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6-2 建議未來建築物風力規範研究與修訂之項目

在文檔中 建築物風力規範之研究 (頁 84-88)

我國由於風力工程之相關研究數量相對稀少,雖然處於強風區,但風力規範 長期落後國際發展趨勢。為了使國內能有一個合理的建築防風設計依據,應由相 關學者組成研究團隊,對於建築風力計算模式以及規範進行較長期的相關研究。

建築風力工程相關研究,基礎學理部分,宜由國科會等學術研究主管單位贊助支 持。現有各國規範的研討、比較、發展方向以及未來規範的研擬則宜由建研所贊 助執行。這方面的研究工作基本上包含了(i)先進風力規範的研究比對(ii)訂定合理 的基本設計風速(iii)訂定設計風壓與風力計算模式等三大類。其中,風力規範中的 設計風壓與風力計算模式以風荷重對建築物的影響可區分為建築物主結構系統之 設計風力與局部構建之設計風壓等兩大類。以風對建築物的穿透性則可將建築物 區分為封閉型、非封閉型以及ANSI/ASCE 7-98 所提出的部分封閉型等三類。以建 築物的結構特性則可區分為柔性建築與剛性建築。以風力的性質區分設計風力可 分為順風向、橫風向、扭轉向。此外風對建築物的影響還包括了建築及其周遭之 舒適性評估(風擺及環境風場)。

第六章 建築物風力規範基本架構及修訂項目之研擬

上述的研究工作項目眾多,宜分年逐項進行,方能有深入的研究結果,對於 未來的風力規範修訂會有長期的幫助。以下就國內現有風力規範與先進國家規範 比較後,應予補充修訂之項目以及風力規範中重要且值得做進一步研究之項目逐 條說明。

(17) 風力工程先進國家相關規範之比較研究。

值得繼續研究的風力規範包括:美國 (ANSI)、日本 (AIJ)、SAA(澳洲)、

NBC(加拿大)、BS(英國)以及區域性之 APEC code、 Eurocode、 ISO code 等。

15. 訂定台灣地區基本設計風速之一:基本設計風速之機率模式 國內有多位學者曾對台灣地區基本設計風速進行統計分析,採用的統計模式多 為極值分佈。然而分析過程中研究方法各有不同,因而也造成基本設計風速上 的差別。由於基本設計風速對於建築物設計風壓與風力極為重要,規範主管單 位應設法整合個別研究成果,提出具有公信力的基本設計風速。

16. 訂定台灣地區基本設計風速之二:氣象資料的修正

影響訂定設計風速的因素,除了採用的統計方法,尚且包括了如何正確解讀氣 象站的數據資料。由於過去數十年台灣社會、經濟的進步,都會地區氣象站周 圍的地形、地貌產生了很大的變異,對于各氣象站的風速量測自然產生程度不 等的影響,因此,數據的正確解讀對於風速統計的影響很大。探討氣象站周圍 環境改變對於風速量測的影響是制訂基本設計風速一項重要的研究工作。

17. 訂定台灣地區基本設計風速之三:具有方向性之基本設計風速 建築物所受風力是流體通過與建築物所產生的空氣動力效應,與風攻角有密切 關係。從較長遠的觀點來看,規範應提出具有方向性的基本設計風速。然而由 於颱風數據有限,不足以提供統計分析所需的有效樣本。透過數值模擬(例如 Monte Carlo simulation)來增加颱風數據,以制訂方向性設計風速,是值得推 動的研究工作。

18. 自然風場之特性之研究

自然風場中對建築物設計風壓與風力具有影響的因素包括:平均風速剖面、紊 流強度剖面、風速頻譜等。各國規範在選用風場特性的參數與模式上,都有不 同程度上的差異。應對風場特性進行研究以選取最適於國內環境的風場參數。

第六章 建築物風力規範基本架構及修訂項目之研擬

19. 高層建築順風向設計風力之研究

高層建築各層樓的順風向風力基本上是由陣風反應因子與平均速度壓計算所得 分佈。陣風反應因子的計算過程中並未正確的反應柔性結構的結構動力效應。

在高樓層計算所得之設計風力可能低估,因對此項進行研究並提出適當之修正 方法。本項工作目前正進行中。

20. 橫風向及扭轉向設計風力計算模式之研究

對於正方形或是矩形斷面的高層建築,橫風向及扭轉向設計風力不容忽視。目 前各國風力規範對於建築物所受橫風向及扭轉向風力的計算方法仍相當分歧。

應對此項設計風力進行深入的研究。

21. 低層建築設計風壓計算模式之改進

目前各國風力規範中,低層建築的設計風壓是基於平均風壓計算而得。對於低 層建築而言,其控制因素經常不是主結構系統所受風力,而是局部構件所受之 風壓。負值風壓的機率特性與常態分佈迥異,以陣風反應因子計算設計風壓有 低估之虞。因此,應該研究未來朝向直接以極值風壓為規範設計依據的可行 性。

22. 增加簡易風壓與風力計算式

對於常見的中小型建築物,風力計算應予適度簡化,可仿照美、日風力規範,

在完整的風壓、風力計算式之外,另行提供簡易風壓與風力計算式。

23. 風力組合之研究

未來風力規範中包含建築物的順風向、橫風向及扭轉向設計風力。然而對於絕 大多數的建築物而言,上述三種風力的最大直並不同時發生。因此如何訂定合 理的風力組合式一項值得研究的項目。

24. 風的方向性對於設計風壓、風力影響之研究

由於建築物所受風力與風攻角息息相關,一旦引進具有方向性的設計風速之 後,設計風力計算模式中就應當將風攻角的影響列入考量。為風力規範的長期 發展計,此項研究費時較多,宜及早開展。

第六章 建築物風力規範基本架構及修訂項目之研擬

25. 建築防風設計是否應採用與抗震相同的回歸期進行極限強度設計。

建築物對於環境作用力(地震力、風力等)的設計應有相同的基本理念。目前 建築物的抗風設計基本上是在工作應力下承受50 年回歸期的設計風速。而抗 震設計則是使建築物的極限強度得以承受使用年限(50 年)內發生超越機率為 0.1 的地表加速,相對的回歸期約為475 年。

26. 建築物頂層水平向加速度以及建築物鄰近之環境風場的評估準則。

高層建築頂層的水平加速度關係到居住者的舒適性,經常成為高樓設計的重要 因素。建築物鄰近風場環境對於行人的影響是新建高層建築環境影響評估中的 項目之一。二者均牽涉到人體的舒適性,其評估準則應與建築型態、使用方 式、體型、氣候等本土因素相關,並不容易訂出客觀的標準。應多方收集評估 標準,設法定出適於台灣地區特性的評估準則。

第七章 結論

1. 國內現行規範在順風向設計方面與 ASCE 規範分類方式十分接近,

而在橫風向與扭轉向風力估算模式上則直接引用日本規範所建議之

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