學術研究

台南市美術館碎形屋頂設計風力評估

蔡明樹、陳正瑋、陳建成

作者簡介：1 淡江大學風工程研究中心研究人員 祺昌工程科技有限公司副總經理 2 淡江大學風工程研究中心研究人員 祺昌工程科技有限公司 3 聯鋼營造工程股份有限公司

本文關鍵字：碎形屋頂、設計風力、高頻力平衡儀、fractal roof、design wind load、high frequency force balance

本文摘要台南市立美術館以五角形碎形屋頂做為整體建築之外部遮陽結構。該屋頂由 空間桁架支撐許多幾何造型相同的碎形單元而組成，碎形單元在三維空間中包含 了許多開孔平板。本案以高頻力平衡儀做為主要之風力量測工具，再輔以表面風 壓量測，做為計算局部風壓在整體屋頂上分配比例之依據。整體抗風系統風力量 測之風洞試驗物理模擬，利用縮尺1/200之模型進行試驗，以較小的縮尺涵蓋較 多的周圍鄰房變化，來合理反應逼近流場對碎形屋頂之影響。然而碎形單元複雜 而微小之幾何變化，則因為縮尺不足而無法完全依實際形狀製作，此處即設計一 個能在縮尺1/200條件下製作之簡化碎形單元來模擬整體抗風系統風力實驗之真 實碎形單元，並以縮尺1/4之碎形單元模型，個別於風洞中量測此二者之平均風 力差異，做為簡化碎形單元建構之縮尺1/200整體屋頂風洞試驗結果之修正依 據。 本案藉由高頻力平衡儀個別量測縮尺1/200單一片屋頂之風力，其與整體屋 頂於基底位置之｢平均｣風力比值，視為是整體屋頂關於其｢平均｣風力與｢擾動｣ 風力此二者在各單片屋頂之分配方式。另外利用表面風壓之量測技巧，於縮尺 1/200碎形屋頂之內外側共設置100個風壓測點，量測屋頂表面大致之平均壓力分 佈，做為其｢垂直｣方向整體風力於局部位置之分配比例。 本案結合不同縮尺模型並透過兩種風力量測手段，對幾何構造複雜之台南市 美術館碎形屋頂，進行詳細之設計風載重評估，以提供結構工程師進行合理之結 構設計。
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    蔡明樹、陳正瑋、陳建成（2016 年 11 月 17 日），〈台南市美術館碎形屋頂設計風力評估〉。《中華民國風工程學會電子報》，2024 年 5 月 21 日取自：http://www.wind.org.tw/epaper/index.php?id=64
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    蔡明樹、陳正瑋、陳建成，〈台南市美術館碎形屋頂設計風力評估〉。《中華民國風工程學會電子報》第 10 期（2016），取自：http://www.wind.org.tw/epaper/index.php?id=64
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