1. HOME > 構造計算の基礎 > 風圧力と速度圧、風力係数とは何か?1目でわかる算定方法や関係

風圧力と速度圧、風力係数とは何か?1目でわかる算定方法や関係

風圧力は下式で算定されます。

wは風圧力、qは速度圧、Cfは風力係数です。つまり、風圧力は、速度圧と風力係数の掛け算で算定できます。


さて、速度圧は次式で算定できます。

qは速度圧、Eは建物の高さや周辺状況による影響係数、Voは基準風速です。基準風速に関しては下式を参考にしてください。


基準風速とは何か?台風と基準風速の関係について


今回は、風圧力の算定方法を勉強し、速度圧や風力係数との関係も押さえておきましょう。


風圧力と風荷重の違い

まずややこしい用語から整理しておきます。風圧力あるいは風荷重という言葉を聞いたことありますよね。どちらも同じ意味です。

と考えてください。


風圧力の単位は「kN/u又はN/u」です。


速度圧の算定方法と意味

速度圧は前述したように、下式で算定できます。

    q=0.6×E×Vo^2

Eは建物の高さや周辺状況による影響係数で、下式で算定します。

    E=Er^2×Gf

Erは平均風速の高さ方向の係数、Gfはガスト影響係数と言います。要は周辺状況による影響を考慮した値です。


さて、Erは下式により算定されます。

  • HがZb以下の場合     Er=1.7×(Zb/Zg)^α
  • HがZbを超える場合    Er=1.7×(H/Zg)^α

Zb、Zgが何か気になる人も多いと思いますが、気にしなくても大丈夫です。この数値自体にさほど意味は無いからです。ただ重要なことは、地表面粗度区分により上記の値は変わること。


地表面粗度区分によるZb、Zg、αの違いは下記によります。


上表の値自体は、「こういうものなのだ」と思ってください。ただ、建物が建設される地域が、地表面粗度区分のどれに該当するか調べる必要があります。


周りに建物がなく、平坦な地域は区分Tです。周りに田んぼしかない田舎町をイメージすれば良いでしょう。区分Wは、東京の中心地のように高層ビルが密集した地域を想像してください。


区分Uは表現が難しいのですが、これは別の機会に説明します。区分Vは、前述したどれにも該当しない区分となります。


またHとは建物の高さです。厳密に言えば、Hは「建築物の高さと軒の高さの平均値」となります。

スポンサーリンク
 

Gfも下表のように地表面粗度区分で値が変わります。


「10以下、10超え40未満、40以上」と書いてありますが、これは前述した「H」のことです。要するに建物の高さによって、Gfの値は変化します。建物が高ければ高いほど、Gfは大きくなり、風圧力も大きくなります。


基準風速Voに関しては下記の記事を参考にしてください。各地方によって異なる平均風速のことです。


基準風速とは何か?台風と基準風速の関係について


さて、以上より算定した数値を

  • q=0.6×E×Vo^2
  • E=Er^2×Gf

で算定すれば、速度圧が求められます。


次に風力係数について説明しましょう。


風力係数は建物の形状による影響係数

風力係数を一言で説明するなら、「建物の形状による影響係数」と言えるでしょう。建物は色々な形があります。屋根が片流れ、切妻、陸屋根、のこぎり屋根など。


それらの屋根形状、によって風の作用の仕方は変わります。あるいは、風の吹き方によって風圧力は違うでしょう。


詳細は別の機会に説明しますが、風力係数は下式で算定されます。

    Cf=Cpe−Cpi

です。Cfが風力係数、Cpeは外圧係数、Cpiは内圧係数です。


まとめ

今回は風圧力と速度圧、風力係数の関係について説明しました。風圧力は速度圧と風力係数を算定すれば簡単に求めることができます。


一方で、速度圧や風力係数は、色々な条件下の元に規定されています。今回の記事を読んで、風圧力の計算を正しく算定できるようになりましょう。

▼この記事を今すぐSNSでシェアする▼


▼こちらも人気の記事です▼

▼人気の記事ベスト3▼

▼いつでも構造力学の問題が解ける!▼

構造ウェブ問題集

▼同じカテゴリの記事一覧▼

▼カテゴリ一覧▼

▼他の勉強がしたい方はこちら▼

スポンサーリンク

検索

カスタム検索

プロフィール

おすすめ特集

note始めました 構造ウェブ問題集

人気の記事ベスト3

建築の本、紹介します。▼

すぐにわかる構造力学の本

同じカテゴリの記事一覧

  1. HOME > 構造計算の基礎 > 風圧力と速度圧、風力係数とは何か?1目でわかる算定方法や関係