大跨徑屋蓋結構之氣動力特性與耐風設計研究

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Title:	大跨徑屋蓋結構之氣動力特性與耐風設計研究
Other Titles:	The Aerodynamics and Wind Resistant Design of Large Span Roof Structures
Authors:	鄭啟明
Contributors:	淡江大學土木工程學系
Date:	2008
Issue Date:	2009-03-16 14:38:49 (UTC+8)
Abstract:	大跨徑屋蓋結構是常見的大型建築形式。由於具有較大的受風面積與無支撐面積，以及質量相對較輕的特性，因此許多時候，風力會超越地震力，成為大跨徑屋蓋結構設計時的主要荷載。在另一方面，大跨徑屋蓋結構的空氣動力特性與結構動力特性與一般建築結構有顯著的不同，因此耐風設計的方法也不盡相同。大跨徑屋蓋結構通常並非柱體結構，因此所受的風力也無法像一般的建築結構區分為順風向、橫風向與扭轉向風力。建築結構耐風設計多半使用陣風反應因子法(gust response factor approach)。然而大跨徑屋蓋結構部分區域的平均風壓接近零，若是採用陣風反應因子法，會嚴重低估該區域的設計風壓。我國即將實施的「建築物耐風設計規範與解說」中，對於圓頂結構僅有簡單的風力係數，該部分的圖表條文僅適用於一般尺度的剛性圓頂建築，並不適用於本研究案所擬探討的大跨徑屋蓋結構。因此建構大跨徑屋蓋結構的風壓風力資料庫做為未來修訂規範的參考依據，也是一項刻不容緩的工作。本計畫擬同步採用風洞實驗物理模擬與CFD數值模擬，探討大跨徑屋蓋結構的氣動力特性。一方面是希望藉由研究方法的長處，能夠更清楚的瞭解大跨徑屋蓋結構氣動力特性；另一方面則是希望藉由本研究，逐步建立實驗室的數值風工程(Computational Wind Engineering)計算能力，並希望藉由本計畫案，開始建立有關大型屋蓋結構的風壓風力數據庫，做為未來增修國內風力規範的參考依據。本計畫的另一項研究目標是大跨徑屋蓋結構的耐風設計，本計畫擬建置適於本研究所需的剛性（自然週期小於1 秒）與柔性（自然週期大於1 秒）大跨徑屋蓋結構系統各一座；選擇適於本案動力分析所需之FEM軟體，進行下列研究探討：(i)進行結構動力分析，深入瞭解大跨徑屋蓋結構之動力特性，作為後續耐風研究之基礎；(ii)根據風洞實驗數據，進行完整的結構動力時域分析；(iii)探討以POD法與LRC法計算結構等值靜態設計風壓之可行性；(vi) 探討以模態分析法建構等值靜態設計風壓之合宜性。本計畫為期三年，計畫結束時，研究團隊除了對於大跨徑屋蓋結構的動力特性、風力特性與耐風設計有深入的探討與認識之外，將會提出下列具體而且對結構耐風設計相當重要的研究成果：(i) 大跨徑屋蓋結構之耐風設計方法；(ii)屋蓋結構的風壓風力資料庫。
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962221E032022MY3（第2年）.PDF		2600Kb	Adobe PDF	256	View/Open

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