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ビッグデータに基づく建築物CFD風荷重算定法の高度化と耐風性能のアンサンブル推定

研究課題

研究課題/領域番号 17H01303
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 建築構造・材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

田村 哲郎  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (90251660)

研究分担者 河合 英徳  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (00735376)
坪倉 誠  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (40313366)
吉川 優  大成建設株式会社技術センター, その他部局等, 課長 (60393667)
小野 佳之  株式会社大林組技術研究所, 都市環境技術研究部, 課長 (70393593)
野津 剛  清水建設株式会社技術研究所, その他部局等, グループ長 (10601023)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
2019年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2018年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2017年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
キーワード風荷重 / 耐風設計 / LES / ビッグデータ / アンサンブル推定 / ビックデータ
研究成果の概要

本研究ではCFDの中で最も高精度で洗練された非定常解法であるLESに基づく新しい建築物風荷重評価法を確立することを目的とする。まず,CFD耐風設計において必要最小限の条件を確定したうえで,気象観測,都市・建築に基づくビッグデータを用いながら,マルチスケール解析により合理的でロバスト性の高い建築物まわりの風速・風圧を推定した。さらに,風災害の多い外装材に対しては圧力の超細密データから風圧ピーク値を空間平均に基づき直接評価した。最後に極端気象についてLESの解析結果と建築物の強度情報から推定値のばらつきを考慮したリスク評価法を提示するとともに,アンサンブル推定に基づく設計用統計値を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、学会や国において数値流体計算法(CFD)を実用的な風荷重算定に用いることを認める動きになっており,本研究で得られた実建物の耐風性能評価結果は耐風設計に関する指針を定める基礎的な資料として活用される。本課題では実建物の局所的な流れ場の解析や空間平均を用いた外装材の評価等が適切に進められ,今後CFDの利点を生かした新たな耐風性能評価への展開が期待される。さらに,近年極端気象が頻発しており,今回示された実被害とCFDによる解析結果の関係に関する研究事例は未だ少なく,本課題での推定値のばらつきを考慮したリスク評価法とその定量化は極端気象下での被災推定や減災手法の提示に貢献すると判断される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 12件)

  • [雑誌論文] Large-eddy simulation study of Reynolds number effects on the flow around a wall-mounted hemisphere in a boundary layer2020

    • 著者名/発表者名
      Yong Cao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 号: 2 ページ: 025109-025109

    • DOI

      10.1063/1.5142371

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of aerodynamic instability for building using fluid structure interaction analysis combined with multi-degree-of-freedom structure model and large-eddy simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Hasama Takamasa,Saka Toshihide,Itoh Yoshiaki,Kondo Koji,Yamamoto Manabu,Tamura Tetsuro,Yokokawa Mitsuo
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: 197 ページ: 104052-104052

    • DOI

      10.1016/j.jweia.2019.104052

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spanwise resolution requirements for the simulation of high-Reynolds-number flows past a square cylinder2020

    • 著者名/発表者名
      Cao Yong,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 196 ページ: 104320-104320

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2019.104320

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] メソ気象モデルにより再現された風速場への高周波変動成分付加方法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      河合英徳,田村哲郎
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 85 号: 767 ページ: 19-27

    • DOI

      10.3130/aijs.85.19

    • NAID

      130007792085

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study of the 6 May 2012 Tsukuba Supercell Tornado: Vorticity Sources Responsible for Tornadogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Tao Tao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 148 号: 3 ページ: 1205-1228

    • DOI

      10.1175/mwr-d-19-0095.1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of tornado and near-ground turbulence using a hybrid meteorological model/engineering LES method2019

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Masaharu,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 80 ページ: 108464-108464

    • DOI

      10.1016/j.ijheatfluidflow.2019.108464

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of wall pressures and surface flow patterns on a wall-mounted square cylinder using very high-resolution Cartesian mesh2019

    • 著者名/発表者名
      Cao Yong,Tamura Tetsuro,Kawai Hidenori
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: 188 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1016/j.jweia.2019.02.013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LES study on aerodynamics of auto-rotating square flat plate by IBM and SAMR2019

    • 著者名/発表者名
      Uchibori Kazuaki、Tamura Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of Fluids and Structures

      巻: 89 ページ: 108-122

    • DOI

      10.1016/j.jfluidstructs.2019.04.013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aerodynamic characteristics of a rounded-corner square cylinder in shear flow at subcritical and supercritical Reynolds numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Yong Cao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Journal of Fluids and Structures

