分離渦

旋所造成風力加劇的影響，故規範設計風力採保守亦屬正常；另實際

建築外型非完全對稱之矩形，本案採類矩形分析扭矩風力之規範設計

值本就未臻合宜，該扭轉向設計風力應採風洞實驗值較適合。另在居

住最高樓層側向加速度上，規範值亦較風洞實驗值保守。

在文檔中 建築風洞結構風載重程式設計與應用 (頁 101-127)