| 研究課題/領域番号 |
25289182
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田村 哲郎 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90251660)
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| 研究分担者 |
野津 剛 清水建設株式会社技術研究所, 総合解析技術センター, グループ長 (10601023)
片岡 浩人 株式会社大林組技術研究所, 環境技術研究部, 部長 (40393590)
吉川 優 大成建設株式会社技術センター, 技術企画部企画室, 課長 (60393667)
又吉 直樹 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究員 (90358680)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | LES / 遠隔観測 / 耐風設計 / 風速分布 / 乱れの強さ / キャノピー / 都市 / 植生 |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度は、平成26年度までに得られた観測およびLES解析に基づく上空ならびにキャノピー層の知見に基づき、現行の指針での実務的観点からの風速分布について、平均値だけでなく、ばらつきを明らかにすることで、設計用風速分布の適切性を示した。また、地上被覆形態と広域乱流構造との関係を解明するために、抽出された地表被覆形態の力学的効果に基づく水平方向の乱流特性に関して、その広域性を解明し、地表形態の一様性と乱流構造が維持される範囲の関係を考察した。さらにキャノピー層内部の乱流構造の普遍性を理論的に確認するため、上空と地表近傍キャノピー間の乱れのエネルギーの相互輸送挙動を解明し、またキャノピーモデル導出に向けての基礎資料をまとめた。さらに、都市域乱流場の解析における接近流のデータマイニングの技術を提示した。27年度に実施した項目を以下に示す。
１）広範囲の高度での設計用風速分布については、観測及びLES解析から得られた上空ならびにキャノピー層の知見に基づき、各高さの特性に着目しながら、耐風設計用の風速分布を示した。
２）地表被覆形態と広域乱流構造との関係の解明することをねらいに、抽出された地表被覆形態の力学的効果による水平方向の乱流特性に関して、その広域性を解明し、地表形態の一様性と乱流構造が維持される範囲の関係を考察した。
３）上空と地表近傍キャノピー間の乱れのエネルギーの相互輸送挙動の解明をめざし、キャノピー層内部の乱流構造の普遍性を理論的に確認するため、上空との乱流エネルギーの相互輸送を考察し、またキャノピーモデル導出に向けての基礎資料をまとめた。
４）都市域乱流場の解析における接近流のデータマイニングの方法を開発するために、都市域乱流場を解析する際に必要な接近流に関して高周波成分を再現する手法を開発した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
以上の研究実績は、以下のように精度確認を実行しながら、達成できたことから、本研究の様々な課題がほぼ解決され、研究目標の骨格が形成されたものと考える。したがって達成度は、(1)と位置付けた。
観測およびLES解析の両データを用いた精度保障のもと、上空ならびにキャノピー層の風速分布の知見をまとめた。加えて、現行の指針での風速分布と比較しながら、平均値だけでなく、ばらつきなど各種統計値を実務的観点から検討して、設計用風速分布の適切性を示すことで、実用上役立つ成果を示した。
地上被覆形態と広域乱流構造との関係を解明するために、実在の都市を対象とするGISデータに基づき抽出された地表被覆形態の力学的効果に基づく水平方向の乱流特性に関して、その広域性を解明した。地表形態の一様性と乱流構造が維持される範囲の関係が得られたことから、各位置での設計風速を具体的に設定するための基本的データがまとめられた。
キャノピー層内部の乱流構造の普遍性を理論的に確認するため、上空と地表近傍キャノピー間の乱れのエネルギーの相互輸送挙動を解明し、また新しいキャノピーモデル導出に向けての基礎資料をまとめた。
都市域乱流場の解析における接近流のデータマイニングの技術を、基本的な乱流境界層の解析に基づいて検証しながら、提示した。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度までに整備された、各種データを活用することで、本研究で提示された研究方法で得られた成果の確度・精度をより詳細に検証し、得られたデータを整備しながら強風特性に関する普遍性をまとめ、その物理的意味合いを明らかにする。そうした知見をもとに、耐風設計で要請される設計風速の鉛直分布および乱れの強さに関する情報を実務的観点からまとめる。さらには、風速統計値の現象論的不確定性を吟味することで、不確定性レベルを定量化するとともに、種々の建築物に対する風荷重レベルでのばらつきを解明し、耐風設計上重要な知見を示す。今後実施すべき具体的項目を以下にまとめる。
都市域中心部および郊外地域の鉛直風速分布の不確定性の定量化をめざし、両地域を対象としたLESを実施し、それぞれの地域での風速の鉛直分布に関する統計的ばらつきを求め、不確定性に関する定量化を行う。
定量化された不確定性に基づく風荷重評価と統計値算定法を構築するために、風速のばらつきの範囲内で風荷重評価を実施し、風速・荷重の統計値を算定する上での適切な評価時間・アンサンブル平均の実施数を明確にする。
リスク評価と減災概念の導入をめざし、得られた情報を総括して、構造物の強度情報を組み合わせることで、リスク評価の概念を導入し、設計風速のばらつきまで考慮した減災のための方策を示すとともに、設計風速に関する建築基準法あるいは日本建築学会風荷重指針の将来の改訂に向けての資料として提示する。
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