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摘要
近幾年隨著國內都會區建築用地減少，及建築設計朝向低建蔽率以爭取空地面積之設計趨勢，三十層以上之超高層建築物數量急遽增加，構造形式隨者建築物高度增加而採用鋼骨構造之比率亦同時增加，其中更有不少是做為舒適性要求較高之住宅用途，但鋼骨構造較鋼筋混凝土構造具有較低阻尼比及結構剛性，此特性均為不利於風力反應的結構因素。
建築物高度太高、平面形狀不規則及周邊環境風場影響等因素，均會影響風力規範計算結果之正確性，故規範建議建築高度超過100公尺時，必須進行風洞試驗，以確認設計風載重之正確性。結構風力檢核包含桿件強度、建築物變形量及居住舒適性等項目。在結構桿件抗風強度部分，因為規範要求風力作用下結構桿件須維持在彈性範圍內，故依據風洞試驗報告之風力載重進行設計，可確實達到結構強度及變形量安全之目的。但在舒適性問題上，特別是作為住宅用途之超高層建築，搭配適當的制振系統對於鋼骨構造經常是不可或缺的，然因風力同時包含靜態及動態部分，更需考慮橫向風及扭轉等方向性問題，並不容易準確評估因外加制振設施所增加之阻尼比而由風洞試驗推算其效能，因此直接以結構模型進行三向度風力歷時分析成為目前較可行的方法。
應之抗風結構系統，包含為提升風力舒適性之制振系統介紹，及其裝設前後之效能比較，以供國內超高層建築結構設計實務之參考。
一、前言
近幾年國內建築設計朝向國際化及高層化發展，與一般建築相較除了樓層高度增加外，在建築平面及立面也有了更多變化，對於地處地震帶及颱風侵襲頻繁的台灣，這些變化在結構設計上應有一些不同的設計考量。
對於超高層住宅大樓，除結構安全外，對於居住舒適性要求更甚於辦公大樓，同處地震帶及生活環境相近的日本，超高層住宅大樓的發展在近十年已發展近趨成熟，其中在抗風設計部分，似乎較台灣容易許多，除了因為地理因素台灣遭受颱風侵襲機率較日本為高，建築設計的多樣性亦較日本複雜，且在國內尚未能發展類似日本預鑄RC構造之超高層住宅時，對於超過三十層樓以上的住宅大樓仍以鋼骨構造為主要的設計方向。
一般而言，鋼骨構造對於建築設計變化及輕量化有設計上的優勢，但鋼骨構造相較於RC構造之周期較長，隨伴風力作用下會產生較大的橫向風及扭轉，又因其阻尼比較RC構造為低，會產生較大的位移及加速度反應，因此在擬定結構系統對策上，除須符合基本的結構抗震韌性設計需求外，對於平均每年兩次颱風侵襲下，如何提供合適的結構剛性及控制其反應在合理範圍內，應是超高層住宅結構設計上的重點。
二、超高層建築風載重
建築物高度超過100公尺時，規範建議進行風洞試驗，但在建築初步規劃階段尚未完成風洞試驗時，一般仍以風力規範做為初步分析之依據。設計者須了解規範風力係依據單棟、規則造型條件之推估結果，對於個案尚須判斷是否有高寬比過大或鄰近特殊地形、地物(如鄰近大型建築物等)影響，進而判斷引用規範風力作為初步分析用是否足夠。
本文提供三個設計案例均為地上38層建築物，樓高約在140公尺至157公尺之間，各案風洞試驗週邊地形佈置如圖一所示。其中個案A屬矩形規則平面，高寬比為4.25，但鄰近既有L型38層建築物。個案B為Z字型平面，高寬比為3.93，鄰近既有28層及19層建築物。個案C同為Z字型平面，高寬比為3.73，鄰近無高層建築物。分別比較依據規範計算及風洞試驗結果之設計風力如圖二所示，圖中亦同時表示在風力方向的設計地震力，為便於風力與地震力比較，風力以1.6倍載重係數放大，通常風力之扭轉力矩會較地震力為大，即使風力略小於地震力時，構件設計時仍可能由風力控制。
三個案例中較特別的是案例A風洞試驗結果之風力為依規範計算值的1.7倍，為探討其原因，依規範2.10規定檢核該案例風力共振不穩定現象，結果為：(1)高寬比
、(2) ，其中第二項並未達
之臨界條件，判斷應非屬由於渦散共振現象而造成放大風力。經與風洞試驗單位討論研判應是鄰近既有L型38層建築物配置因素，造成220度風向角風力作用下，建築物橫向風力無法平衡而造成甚大的橫向風力。另案例B因位於較密集的大樓區域，鄰近既有28層及19層建築物，加上不規則之平面形狀，其風洞試驗結果之風力為依規範計算值的1.2倍。案例C周邊則較無其他高層建築，但屬Z型不規則之平面形狀，且長短邊比值為48.15m/31.20m=1.54倍，其風洞試驗結果之風力為依規範計算值的1.07倍。
經由上述三個案例顯示，若建築物鄰近其他高層建築且有不利之排列配置，或建築物本身不規則時，均有可能由風洞試驗之結果控制。因此，設計者可針對個案情形初步判斷規範風力是否須適當放大以擬定結構系統及進行初步分析，以免當風洞試驗結果出來時有太大落差致影響初步設定結構系統及構材斷面尺寸。另由上述案例亦可顯示，超高層建築設計由風力控制之機會甚高，因此規範建議高層建築或風力效應明顯時，進行風洞試驗以求得準確之風力實有其必要性……更多文章內容，請參閱-現代營建雜誌 481；P6~P16。
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