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【クローズアップ】風環境シミュレーション

WindPerfectによる風環境・風害シミュレーション

 

目的

 基本設計段階において市街区に建つ高層ビル周辺の風環境を予測し、配棟計画の検討に資するのは極めて一般的になっています。周囲の建物の状況や植裁計画との関連で利益性の高いプランを作成する上で、風洞実験に比べて費用が掛からず解析ターンアラウンドの短い数値シミュレーションは、設計の必須技術となっています。

 

ビル風・風環境シミュレーションのポイント

 先ずシミュレーションを何の目的で行うのか考える必要があります。新しく建物が建ったからには周辺に風の強くなる所と弱くなる所が出来ます。問題はその風况の変化が居住者の受忍限度を越えるかどうかでして、それを周辺住民・自治体・お施主に説明する必要があります。その際にビジュアルとしてのシミュレーション結果は大きな説得力を持ちます。またシミュレーションの結果として得られる風害ランク評価は、風害裁判の証拠に採用されるほど強力なものですが、その作成を左右するのは解析担当者の技量です。弊社は住民説明会・裁判に対応出来る豊富な経験と知識を有しています。簡単に見える風環境シミュレーションは実はプロフェッショナルの独壇場なのです。

低層ビル

 -風害ランク評価を含めて-

kaze_01_01 風速分布 風向ENE
kaze_01_02 風速分布 風向WNW

某市街地風環境シミュレーション

 頻繁に行われる風のシミュレーションは、解析対象となる当該建物の有無によりどのように周辺の風况が変化するか調べるものです。主にこうした解析は卓越風(当地で出現頻度の高い風)について実施されますが、住民やお施主が気にする風向でも行われる事があります。簡易な解析ですので裁判資料にはなりません。

上記画像の説明
 2つの風向での風況の変化を表しています。高層建物が道路の交差点近くに位置しており、風向によって周辺の風の乱れ方が異なっている事に注目。

高層ビル

 -風害ランク評価を含めて-

kaze_02_01 平面風速分布 風向SSW
kaze_02_02 風害ランク評価 村上式

高層ビル風害シミュレーション

 ニーズの高い風のシミュレーションは16方位総てについてシミュレーションを行い結果データに対して統計処理を行って風害ランク評価を求めるものです。 日平均風速を用いる風工学方式と日最大風速を用いる村上式の2つがあり、風害評価で頻繁に用いられ裁判資料にも採用されます。建築前・建築後・対策後の評価の比較が重要となります。

上記画像の説明
 評価点は敷地内外の重要箇所や周辺道路上に置きます。ランクは4段階で高いランクでは居住不適とされます。 

高層ビル周辺~風環境解析~

kaze_03_01 平面風速分布 風向NNW
kaze_03_02 平面風速分布 風向SW

市街地風况シミュレーション

 高層建物が建設されるのは大都市など市街地が多いですが、その場合周辺には高層の建物が有る事があります。建物に与える風に対しては風上側構造物の遮蔽の影響が大きく、解析範囲を大きく取って周辺の構造物をきちんと再現する必要があります。風のシミュレーションが年々大規模になる理由です。 

上記画像の説明

 解析対象建物を中心に、通常は対象建物の軒高Hに対して2Hの範囲を解析モデルとして再現。2H外に大きな建物が有った場合、考慮が必要である。

傾斜地マンション

kaze_04_01 断面風速分布
kaze_04_02 地表面1.5m上方風速分布

傾斜地風環境シミュレーション

 建物は平坦地ばかりに建設されるものではなく傾斜地・法面にも建設される。一般に傾斜を駆け上がる風は風速が非常に強くなり、当該建物周辺の風況を更に悪化させる。これは平坦地での風現象とは異なるので適切に評価する必要があり、場所により起伏が異なる場合は更に評価が難しくなる。 

上記画像の説明
 断面風速分布から風が傾斜面を駆け上がる様子が分かる。風環境評価は地表面1.5mで行うので、当該平面に対する分布を可視化する機能が必要となる。

1億グリッド
 風環境シミュレーション

kaze_06_01 断面風速分布
kaze_06_02 平面風速分布

1億超グリッド風環境解析

 最近は更に広域での解析と、該当建物周辺を精密に再現した解析が求められています。より詳細な風速分布が必要になっているからです。これら大規模解析のニーズに応えるために、1億グリッド以上の解析がPCで可能です。本件の解析規模は800m×800m×300mの領域で、888×888×146115127424グリッドです。

上記画像説明
 1億グリッド解析は非常に情報量が多いが、適切な可視化によって風況を的確に把握する事ができる。モデル作成の難易度も重要な要素であり、解析計算とバランスして行う必要がある。