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風害シミュレーション

【風害シミュレーションとは】

  • ビル風害とは
     マンションなどの大規模な建築物等の建設により、建築物周辺において風による歩行障害、家屋等の損傷、商店などの営業障害等が発生するような風環境上の障害を通常、ビル風害と称しています。
  • 風害シミュレーションとは
     三次元の空間全体を多数のメッシュで分割し流体力学の基礎方程式を用いて数値的に解析することにより風向・風速を予測し、ビル風害の発生状況などを検証する方法です。

【ムラタの取組み】

 市街地の開発に伴い、建物建設が周辺の風環境に及ぼす影響(いわゆる風害問題)を計画段階で検討しなければならないケースが増加しています。
 ムラタでは、風環境の予測に汎用の3次元流体解析ソフトを用いています。建設予定の建築物の約3倍の高さを半径とする範囲で解析を行います。解析する風向は、その地域の気象条件を考慮しながら、最大16風向まで解析することができます。弊社の風環境解析は、風速増加領域など建物周辺の風環境の把握、よりよい風環境の設計のための資料、また住民説明会での資料として利用されております。

  • メリット
     従来の風洞実験の予測方法より、低コストでかつ短い時間での評価が可能です。
  • 風害シミュレーションの流れ

    予測条件

    解析

    出力結果

    ・建設予定の建物の情報
    ・周辺の建物及び地形の情報
    (おおよそ建物高さの3倍の地域)
    ・同地域の過去の気象データ
    (風向・風速等)
    流体力学に基づいた
    数値シミュレーション
    計算機能:
      ・建設前後
      ・防風対策後
      ・建設前後比較
      ・防風対策前後比較
    ・2次元/3次元
     風向別風速ベクトル・コンタ図
    ・風向別風速
    ・風速累積頻度
    ・年間平均風環境ランク
    ・年間平均風環境ランクコンター

【当社における風害シミュレーションの解析事例】

<某駅前の再開発に伴う風環境予測>

  • 予測条件の設定
    • 鉛直鉛直方向の風速分布
      気象庁ビューフォート風力階級により、地域の風分布を解析します。
    • メッシュメッシュ分割
      建設予定の建築物の3倍の高さを半径とする範囲で三次元のメッシュを分割します。
  • 予測結果
    • 結果等風速線図
      予測結果を図示します。

【用語解説】

  • 鉛直方向の風速分布
     鉛直方向の風速分布は次の補正式により算出します。
       U=U0(H/H0)α
    ただし、
    U :高さH(m)の推定風速(m/s)
    U0:基準高さH0(m)の風速(m/s)
    α:土地利用の状況により設定する定数。
  • 風環境評価ランク
     一般的に風は全ての方向(16方位)から均等に吹くことはなく、その地域に特有な風向・風速出現頻度が生じます。風環境評価ランクとは、どの程度の風速の風が、どの方向から、どのような頻度で発生するのか、当該建築物の建設前及び建設後における風向・風速別の頻度を計算し、評価尺度と比較してビル風の影響の有無を判断する確率的評価方法です。
  • ビューフォート風力階級 
     陸上の様子などで、概ねの風速を計るものとして気象庁のビューフォート風力階級があります。ビューフォートという名は、19世紀のイギリス海軍提督フランシス・ビューフォートが考案したことによります。1964年に世界気象機関(WMO)が採択したものを日本の気象庁が取り入れて使用しています。

    ■気象庁ビューフォート風力階級

    風力
    階級

    地上10mの高さに
    おける相当風速(m/s)

     地 表 物 の 状 態(陸上)

    0 0.3未満 静穏。煙はまっすぐ昇る。
    1 0.3 – 1.6未満 風向は煙がなびくので分かるが風見には感じない。
    2 1.6 – 3.4未満 顔に風を感ずる。木の葉が動く。風見も動き出す。
    3 3.4 – 5.5未満 木の葉の細かい小枝がたえず動く。軽い旗が開く。
    4 5.5 – 8.0未満 砂ぼこりが立ち、紙片が舞い上がる。小枝が動く。
    5 8.0 – 10.8未満 葉のあるかん木がゆれ始め、池、沼に波がしらが立つ。
    6 10.8 – 13.9未満 大枝が動く。電線が鳴る。傘がさしにくい。
    7 13.9 – 17.2未満 樹木全体がゆれる。風に向かっては歩きにくい。
    8 17.2 – 20.8未満 小枝が折れる。風に向かっては歩けない。
    9 20.8 – 24.5未満 人家にわずかに損害が起こる。瓦がはがれる。
    10 24.5 – 28.5未満 陸地の内部では珍しい。樹木が根こそぎになる。
    11 28.5 – 32.7未満 広い範囲の破壊を伴う。
    12 32.7以上  

    ※風力階級表の風速は,地表の状態や木などの状態から,地上10mの高さにおける風速を推定し たものなので,地表や木の付近の風速とは異なることに注意が必要である。
    出典:「気象観測の手引き」(平成10年9月 気象庁)より作成。

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