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 強い勢力の台風が上陸し大きな被害が出るなど、建物における台風対策に関心が高まっている。竹中工務店は、広範囲の市街地をデジタル空間に再現し、過去の台風や将来発生する可能性があるスーパー台風を想定した数値シミュレーションができる数値風洞「Kazamidori」を開発した。風荷重を算定できるほか、風による建物の揺れが居住性に与える影響や、建物の破壊につながる可能性もある不安定振動の発生、建物周りの最大風速を確認できる。2020年9月4日に発表した。

Kazamidoriのシミュレーション。風の流れや風の力の変化をアニメーションで可視化した。市街地のモデル化にはゼンリンの3D地図を使用している(資料:竹中工務店)
Kazamidoriのシミュレーション。風の流れや風の力の変化をアニメーションで可視化した。市街地のモデル化にはゼンリンの3D地図を使用している(資料:竹中工務店)
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 これまで、建物にかかる風荷重を高い精度で算定する場合、計画建物とその周辺市街地の模型をつくり、実際に模型に風を当てて測定する風洞実験を実施するのが一般的だった。しかし、風洞実験には模型作製に数百万円から1000万円ほどの費用と数カ月の時間がかかる。そのため、建物高さが60mを超えるような大規模プロジェクトでないと採用が難しかった。

 Kazamidoriは、コンピューター上で計画建物および周辺の建物をモデル化し、風の強さや流れを予測する。模型をつくって風を当てる風洞実験よりも低コスト、短期間で実施できるため、中小規模のプロジェクトや設計の初期段階で導入しやすい。

 Kazamidoriによるシミュレーションでかかる費用は風洞実験の4分の1から半分以下で、期間は3分の1になった実績もある。Kazamidoriの使用には高性能なスパコン環境が必要で、シミュレーション自体は10分間平均に相当する風速分布を1時間もかからず計算できる。実際に風荷重を検討するためには、1つの台風につき10分から1時間程度をシミュレーションするという。

 また、従来の数値シミュレーションは平均的な風の流れを短時間で計算するものだったため、建物の風荷重評価に必要な最も強い風の力を計算できなかった。Kazamidoriでは大きく変化する風の力を計算し、建物にかかる風荷重を検討できる。

2019年台風19号上陸時の風速の観測データとKazamidoriによるシミュレーションデータの比較。Kazamidoriは変化し続ける風の力を算出できる(資料:竹中工務店)
2019年台風19号上陸時の風速の観測データとKazamidoriによるシミュレーションデータの比較。Kazamidoriは変化し続ける風の力を算出できる(資料:竹中工務店)
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