中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、前言

        由於全球氣候極端變異，各地發生強風驟雨、災害頻傳，而台灣地處西太平洋颱風盛行區域，每年平均有3個以上的颱風侵襲。近年來，國內相繼受到前（104）年蘇迪勒、杜鵑颱風，以及去（105）年尼伯特、莫蘭蒂及梅姬颱風接連侵襲，部分地區瞬間陣風甚至達17級風，足見風災對國內的財產及人員都造成重大損失，民眾也開始重視風對於建築結構安全性，以及居住舒適性等影響。伴隨著建築物朝高層化、大型化及複合化趨勢，國內建築環境在面對風工程之問題上亦應有積極作為。

        我國「建築物耐風設計規範及解說」首版規範內容乃於民國96年由本所審訂後，內政部公告施行。而在施行後迄今，本所仍致力於推動全國建築研究發展，為使規範符合我國風場特性及建築環境，以因應自然及社會變遷，該建築物耐風設計規範於民國103年6月12日第1次修訂頒佈，並自民國104年1月1日起施行。惟在多次相關技術研討（習）會議上，業界仍有諸多設計者對於該修訂後內容與應用無法適切掌握，本所為充分發揮內政部智庫角色，爰於104年辦理「建築物耐風設計規範及解說技術手冊研擬」完成手冊初稿，而為使手冊內容更趨於完備，於105年特邀請專家學者成立審查小組進行細節審查，經過多次詳細討論會議及修改後完成本手冊，再經美編校稿作業後，業於今(106)年7月出版，如圖1所示。手冊內容參考實務意見將複雜的計算公式建立分析流程，以步驟化及圖表化模式呈現，使結構設計者利於理解規範，能逐步且準確地完成耐風設計，促進設計效率兼顧建築結構抗風性能，並確保舒適之居住品質。

二、手冊架構

        本手冊共分十二章，第一章為建築物耐風設計技術手冊導覽，第二章為主要風力抵抗系統耐風設計流程圖，第三章為局部構材及外部被覆物耐風設計流程圖，第四章至第八章為封閉式或部分封閉式建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例，第九章為開放式建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例，第十章至第十二章為局部構材及外部被覆物耐風設計示範例。以下就本手冊之適用範圍、重要且常用的名詞定義及示範例說明等，詳述如下。

1. 手冊適用範圍

        現行建築物耐風設計規範（以下簡稱規範）提供主要風力抵抗系統與局部構材及外部被覆物風力（或風壓）之計算方式。規範第二章與第四章規定主要風力抵抗系統風力之計算方式，規範第三章規定局部構材及外部被覆物設計風壓之計算方式。本手冊內容係摘自內政部建研所委託研究報告《建築物耐風設計規範及解說技術手冊研擬》（陳瑞華等人，2015），針對近似規則矩形柱體的建築物，分別提供其主要風力抵抗系統與局部構材及外部被覆物耐風設計流程圖，並提供對應的示範例，但不包含後續的結構分析。

        根據規範5.1風洞試驗適用範圍可知，建築物之耐風設計，依規範無法提供所需之主要風力抵抗系統設計風力或是外部被覆物之設計風壓風力資料時，得以風洞試驗作為耐風設計之依據。當建築物之高度超過100公尺，或風力效應明顯時，建議進行風洞試驗。凡施行風洞試驗之建築物，其設計風力、設計風壓與舒適性評估得以風洞試驗結果為準。

2. 名詞定義

        主要風力抵抗系統：提供作為次要構件及外部被覆物支撐之主要結構組合體，如：剛構架、斜撐構架、空間桁架或剪力牆等。

        局部構材及外部被覆物：直接承受風力的外部被覆物或構件及接受其附近外部被覆物產生之風力，並將其傳到主要風力抵抗之構材者，如帷幕牆上的玻璃窗及框架，屋頂被覆物、平行桁條及屋頂桁架等。若局部構材及外部被覆物之承受風壓面積大於65平方公尺，則也可以依主要風力抵抗系統之公式計算設計風壓。

        高寬比h/√BL：h為建築物高度（不含屋頂突出物）或獨立結構物之高度。斜屋頂建築物之斜角小於10°時，以簷高代替之；斜角大於10°時，以平均屋頂高度計算之；m。B為垂直於風向之建築物水平尺寸；m。L為平行於風向之建築物水平尺寸；m。

        普通建築物：順風向基本自然頻率ƒ_n＞1Hz（或基本自然週期≦1s）之建築物，其中，規範建議根據動力分析求得結構物基本自然頻率。若高度h小於122m，可依ƒ_n=(22.86/h)Hz估計，但此經驗公式一般會低估基本自然頻率。

        柔性建築物：順風向基本自然頻率ƒ_n＜1Hz（或基本自然週期>1s）之建築物。

3. 示範例說明

        手冊將主要風力抵抗系統設計分為六類設計情況，於第二章編制各類情況的設計流程圖，並於第四章至第九章分別提供其設計示範例。手冊第三章為局部構材及外部被覆物耐風設計流程圖，另將局部構材及外部被覆物耐風設計分為三種情況，於第十章至第十二章分別提供其設計示範例，建議設計者可直接參考下列適合自己設計情況的示範例，本技術手冊示範例架構如圖2所示。各示範例的設計適用情況說明如下：

第四章 高寬比3至6柔性建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例1。

第五章 高寬比3至6普通建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例2。

第六章 高寬比小於3普通建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例3。

第七章 高寬比小於3柔性建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例4。

第八章 高寬比小於3、普通且高度小於等於18公尺建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例5。

第九章 開放式建築物主要風力抵抗系統耐風設計示範例6。

第十章 高度不超過18公尺建築物局部構材耐風設計示範例7。

第十一章 高度超過18公尺建築物局部構材耐風設計示範例8。

第十二章 開放式建築物之斜屋頂局部構材耐風設計示範例9。

三、結語

1. 本案依據國內常見設計情況加以分類，由不同建築物用途、地況及高度等建築條件，分別建立建築物耐風設計程序及流程圖，提出9種常用計算示範例並編輯成冊，使設計者依流程套用設計公式或圖表，以完成風力風壓及加速度之檢核分析。
2. 本手冊為利設計者掌握設計參數，於各計算示範例，均以圖表設定建築物基本資料及工址風環境，再依照每一來風方向計算各風向載重作用下之設計風壓或風力，續以最高居室樓層角隅之側向振動加速度，檢核結構安全性與居住舒適性。
3. 臺灣颱風風象多元且複雜，設計者常無法掌握規範的適用範圍及參數應用時機，本技術手冊配合耐風設計實務為需求，可協助業界正確設計減少誤用，且依式參用可縮短設計時間，達到結構安全與居住舒適之目的。

圖1 建築物耐風設計技術手冊封面

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

圖2 建築物耐風設計技術手冊示範例架構