風荷載等級詳解：它們對建築物的穩定性意味著什麼？

2024 年 12 月 24 日

風荷載對於建築設計和安全至關重要，它會影響永久性結構和帳篷等臨時設施。了解風荷載等級有助於評估結構承受風力的能力，風力因位置、設計和材料而異。本文探討了風荷載背後的科學原理、風荷載對穩定性的影響以及如何測量風荷載，全面了解風荷載在施工和活動規劃中的作用，以及為什麼 Shelter Structure 帳篷足夠可靠，能夠承受不利條件。

什麼是風荷載？

風荷載是指風對結構施加的壓力。它以磅每平方英尺 (psf) 為單位，表示風施加到建築物表面（例如屋頂、牆壁和地基）的力的大小。根據位置、建築物高度和周圍地形的不同，風荷載可能會大不相同。

這是確保結構在強風條件下保持安全的重要指標。如果沒有適當的風荷載等級，建築物可能會面臨嚴重損壞或倒塌，從而危及財產和生命。

風荷載可以分為不同的類型，每種類型以不同的方式影響結構。

抬升風荷載主要影響屋頂和水平表面，強風會將屋頂從建築物上掀起。在嚴重的情況下，這些風可以使屋頂或其他大型水平元件完全分離。

另一方面，剪切風荷載水平作用在結構的牆壁上。強切風會產生壓力，導致建築物翻倒或倒塌。

橫向風荷載影響建築物的地基，威脅其穩定性。這些力作用在建築物的側面，如果地基沒有正確固定，通常會導致移位甚至傾覆。

結構風荷載背後的科學

結構的風荷載受到某些計算中考慮的許多條件的影響，如下所示：

影響風荷載的因素

結構上的風荷載受多種因素影響。基本風速以英里每小時 (mph) 或公里每小時 (km/h) 為單位測量，是確定風荷載的主要因素，並因地區而異。

暴露類別描述了建築物周圍的環境，開闊地或高地上的建築物比城市地區的建築物面臨更高的風速，而城市地區的建築物可以充當防風林。丘陵和山谷等地形特徵可以放大風速，使風集中或加速越過山丘。

建築物的高度和形狀也會影響風荷載。較高的建築物，例如兩層帳篷，或形狀不規則的建築物，可能會承受更大的風阻，而流線型結構，例如球形穹頂，受到的影響較小。所有這些因素都會影響建築物在強風中的穩定性。

風荷載計算參數

風荷載計算考慮各種因素，包括：

陣風影響因子：此參數考慮了比平均風速更強的突然爆發的風。
外部壓力係數：這些因素考慮風壓如何在建築物的不同表面上分佈，取決於形狀、方向和幾何形狀。
建築幾何形狀：建築物的形狀顯著影響風荷載。具有更多暴露表面積或不規則形狀的結構可能面臨更大的風壓。

如何測量風荷載？

風荷載的測量方法有很多種，每種方法都適用於不同的情況。讓我們來看看三種常用的主要測量方法，它們用於評估建築物抵禦強風的能力。

蒲福風級

波弗特風級由海軍上將弗朗西斯·波弗特爵士於 1805 年制定，根據目視觀測來估計風力強度。雖然主要用於海上航行，但它也適用於陸地，提供日常條件下風力強度的一般感覺。

等級範圍從 0（平靜）到 12（颶風）。

實力	速度（英里/小時）	產品說明	陸地使用規範
0	0-1	冷靜	冷靜的;煙霧垂直上升。
1	1-3	軟風	風向透過煙霧漂移顯示，但不透過風向標顯示。
2	4-7	微風	風吹在臉上；樹葉沙沙作響；隨風移動的普通風向標。
3	8-12	微風	樹葉和小樹枝不斷移動；風展輕旗。
4	13-18	和風	揚起灰塵和鬆散的紙張；小樹枝被移動。
5	19-24	新鮮的微風	小樹的葉子開始搖曳；內陸水域形成波峰。
6	25-31	強風	運動中的大樹枝；電報線上傳來口哨聲；雨傘使用困難。
7	32-38	近大風	整棵樹在運動；逆風行走時感到不便。
8	39-46	大風	折斷樹枝；通常會阻礙進步。
9	47-54	強風	發生輕微結構損壞（煙囪和石板被拆除）
10	55-63	風暴	內地很少有經驗；樹木被連根拔起；發生相當大的結構損壞。
11	64-72	急風暴雨	很少經歷過；並伴有大範圍的損害。
12	72-83	颶風	空氣中充滿了泡沫和噴霧。海水潔白，有浪花；能見度受到非常嚴重的影響。

蒲福風力等級是根據樹木搖曳或煙霧等可見現象來估算風速的。有關蒲福風力等級的更多詳細信息，您可以查看此頁面。

薩菲爾-辛普森颶風風級

薩菲爾-辛普森颶風等級根據持續風速對颶風進行分類。此等級範圍從 1 到 5，數字越高表示風暴越危險。

項目類別	持續的風	颶風造成的損害類型
1	74-95 英哩/小時 64-82 節 119-153 公里/小時	非常危險的風會造成一些損壞：結構良好的框架房屋可能會損壞屋頂、木瓦、乙烯基壁板和排水溝。大樹枝會折斷，淺根樹木可能會倒塌。電線和電線桿的廣泛損壞可能會導致持續幾天到幾天的停電。
2	96-110 英哩/小時 83-95 節 154-177 公里/小時	極其危險的風會造成廣泛的破壞：結構良好的框架房屋可能會遭受嚴重的屋頂和壁板損壞。許多根淺的樹木會被折斷或連根拔起，並阻塞許多道路。預計幾乎完全斷電，停電可能持續幾天到幾週。
3（主要）	111-129 英哩/小時 96-112 節 178-208 公里/小時	將會發生毀滅性的破壞：建造良好的框架房屋可能會遭受重大損壞或屋頂板和山牆端部被拆除。許多樹木將被折斷或連根拔起，阻塞許多道路。風暴過後幾天到幾週內將無法供電和供水。
4（主要）	130-156 英哩/小時 113-136 節 209-251 公里/小時	將會發生災難性損壞：精心建造的框架房屋可能會遭受嚴重損壞，大部分屋頂結構和/或一些外牆都會損失。大多數樹木將被折斷或連根拔起，電線桿將被推倒。倒下的樹木和電線桿將隔離居民區。停電將持續數週甚至數月。大部分地區將在數週或數月內無法居住。
5（主要）	157 英里/小時或更高 137 節或更高 252 公里/小時或更高	將會發生災難性的破壞：很大比例的框架房屋將被摧毀，屋頂完全損壞，牆壁倒塌。倒下的樹木和電線桿將隔離居民區。停電將持續數週甚至數月。大部分地區將在數週或數月內無法居住。