第四章 風洞實驗數據分析
第三節 CAARC 大樓風洞實驗結果
4.3.1 CAARC 大樓模型 本研究所採用的CAARC 用之模型寬為11.4 cm、深為 範圍為4 側面，不包含頂面 所示。
第三節 CAARC 大樓風洞實驗結果
大樓模型
CAARC 模型為高層矩柱斷面模型，以壓克力板製作 深為7.6 cm、高為 45.7 cm，量測所用到之風壓管長 不包含頂面，一共330 個風壓孔，模型及孔位分布如圖
圖4-8 CAARC 大樓模型示意圖 資料來源：【本研究整理】
以壓克力板製作，實驗中採 量測所用到之風壓管長150 cm，
模型及孔位分布如圖4-8 及圖 4-9
圖4-9 CAARC 大樓模型風壓孔位分布示意圖 資料來源：【本研究整理】
4.3.2 縮尺計算及採樣
有鑑於風洞實驗與實場之比例不一，故在計算過程中需要加入縮尺理念修正數值，
在這次的實驗中長度縮尺是以假定 CAARC 與風洞之高度比為 1：400，其換算之實 際建物高為182.8m，再以台北測站之 C 地況設計風速 42.5m/s 換算 B 地況去計算實 際建物高之設計風速，其計算出之值與風洞實驗模型建物高的風速比，則會得到其比 例約為1：6.417，再依據速度為長度除以時間之概念，我們即可換算出時間之縮尺為 1：62.335，也就是說在實驗室量測的 1 秒為實場量測之 62.335 秒的概念。
實驗採用Scanivalve 電子壓力掃描器進行風壓取值，採樣頻率為 500 Hz，每筆採 樣時長為57.8 秒，採樣長度為 28,900 個數據點，每組風向角各採 60 筆資料以便後 續作分析之計算。本實驗在得到採樣數據後經過以下幾個步驟去做處理：(1)將所得 到之CAARC 模型的原始數據做二進位轉十進位後，再進行管線失真的校正得到風壓
最小之極值計算；(3)接著以每個風壓孔之最大、最小風壓係數以及氣象局之處理過 之風速資料去帶入設計風載重之計算，求得設計風載值。
4.3.3 平均風壓係數分布
圖4-10 至 4-22 為 CAARC 大樓在標準 B 地況下，大樓四個立面的平均風壓係數 等高線分布圖。由圖4-10 至 4-22 的角度變化可以看到很明顯的平均風壓係數緩慢地 變化。
4.3.4 擾動風壓係數分布
圖4-23 至 4-35 為 CAARC 大樓在標準 B 地況下，大樓四個立面的擾動風壓係數 等高線分布圖。由圖4-23 至 4-35 的角度變化可以看到很明顯的擾動風壓係數緩慢地 變化。
圖4-10 平均風壓係數於 0 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-11 平均風壓係數於 15 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C)
圖4-12 平均風壓係數於 30 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-13 平均風壓係數於 45 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-14 平均風壓係數於 60 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-15 平均風壓係數於 75 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C)
圖4-16 平均風壓係數於 90 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-17 平均風壓係數於 105 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-18 平均風壓係數於 120 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-19 平均風壓係數於 135 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C)
圖4-20 平均風壓係數於 150 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-21 平均風壓係數於 165 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-22 平均風壓係數於 180 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-23 擾動風壓係數於 0 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-24 擾動風壓係數於 15 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-25 擾動風壓係數於 30 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-27 擾動風壓係數於 60 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-28 擾動風壓係數於 75 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-29 擾動風壓係數於 90 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-31 擾動風壓係數於 120 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-32 擾動風壓係數於 135 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-33 擾動風壓係數於 150 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
圖4-35 擾動風壓係數於 180 度風攻角下之等高線分布圖(D→A→B→C) 資料來源：【本研究整理】
第四節
4.4.1 雙斜屋頂低矮建築模型概述
本研究所採用的雙斜屋頂低矮建築物模型以壓克力板製作 公分、深為24.38 公分、高為
