海上都市に建つ巨大建築物の烈風時の非定常風力〜自然風観測による評価〜

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10305041
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 谷池 義人 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00111980)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡南 博夫 大阪府立工業高等専門学校, 建設工学科, 教授 (20111924) ; 谷口 徹郎 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30231418) ; 木内 龍彦 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30112527) ; 西村 宏昭 日本建築総合試験所, 風洞部門, 室長(常勤研究職)
• Keywords: 角柱弾性模型 / 非定常空気力 / 空力減衰力 / 風応答 / 実測 / ウェーブレット変換

Research Abstract

海上を埋め立てた広大な地域に、各種スポーツ施設等の巨大建築物を建設する場合、埋立地の周囲には風を遮るものがないため、台風や季節風の影響をまともに受ける。ダウンバースト等の突発的烈風に対し、高層建築物、あるいは大スパン構造物を安全かつ合理的に台風設計するための指針の作成が望まれている。
今年度は、昨年度までに得られた変動風圧データをPOD(Proper Orthogonal Decomposition)解析を用いて調べ、角柱弾性模型側面に形成される渦の移流現象にともなう変動風圧成分を抽出する方法を提案した。
また、ウェーブレット変換を用いて、模型振動時に作用する非定常風力を解析し、空力減衰力および付加質量と応答振幅の関係について、応答振幅の増分を空力減衰力および付加質量の関数として定量的に評価できることを示した。
さらに、5質点弾性角柱模型を用いた風洞実験により、模型の振動性状の振幅依存性について調べ、卓越振動数が応答振幅の増加に伴い減少することを、剛性のわずかな非線形性により説明できることを示した。また、ウェーブレット変換を用いて、振動時の構造減衰性状について調べる方法を提案した。この方法を風洞実験結果に適用することにより、減衰係数が応答振幅の増加とともに増加する非線形な関係を求め、この関係を用いた非線形時刻暦応答解析によって、模型の風応答をより精度良く評価できることを示した。

Research Products

• [Publications] Y.Taniike: "Wind Pressures and Vortices on a Cubic Building in Natural Winds"Journal of Wind Engineering. No.89. 525-528 (2001)
• [Publications] 谷口徹郎: "陸屋根面上の円錐渦による変動風圧特性"可視化情報学会誌. Vol.21. 283-286 (2001)
• [Publications] 奥田上総: "立方体建物に作用するピーク風圧"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 121-122 (2001)
• [Publications] 池内淳子: "建築用外装材に作用する最大風圧の特性"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 123-124 (2001)
• [Publications] 片山 博: "自然風中の角柱に作用する変動風圧性状-POD解析を用いた移流現象の評価"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-1. 139-140 (2001)
• [Publications] 谷口徹郎: "角柱構造物に作用する非定常空気力"第51回理論応用力学講演会論文集. 305-306 (2002)