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7-2 有關振動舒適度之重要文獻回顧

早期(1970 以前)有關人們受振動之感受程度(Perceptible Threshold) 之相關文獻寥寥可數且不易取得,但在Melbourne and Cheung (1988)【文 獻7-4】及 Melbourne(1998)【文獻 7-5】已將其歸納整理(容後詳述)。1970 年以後,適值紐約市世界貿易中心大樓設計階段之贊助,Chen and Robertson (1972)【文獻 7-9】將不同姿勢之影響納入考慮範圍(或站或行 或 坐 ), 指 出 人 們 感 受 限 度 之 分 佈 近 似 對 數 常 態 分 佈 (Log-Normal Distribution),該研究應用機率概念,找出感受限度值與感受百分比

(Percent Perception,亦即認為該值以下為感受限度值之機率)之對應關 係,發覺人們對於感受限度之差異頗大,從 10 % ~ 98 % 感受百分比對 應到之感受限度值差異將近 10 倍之多。另外,在芝加哥市John Hancock Center 大樓設計階段之贊助下,Khan and Parmelee (1971) 【文獻 7-10】以 振動平台模擬振動方式進行研究,受測者可以不同姿勢進行測試,結果 發現姿勢之影響遠不及個體之個別差異,其結論是,感受到振動之最大 加速度門檻應為4 cm/sec2,感到不適之最大加速度門檻應為20 cm/sec2。 約同時期Reed, J. W. (1971) 【文獻 7-11】 及 Hansen and Reed et al. (1973)

建築物風力規範之修訂研究(二) 第七章 風力造成之結構物振動加速度對於人體之舒適性評估

歸納出兩條曲線,後為ISO6897-1984-08【文獻 7-1】所引用,其一為最低 振動感受門檻曲線(見圖 7-2 中之曲線 1),適用於超過十分鐘常時間振 動之特殊用途之建築物,特別是針對穩態(Stationary)之環境;其二為 適用於非常時間振動(如颱風或暴風雨)之一般用途之建築物之舒適度 曲線(見圖 7-1 中之曲線 1),該標準之建立以 2%受測人數出現負面抱 怨為基準,對應之颱風或暴風雨之迴歸期為五年。

Melbourne and Cheung (1988)【文獻 7-4】及 Melbourne (1998)【文獻 7-5】

對早期相關文獻之感受門檻標準作歸納整理,如圖 7-7 所示,注意圖上 所標為加速度rms 值,圖中包含前述之 Chen and Robertson (1973)【文獻 7-9】之結果與 Irwin (1979)【文獻 7-13】之最低門檻曲線。

該研究更提出修正公式將Irwin(1986)【文獻 7-14】或 ISO6897-1984-08

【文獻7-1】之一般用途之建築物之舒適度曲線(圖 7-1 中之曲線 1,迴

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其中假設建築物振動為符合高斯(常態)分佈之隨機過程,

nT ln

2 為最大值與均方根(rms)之比值,n 為振動頻率,T 為時間長

度;

 

 + 5 68 ln .

0 R 則為對應於R 年迴歸期風速結構反應與對應於 5 年迴歸 期風速結構反應之比值,為一近似值,其乃根據 Gumbel 極值分佈擬合 澳洲當地之風速資料,並假設風力正比於風速之 2.5 次方而推論出之近 似值。圖7-8所示為其換算結果。

7-7 水平向正弦波之感受門檻值(參自【文獻7-4】)

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另外 Goto (1983)【文獻 7-15】將日本 70 年代至 80 年代初期之相關 研究,包括振動台模擬試驗結果,歸納整理出表 7-5 結論:

表 7-5 Goto (1983)【文獻 7-15】建議之感受標準

最大加速度 感受程度

< 1 cm/sec2 大部分人感覺不到振動

≒ 3 cm/sec2 超過50%人感覺到振動

≒ 6 cm/sec2 工作中的人亦感覺到振動 10 cm/sec2~20 cm/sec2 行走或行動感覺到異樣

> 20 cm/sec2 開始感覺到暈眩

近年Isyumov(1993)【文獻 7-16】及 Isyumov and Kilpatrick(1996)【文 獻 7-17】有系統探討視覺與聽覺對感受振動的影響,其中亦將扭轉效應 納入考慮,其結論如表 7-6所列:

7-8 水平向之舒適度標準(參自【文獻7-4】)

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表 7-6 Isyumov(1993)【文獻 7-16】及 Isyumov et al.(1996)【文獻 7-17】建議 之感受標準

迴歸期1 年 迴歸期10 年 1 小時內最大加速度限度, cm/sec2

住宅區 5~7 10~15

旅館 7~9 15~20

辦公場所 9~12 20~25

1 小時內扭轉最大速度限度, 10-3 rad/sec

所有場所 1.5 3.0

近年來有幾篇文獻藉助振動裝置或振動模擬台之使用,清楚描述相 關實驗之設計與操作,值得參考。如Nakata, Tamura and Otsuki (1993)【文 獻7-18】利用振動裝置於一實驗用塔進行 1~6Hz 之振動試驗,雖然其目 標在探討低層建築之振動感受標準,並非本研究之相關主題,但過程與 方法有相當參考價值。另外則是Shioya and Kanda (1993)【文獻 7-19】,文 中以振動模擬台探討人們在低頻(0.125~0.315 Hz)之窄頻隨機振動時之 感受反應,考慮前後搖動或左右搖動,並比較與正弦波之異同;其實驗 結果顯示,隨機振動之感受標準並不隨頻率而改變,與正弦波振動之結 果大異其趣。