      巻: vol.82 ページ: 473-491

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-resolution LES for wind pressure prediction of tall building on slight undulation2018

    • 著者名/発表者名
      Mingyu MENG, Hidenori KAWAI, Tetsuro TAMURA, Zhexu Chen
    • 雑誌名

      第25回風工学シンポジウム論文集

      巻: vol.25 ページ: 247-252

    • NAID

      130007669563

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear effects on flows past a square cylinder with rounded corners at Re=2.22018

    • 著者名/発表者名
      Yong Cao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics

      巻: vol174 ページ: 119-132

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supercritical Flows Past a Squqre Cylinder With Rounded Corners2017

    • 著者名/発表者名
      Yong Cao, Tetsuro Tamura
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: vol29 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4998739

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical estimation of building damage in Tsukuba tornado 2012 using a hybrid meteorological mode/engineering LES method2019

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Kawaguchi, Tetsuro Tamura, Hidenori Kawai, Wataru Mashiko
    • 学会等名
      10th European Conference on Severe Storms
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Environmental Turbulence In Urban Boundary Layer -LES And Field Measurement-2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kawai, Tetsuro Tamura, Hiroki Suyama, Dung Duong
    • 学会等名
      International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BCM-LES application to wind gust disaster under extreme meteorological events.2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Masaharu Kawaguchi
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uncertainty quantification on aerodynamic characteristics of flow around square and corner-rounded cylinder with glancing angle2019

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Hamada, Tetsuro Tamura
    • 学会等名
      3 rd ECCOMAS Thematic Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LES Method for Generating Broad-Band Turbulence for Meteorological Events2018

    • 著者名/発表者名
      M.Kawaguchi, T.Tamura, T.Tao and H.Kawai
    • 学会等名
      12th International EROCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of LES Based on BCM to Wind Engineering2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Hidenori Kawai, Duong Dung, Yong Cao, Keiji Onishi,Rahul Bale, Makoto Tsubokura
    • 学会等名
      7th European Conference on Computational Fluid Dynamics (ECFD 7)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulence and Pressure Fluctuation around High-Rise Building with Complicated Facade in Urban Districts2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kawai, Tetsuro Tamura, Maiko Arai, Hiroki Sayama,Takayuki Yamaguchi,Keisuke Yoshie
    • 学会等名
      International Symposium on Computational Wind Engineering: CWE 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Classification of Coherent Turbulent Structures over Actual City with Scattered High-Rise-Building Cluster2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Hidenori Kawai
    • 学会等名
      10th International Conference on Urban Climate
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粗面都市境界層における気象擾乱を含んだ流入変動風の作成-空間フィルタリング・リスケーリング手法の展開―2018

    • 著者名/発表者名
      河合英徳, 田村哲郎
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高層建築物の風圧力予測に関するLES解析の精度評価 -各種計算条件に対する依存性-2018

    • 著者名/発表者名
      濵田 翼, 河合 英徳, 田村 哲郎
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 複雑形状を持つ建物周りのピーク風圧に関する LES2017

    • 著者名/発表者名
      佐山浩輝, 河合英徳, 田村哲郎, 山口貴之, 吉江慶祐,
    • 学会等名
      日本流体力学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高密度市街地に建つ高層建築物におけるピーク風圧の発生要因2017

    • 著者名/発表者名
      新井 舞子, 河合 英徳,田村 哲郎, 吉江 慶祐
    • 学会等名
      2017年度日本建築学会大会(中国)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BCM-LES analysis of turbulent flows over and within actual urban canopy2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Hidenori Kawai, Viet Dung Duong, Rahul Bale, Keiji Onishi, Makoto Tsubokura
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, APCWE-IX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of LES to wind loading estimation on buildings2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Tamura, Koji Kondo, Hiroto Kataoka, Yoshiyuki Ono, Hidenori Kawai
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, APCWE-IX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Higher Frequency Components for Wind Gust by Fusion2017

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Kawaguchi, Tetsuro Tamura, Tao Tao, Hidenori Kawai
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, APCWE-IX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Appropriate numerical conditions for practical LES of actual high rise building2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kawai, Tetsuro Tamura, Yoshiyuki Ono, Koji Kondo, Hirotoshi Kikuchi, Kazuo Otake
    • 学会等名
      9th Asia-Pacific Conference on Wind Engineering, APCWE-IX
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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