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C p 拱形屋頂分類之圖示 拱高(S)與跨度

(D)之比值,r 迎風面

P

中央部份

Q

背風面

P

0<r<0.2 -0.9 -0.7- r -0.5

0.2≦r<0.3

*

1.5 r-0.3 -0.7- r -0.5

0.3≦r≦0.6 2.75 r-0.7 -0.7- r -0.5

0<r≦0.6 1.4 r -0.7- r -0.5

*:當拱高與跨度的比值為 0.2≦r≦0.3 時,迎風面亦得以風壓係數 6 r-2.1 計算。

註:(1) 正號,表示風壓指向屋頂面。負號,表示風壓遠離屋頂面。

(2) 設計拱形屋頂之局部構件和外部裝飾物時:

1. 屋頂四周邊界所用之外風壓係數,可參考圖 3.1 或圖 3.2。由起拱線傾 斜度決定θ。

2. 設計屋頂面其餘部份所用之外風壓係數,為本表 C

p

值的 1.81 倍。

(3) 迎風面及背風面各佔跨度長的 1/4,中央部份則佔 1/2。

(資料來源資料來源資料來源資料來源::::參考書目參考書目參考書目參考書目 1)

國外包括美、日、紐澳、英國、加拿大等國建築設計相關規範對於建築 物設計風載重均甚為重視,隨風工程科技研發的進步,將研究成果落實於規 範條文之間,以下簡述國外有關低層建築物設計風力的相關規範。

P Q P

P Q P

壹 壹 壹

壹、、、、美國規範美國規範美國規範美國規範 ANSI/ASCE 7-02

美國 ASCE「Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, ANSI/ASCE7-02」規範對於低層建築物(Low-rise building)主要是指建築物 高度小於 60 英尺(18.3m)的建築物,採用外壓減內壓方式計算主要設計風 載重;對於外牆及附屬構件設計風壓採用平均屋頂高度風壓,建築物設計風 載重對於高度超過 60 英尺的建築物則在迎風面依高度變化計算風壓、背風面 則取屋頂高度處風壓。對於屋頂及側牆的主要設計風載重的決定方式,

ASCE7-02 對於屋頂斜度採用 7 度、27 度及 45 度等區分為數種不同的區間,

並個別以圖表方式提供使用者查閱外風壓,規範中提供的是 P

net30

設計風壓

(亦即地況 B 條件下,高度 30 英尺、用途係數 I=1.0 的風壓力)。另規範中 亦提供各種不同屋頂形式的外部風壓係數,包括圓形屋頂、單斜屋頂、階梯 式屋頂、多跨距雙斜屋頂、多跨距單斜屋頂等造型,針對不同構形建築物在 不同的屋頂區域或牆面區域利用查表方式提供設計風壓係數,國內新版耐風 設計規範亦採類似作法。

ANSI/ASCE 7-02 對於封閉及半封閉建築物滿足以下條件者視為低層建 築物(low-rise buildings):

(1)平均屋頂高度(h)小於 60 英呎(18 公尺)。

(2)平均屋頂高度(h)不大於建築物水平尺寸之最小者。

基本設計風速的考慮上,ANSI/ASCE 7-02 以某地點在地況 C 條件下,

離地面 33 英尺(10 公尺)高度處,3 秒陣風平均風速。基本設計風速分區圖可 分為濱海颶風區與非颶風區。

ANSI/ASCE 7-02 對於拱形屋頂建築物的屋頂外風壓係數則提出包括供 主抗風系統及披覆物所需的設計風壓資料,以查表方式提供風壓係數。

貳貳

貳貳、、、、紐澳規範紐澳規範紐澳規範紐澳規範 AS/NZS 1170.2:2002

紐澳規範 AS/NZS 1170.2:2002 對於低層建築物則以平均屋頂高度 25 公 尺為限,設計風載重以矩形封閉型建物為主體表現,與 ASCE 規範不同之處 是風載重以不同面向為單元加以定義,在同一面上風壓分布不再細分局部。

對於不同順風向深度的建築物加以分類,區分為平均屋頂高度(h)與順風向建 築物深度的比值(h/d)區分為

h

/

d

≤0.25、

h

/

d

=0.5、

h

/

d

>1三各區間以表列 方式呈現。

澳洲 AS/NZS 1170.2 2002 規範對於封閉式低層建築物包括單斜屋頂、雙 斜屋頂、四面斜屋頂等建物,提供查表方式估算其外部風壓,配合內壓力計 算風載重。AS/NZS 1170.2 2002 規範對於建築物表面局部風壓係數,另行定 義較易出現極端風壓力作用的區域,利用局部壓力因子(local pressure factors) 將局部風壓係數放大,最大可達 3 倍之多。

