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建築研究簡訊第97期 《業務報導》

臺北世大運聖火台藝術裝置抗風試驗介紹

  2017年世界大學運動會於8月19日至30日在台北市舉行,台灣為海島型氣候暑期常有颱風侵台,又近年因極端氣候影響颱風強度日益增加,數度出現最大17級強陣風,造成建築物門窗、招牌、鐵捲門或其他附屬構造物嚴重損壞,因而引起各界對各種構造物耐風性能的重視。故本所風洞實驗室常接受各界諮詢構造物進行實尺寸抗風試驗之可行性。本所風洞實驗室主要為針對建築物模型進行縮尺試驗,洞內無設置試體下最大風速僅為30m / s,即上限11級風,在試體架設後可流通斷面降低的狀況下,可達到的風速也會隨之減少,故在風洞內斷面空間(斷面4.0米×2.6米)及提供風速有限之情況下,無法滿足業界進行實尺寸抗風試驗的需求。為因應此情況,本所風洞實驗室為讓台灣及民間企業於國際上登場,配合聖火台裝置藝術設計廠商洽詢,提供風工程方面相關專業意見,經與廠商多次探討協商後決定採用單組件方式進行裝置之抗風測試風洞試驗。

  因聖火台藝術裝置整體體積過於龐大,無法完整放入風洞本體內進行試驗,本案件僅進行聖火台藝術裝置單組件之測試,試體長為2.25m寬為0.43m高為1.8m,裝置及儀器架設示意如下圖1。

圖1. 裝置及儀器架設示意圖

試體係由委託單位自行提供並運送至本所風洞內進行安裝於迴轉盤上,並分別於上下游側架設風速計及攝影機,記錄風速資料與試體受風情況,實際安裝情形如圖2及圖3所示。

圖2. 聖火台本體圖

  此試驗因無相關規範可參考,經委託單位與本實驗室洽談及考慮風洞能量後,依據學理、經驗採取最適當測試方法進行。以委託單位提供之藝術裝置單組件試體正對來流向為0度,分別於0度及90度等2個風向角,風速最高吹試至24m / s (福蒲風級9級風)並維持最高連續風速2分鐘,試驗過程中以目視觀察,並以影、相片及文字紀錄試體受風情形。於每個風向角經最高風速吹試2分鐘後,由本實驗室人員會同委託單位進行試體檢驗,確認目視確認無變形及破壞或任何構件鬆脫等現象方認定此試體通過測試。

聖火台藝術裝置單組件0度受風測試 (1) 聖火台藝術裝置單組件0度受風測試 (2)
聖火台藝術裝置單組件90度受風測試 (1) 聖火台藝術裝置單組件90度受風測試 (2)

圖3. 聖火台藝術裝置受風測試

  本所期望藉由單組件試驗判斷各部件受風時是否會造成結構變形及破壞或產生過大之偏移,以避免部件損壞或是構件間互相撞擊造成損毀。經實驗結果得知,該試體在9級風下並無所擔心的情況發生,且實驗中在最高風速下觀察到之動態反映皆很微小,最大僅造成目視約1公分左右搖晃,且搖晃的頻率也不到非常高,不至於因高頻振動造成損害,構件整體裝設上有著不錯的穩定性,可以預期在稍大的風速下仍有不錯的結果。但此藝術裝置實際架設於世大運聖火台上方時,安裝的情況與在風洞內架設情況並不盡相同,且實驗時流場為測試最大受力情形是採用均勻流,與實際戶外流場不盡相同,實際情況和試驗略有差異,需配合實際現場狀況再做評估。