研究方法

本計畫將建立非封閉式工業廠房建築物的風載重評估所需資料及耐風設 計策略探討，有必要進行系列的紊流場中氣動力模型實驗，並針對實驗資料 進行評估建構模式，規劃研究內容如下：

(1.) 文獻資料蒐集：本研究將就非封閉式工業廠房建物設計風力有關的文 獻、數據進行蒐集與彙整，工作內容包括：

(1) 國外規範相關部份的比較與整理，針對議題檢視包括美、日、紐澳、

英國、加拿大等國建築設計相關規範，就有關部分封閉式建築物耐風 設計建議加以整理比較，界定研究對象。

(2) 蒐集風工程相關期刊中有關此議題的最新研究成果發表，以供國內設 計準則建立的參考。

(3) 實驗成果資料蒐集：本研究將就國內外文獻中有關部分封閉式建築物 風載重研究的實驗成果資料加以蒐集，比對實驗條件加以分類整理。

(2.) 國內部分封閉式建築物耐風設計的需求狀況蒐集：了解國內建築市場與 公共安全需求的前提下，部分封閉式建築物耐風設計的需求，以供參考。

(3.) 氣動力實驗規劃：

(4) 流場規劃：本研究將利用本所台南風洞實驗室現有大氣邊界層流 場，選取合適的紊流條件，進行所需之建築物氣動力模型實驗研究。

(5) 模型設計：本年度研究重點為單棟廠棚類建築物在不同開口條件下 的風載重評估，採用的建築物類型仍屬低層建築，建築物外殼設定為 剛性(rigid)外殼結構系統，模型設計控制的參數包括屋頂型態、開口位 置、開口率等，將選取包括山形屋頂(gable roof)及拱形屋頂(arch roof) 的低層建築物模型進行氣動力實驗研究。實驗第一階段並製作 TTU WERFL(Texas Tech University Wind Engineering Research Field Laboratory)實場量測建築物的縮尺模型，側牆上開設矩形孔口，並安

裝檔版，利用抽換不同開口面積的檔版，變化開口率。同時比較在迎 風面、側風面及背風面不同開口位置，量測內壓變化，並與文獻資料 相驗證。

(6) 模型氣動力實驗量測：氣動力模型將利用壓克力版製作，並在與屋 脊垂直軸上分上中下游位置均布風壓孔，代表三個不同建築物區段的 構架風載重。風壓孔以細 PVC 管線製作之壓力傳感管線系統(tubing system)與量測儀器相接，利用本所實驗室現有的電子式壓力掃描器量 測模型屋頂及側牆同步的風壓資料。模型側牆上開設矩形孔口，並安 裝檔版，利用抽換不同開口面積的檔版，變化開口率。開口配置方式 包括單一開口部及雙開口部等，以觀察不同氣流作用方式下內外壓的 變化。實驗量測控制的條件包括開口率、開口位置及風攻角。氣動力 模型實驗量測時，利用旋轉模型底座的方式，表現改變風攻角的效果。

同時建築物模型內部亦安裝風壓量測管線，與外部風壓同步量測。

(4.) 資料分析：由於目標建築物大多位於邊界層底部，側面馬蹄型渦漩與頂 部拱門型渦漩兩種流況幾乎重疊，三維流場作用明顯的影響下，其頂面 與側面擾動性風壓分布情形與有開口時內部風壓擾動的關係應加以深入 探討。分析內容包括：

(7) 由實驗量測所得之表面風壓資料首先將計算其表面風壓均值、擾動 值、尖峰因子(peak factor)、擾動風壓頻譜(spectrum)、空間相關性(spatial correlation)及頻率特性等，以完整掌握表面風壓分佈情形。因模型內 壓亦同步量測，因此除內風壓係數的均值、擾動值、尖峰因子及擾動 風壓頻譜等統計特性計算外，並計算外部風壓與內部風壓的相關性，

由不同部位的外部風壓與內風壓相關性分析，了解內部風壓擾動與建 築物周邊流場及開口的影響。

研究中量測各壓力孔之風壓訊號，用以計算風壓係數，氣動力係數定 義如下所示：

平均風壓係數 ₂

有關局部尖峰風壓分布的研究，Cook & Mayne (1979)指出在研究建築 物 表 面 尖 峰 風 壓 方 面 ， 利 用 第 一 型 極 值 分 布(Type I extreme value distribution)研究尖峰風壓是十分合適的。並建議將相當實場 15 分鐘之模型 表面壓力極值，至少取16 段，利用樣本之mode (U0)與dispersion (1/a0)，代

一 步 建 立 內 外 風 壓 的 轉 換 函 數(internal-external pressure admittance function)：

) ( )

( f

S f

S

=

S

( f )

S

( f )

(6.) 耐風設計策略研擬：由本研究在檢討不同部位的外風壓擾動與內風壓相 關性分析，可瞭解不同外殼部位開口部破壞引發的內壓變化效應，對外 殼結構而言影響最大的區位，配合等值靜載重的分析，將能有效的指出 須特別加以防範的的程度，有助於研擬提升建築物耐風性能的設計手法。