前言

建築物的門、窗、帷幕、預鑄外牆等外部被覆物，必須自身有足夠強度抵抗作用於建築物局部面積的風壓，外部被覆物的設計風壓是外部壓力與內部壓力之差，建築物的內風壓與建築物開口透風情況相關。圖5-1為建築物受風作用時的內風壓與外風壓示意圖。建築物迎風面的外風壓為正，側面與背風面外風壓為負值，內風壓則需視該建築的外牆孔隙與開口而定。當迎風面有開口或孔隙時，正值外風壓由開口進入室內，短時間後內壓與開口處的正風壓相近，若是開口突然出現（門窗在強風中開啟或破裂），甚至會出現內風壓明顯超過外風壓的短暫現象。此時，原本受負值外風壓的屋頂、側風面牆與背風面牆都會突然受到室內正風壓的作用，使得屋頂與牆面的淨風壓增加一倍以上。若是建築耐風設計未妥適考慮這種狀況，就會造成強風中門窗遭異物撞擊破裂，屋頂因而被掀翻的狀況。同理，當側向牆面或是背風面牆有開口或孔隙時，內壓呈現負值，會使迎風面外牆遭受額外的風壓。

圖5-1 建築物的外風壓與內風壓特性

建築物的靜態內壓

建築物表面所受的淨壓力（net pressure）為建築物外牆的風壓（external pressure）減去建築物內部的空氣壓力。建築物的內壓與建築物的密閉性有關，完全密閉建築物的內部空氣壓力與室外的風壓無關，譬如無塵室、飛機機艙等。但完全密閉的建築物很少，大多數的建築物會因為門窗、縫隙、通風管道等與室外空氣連通（Awbi, 2003），因此非密閉建築物的內壓會與室外的表面風壓有關。當建築物的開口面積很大時，建築物內部的空氣壓力會接近室外風壓，譬如涼亭、捷運地上車站等，此類建築物可視為開放式建物，內壓的相對壓力值為零。

內壓的動態特性

當室外風速變化很劇烈時，或當建築物外部開口因強風吹襲而突然破裂時，室內風壓亦會隨時間而有很大的變化（Holmes, 2001）。Holmes 援引音響學（acoustic）理論推導擾動外風壓透過建築物開口造成的內風壓擾動及共振現象。J.D. Holmes 與 H. Liu 等學者由風洞試驗得知：開孔越大，擾動越大，內壓能量越集中在 Helmholtz frequency 處；上游有建物造成渦散現象時，所導致的擾動內壓更大。然而在實場的觀測中，由於低層建築的外牆並非剛體，加上可能有大量的縫隙，造成阻尼值變大，使得 Helmholtz resonance 影響並不明顯，即使在大量的門窗開啟時，振動仍然相當微小。因此在少數的特殊案例中：當結構存在一個大的單一開孔時，由於上游建物的渦散現象使得外壓在開孔處的主要頻率與 Helmholtz frequency 很靠近時；或是當結構存在單一開孔，且 Helmholtz frequency 與結構的包覆物之自然頻率吻合時；會出現 Helmholtz 共振現象。一般結構設計的時候，不需要考慮 Helmholtz resonance 的影響。擾動外風壓對於內壓的影響除了 Helmholtz 頻率的共振反應之外，尙有背景反應（background response），不過由於建築物外部披覆物可能出現的孔隙及開口的種類極多，再加以不同外牆的物理性質，前述非線性微分方程的通用解極為困難。不過前式顯示運動方程之阻尼項隨建築物內部空間增加而變大，換言之內壓擾動性會隨著築物內部空間增加而降低。

「建築物耐風設計規範及解說」將建築物分為封閉式、部分封閉式與開放式等三種基本型態。其中開放式建築並無外牆設計風壓問題；封閉式建築物是指建築在強風作用時不會出現前述的開口與其負面影響者，故內風壓的設定是以建築物可能出現透風孔隙為考量依據，極值內風壓係數 $\left({GC}_{pi}\right)=0.375$。部分封閉式建築物則是以建築外牆在強風中可能出現主要開口為考量依據，其內風壓 $\left({GC}_{pi}\right)=1.146$，約為封閉式建築的三倍。當建築物有大空間中庭且外牆為玻璃帷幕時，或是建築邊角房間的玻璃帷幕，耐風設計採用部分封閉式之內風壓為宜。對於一個大型無隔間之部分封閉式建築物而言，內壓擾動性會隨著築物內部空間增加而降低，再加以室內各部位的壓力不會完全相等。故，「建築物耐風設計規範及解說」建議大型建築物的室內風壓係數可乘上一個折減係數。對於建築物內格成數個房間的建築物時間平均風壓亦可用以上的方法計算各個房間的內壓係數。折減係數一般來說介於 0.5 ~ 1.0 之間，室內體積愈大，折減係數愈小。