根據美國最新規範ASCE7-16之修訂結果，風力係數及風壓係數皆有更加保守的趨勢，表示對於未來極端氣候的防範更為提升。我國風力規範所參考之ASCE7-88及ASCE7-02，距今已有十幾年差距，同時在第三章局部構材及外部被覆物之設計風壓係數其實為參考美國規範並乘上一個倍數而得，基於此，希望透過本研究之實驗以及計算來確立出一套能夠探討這部分的流程，並與規範進行初步的比對。
本研究之主要目的為探討低矮建物之局部風壓係數受有效受風面積之影響，在此藉由傳統的風洞物理模擬方法作為進行內容各部分的探討依據。首先在風壓係數部分，選擇數座具代表性的低矮建築物作為風洞試驗之模型，量取其表面風壓並分析成風壓係數，之後再進行面積加權之計算以探討有效面積之影響。同時將本研究中不同模型之實驗成果進行比較，最後將本研究所認為之最佳成果與規範進行初步的比較與討論。本研究分別於內政部建築研究所風雨風洞實驗室以及淡江大學風工程研究中心第一號大氣邊界層風洞實驗室進行縮尺模型的風壓量測實驗。將量測到之各模型表面動態分壓分布，利用參考風速壓來計算風壓係數。接著利用以甘保分布為基礎的極值分析估算出最佳極值風壓係數，並利用該設計值進行面積加權動作。
比較其結果可推測，將估算出之最佳極值風壓係數的結果進行面積加權後，比對本研究中不同模型之實驗成果並探討其面積效應之影響，同時與現今台灣建築耐風設計規範之第三章之內容進行初步之比較。透過以上的流程確立出與規範第三章局部構材及外部被覆物之設計風壓係數比對的一套流程，並希望以此作為判斷現今規範設計值保守與否之初步分析。

The main purpose of this study is to investigate the area effects on the local peak pressure coefficients of gable-roof low-rise buildings by using traditional wind tunnels of physical simulation. In the first stage, select several representative low-rise buildings as the model of wind tunnel test, then measure the wind pressure of the model’s surface, then analyze the wind pressure coefficient. In the second stage, calculate the weighted of the area to discuss the impact of area effects, and compare the results of the different models in this research. After the two stages, the results considered by this research are compared with the codes to show the main purpose of this research.
The experiments are conducted at the wind tunnel of the Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior, and the wind tunnel of Tamkang University, The measured dynamic partial pressure distribution on the surface of each model is used to calculate the wind pressure coefficient by using the reference pressure of the wind speed. Then analysis the extreme value of the pressure coefficient into extreme pressure coefficient by using Gumbel distribution, and conduct area weighting. Finally, compare the experimental results of different models in this study and discuss the effect of the impact of area effects, At the same time, contrast with the current code of Taiwan. And hope to use this as a preliminary analysis to judge whether the current code design values are conservative or not.

目錄
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 5
第三章 理論背景 7
3.1 大氣邊界層特性 7
3.2 物理縮尺模擬	11
3.3 極值分佈 13
3.4 面積加權理論	14
第四章 實驗設置與分析流程 15
4.1 風洞實驗設置	15
4.2 大氣邊界層流場模擬 16
4.3 實驗儀器 18
4.4 模型說明 19
4.5 實驗說明 20
4.6 數據處理與分析 21
第五章 實驗結果與分析討論	25
5.1 採用不同非超越機率之結果比較 25
5.2 面積加權之結果討論 30
5.3 各模型之結果比較 40
5.4 與規範之初步比較 48
第六章 結論與建議 53
6.1 結論 53
6.2 建議 54
參考文獻	55
附錄A 各模型之極值風壓係數 57
附錄B 各模型之面積加權結果 69

表目錄
表 3-1地況指數律參數(建築物耐風設計規範及解說[2]) 8
表 3-2不同地況之地表粗糙長度(風工程理論與應用，2016[8]) 9
表 3-3係數β與地表粗糙長度z0之關係(風工程理論與應用，2016[8]) 9
表 4-1各模型之尺寸及相關資訊 19
表 5-1各模型根據紐澳規範所得之採樣頻率表 48

