第一節 研究緣起與背景
我國風力規範中的設計風速主要是基於由颱風而訂定，然而目前的風力規範 是以美國 ASCE-7 的相關規定來建立的，美國的天氣型態是以大陸型氣候為主，
與我國其實並不相同，因此本計劃就是以『實場監測』為基礎來建立屬於我國本 土的風力規範。本案為第三年計劃，在本年度中計劃整合國去兩年及今年度的數 據作一整合的分析。在分析方法上過去是以某一時段作為分析的基礎，在今年度 改採用每一小時為基準，淘汰不符合邊界層條件的數據，藉此讓每一筆數據擁有 相同的權重，最後將其帄均後得到代表該地況之係數。
本計畫採用固定式超音波風速波風速風向計來量測風場之紊流特性，另外使 用都卜勒光波雷達(LiDAR, Light Detection And Ranging measurement system,簡稱 光達)來進行風速剖面之量測。本計劃之規劃從前期資料蒐集開始，首先確立分 析流程，且挑選符合標準地況之位置，另掌握光達之特性，之後利用已校正好之 超音波風速計來對光達進行驗證工作，確認光達的可靠度後則進入所選定之標準 地況位置進行觀測，定點式風速計除了驗證工作外仍持續進行量測的動作，最後 歸納整理可得標準地況 A、B、C 之自然風場特性。本研究之流程圖如圖 1-1 所 示。
第二節 國內外之相關研究
1960 年代 A.G. Davenport 根據在澳洲所做的實場量測數據構建紊流頻譜 Davenport Spectrum。該頻譜可說是對於近代風工程有最大影響的風速頻譜模 式，在 1990 年代之前曾被多數國家風力規範所引用。近年來美、日、香港等地 均有多位學者從事大規模的自然風場與大型結構受風反應的實場監測計畫。
Kowk (Kwok, 2004)與 Xu (Xu,2004)的研究團隊分別在香港進行自然風場與高樓
反應之實場監測；Kijewsk 與 Kareem (Kijewsk, 2003)則對美國芝加哥地區的多 棟高樓進行風場與受風反應之實場監測；在日本則有多組研究團隊(Kato, 1992；
Amano, 1999；Miyata, 2002)採用不同的監測儀器量測自然風場特性，特別是颱 風資料，其結果深具參考價值。國內則是有張景鐘、蕭葆羲等人（Jang,1999；
Shiau,2000）。
淡江大學風工程研究中心(WERC-TKU)於 2005 年，建置了自然風場特性的 實場監測儀器，包括租用位於淡水海邊的中央廣播電臺約 100 公尺高之微波接收 鐵塔上五個不同高度的的風速計、以及台北市百世大樓屋頂上的風速計。隔年受 內政部建築研究所委託進行標準地況自然風場特性調查先期研究。由初步監測分 析結果得知，淡水中央電台所量測之風速剖面在弱、中、強風狀態下擬合出的指 數值均大於 0.25。風速對紊流強度及紊流長度尺度影響不大。高度 100 米時，強 度範圍 12.8％至 14.4％，尺度範圍 178 至 198 公尺；高度 20 米時，強度範圍 21.0
％至 27.3％，尺度範圍 102 至 150 公尺。橫風向與垂直向相對於順風向紊流強度 比例則為 0.88 和 0.51。紊流長度尺度比例則為 0.26 和 0.16。頻譜分析亦與 von Karman 頻譜有相當好的擬合度。然而中央電台高塔的定點監測計劃受到三個先 天條件的限制：(1)中央電台周邊的地況除了北面來風是屬於海岸線的 C 地況之 外，其他方向來風(包括過去監測所得的數據)並不符合風力規範之標準地況定 義；(2)鐵塔高度有限無法量測高處之風場特性；(3)定點量測很難得到高強度颱 風的相關數據，基於以上理由，因此本計劃除了繼續定點風場監測之外，另行增 加了可移動的風場遙測以補其不足。
第三節 內容簡述
本報告根據所列研究內容及方法，針對現階段研究所得結果作以下各章節之
光達實場監測結果；第五章為本年度大氣邊界層紊流特性觀測結果；第六章為
第二章 自然風場特性
強度(turbulence intensity) 、紊流長度尺度(turbulence length scale )、紊流頻譜 (turbulence power spectrum density function)及陣風因子（gust factor）等。以下針 對自然風場之重要特性分項說明。壹、帄均風速剖面
大氣邊界層中風速隨高度的變化稱為風速剖面，常用的風速剖面模式有指數 律(power law)及對數律(logarithmic law)，其式如下：
( ) ,
z0為粗糙長度(roughness length)。
Davenport、ANSI 及台灣建築耐風設計規範分別建議、之值可依地形之 不同，採用表 2- 1 之值。