第四章 研究成果與檢討
第二節 雙層牆之外牆風荷載
本研究製作具有均勻開口分部之雙層牆氣動力模型進行實驗量測，實驗模 型可改變雙層牆間的間隔距離，而在間隔的頂部及側邊亦具有開口，可選擇性 開啟，以測試在不同間隔距離及開口方式下的外牆荷載。由於外牆具有開口而 側邊或頂部亦有開口，受風作用時將產生流動現象，影響風壓分布。如為單純 不具孔隙的三維矩柱體，其迎風面的風壓分布主要在中心區域應為正壓，而邊 緣區域則因繞流局部加速現象產生負壓分布。
為考慮間隙與風壓分布的關係，取用風攻角零度時建築物正立面牆面之高 度乘上寬度的均方根值( HB ，H 為建築物正立面牆面之高度，B 為建築物正 立面牆面之寬度)為無因次化因子，間隙距離數值除以此無因次化因子成為間隙 比(S / HB)。
如圖 4-20 為雙側邊有開口，變化不同間隙比情形下，風攻角 0 度時，板面 平均淨風壓係數的分布情形，圖中顯示在間隙比小於 10%時，板面的淨風壓係 數分布大致相同，間隙比大於 10%時，板面上正風壓有明顯提高的現象，代表 外牆背面內壓在間隙比高時，背壓受到氣流流通影響而有更低的負壓，因此板 面淨風壓係數為正值成長。同時圖面顯示，在外牆牆面的邊緣及頂緣區域有負 風壓的分布，但隨間隙比的上升，邊緣負風壓的區域逐漸消失。因此，外牆背 面內壓在間隙比高時，背壓受到氣流流通影響而有更低的負壓，因此板面淨風 壓係數為正值成長。在外牆牆面的邊緣及頂緣區域有負風壓的分布，但隨間隙 比的上升，邊緣負風壓的區域逐漸消失。
如圖 4-21 為雙側邊有開口，變化不同間隙比情形下，風攻角 0 度時，板面 擾動性淨風壓係數的分布情形。風攻角零度，在間隙比小於 10%時，板面的擾 動性淨風壓係數分布大致相同。但較高的間隙比(>10%)時，擾動性淨風壓係數 則大幅增加。擾動性淨風壓係數在較高的間隙比(>10%)時，由牆面的上半部區 域開始出現較高的擾動性風壓係數，而間隙比在更高時，高擾動值區域擴大至
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比的增加而上升。與圖 4-21 相比較，可發現高擾動值區域隨間隙比的增加，比 僅雙側邊開孔的情形更提早出現。
為探討不同開口率對風壓分布的影響，以正立面牆面之總開口面積除以正 立面牆面之總面積為開口率，頂部及側面均開口，風攻角 0 度，間隙比固定為 6.7%時，外牆牆面的平均淨風壓係數如圖 4-26 所示，圖中顯示，甚低的開孔率 其平均淨風壓係數甚高，隨開孔率的增加逐漸下降。
相同的條件，頂部及側面均開口，風攻角 0 度，間隙比固定為 6.7%時，外 牆牆面的擾動性淨風壓係數如圖 4-27 所示，圖中顯示，在不同開孔率情形下，
擾動性淨風壓係數亦隨開孔率的增加逐漸下降。對比變化間隙比對擾動性淨風 壓係數是有提升的現象，本案例中間隙比固定在略為偏低的 6.7%，顯示提高開 孔率並未大量的促使氣流在間隙中流動，甚至僅是正背兩面壓力的”疏通”，減 少了平均風壓及壓力擾動的情形，因此對於具有大量開孔的外牆而言，提高其 開孔率促使了風荷載的減輕。
綜合而言，以來流風攻角零度作用下，側面有開口時，內外牆面之間隙比 增加，具有孔隙之立面外牆其平均淨風壓係與擾動性淨風壓係數變化趨勢數均 為上升。兩者變化關係均為：頂側面全開孔 > 側面開孔 > 頂側開孔
在相同的側邊或頂部開口條件與雙層牆間距比情況下，外牆立面之平均淨 風壓係數及擾動性淨風壓係數分布情形，均為隨外牆立面孔隙率增加而減少。
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width (cm)
Height(cm)
25 Cpn mean
1
Front fascade C1-000
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(a) (b)
(c) (d)
圖 4-21 具備側邊開口之開孔率 2.4%雙層牆外牆，與建築物不同間隙 下之版面擾動性淨風壓係數分布，間隙比S / HB
= (a)3.3% (b)6.7%
(c)10% (d)16.7%
資料來源：本研究繪製
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(a) (b)
(c) (d)
圖 4-22 具備頂邊開口之開孔率 2.4%雙層牆外牆，與建築物不同間隙 下之版面平均淨風壓係數分布，間隙比S / HB
= (a)3.3% (b)6.7%
(c)10% (d)16.7%
資料來源：本研究繪製
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(a) (b)
(c) (d)
圖 4-23 具備頂邊開口之開孔率 2.4%雙層牆外牆，與建築物不同間隙 下之版面擾動性淨風壓係數分布，間隙比S / HB
= (a)3.3% (b)6.7%
(c)10% (d)16.7%
資料來源：本研究繪製
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(a) (b)
(c) (d)
圖 4-24 具備頂部及側面均開口之開孔率 2.4%雙層牆外牆，與建築物 不同間隙下之版面平均淨風壓係數分布，間隙比S / HB
= (a)3.3%
(b)6.7% (c)10% (d)16.7%
資料來源：本研究繪製
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(a) (b)
(c) (d)
圖 4-25 具備頂部及側面均開口之開孔率 2.4%雙層牆外牆，與建築物 不同間隙下之版面擾動性淨風壓係數分布，間隙比S / HB
= (a)3.3%
(b)6.7% (c)10% (d)16.7%
資料來源：本研究繪製
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(a)
(b)
(c)
圖 4-26 具備頂邊開口及間隙比 6.7%之雙層牆外牆，與建築物不同開 孔率之版面平均淨風壓係數分布，開孔率(a)0.6% (b)1% (c)2.4%
資料來源：本研究繪製
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(a)
(b)
(c)
圖 4-27 具備頂邊開口及間隙比 6.7%之雙層牆外牆，與建築物不 同開孔率之版面擾動性淨風壓係數分布，開孔率(a)0.6% (b)1%
(c)2.4%
資料來源：本研究繪製
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