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7-4 振動舒適度標準之歸納總結與建議

由前述之各國規範回顧得知,對於振動舒適度標準有著墨者僅有 ISO 規範(ISO 6897-1984)【文獻 7-1】、日本規範 AIJ【文獻 7-2】及澳 洲規範【文獻7-3】,其中澳洲規範則規定自行參酌文獻 Melbourne, W. H.

and Cheung, J.C.J. (1988)【文獻 7-4】及 Melbourne, W. H.(1998)【文獻 7-5】,

綜合三者,吾人有如下之討論。

ISO 6897-1984 對於振動有兩種標準,一為最小感受(min)門檻曲 線及平均感受(mean)門檻曲線,適用於超過十分鐘常時間振動之特殊 用途建築物內之振動,因此無所謂迴歸期;另一為對應颱風或暴風雨之 迴歸期為五年且 2%受測人數出現負面抱怨之感受標準。前者比照於本 實驗之程度二情況,後者則比照於本實驗之程度三情況;風引起的振動 舒適度標準應該為後者。另外,ISO 使用加速度之 rms 值作為舒適度標 準之基準值,不論振動反應為正弦波或窄頻之隨機反應均適用。吾人在 文獻回顧時對於ISO 之標準訂定已有說明,其參考之數據應包含正弦波 或窄頻之隨機反應兩者,但仍以加速度rms 值作為基準值之作法,代表 ISO 認為加速度之 rms 值才是決定感受程度之基準值。應注意的是,若 振動反應為正弦波,最大值與rms 值之間倍數為 2倍,若振動反應為高 斯分佈之隨機過程,其倍數為 2 lnnT 倍(n 為振動頻率,T 為時間長度)。

反觀日本規範,其舒適度基準值為最大加速度,亦即結構窄頻隨機 反應之最大加速度值,但對考慮之時間長短並無詳加規定。在日本規範 之解說中得知,其最低等級(H-1 曲線)大致為 ISO 最小感受(min)門 檻之( 2*2)倍;而最高等級(H-4 曲線)大致為 ISO 平均感受(mean)

門檻之( 2*1.75)倍,兩者之倍數恰好約略等於高斯分佈之隨機過程之 倍數 2 lnnT ,實為巧合。另外,日本規範對於引用無迴歸期之 ISO 感 受門檻,而卻選定迴歸期一年之原因則無清楚交代。吾人基本上認為日 本規範之訂定過程頗具爭議,但因其在工程上之引用甚為普遍,仍具比 較價值。

澳洲規範中Melbourne, W. H. and Cheung, J.C.J. (1988)【文獻 7-4】及

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

Melbourne, W. H.(1998)【文獻 7-5】之建議內容請見前述。基本上採納 ISO 對應颱風或暴風雨之迴歸期為五年且 2%受測人數出現負面抱怨之感受 標準為舒適度標準(rms),在依當地風速分佈及高斯分佈隨機過程之假 設,換算成不同迴歸期之最大加速度值,其過程合理且嚴謹。

根據以上之討論,吾人認為ISO 提出之舒適度標準為迴歸期五年且 2%受測人數出現負面抱怨之感受標準,乃為一合理假設,且為規範上使 用之方便,應使用十分鐘內引起之最大加速度值作為基準值。因此將本 實驗圖7-16 中 2%曲線(先除 2,再乘 2 lnnT (T=600 sec)換算成高 斯分佈十分鐘隨機過程之最大加速度值),與日本規範 H-1 曲線~H-4 曲 線(換算成迴歸期五年,使用 ISO 之換算倍數 1/0.72)及 ISO 對應迴歸 期為五年之舒適度曲線(乘 2 lnnT (T=600 sec)換算成高斯分佈十分 鐘隨機過程之最大加速度值)同時畫於圖 7-17。由於現階段本實驗之樣 本數太少,結果可能不具代表性,在此只做為佐證之用。綜合以上結果,

吾人建議採用 ISO 舒適度曲線之斜率,落在日本規範 H-1 曲線至 H-4 曲 線中間之曲線(圖中粗紅線)應為現階段合理之迴歸期為五年之舒適度 標準。 其公式表示為

) ln 41 . 0 65 . 3 exp(

ln 11 2

400 nT n

x&&max = − − cm/sec2

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

2 % ISO 6897

H-1 (AIJ) H-3 (AIJ) H-4 (AIJ)

H-2 (AIJ)

7-17 建議之舒適度標準(迴歸期五年)

) ln 41 . 0 65 . 3 exp(

ln 11 2

400 nT n

x&&max =

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7-5 建築物最大加速度之簡易計算公式

建築物最高樓層振動加速度(規範建議條文)

在 五 年 回 歸 期 的 風 速 作 用 下 , 建 築 物 最 高 樓 層 角 隅 之 振 動 加 速 度 尖 峰 值 , 應 計 及 順 風 向 振 動 、 橫 風 向 振 動 及 扭 轉 振 動 所 產 生 者 , 可 分 別計算,再依合宜的方法求得總加速度。

順風向振動引致建築物最高樓層之尖峰加速度 AD以下式計算:

2 2

*

) 34 . 3 (

) 2 ( 128

. 1

1 128 .

1 n

D

f D G

A G π

− ×

=

其中 D*為順風向設計風力作用下,經結構分析所得建築物最高樓 層順風向之位移,fn為建築物順風向之自然頻率。G 為普通建築之陣風 反應因子;就柔性建築物言,陣風反應因子為 Gf,G 及 Gf 可從規範查 得。

橫風向及扭轉加速度 ALAT應依可信方法計算之,亦可採用風洞 試驗結果。

【解說】

所謂建築物最高樓層指的是建築物經常有居住者使用的最高樓 層。該樓層角隅之振動加速度尖峰值之計算,是基於順風向振動與橫風 向及扭轉向振動不相關,橫風向振動與扭轉向振動完全相關的條件下為 之。下圖為高層建築斷面及順風向、橫風向、扭轉向座標示意圖,

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

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

式中,AD ,AL ,AT,為 4.3 節所定義之順風向、橫風向與扭轉向之尖峰加 速度。

建築物風力規範之修訂研究(二) 參考文獻