大スパン球形ドームの風による動的応答とその耐風設計手法に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650511
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 植松 康 東北大学, 工学部, 助手 (60151833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 大彦 東北大学, 工学部, 助教授 (90005471)
• Keywords: 単層ラチスドーム / 振動特性 / 風荷重 / 風洞実験

Research Abstract

平成4年度においては,主としてドーム屋根に作用する風荷重の性状に関する研究を行った。以下にその概要をまとめる。
(1)既往の文献整理 ドーム屋根に作用する風圧力の性状,特に変動風圧力の時間的・空間的変動特性に関する内外の文献を収集し・整理した。
(2)剛接合単層ラチスドームの固有振動解析 本研究で対象としている剛接合単層ラチスドームに対し,シェル近似(連続体置換)理論を用いた固有値解析プログラムを作成し,ドームの形状・構造パラメータを変化させた場合の固有振動数並びに固有振動モードの変化を系統的に把握した。その結果,スパンが150m程度を超えると,変動風圧との共振応答で大きくなり,耐風設計上重要になることが示された。
(3)ドームに作用する風荷重の特性に関する風洞実験 (2)の解析結果に基づき,風洞実験で検討すべきパラメータの抽出を行い,具体的に実験を実施した。平均・変動風圧力分布のほか,ドームの低次3モードに対する一般化風力を市街地風を模擬した乱流境界層内で測定した。その結果,2次モードに対する一般化風力のパワースペクトルが,高周波数域においてあまり減衰せず,このモードの応答が高風速域では支配的になる可能性が高いことが考察された。
(4)風荷重のモデル式の提案 上記結果に基づき,平均・変動風圧力分布,一般化風力の大きさ並びに低次3モードに対するパワースペクトルのモデル式を導いた。

Research Products

• [Publications] 植松 康,山田 大彦,福士 誠: "Wind loads on and wind-induced dynamic behavior of a single-layer laticed spherical dome" Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynnamics.
• [Publications] 植松 康,山田 大彦(分担執筆): "シェル・単層ラチス構造の地震・風応答と動的安定" 日本建築学会(シェル空間構造運営委員会編), 17 (1993)