Design wind speeds near the ground for reasonable wind-resistant design

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14237
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
• Research Institution: Building Research Institute
• Principal Investigator: Takadate Yuki 国立研究開発法人建築研究所, 構造研究グループ, 研究員 (20848311)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 設計風速 / 地表面付近の風速 / 平均風速 / 変動風速 / 風洞実験 / 数値流体解析 / POD解析

Outline of Final Research Achievements

Design wind speeds near the ground, specifically below a certain height （Zb）, are investigated based on wind tunnel experiments and computational fluid dynamics (CFD). Regarding mean wind speeds, the wind speeds provided by the building standard law or Japanese specifications were evaluated conservatively compared to the experimental and simulated results. Within the scope of our study, no wind speed amplification was observed below the height of roughness blocks. As for the fluctuating wind speeds, estimation methods for calculating the gust factor and the turbulence intensity based on the mean wind speeds were expanded. Furthermore, the coherent structures of the fluctuating wind speeds near the ground with roughness blocks were detected using proper orthogonal decomposition (POD) analysis.

Free Research Field

風工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は台風等の強風によってしばしば被害が発生する低層建築物や小規模工作物(低層建築物等)の強風被害を低減するためのものであり，建築基準法で詳細な構造設計が求められていない低層建築物等を強風に対して安全かつ合理的に設計するために，地表面付近の高さZb以下で安全側に与えられている風荷重を適切に評価すること目的としている。
本研究によって地表面付近の高さ方向の設計風速を低減することができれば，風荷重に対して詳細な構造設計をした場合でも非現実的な設計を求められることはなくなり，適切な設計によって多くの低層建築物等の強風被害の低減に寄与するものとなる。