5.1 5.1
5.1 案例與基本參數之描述 案例與基本參數之描述 案例與基本參數之描述 案例與基本參數之描述
案例描述
本案例中，獨立鐵塔和工址的基本資料分別說明如下。獨立鐵塔各向 立面示意圖、獨立鐵塔南北向與附近地形的立面示意圖、獨立鐵塔東向與 附近地形的立面示意圖和獨立鐵塔西向與附近地形的立面示意圖分別如圖 5.1、圖 5.2、圖 5.3 和圖 5.4 所示。
獨立鐵塔的基本資料 塔高：20m
層數：共分八層，每層高 2.5m 各層相接處之平面尺寸：
位於獨立鐵塔底（亦即高程為零地面）之平面面積為 6m×6m，獨立鐵塔底部平 面示意圖如圖 5.5 所示；自地面往上 2.5m 之平面面積為 5.54m×5.54m，自地面 往上 2.5m 之獨立鐵塔平面示意圖如圖 5.6 所示；自地面往上 5m 之平面面積為 5.08m×5.08m，自地面往上 5m 之獨立鐵塔平面示意圖如圖 5.7 所示；自地面往 上 7.5m 之平面面積為 4.62m×4.62m，自地面往上 7.5m 之獨立鐵塔平面示意圖 如圖 5.8 所示；自地面往上 10m 之平面面積為 4.14m×4.14m，自地面往上 10m 之獨立鐵塔平面示意圖如圖 5.9 所示；自地面往上 12.5m 之平面面積為 3.68m
×3.68m，自地面往上 12.5m 之獨立鐵塔平面示意圖如圖 5.10 所示；自地面往 上 15m 之平面面積為 3.22m×3.22m，自地面往上 15m 之獨立鐵塔平面示意圖如 圖 5.11 所示；自地面往上 17.5m 之平面面積為 3.22m×3.22m，自地面往上 17.5m 之獨立鐵塔平面示意圖如圖 5.12 所示；自地面往上 20m 之平面面積為 3.22m×
3 . 2 2 m ， 自 地 面 往 上 2 0 m 之 獨 立 鐵 塔 平 面 示 意 圖 如 圖 5 . 1 3 所 示 。 獨立鐵塔構材編號如圖 5.14 所示
水平向基本自然頻率：東西向基本自然頻率 fEW =
7 . 09 Hz
（0.141s）南北向基本自然頻率 fSN =
7 . 09 Hz
（0.141s） 扭轉向基本自然頻率： ft =17 . 33 Hz
（0.058s）建物用途：重要（第一類建築物）
工址的地況與地形 座落：台北縣石門鄉
各風向地況：皆屬地況 C 的平坦開闊地面 附近地形：山坡上（詳見圖 5.2 到圖 5.4）
根據圖 5.1、圖 5.5 到圖 5.13，可知本案例獨立鐵塔外型為對稱，但 根據圖 5.2、圖 5.3 和圖 5.4 中所顯示之地形不對稱性，分別考慮東風、
南風與北風之作用。以下將計算此獨立鐵塔主要風力抵抗系統所受的風力 與局部構材及外部被覆物之設計風壓，並依循計算步驟逐一詳細地說明其 計算細節，附上相關的計算流程圖，使讀者更易於掌握設計流程。
基本參數
獨立結構物之高度 h ：根據圖 5.1，h=20m。 結構阻尼比
β
：β
=0.01。地況 C 的相關參數：根據規範查表 2.2，在地況 C 的條件下
α
=0.15；m
=
300
zg ；b =0.94；c=0.2；l=152m；
ε
=0.2；zmin =4 . 5 m
。 基本設計風速V10(
C)
：根據規範 2.4 節，石門鄉基本設計風速V10(
C)
為 42.5m/s。用途係數 I ：根據規範 2.5 節，第一類建築物的用途係數I =1.1。 扭轉向基本自然頻率 f ：t ft =
17 . 33 Hz
。5.2 5.2
5.2 5.2 計算流程圖 計算流程圖 計算流程圖 計算流程圖
本案例中所對應相關的計算流程圖如圖 5.15 所示。
5.3 5.3 5.3
5.3 主要風力抵抗系統在東風 主要風力抵抗系統在東風 主要風力抵抗系統在東風作用下之設計風力 主要風力抵抗系統在東風 作用下之設計風力 作用下之設計風力 作用下之設計風力
列出計算時所需的基本參數
垂直於風向之建築物水平尺寸 B ：採用 h 3
2 所對應之 B ，根據圖 5.1，
m 528 . 3 22 . 15 3
3 20 15 2 2
22 . 3 6
2 + =
− ×
×
−
×
=
B 。
平行於風向之建築物水平尺寸 L ：採用 h 3
2 所對應之 L ，根據圖 5.1，
m 528 . 3 22 . 15 3
3 20 15 2 2
22 . 3 6
2 + =
− ×
×
−
×
=
L 。
迎風面實體構材投影在垂直風向平面上之面積A （亦即受風面積）f ：
如表 5.1 所示。
迎風面塔面之實體構材投影在垂直風向平面上之面積總和AE,o（亦即
塔面實體面積）：根據表 5.1，AE,o =
17.048m
2。迎風面塔面投影在垂直風向平面上之總面積AEg,o（亦即塔面總面
積）： , 15 3.22 5 85.25m2 2
) 6 22 . 3
( + × + × =
o =
AEg 。
順風向基本自然頻率 f ：n fn = fEW =
7 . 09 Hz
。 橫風向基本自然頻率 f ：a fa = fSN =7 . 09 Hz
。判斷是否屬於開放式建築物
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 如下： 0 東向牆面（本例指塔面）之
2 ,
2 ,
,
0 = AEgo −AEo =
68 . 202 m
≥0 . 8
Ag =0 . 8
AEgo =68 . 2 m
A其它各向牆面之結果皆與東向牆面之結果相同，所以每一方向的牆面 皆滿足A0≥
0 . 8
Ag，根據規範 1.3 節，本建築物屬於開放式建築物。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。
其中，z =max
(
0.6×h,zmin)
=max(
0.6×20,4.5)
=12m根據規範表 2.15 之註（4），就方形高塔而言，若風向傾斜作用在 塔面時，將產生最大的水平風力，其為垂直作用在塔面的設計風力乘 上一係數 C ：