圖目錄
圖 3-1不同地形之指數律剖面示意圖(風工程理論與應用，2016[8])	8
圖 3-2積分長度尺度示意圖(風工程理論與應用[8]) 10
圖 3-3面積加權範例示意圖	14
圖 4-1不同縮尺之指數律剖面(左)與部分邊界層之風速剖面(右) 16
圖 4-2本實驗之平均風速剖面(左)及紊流強度剖面(右) 17
圖 4-3 SCANVALVE訊號處理器(左)及訊號擷取器(右) 18
圖 4-4模型佈點示意圖(屋頂斜率15°縮尺1/50) 19
圖 4-5風攻角示意圖0°(左)至90°(右)	20
圖 4-6風壓管之管線修正使用之頻率域轉換函數(左)及相位函數(右)	21
圖 4-7使風壓係數之代表面積能夠統一示意圖 22
圖 4-8原始測試點位(左)及內外插後之新點位(右) 23
圖 4-9兩種方式經內外插後之極值風壓係數比較	23
圖 4-10面積加權計算之對照組(上)外牆負壓(下)外牆正壓(文獻回顧[7])	24
圖 4-11面積加權計算之試驗組(左)外牆負壓(右)外牆正壓(本研究之5°模型) 24
圖 5-1模型各面代號示意圖 25
圖 5-2極值風壓係數於15°大模型之0°風攻角(Gumbel-70%) 26
圖 5-3極值風壓係數於15°大模型之0°風攻角(Gumbel-75%) 26
圖 5-4極值風壓係數於15°大模型之0°風攻角(Gumbel-80%) 27
圖 5-5極值風壓係數於15°大模型之90°風攻角(Gumbel-70%) 27
圖 5-6極值風壓係數於15°大模型之90°風攻角(Gumbel-75%) 28
圖 5-7極值風壓係數於15°大模型之90°風攻角(Gumbel-80%) 28
圖 5-8極值風壓係數於不同甘保分布下相差 29
圖 5-9極值風壓係數於不同甘保分布下不同位置之相差(擷取自圖 5 8紅色方框-正壓與藍色方框-負壓之放大圖) 29
圖 5-10不同大小之面積加權各面結果示意圖(0°風攻角之15°大模型)	31
圖 5-11不同面積加權下之極值風壓係數比較(15°大模型0°風攻角C面)	32
圖 5-12不同面積加權下之極值風壓係數比較(15°大模型0°風攻角C面) 33
圖 5-13擷取圖 5 12面積加權大小25m2~100m2之上視圖 34
圖 5-14各面積加權與每平方公尺加權之相差累積機率密度分布圖 34
圖 5-15直向與橫向面積加權形狀之相差累積機率密度分布圖 35
圖 5-16面積加權直向與橫向示意圖 35
圖 5-17統一面積加權形狀後之相差累積機率密度分布圖 36
圖 5-18極值風壓係數之區域劃分-(左)外牆、(中)角度≤7°之屋頂及(右)角度>7°之屋頂(建築物耐風設計規範與解說[2])	37
圖 5-19面積加權於0°風攻角之15°大模型(C面為正壓其餘為負壓) 38
圖 5-20面積加權於90°風攻角之15°大模型(D面為正壓其餘為負壓) 39
圖 5-21中、小模型之結果比較圖(左排) 0°風攻角(右排) 90°風攻角(上)外牆正壓(中)外牆負壓(下)屋頂	41
圖 5-22迎風面(正壓)原始數據之平均、最大、最小及擾動值 42
圖 5-23側風面(負壓)原始數據之平均、最大、最小及擾動值 43
圖 5-24縮尺1/400模型示意圖 44
圖 5-25縮尺1/400模型與中小模型之平均、最大、最小及擾動值比較(左)迎風面之正壓(右)側風面之負壓 45
圖 5-26外牆高隨屋頂的斜率提升而下降示意圖	46
圖 5-27不同斜率屋頂之結果比較圖(左排) 0°風攻角(右排) 90°風攻角(上)外牆正壓(中)外牆負壓(下)屋頂	47
圖 5-28採樣頻率之相關規定(AWES-QAM-1-2019[11]) 48
圖 5-29我國規範針對極值風壓係數之計算方式條文(建築物耐風設計規範及解說[2]) 49
圖 5-30不同數據處理方式之極值風壓係數比較(左)0°風攻角(右)90°風攻角 49
圖 5-31外牆(左)及屋頂7°<θ≤27°(右)之外風壓係數(建築物耐風設計規範與解說[2]) 50
圖 5-32面積加權於0°風攻角之15°中模型與我國規範之比較 51
圖 5-33面積加權於90°風攻角之15°中模型與我國規範之比較 52
圖 A-1極值風壓係數於5°大模型之0°風攻角(Gumbel-70%)	57