AS/NZS 1170.2:2002 規範建議對於建築物 8 個不同方位角之基地風速以 下式計算:

) (

,

, R d z cat S t

sit V M M M M

V β

= (2.9)

其中

V R

:3 秒陣風風速

M d

:風向因子

M z,cat

:高度因子

M s

:遮蔽因子

M t

:地形因子

構型已定義清楚而基地地況未明的情形,建議以標準有效風速搭配具方 向性之風壓係數加以檢核。對於需要進一步詳細檢核週邊地形、建物群對風 場影響時,如臨近明顯地型變化或都市地區,建議以具方向性的有效風速搭 配標準風壓係數進行檢核。設計風速需取與正交於建築物 45 度範圍內最大風 速之線性內插值。

規範將紐澳地區分為颶風作用區與非颶風作用區兩類,各類再細分為數 種區域,各區域的 3 秒陣風在不同迴歸年數的區域風速以表列方式顯示,迴

歸年數由 5 年至 2000 年,並提供各區域的經驗公式可供直接計算。規範針對 不同區域提出風向因子,以表列方式顯示,其值介於 0.8 至 1.0 之間。

區域設計風速(regional wind speed, V

R

)採用 3 秒陣風,因此引用本規範設 計與國內規範比較時,採用的基本設計風速須依圖 2.1 之 Durst 曲線加以調整。

AS/NZS 1170.2:2002 規範中特別針對上游建築物可能產生的影響定義遮 蔽因子(shielding multiplier, M

S

),M

S

依遮蔽參數 s 以查表方式定之,如下表所 示,如上風區地形坡度大於 0.2 或無遮蔽物則 M

S

取 1.0。

表 表 表

表 2-7 以 以 以 以上游 上游 上游 上游建築物定義 建築物定義 建築物定義的 建築物定義 的 的遮蔽因子 的 遮蔽因子 遮蔽因子 遮蔽因子

Shielding parameter (s)

Shelding multiplier (M

S

)

≦1.5 0.7 3.0 0.8 6.0 0.9

≧12.0 1.0 (資料來源資料來源資料來源資料來源:::參考書目:參考書目參考書目 33) 參考書目

遮蔽參數 s 以下式決定:

S S S

b h

s

=

l

(2.10)

其中

l S

:平均的遮蔽建築物鄰棟間距,



 

 +

= 10 5

S

S h n

h

h S

:遮蔽建築物平均屋頂高度

b S

:遮蔽建築物平均橫風向寬度

h:建築物平均屋頂高度

n:建築物上游以

20h 為半徑、45 度扇形區內高度大於 h 的 遮蔽建築物數量。

圖 圖

圖 2-1 之之 Durst 曲線 之 曲線 曲線 曲線

(資料來源資料來源資料來源資料來源::::參考書目參考書目參考書目參考書目 33)

叁 叁 叁

叁、、、、日本規範日本規範日本規範日本規範 AIJ2004

日本建築學會(Architectural Institute of Japan)的「AIJ Recommendations for Loads on Buildings」(2004 版)建議的風載重設計方法主要有兩種程序:

Detailed procedure I 及 Detailed procedure II,一般而言高度高於 45 公尺以 上的柔性建築物才需用 Detailed procedure II 進行設計。對於低層建物屋頂 面及側牆的設計風壓,規範中提出單斜屋頂及雙斜屋頂兩類低層建築物的 外部風壓圖表,以供查用。

日本規範 AIJ2004 對於建築物外風壓的規定以建築物高度 45 公尺作為 分類的依據,對於高度 45 公尺以下的建築物外風壓,分別針對單斜式屋 頂、雙斜式屋頂及平屋頂等不同型式的低層建築物表面風壓以不同建築物 面向為區分加以表現。同時對於圓桶式屋頂(Vaulted roofs)及半球形屋頂 (Spherical dome)等造型的且高度 45 公尺在以下建築物,其外風壓以圖表方 式呈現。

日本規範 AIJ2004 對於建築物構件及表面披覆物的耐風設計時,提供 尖峰風壓係數作為放大設計載重之用。

日本規範 AIJ2004 中對於基本設計風速基本設計風速基本設計風速(U基本設計風速

H

)以所規定之平坦開闊地、10m 高度處的 10 分鐘平均風速為基本設計風速,設計風速之廻歸週期採 100 年。

對於不同年份之迴歸期其轉換因子以下式定之,

R = 0.54 + 0.1ln( r )

(2.11)