3.9 低矮建築物設計風力計算式
條文
同時滿足以下各條件:(1)高度 $h$ 小於 18 公尺、(2)$h/\sqrt{BL} < 3$、(3)$0.2\le L/B\le5$之近似矩形斷面、封閉式或部分封閉式剛性樓板建築物,若其外牆、斜屋頂和屋頂女兒牆之個別迎風面面積和對應之背風面面積相近,得依本節規定,分別計算外牆、斜屋頂及屋頂女兒牆所應承受之順風向、橫風向及扭轉向設計風力。
根據本節計算之順風向、橫風向及扭轉向設計風力,應按3.8節進行設計風力之組合,同時依5.2節檢核層間變位角。
順風向設計風力計算式
(1) 離地面高度 $z$ 處外牆承受之順風向風力 $S_{Dz}$ 依下式計算:
$$ S_{Dz}=1.49\left[IU_{10}\left(C\right)\right]^2\lambda K_{zt}\left(h\right)A_z \tag{3.29} $$
式中,若無特殊地形,$K_{zt}\left(h\right)=1$;若有特殊地形,$K_{zt}\left(h\right)$ 依2.6節之規定計算。$I$ 為用途係數,依2.5節決定。$U_{10}(C)$ 為基本設計風速,依2.4節決定。$\lambda$ 為建築物高度和地況之調整係數,依表3.19決定。$A_z$ 為離地面高度 $z$處迎風面面積。
(2) 若為平屋頂,其承受之水平向風力為零,鉛直向上風力 $S_{RP}$ 依下式計算:
$$ S_{RP}=1.41\left[IU_{10}(C)\right]^2\lambda K_{zt}\left(h\right)BL \tag{3.30} $$
(3) 若為斜屋頂,其承受之水平向風力及鉛直向風力依下式計算:
$$ S_R=\left[IU(C)\right]^2\lambda K_{zt}\left(h\right)BL \tag{3.31}$$
當風向垂直於屋脊時,計算屋頂處承受之水平向風力時,$C_{pc}^\ast$ 取用表3.20中的 $C_{pc,1}$;計算屋頂處承受之鉛直向風力時,$C_{pc}^\ast$ 取用表3.20中的 ${C}_{pc,2}$。
當風向平行於屋脊時,屋頂處承受之水平向風力為零;計算屋頂處承受之鉛直向風力時,$C_{pc}^\ast$ 取用表3.20中的 ${C}_{pc,3}$。
在上述計算中,若所得水平向風力為正,表示其作用方向與風向相同;若所得鉛直向風力為正,表示其作用方向為鉛直往下。
(4) 屋頂女兒牆之設計風力 ${S}_{pL}$ 依下式計算:
$$ S_{pL}=1.54\left[IU_{10}\left(C\right)\right]^2\lambda K_{zt}\left(h_p\right)A_p \tag{3.32} $$
式中,$K_{zt}\left(h_p\right)$ 為屋頂女兒牆頂端 $z=h_p$ 處之地形係數,若無特殊地形,$K_{zt}\left(h_p\right)=1$;若有特殊地形,依2.6節之規定計算。$A_p$ 為屋頂女兒牆迎風面面積。
橫風向設計風力計算式
建築物離地面高度 $z$ 處之橫風向風力 $S_{Lz}$,計算如下:
$$ S_{Lz}=\left(0.6\frac{L}{B}+0.05\right)S_{Dz} \tag{3.33} $$
扭轉向設計風力計算式
建築物離地面高度 $z$ 處之扭轉向風力 $S_{Tz}$,計算如下:
$$ S_{Tz}=0.21\sqrt{BL}\left(S_{Dz}\right)^\ast \tag{3.34} $$
其中,$\left(S_{Dz}\right)^\ast$ 為各向來風高度 $z$ 處順風向風力 $S_{Dz}$ 之較大值,所得之 $S_{Tz}$ 適用於各向來風。
解說
本節低矮建築物順風向設計風力計算式,主要以式(3.1)和式(3.3)為基礎,針對高度小於18m、$h/\sqrt{BL} < 3$ 且 $0.2\le L/B\le5$ 之近似矩形斷面、封閉式或部分封閉式剛性樓板建築物,若其外牆、斜屋頂和屋頂女兒牆之個別迎風面面積和對應之背風面面積相近,考慮 $G$ 的保守值,合成迎風面風力和背風面風力,可得式(3.29)。
橫風向設計風力計算式,主要以式(3.15)和式(3.29)為基礎,針對高度小於18m、$h/\sqrt{BL} < 3$ 且 $0.2\le L/B \le 5$ 近似矩形斷面建築物,計算橫風向風力和順風向風力之比值,再以回歸分析求得式(3.33)。
扭轉向設計風力計算式,主要以式(3.22)和式(3.29)為基礎,針對高度小於18m、$h/\sqrt{BL} < 3$ 且 $0.2\le L/B\le5$ 近似矩形斷面建築物,來計算扭轉向風力和順風向風力之比值,以求得式(3.34)。