布範圍為四個側面以及兩個屋頂面 如圖4-36 及圖 4-37 所示。
四節 雙斜屋頂低矮建築風洞實驗結果
雙斜屋頂低矮建築模型概述
本研究所採用的雙斜屋頂低矮建築物模型以壓克力板製作，採用之模型寬為 高為27.64 公分。量測所採用之風壓管線長均為
布範圍為四個側面以及兩個屋頂面，總共446 個風壓孔。其模型照片及風壓孔位分布
。
圖4-36 低矮建物模型示意圖 資料來源：【本研究整理】
採用之模型寬為38.1 量測所採用之風壓管線長均為90 公分，分
其模型照片及風壓孔位分布
圖4
實驗採用Scanivalve 樣時長為92.30856 分鐘，
Scanivalve 電子壓力掃描器進行風壓取值，採樣頻率為
，採樣長度為1,661,554 個數據點。本實驗在得到
4.4.3 平均風壓係數分布
圖4-38 至 4-44 為 15 度雙斜屋頂低矮建築物在標準 B 地況下，大樓六個面展開 的平均風壓係數等高線分布圖。由圖中的角度變化可以看到很明顯的平均風壓係數緩 慢地變化。為了滿足低矮建築物的縮尺比例計算，低矮建築物採用 C 地況作為流場 且於內政部建築研究所較高風速的風洞實驗室中進行表面風壓量測。其結果顯示風壓 量測應可確保後續的極值樣本無誤。另外，風壓量測進行時為一長時間連續量測，後 續分析時方分段進行極值的選取。
4.4.4 擾動風壓係數分布
圖4-45 至 4-51 為 15 度雙斜屋頂低矮建築物在標準 B 地況下，大樓六個面展開 的擾動風壓係數等高線分布圖。由圖中的角度變化可以看到很明顯的平均風壓係數緩 慢地變化。由圖中可以明顯看到極大的擾動值發生於具有風向角時屋頂靠近牆面的尖 角處。
圖4-38 平均風壓係數於
圖4-39 平均風壓係數於
平均風壓係數於0 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
平均風壓係數於15 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-40 平均風壓係數於
圖4-41 平均風壓係數於
平均風壓係數於30 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
平均風壓係數於45 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-42 平均風壓係數於
圖4-43 平均風壓係數於
平均風壓係數於60 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
平均風壓係數於75 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-44 平均風壓係數於平均風壓係數於90 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
圖4-45 擾動風壓係數於
圖4-46 擾動風壓係數於
擾動風壓係數於0 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
擾動風壓係數於15 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-47 擾動風壓係數於
圖4-48 擾動風壓係數於
擾動風壓係數於30 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
擾動風壓係數於45 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-49 擾動風壓係數於
圖4-50 擾動風壓係數於
擾動風壓係數於60 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
擾動風壓係數於75 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
E1、E2、C→D)
圖4-51 擾動風壓係數於擾動風壓係數於90 度風攻角下等高線分布圖(B→A、E1 資料來源：【本研究整理】
E1、E2、C→D)
第五節 綜合討論
整合我國本土氣候特性與風洞實驗結果時，可以根據第二章理論背景來進行非超 越機率百分比的估算，而不需實際計算其詳細的設計風壓係數。舉例來說，圖 4-52 及圖4-53 為 CAARC 大樓模型於 0 度風攻角下的形狀參數、變異數等高線分布圖。
根據第二章內容可以得知，影響設計風載重最為重要的四個因素中，包含極值風壓係 數的極值分布型態(形狀參數𝜏 )以及變異係數𝑐𝑜𝑣(𝑐)。CAARC 大樓模型所量測的六 十筆實場一小時的監測數據中，以一秒移動平均方式在每一筆小時的紀錄中擷取最大、
最小值。接著利用平均值的正、負與否來判斷採用最大風壓係數或最小風壓係數來進 行極值曲線的擬合，估算其形狀參數並計算其變異係數。由圖 4-52 中可以發現大部 分的風壓孔所顯示的形狀參數落在-0.2 至 0.2 之間，較少數會有絕對值超過 0.3 的狀 況。若以圖 5-54 中所顯示的不同形狀參數之極值分布曲線來看，則可以看到在非超 越機率百分比 50%-90%範圍內，形狀參數改變並不影響對應的約化變數(Reduced Variate)多少。換言之，採用甘保分布來擬合極值風壓係數應可接受。另一方面，變 異係數的變化則在 0 至 0.25 之間，相對於文獻中低矮建築物情況較低，換言之，其 極值分布較為集中。
圖4-52 極值風壓係數於
圖4-53 極值風壓係數於
極值風壓係數於0 度風攻角下之形狀參數等高線分布圖
資料來源：【本研究整理】
極值風壓係數於0 度風攻角下之變異係數等高線分布圖
資料來源：【本研究整理】
下之形狀參數等高線分布圖(D→A→B→C)
下之變異係數等高線分布圖(D→A→B→C)
圖4-54 不同形狀參數的極值分布函數於非超越機率百分比的分布圖
為了全面了解究竟訂定多少非超越機率百分比適合我國規範訂定設計風壓係數 所使用，有必要考量更多因素進行比較分析
CAARC 大樓模型、低矮建築模型
比的估算。首先根據我國規範中針對此兩類建築物模型進行分區 的分區示意圖，亦將兩模型的表面分區進行探討
果進行比較，納入因風向角改變 風速變異數進行估算。
不同形狀參數的極值分布函數於非超越機率百分比的分布圖
不同形狀參數的極值分布函數於非超越機率百分比的分布圖