第六章 第六章
第六章 結論 結論 結論與建議 結論 與建議 與建議 與建議
第一節 第一節 第一節
第一節 結論 結論 結論 結論
本研究取用不同構型的系列低層建物模型，運用同步量測技術，獲得 表面風壓資料，探討不同幾何尺寸與風攻角作用下的低層建築物受風作用 特性。同時考慮建築群的遮蔽效應，加入上游鄰棟建築物研究不同配置狀 況對於風載重的影響。本研究並利用正交模態分析(POD)了解風壓作用的 特徵結構。同時利用相關性積分法探討結構系統的受風反應及推估最大等 值靜載重。本實驗量測所得的資料並同時與規範相比較，相互驗證。所得 結論整理如下：
1. 低層建築物受風作用主要受到拱門型渦漩的主導，因此同類型的建 築物，可能有部分幾何尺寸上的變化，但其所受到的風力作用結構 並未有明顯改變，此一特性甚有助於建立或預測一系列同造型建築 物的受風作用行為。
2. 就低層建築物而言，其屋頂結構受風作用為結構設計上的一大重 點，而低層建築物少有採用平屋頂型式，在有起拱屋頂型式低層建 築物而言，不論是山形廠房的摺版式造形或圓拱形、圓球形屋頂，
對主抗風系統而言提高拱高將造成較高的載重，特別是平行於屋脊 的風向作用下更為顯著。
3. 低層建築物外表披覆物所受的風壓作用，則以拱高較低緩的屋頂較 高，另一方面在上游角隅位置及側風面山牆的上游區均有甚高的尖 峰風壓作用，對局部構建設計而言，屋頂角隅及側牆周邊的加強抗 風設計有其必要性。
4. 低層建築物受上游建築物遮蔽作用影響，對於主抗風系統的載重而 言，屬減抑的效果。對於局部披覆物的風壓作用，則在橫風向相鄰 小棟距的條件下，因局部流場加速作用，而產生較嚴重的負壓。
5. 本文研究多種造型低層建築物的表面風壓特性，研究結果顯示拱高 與跨度比值越低，則屋頂面上局部尖峰風壓作用趨於嚴重，而拱高 與跨度比值越大於 0.25 時，迎風的屋頂面上出現正風壓。就結構系 統的風載重而言，拱高與跨度比低的建築物，其主抗風系統的結構 荷載較小，而尖峰風壓作用嚴重；拱高與跨度比高的建築物，其主 抗風系統的結構荷載較大，而尖峰風壓作用輕微。
6. 目前國內規範對於拱形屋頂低層建築物的設計風壓考量，主要以垂 直於屋脊的風向做為考量，而平行屋脊的作用方式，仍未做適當規 範。實驗資料顯示，平行於屋脊的作用方式，亦有可能產生較大的 結構負荷，建議對於平行於屋脊的作用方式應做規範。
7. 就建築物遮蔽效應而言，單摺版式建築物的遮蔽效應較為明顯，圓 筒式的拱形屋頂次之，而半圓球型建築物受鄰棟影響最少。
8. 目前國內規範在低層建築物設計風載重的考慮上，對於山形廠房建 物有區分為垂直於屋脊及平行於屋脊方式加以定義。在風向垂直於 屋脊的情形，以實驗資料配合 LRC 分析所得的等值靜載重顯示，目 前規範給定的設計風載重大致保守。在平行屋脊之風載重，國內規 範以對稱方式定義設計風載重，但由本研究估算產生最大結構反應 的等值靜載重，可能出現偏一側分佈的狀況，因此建議作結構分析 時增加考慮反對稱之型式或單側載重條件。
9. 拱型屋頂建物在平行屋脊的作用情形下，亦有可能超過規範建議 值，特別是對於拱高與跨度比達到 0.5 的建築物，其推估的彎矩係 數有出現超過規範建議載重推估結果的情形，由於規範對於圓筒型 屋頂建物只有考慮在風向垂直於屋脊時的風載重，特別在拱跨比較 高的情形下，建議應參考文獻中相關實驗成果加以評估。
10. 規範中建議對於拱形屋頂的局部構件和外部裝飾物設計可採用設計 風壓係數的 1.81 倍考慮，如同時考慮設計時陣風因子(G)採用 1.77，
與本研究氣動力實驗表面尖峰風壓係數值比較，直接採用規範之規 定應屬保守。
11. 在遮蔽效應方面，由實驗成果風壓分佈的情形加以分析，上游建築 物的存在，對下游建物的影響均以減抑的現象為主，本研究針對多 種不同造型的低層建築物受到包括順風向前後縱列、橫風向並排、
交錯式排列等多種由近到遠的組合，並檢核其產生的最大結構反應 與等值靜載重，無出現增加載重的情況。因此國內規範在此方面未 做特別規定，亦屬保守的方式。
12. 就局部披覆物的設計風壓而言，美國規範 ASCE7-02 中則有針對不 同形態屋頂之局部設計風壓作規定，亦可供參考。而以本研究實驗 量測結果顯示在風向與屋脊間成小攻角情形下，上游角隅處常有甚 高的尖峰風壓，因此建議參考有關文獻中類似構型的氣動力實驗成 果加以檢核。
第二節 第二節 第二節 建議 第二節 建議 建議 建議
根據研究發現，本研究針對低層建築物風載重評估，提出下列具體建 議。以下分別從立即可行的建議、及長期性建議加以列舉。
立即可行之建議 立即可行之建議 立即可行之建議 立即可行之建議：：：：
國內耐風設計規範低層建築設計風壓考慮方式的補充：
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、行政院公共工程委員會
國內耐風設計規範所建議的低層建築物抗風系統外風壓係數分佈仍以均 佈對稱為主，本研究顯示產生最大結構反應的載重形式有可能出現偏單側 或反對稱的型態，因此可建議於規範中建議使用者應加考慮單側載重作用 型態，提升低層建築物的耐風性能。
長期性建議 長期性建議 長期性建議 長期性建議：：：：
1.耐風設計規範中設計風力方向因子的建立：
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、行政院公共工程委員會
本研究採用相關性積分法，推估最大等值靜載重的推算結果顯示，不同風 攻角對於結構物的受反應差異甚大，為能有效的兼顧經濟與安全考量，由 規範中提供可用的方向性因子。在結構設計上可有效解決不同風向造成風 載重的選取，對於構形較簡單的低層建築物可直接運用不需進行風洞實驗。
2.低層建築物設計風壓料庫的建立：
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、行政院公共工程委員會
本年度研究成果顯示，對於基本構形相同的低層建築物而言，其表面風壓 的分佈受到相同的流場機制所主導，因此彼此之間存在相當的形似性。目 前電腦網路發達，結合人工智慧的資料庫設計技術亦已成熟，有必要彙整 數年來相關實驗成果與規範，開發為料庫系統，提供業界作為設計參考。