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建築研究簡訊第105期 《業務報導》

植栽實尺寸抗風試驗及產品創新驗證

  景觀植栽具有綠化社區、淨化空氣及休憩遮陽等多功能用途,在集合住宅或建築開放空間早已廣為應用,近年甚至仿傚國外,開始標榜垂直森林,即在建築物各樓層陽臺種植大量植栽,打造「會呼吸的建築物」,以達到美觀、健康與節能的目標。然而,台灣位在西太平洋的颱風路徑上,強烈陣風的吹襲將造成植栽傾倒或折斷等破壞,如何確保植栽的耐風性能,實為發展建築景觀之重要課題。特別近年極端氣候頻繁,動輒出現17級強風,嚴重威脅植栽的穩固性。國內業者為免植栽受強風侵襲而破壞,開始思考設計穩定植栽根莖的方法,而尋求實尺寸植栽耐風驗驗。本所風雨風洞實驗室為了協助園藝景觀業者驗證創新開發之隱藏式樹木支架之耐風性能,接受委託執行植栽實尺寸耐風試驗。

  一般執行耐風試驗應於風洞實驗室內,以縮尺模型藉由風洞提供穩定的流場量測其受風情形,試驗完成後再推估實際尺度之受風力,據以作為相關之耐風設計。本所風洞管道寬4公尺高2.6公尺,最高風速能達約30 m/s,但若過大之試體進入風洞,將因阻塞效應而再降低風速。本案植栽實尺寸耐風試驗,受限於風洞管道尺度與風速上限,試體無法進入風洞且達不到委託單位之風速要求。因此,規劃帷幕牆風雨試驗用造風機,進行實尺寸植栽耐風試驗,植栽與造風機配置如圖1所示。

  本實驗室造風機用於執行帷幕牆風雨試驗之動能水密性能試驗,用以模擬颱風造成之紊亂強風,最高陣風風速可達40m/s。造風機風扇係由3支2公尺長之葉片組成,轉動範圍直徑4公尺。

  委託單位準備3株供測試植栽,隱藏式樹木支架以不同方式固定,高度皆約5公尺,因委託單位未提供任何試驗方法或標準,實驗室依委託單位需求以學理及經驗,並配合造風設備產生之風速,進行抗風試驗,每種固定方式依蒲福風速分級表進行各種級別風速試驗。每次試驗皆由風速0 m/s開始啟動,造風機風速達到預定風速級別後,維持2分鐘再將風速歸零。試驗過程中除目視觀察,並以相片及文字紀錄試體受風情形。

  實驗室依前述相關要求與設備率定後,執行各風級試驗,試驗結果發現,3種隱藏式樹木支架固定方式,以人工固鎖於底盤方式,在13級風試驗下變形最大,且植栽已呈現傾斜情形,如圖2、3所示。其餘2種固定方式在13級風的吹試下,僅於其球根處有些微裂痕,植栽維持原貌。本案在委託單位與本實驗室充分溝通討論下,完成大型植栽的實尺寸抗風試驗,相關試驗結果可提供委託單位據以進行後續產品研發改良參考,以提升產品性能。

圖1 造風機與植栽配置情形

圖2 蒲福13級風下植栽球根隆起

圖3 蒲福13級風下植栽傾斜