地表面粗度区分とは？1分でわかる意味、読み方、Gf、Erとの関係

この記事の要点

地表面粗度区分とは、地表面の粗さ（都市化の状況）を示す用語です。

風圧力の算定で、地表面粗度区分を考慮します。

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地表面粗度区分とは、地表面の粗さ（都市化の状況）を示す用語です。風圧力の算定で、地表面粗度区分を考慮します。今回は、地表面粗度区分の意味、読み方、GfやErとの関係について説明します。※風圧力の算定については下記が参考になります。

風圧力とは？1分でわかる意味と計算、速度圧と風力係数、受圧面積

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地表面粗度区分とは？

地表面粗度区分とは、地表面の粗さを意味する用語です。「地表面の粗さ」とは、都市化している状況のことです。例えば、東京の中心部のように著しく都市化している場所は、「とても粗い状況」といえます。

地表面粗度区分は、都市化の状況に応じてⅠ～Ⅳの4つに区分されます。下記に地表面粗度区分を示します。

Ⅰ　都市計画区域外にあって、極めて平坦で障害物がないもの
Ⅱ　都市計画区域外にあって地表面粗度区分Ⅰの区域以外の区域又は、都市計画区域内にあって地表面粗度区分Ⅳの区域外の区域のうち、海岸線又は湖岸線までの距離が500ｍ以内の地域。※記事文字数の都合上、ただし書きは明記していません。ただし書きも考慮して判断すること。
Ⅲ　地表面粗度区分Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ以外の区域
Ⅳ　都市計画区域内にあって、都市化が極めて著しいものとして特定行政庁が規則で定める区域

上記の区分は、各都道府県や市町村により区分されます。計画地がどの区分に該当するのか調べてくださいね。ただ、東京都心なので区分Ⅰはあり得ませんね（東京都の都市化状況をイメージしてください）。

単純ミスをなくすため、区分ⅠとⅣのイメージをもつと良いでしょう。

地表面粗度区分とGfの関係

Gfはガスト影響係数といいます。Gfの値は、地表面粗度区分と建物高さに対応します。

Ⅰ　10ｍ以下　　　　　　⇒2.0
　　10ｍ超え40ｍ未満　⇒2.0と1.8を直線補間した値
　　40ｍ以上　　　　　　⇒1.8

Ⅱ　10ｍ以下　　　　　　⇒2.2
　　10ｍ超え40ｍ未満　⇒2.2と2.0を直線補間した値
　　40ｍ以上　　　　　　⇒2.0

Ⅲ　10ｍ以下　　　　　　⇒2.5
　　10ｍ超え40ｍ未満　⇒2.5と2.1を直線補間した値
　　40ｍ以上　　　　　　⇒2.1

Ⅳ　10ｍ以下　　　　　　⇒3.1
　　10ｍ超え40ｍ未満　⇒3.1と2.3を直線補間した値
　　40ｍ以上　　　　　　⇒2.3

ガスト影響係数とは？3分でわかる意味と、速度圧との関係

上記より、ガスト影響係数は、都市化が著しいほど大きな値になる、とわかります。

地表面粗度区分とErの関係

Erは平均風速の高さ方向の分布を表す係数です。Erは下式で計算します。

HがZb以下のとき　⇒　Er＝1.7×（Zb／Zg）^α
HがZb超のとき　　⇒　Er＝1.7×（H／Zg）^α

地表面粗度区分に応じたZb、Zg、αの値は下記です。

Ⅰ　Zb＝5ｍ、Zg＝250ｍ、α＝0.10
Ⅱ　Zb＝5ｍ、Zg＝350ｍ、α＝0.15
Ⅲ　Zb＝5ｍ、Zg＝450ｍ、α＝0.20
Ⅳ　Zb＝10ｍ、Zg＝550ｍ、α＝0.27

上記の値を用いてErを計算します。HがZb以下のとき、区分Ⅰと区分Ⅳで計算すると、区分Ⅰの方がErは大きくなります。

平坦で障害物が無く、風通りが良さそうな場所の方が、Erは大きいということです。逆に都市化が著しい地域では、Erは小さくなります。

地表面粗度区分の読み方

地表面粗度区分は「ちひょうめんそどくぶん」です。

混同しやすい用語

地表面粗度区分ⅠとⅣ

粗度区分Ⅰは都市計画区域外の極めて平坦で障害物がない地域（農村・海岸など）で、Ⅳは都市化が極めて著しい地域です。ガスト影響係数Gfは都市化が著しい方（Ⅳ）が大きく、Er（平均風速係数）はⅠの方が大きくなる点が混同されやすいです。

ガスト影響係数（Gf）と平均風速係数（Er）

Gfは瞬間風速の変動を表す係数で、都市化が進むほど大きくなります。Erは平均風速の高さ方向の分布を表す係数で、平坦な地域ほど大きくなります。どちらも地表面粗度区分と高さによって決まりますが、大小関係が逆の傾向を示す点に注意が必要です。

試験での問われ方｜管理人の一言

地表面粗度区分に関する問題は建築士試験の構造分野で出題されます。定義と計算の両面から理解しておきましょう。

地表面粗度区分の定義・適用条件・計算式は建築士試験の構造分野で出題される基本事項です。

用語の定義を正確に理解したうえで、関連する規準・法令との関係を整理することが大切です。

区分	地表面の状況	Erの特徴
I	海岸・湖沼等（障害物なし）	Erが大きい（風速大）
II	田園・郊外（低い障害物あり）	IIより小さい
III	都市郊外（中程度の建物あり）	IIよりさらに小さい
IV	都市中心部（高密度の建物群）	Erが最も小さい（風速小）

まとめ

今回は地表面粗度区分について説明しました。意味が理解頂けたと思います。地表面粗度区分は、地表面の粗さを意味します。粗さとは、都市化の状況だと考えてください。地表面粗度区分は、風圧力の算定で考慮します。計画地がどの区分に対応するかは、特定行政庁などで定められるので、各市町村に問い合わせしましょう。下記も併せて学習しましょう。

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