2011年7月31日 星期日

風壓


風壓直接計算=http://web4.fssh.khc.edu.tw/course/ear/wind.htm

風速與蒲福風級之經驗關係式為:
V= 0.836 * (B1.5)
B為蒲福風級數  V為風速(單位:公尺/秒)

風壓計算公式=P=0.125(V²)
P表 風壓,Kg/m²做單位  V表風速m/s

在大氣壓力及溫度 20 度C 狀況下,空氣密度ρ a = 1.20 kg/m3
台灣地區颱風的最大風速可達 40 m/s,若風壓係數 Cp = 1.0,
則在每平方公尺的面積上約有 100 kgf 的外力。
一般的門窗、玻璃及招牌可能會被吹壞,簡陋的木造房屋就可能會被吹倒。

引用氣象局颱風強度分類
(風速為 10 分鐘平均)
輕度颱風=風速62~117(km/h)=蒲福風級8~11
中度颱風=風速118~183(km/h)=蒲福風級12~15
強度颱風=風速184以上(km/h)=蒲福風級16以上

美國聯合颱風警報中心(西北太平洋區)(風速為 1 分鐘平均)
超級颱風(Super Typhoon>240km/h)

以強烈颱風最低門檻的風速184km/h(約51m/s)來推算
產生的風壓相當於P=0.125(V²)=0.125*(51*51)=325.125kg/m2
若以超級強烈颱風風速250km/h(約70m/s)來推算
產生的風壓相當於P=0.125(V²)=0.125*(70*70)=612.5kg/m2

一般台北市區樓高5層樓(樓高15~16米)的公寓窗子面臨的風壓將達到

q = 60 h . . . . . . . . . . (2) h 16 之場合
q = 60 √16=60*4=240
P = q × C × A
C=0.8
A=離海岸8km以上為1
P=240*0.8*1=192 kg/m2
若樓高在八層樓(約25M高)則風壓約提高到285kg/m2左右

設計風壓力之計算方法:

(一)風壓力之求出方法:

 樓高過31m以上之建築物之表面所受壓力P

乃有速度壓q及風力係數C及地區係數A相乘而得

P = q × C × A . . . . . . . . . . (1)

(二)速度壓q之求出方法:

速度壓q下式求出

q = 60 h . . . . . . . . . . (2) h 16 之場合

q = 1204 h . . . . . . . . . . (3) h 16 之場合

 上式中h為建築物之高度

(三)風力係數C之求出方法:

 風力係數C乃隨建築物之細長比(建築物之寬度÷高度h)及受風表面不同而變化

 如表-1及表-2

 表-1細長比(正)

細長比

牆面受到正風壓之風力係數

0.1 / h 0.2

1.0

0.2 / h 0.4

0.9

0.4 / h

0.8

本表中 = 寬度(m)h = 高度(m)

 

表-2細長比(負)

細長比

產生負風壓之建築物部

0.1 / h 0.2

建築物之14/15高度以上部分及從側端水平方向可建寬度1/6以內部分

0.2 / h 0.4

建築物之9/10高度以上部分及從側端水平方向可建寬度1/8以內部分

0.4 / h

建築物之5/6高度以上部分及從側端水平方向可建寬度1/10以內部分

本表中 = 寬度(m)h = 高度(m),風力係數C = 1.5

(四)地區係數A之規定:

 依照日輕之規定,東京及台北之地區係數A=0.8,但靠海岸8km以內之地區,則A = 1


假設在台北市平地部分建造樓高75m55m牆大廈,則:

 q = 120 475 = 353kg/m2 / h = 0.73,由表-1,可知C = 0.8 地區係數A = 0.8

 故風壓力P = 353 × 0.8 × 0.8 = 226 kg/m2


二.玻璃強度:

(一)玻璃強度之求出方法:

 依照日輕之規定,對於超過31m高之建築,其玻璃強度之計算公式如下:

 P = 30 × K ( t + t2 / 4)

A

P = 玻璃面容許風壓力kg/m2

K = 強度常數(表-3)

A = 玻璃面積
t = 玻璃厚度

表-3K

玻璃種類

K

普通平板玻璃

1.0

磨光玻璃

0.8

強化玻璃

3.0

鐵絲網玻璃

0.7

平行線玻璃

0.7

膠合玻璃

1.6

雙層玻璃

1.5

(三)例題:

 試求出寬0.8m,高1.8m,厚6mm之玻璃(普通平板)之容許風壓力。

P = 30 × 1.0 ( 6 + 62 / 4) = 310 kg/m2

0.8 × 1.8

31m高度以下之建築物,其玻璃強度,可依下列公式計算之。

普通平板玻璃 P = 80 ( t + t2 / 4)

FA

磨光玻璃 P = 60 ( t + t2 / 4)

FA

F = 安全率(表-4)

表- F

安全率

1.0

2.0

2.3

2.5

破損確率

0.5

0.01

0.003

0.001