風力作用 - 科學Online - 國立臺灣大學

... 而立的建物支架或結構體不強時，則易因風壓過大而折斷破壞，物體承受風力的大小，可以用物體迎風面積及風壓來計算，而風壓則隨風速大小而改變。

Tuesday12thApril2022 12-Apr-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 風力作用 國立新莊高級中學汪惠玲老師編輯/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯 風是我們在日常生活中非常熟悉的大氣運動，但當風速過大時，常會破壞地形地物而造成生命財產的損失。

風是如何產生破壞作用的呢？其主要的運作方式可以分為直接風壓、吸力及渦流等三種方式。

風壓 物體迎風而立就會受到風壓，在風速大的狀況下，如果這些迎風而立的建物支架或結構體不強時，則易因風壓過大而折斷破壞，物體承受風力的大小，可以用物體迎風面積及風壓來計算，而風壓則隨風速大小而改變。

wp(風壓)=v(風速)**2/1600[kN/m**2] 此為標準狀態下(氣壓為1013hPa,溫度為15℃,空氣單位體積重量r=0.01225kN/m**3，重力加速度g=9.8m/s**2)時，每平方公尺所受風壓。

以風速代入，再以垂直於風向的受力面積乘上風壓，就可以算出整個支架所受的力。

如以廣告招牌承受10級風為例，其風速相當於24.5-28.4m/s,取風速上限28.4m/s,得到風壓wp=0.5kN/m**2,相當於每平方公尺廣告牌要承受約51公斤重的力。

因此招牌如果面積過大，或者有時戶外架設巨大的布幕時，支架及結構的強度是非常重要的考量。

吸力 從白努力原理(Bernoulliprinciple)─流動的流體(液體或氣體)其壓力比靜止時低可以推知，當風通過有形狀變化的屋頂(如瓦片或波浪狀的鐵皮屋頂)時，必須經過較長距離的那一端就會加速，由於加速，使得壓力下降，壓力下降的程度與風速的平方成正比。

但在建物內側，即屋頂下方的氣壓並未改變，而此壓力差會使屋頂承受一股往上的作用力，尤其在屋脊、屋簷處，流體通過此銳緣後產生造成極大之吸力(suctionforce)，建築物的屋頂常因此被掀飛。

這些在空中飛行的石板或鐵板是非常危險的。

為了預防屋頂被掀飛，在常有大風侵襲的地區，往往會特別注意屋頂的設計，如支座固定的加強，或用石頭來加重屋頂的重量等。

渦流 當風經過非流線型結構時會產生渦流(vortex)，這種作用力會對結構物形成周期性之擾動外力，引起建物的振動，而振動的建物又會反過來影響流場，改變空氣的作用力。

如果建物的自然頻率與風渦流造成的振動頻率相近，就容易導致共振(resonance)發生。

如美國塔科馬海峽(TacomaNarrows)吊橋在1940年11月7日，即完工開放後四個月時便發生崩塌，就是建物因與風共振而被拆解的著名例子。

一般超高層結構物勁度較傳統結構物小，自然頻率較低，容易與風發生共振，台灣的超高層建築─101大樓，在高達101層的建物中，於87-92層間裝設有巨大的風阻尼球，便是為減少建物共振的幅度，避免生活於其中的人員產生不適，減少建物被破壞的可能性。

參考資料： 1.狂風起兮，MichaelAllaby著，張風蕙譯，2001年，寰宇出版。

2.廣告牌和風壓計算：http://www.t7online.com/feature/news130601.htm 3.TacomaNarrowsBridge，維基百科，http://en.wikipedia.org/wiki/Tacoma_Narrows_Bridge 4.如何幫大樓抗風防震？淺談台北101大樓阻尼器，http://epaper.ce.ntu.edu.tw/vol.21/101damper-1.html Tags:風力作用 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 2017天文大事紀 【極端氣候系列報導】導言 【極端氣候系列報導】（三）：暴風雪和豪大雨 地震專題 【極端氣候系列報導】（一）：屢創新高的地表溫度 暖暖包的原理 美國殖民時期的侵蝕作用可能幫助濕地的成長 【極端氣候系列報導】（二）：波波湖蒸發了 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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