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建築研究簡訊第95期 《業務報導》

建築耐風設計規範風速修訂建議

        建築技術規則建築構造編風力修訂條文暨建築物耐風設計規範自96 年1月1日起施行,於民國103年6月12日頒布新版建築物耐風設計規範,並於104年1月1日起施行至今,但目前規範中使用之設計風速值仍依據我國專家學者於1947年至1991年間基於中央氣象局24個人工測站,針對128個侵臺颱風最大十分鐘平均風速資料分析結果為基準。由此可知,現行規範所訂定的設計風速值有二十年以上之久,於規範中載明設計風速須因測站的設立年代、位置變遷及風速計高度更新而做調整。我國城鄉發展迅速且近年來區域性氣候變化甚鉅,實有必要對於規範中設計風速值進行修訂,建立臺灣本島及離島全區進行設計風速分布更新及其相關資料庫,並配合新制的行政區重新給定設計值,以及現行建築耐風設計規範規範中未考慮之風向角做修正。

        目前我國規範以風向角之考慮實為欠缺,綜觀美國、日本、紐澳、英國、德國之最新規範內容,均在設計風速值或者風速壓之估算時,加入風向角的考量。其主要用意乃在於每一地區氣候特性除了風速大小不同外,風向亦常常具有一定的規則性,且區域跟區域之間亦不盡相同。因此,以國際規範修訂的趨勢而言,規範中加入風向角為亟需發展的修訂方向。建議以歐洲、日本的規範為例,訂定出基本設計風速後,再依不同區域、地況給予不同風向角的折減值,並依據各測站16個風向角下的地況以及原始風向資料判斷,提出30個測站的風向角折減因子。由此,在不同風向角下,設計者可以根據此科學化數據分析風力載重,以同時滿足設計者的創意及結構物的安全。

        除風向角之訂定外,規範中設計風速值所考量之地況係數參考值,為三十年前的研究成果,歷經地震、風災及城市化的變遷,臺灣地理環境已和三十年前有所不同。因此,修訂之規範中若採設計風速值納入風向角,針對不同風向角下的建築物、地形環境進行分析之地況係數及其相對應的邊界層高度。如此,進行建築物設計,應該更符合設計者之需求。藉此,需透過實地探勘及數位影像分析各測站不同風向角下之地況係數,重新訂定出較為詳細的地況係數參考值,方能建立我國各測站不同風向角下的地況係數參考表。

       修訂規範中設計風速值針對新制行政區進行劃分,由於我國地形變化劇烈且保有長久紀錄之測站數量不足,若以等高線分布圖作為行政區規畫基本設計風速的傳統方式,則勢必造成訂定結果與過去相同,具有不合理的風速區域。因此,有必要加入颱風數值模擬及中大尺度CFD模擬,確保等高線分布圖的可靠性,以決定出真正適合規劃至各行政區的設計風速建議值。

       綜合以上對於耐風設計規範修訂,針對設計風速之定義,建議可納入風向因子,並配合行政區之劃分,考量各地區不同風向下風速之差異性,重新定義設計風速值,以提供設計者較為準確之設計依據。此外,氣象局已陸續在國內各地增設氣象站,雖然目前增設之測站紀錄年分尚短,資料量尚不足,但於未來蒐集更多風速資料,並透過適當分析方法取得數據,應可做為繪製全國設計風速分布之參考,增加我國設計風速分布之準確度,為提供未來規範修訂之重要依據。

圖1.台北測站風向折減因子分布圖

圖2.建議修正之基本設計風速分布圖