圖 A-2極值風壓係數於5°大模型之0°風攻角(Gumbel-75%)	57
圖 A-3極值風壓係數於5°大模型之0°風攻角(Gumbel-80%)	58
圖 A-4極值風壓係數於5°大模型之90°風攻角(Gumbel-70%) 58
圖 A-5極值風壓係數於5°大模型之90°風攻角(Gumbel-75%) 59
圖 A-6極值風壓係數於5°大模型之90°風攻角(Gumbel-80%) 59
圖 A-7極值風壓係數於35°大模型之0°風攻角(Gumbel-70%) 60
圖 A-8極值風壓係數於35°大模型之0°風攻角(Gumbel-75%) 60
圖 A-9極值風壓係數於35°大模型之0°風攻角(Gumbel-80%) 61
圖 A-10極值風壓係數於35°大模型之90°風攻角(Gumbel-70%) 61
圖 A-11極值風壓係數於35°大模型之90°風攻角(Gumbel-75%) 62
圖 A-12極值風壓係數於35°大模型之90°風攻角(Gumbel-80%)	62
圖 A-13極值風壓係數於15°中模型之0°風攻角(Gumbel-70%)	63
圖 A-14極值風壓係數於15°中模型之0°風攻角(Gumbel-75%)	63
圖 A-15極值風壓係數於15°中模型之0°風攻角(Gumbel-80%)	64
圖 A-16極值風壓係數於15°中模型之90°風攻角(Gumbel-70%)	64
圖 A-17極值風壓係數於15°中模型之90°風攻角(Gumbel-75%)	65
圖 A-18極值風壓係數於15°中模型之90°風攻角(Gumbel-80%)	65
圖 A-19極值風壓係數於15°小模型之0°風攻角(Gumbel-70%)	66
圖 A-20極值風壓係數於15°小模型之0°風攻角(Gumbel-75%)	66
圖 A-21極值風壓係數於15°小模型之0°風攻角(Gumbel-80%)	67
圖 A-22極值風壓係數於15°小模型之90°風攻角(Gumbel-70%)	67
圖 A-23極值風壓係數於15°小模型之90°風攻角(Gumbel-75%)	68
圖 A-24極值風壓係數於15°小模型之90°風攻角(Gumbel-80%)	68
圖 B-1面積加權於0°風攻角之5°大模型	69
圖 B-2面積加權於90°風攻角之5°大模型	70
圖 B-3面積加權於0°風攻角之35°大模型	71
圖 B-4面積加權於90°風攻角之35°大模型	72
圖 B-5面積加權於0°風攻角之15°中模型	73
圖 B-6面積加權於90°風攻角之15°中模型	74
圖 B-7面積加權於0°風攻角之15°小模型	75
圖 B-8面積加權於90°風攻角之15°小模型	76

參考文獻
[1]American Society of Civil Engineers,(2012), “Wind tunnel testing for buildings and other structures (ASCE/SEI 49-12) ”, Structural Engineering Institute, American Society of Civil Engineers.
[2]內政部營建署，(2015)，“建築物耐風設計規範及解說”，詹氏書局編輯部。
[3]羅元隆，陳瑞華，(2020)，“國際耐風設計規範局部風壓係數之本土化擬合研究”，109年內政部建築研究所委託研究報告，內政部建築研究所。
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[10]Whitbread, R.E (1963) “Model Simulation of Wind Effects on Structures”, Proceeding of Conference on Wind Effects on Buildings and Structures, pp.284-306.
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[12]鄭元良，鍾光民，(2020)，“風洞實驗室不同縮尺流場之地況模擬研究”，109年內政部建築研究所協同研究報告，內政部建築研究所。