風力特性

等值靜載重由風場特性獲得，因此對於風場特性分布狀況如果有初 步的了解，將可對於後許計算出來的載重分布有一定的把握。在本節中，

針對所有模型的風壓係數分布繪製成展開等高線分布圖來加以觀察。其 中，所有的風壓係數均為各表面風壓孔的風壓歷時，除以模型高參考風 速壓正規化而來。以下分別就高層建築、低矮建築、大跨度屋蓋來分別 列出平均風壓係數分布圖及擾動風壓係數分布圖。

一、高層建築

本研究進行多個風攻角風壓量測實驗，然後為了減低參數過多對後 續比較的困擾，這裡僅列出 0 度風攻角的平均風壓係數與擾動風壓係 數。

由下列圖中可看出，高寬比7 的兩組高層建築迎風面呈現了與平均 風速剖面相同的性質，而所有組高層建築的背風面則較為均一的偏小負 風壓區。此外，可以從擾動風壓係數分布可以清楚看到，從迎風面的兩 側分離出去的負風壓在兩側面造成較大的擾動值，而此擾動值則會對橫 風向造成一定程度的週期性渦散外力。從順風向風力的組成而言，迎風 面的正風壓與背風面的負風壓越明顯，所造成的順風向風力越大。高寬 比越高者則越明顯。深寬比為2 的兩組模型的兩側面所形成的較大擾動 值出現在偏向下游處而非立即出現在的前緣分離處，則是與深寬比為1 的較大不同。在橫風向上的分力造成影響。

深寬比1、高寬比 7

圖4-6 深寬比 1、高寬比 7 高層建築 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-7 深寬比 1、高寬比 7 高層建築 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

深寬比1、高寬比 3

圖4-8 深寬比 1、高寬比 3 高層建築 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-9 深寬比 1、高寬比 3 高層建築 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

深寬比2、高寬比 7

圖4-10 深寬比 2、高寬比 7 高層建築 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-11 深寬比 2、高寬比 7 高層建築 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

深寬比2、高寬比 3

圖4-12 深寬比 2、高寬比 3 高層建築 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-13 深寬比 2、高寬比 3 高層建築 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

二、低矮建築

低矮建築的風壓係數變化在本節中展示三個不同風攻角的結果做 為代表。從不同角度結果看來，角堣處因為分離現象發生而產生的較大 負壓區以及較大的擾動值。而由於低矮建築高度不足以反應出平均風速

化並不大，換言之，若採以GLF 法分析很可能無法獲得好的分析結果。

擾動風壓係數的變化相對來說變化程度較為明顯，可以用以預測 POD 模態為主的 Universal ESWL 法或許會顯示出較好的分析結果。在 後續章節中，本研究採用0 度風攻角作為主要分析風向角，且利用雙斜 屋頂作為POD 模態的展示。

低矮建築 ─ 單斜屋頂

圖4-14 單斜屋頂 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-15 單斜屋頂 45 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-16 單斜屋頂 90 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-17 單斜屋頂 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-18 單斜屋頂 45 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-19 單斜屋頂 90 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

低矮建築 ─ 雙斜屋頂

圖4-20 雙斜屋頂 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-21 雙斜屋頂 45 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-22 雙斜屋頂 90 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-23 雙斜屋頂 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-24 雙斜屋頂 45 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-25 雙斜屋頂 90 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

低矮建築 ─ 圓弧屋頂

圖4-26 圓弧屋頂 0 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-27 圓弧屋頂 45 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-28 圓弧屋頂 90 度風攻角平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-29 圓弧屋頂 0 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-30 圓弧屋頂 45 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-31 圓弧屋頂 90 度風攻角擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

大跨度屋蓋

由大跨度屋蓋的平均風壓係數分布與擾動風壓係數分布圖中可以 發現，其係數分布趨勢大致上與來風風向垂直，由上游往下游呈現左右 對稱性分布。在下四張圖中，風向均為由上往下。由f/D=0.5 的屋蓋具 有較大的正面迎風面積，因此有機會具備較大的正風壓區域；且其後方 尾跡的負風壓區亦較大，可以推測其平均拖曳力將會造成較f/D=0.2 更 大程度的變形。

較高的擾動值均位於頂部後方區域，顯示出分離流發生後的負壓區 有較大的擾動，因此在此區域的振動響應將較為明顯。從這四張圖判斷，

若改以2D 模型進行取代，可以逕自將與來風向平行的中央線截下，進 行下一章的等值靜載重計算，並以2D 自由度條件加以束制。以說明方 法來說，不失為一個簡易的方式。本研究考量計畫執行時間有限下，決 定採以2D 模型進行載重計算及比較。

圖4-32 f/D = 0.5 平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-33 f/D = 0.2 平均風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-34 f/D = 0.5 擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

圖4-35 f/D = 0.2 擾動風壓係數 資料來源：本研究製作

第四節 有限元素模型