文獻回顧

低層建築如廠房類的構造物，其內部空間大致上為開放相連通的，門窗等較 脆弱的開口部發生破損事件，使原本封閉式建築物瞬間成為部分封閉式建築物，

建築物發生破孔，外部紊流作用引入內部空間，使原本建物的內壓發生改變，內 壓的改變影響將改變整體建物外殼的背壓，建築物所受的風載重狀況亦完全不 同。內壓的變化亦可能與外部風壓結合，使部分表面披覆物或建物其他開口部承 受超載而發生破壞，進一步發生更大規模的表面構材或結構破壞，事件大多發生 於颱風等強風作用期間，有可能引起後續更多的外殼破壞，甚至對建築物產生結 構性的危害。因此探討此類建築物主要開口(dominant opening)破壞引發的風載重變 化，需同時考慮外部風壓及內部壓力擾動聯合作用下的風載重特性，並能推估其 等值風載重的變化，對於廠房類建築物受極端氣候作用下的結構安全確保將有所 助益。

有關內部相連通的工業廠房建物表面風壓及內壓的特性的研究方面，實場量 測方面Texas Tech University 的 Wind Engineering Research Field Laboratory(WERFL) 自1990 年代起，利用其自建的實尺寸建物(圖 2-4)，量測低矮建物實場表面風壓特 性(Levitan 1992a, 1992b, Tieleman 1996)，其後續研究者同時量測實場建築物內壓係 數(Ginger 1997)，對於封閉式建築物內壓有初步的數據資料，再配合分別位於迎風 面、側風面及背風面等不同的開口條件探討內壓的變化，量測結果顯示在單一開 口時，內壓變化受建築物內部空間條件形成之特徵頻率(亦稱為 Helmholtz frequency) 的影響甚鉅，Sharma(2003, 2005)研究此特徵頻率對內壓的影響，顯示外在的風壓 擾動，特別是接近開口牆面上的分離渦流與內壓擾動變化存在密切的相關性，對 於結構的風載重亦產生一定的影響。而迎風及背風面均開口時，內壓係數則有隨 開口率增加的趨勢。

圖 2-4. TTU WERFL 量測實場風壓用建築物 (資料來源：

Sharma(2003)製作 1:50 縮尺 TTU 實場量測建築物模型，並設置不同的開口條 件，如圖2-5 所示。量測成果除對於特徵頻率研究外，其量測資料亦有助於類似實 驗的驗證，如圖2-6 所示，為 open A 條件下不同攻角造成的內壓變化，本研究亦 據以作為驗證。

Ginger(1999)由 TTU 實場量測內壓變化，並在迎風面取 2%開口，量測內壓及 屋頂面外風壓，研究結果顯示，在內風壓的變化上由於開口位於迎風面，因此內 壓擾動與流場直接作用相關，同時指出內壓變化是具有相當擾動性的，且屋面前 緣的尖峰負壓值可達外部尖峰風壓減內部尖峰風壓的93%，顯示內正風壓擾動與外 部負風壓在極端值出現時機為高度相關的。

圖 2-5 Sharma(2003)驗證之 TTU1:50 縮尺模型立面開口配置情形 (資料來源：文獻 Sharma[2003])

圖 2-6 Sharma(2003)驗證之 TTU1:50 縮尺模型在 open A 條件下內壓隨 攻角的變化

(資料來源：文獻 Sharma[2003])

Beste(1997)利用 1:100 縮尺的 TTU 實場量測建築物模型，探討屋面外部區塊 平均的風壓資料與內風壓的關係，研究結果指出在迎風面有開口的狀況下，由於

低層建築物受外部分離渦流包圍，因此內外風壓具有良好的相關性，其相關係數 可達 0.65 以上。Woods(1995)利用正方形實驗模型探討開口部對於內壓變化的影 響，研究指出在單一開口條件下內風壓的變化與外風壓存在有穩定的轉換關係，

且內風壓為均勻的分布；但對於多開口或具有通透性牆面的情形，因特定風向角 會造成內部有流動現象，內風壓分佈將成為具有差異梯度的分布情形。

就實務的觀點，如能建立部分封閉式建築物受風作用下表面風壓與內風壓的 簡易預測模式，對於建築工程界廠房式建物的受風作用的掌握將有所裨益，如配 合國內的氣候條件與建築風格研擬策略，將有助於減低國內廠房式建築的風災。