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風荷重とは?1分でわかる意味、読み方、公式、見付面積との関係、フェンスの風荷重

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風荷重(かぜかじゅう)とは、風圧力qに受圧面積(見付面積)Aを掛けた値です。風圧力は暴風による圧力で、建築基準法に定義されます。水平力に対する構造部材(柱、梁など)の設計をするとき、風荷重や地震力の算定が必要です。今回は風荷重の意味、読み方、公式、見付面積との関係、フェンスの風荷重について説明します。風圧力の求め方、風力係数の意味は下記が参考になります。

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風荷重とは?

風荷重(かぜかじゅう)とは、風圧力qに受圧面積(見付面積)Aを掛けた値です。下式に示します。下記のように、風荷重は風を受ける面積が大きいほど大きな値になります。また、風荷重は、建物の床に作用すると考えます。


Qw=q×A


下図に風荷重と風圧力、見付面積の関係を示しました。


風荷重1


風圧力とは暴風による圧力(一般的にいう台風のこと)です。台風が吹くと窓が揺れると思いますが、これは風の力による作用です。風圧力の求め方は下記が参考になります。

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風による力は、作用する面積が大きいほど大きな値になります。例えば、台風の日に傘を開くと強力な力を感じます。傘を開いた分、風を受ける面積が増えたからです。


建物の構造部材(柱、梁)は、水平力に対する構造計算を行います。このとき建物に作用する水平力として、風荷重を計算します。地震力と風荷重を比較して大きな値を、建物に作用する水平力として採用します。


鉄筋コンクリート造の建物は、風荷重よりも地震力の方が大きいです。一方、平屋建て鉄骨造のように、建物自体が軽い場合、風荷重に注意すべきでしょう。

風荷重の読み方

風荷重は「かぜかじゅう」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。


風圧力 ふうあつりょく

速度圧 そくどあつ

基準風速 きじゅんふうそく

風力係数 ふうりょくけいすう

外圧係数 がいあつけいすう

内圧係数 ないあつけいすう

見付面積 みつけめんせき

風荷重の公式と見付面積

風荷重の公式を下記に示します。Qwは風荷重、qは風圧力、Aは受圧面積(見付面積)です。


Qw=q×A


簡単な公式ですが、見付面積の算定に注意が必要です。下図をみてください。3階建て建物に風圧力が作用しています。建物の幅をB、各階の高さをh1、h2、h3とします。


風荷重1


見付面積とは風圧力の作用する面積です。風荷重は建物の床に作用すると考えます。見付面積は、下図のように「建物の幅×上下階の高さの半分の合計」です。


但し、1階と最上階は「上階または下階が無い」ので、風荷重の値は一般階の半分程度です。2階床の見付面積の計算式は「B(h2+h3)/2」です。各階床に作用する風荷重の公式を下記に示します。


QwR=風圧力×受風面積=w×B×h3/2=wBh3/2

Qw2=風圧力×受風面積=w×B×(h2+h3)/2=wB(h2+h3)/2

Qw1=風圧力×受風面積=w×B×h1/2=wBh1/2

フェンスに作用する風荷重の計算

フェンスに作用する風荷重は、下式で計算します。


Qw=w×p×A


pは充実率です。フェンスに作用する風荷重は、充実率と風力係数に注意します。充実率は、フェンスなどの網状の構造物に考慮します。下図を見てください。網状になっているので、ある程度、風は通り抜けます。つまり、風荷重を受けません。


風荷重3


充実率p=網目の面積を控除したフェンスの見付面積÷フェンスの見付面積


です。充実率を計算すると、1.00より小さな値になります。


また、網状構造物の風力係数は「1.4」を採用します。風力係数は、建物の形状などで変化する値です。下記が参考になります。

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黄色本に細かく明記されます。

建築物の構造関係技術基準解説書〈2015年版〉

まとめ

今回は風荷重について説明しました。意味や読み方、公式など理解頂けたと思います。風荷重は、風圧力に建物の見付面積を掛けた値です。見付面積の考え方、風荷重の公式を理解しましょうね。また、フェンスに作用する風荷重の求め方も理解しましょう。風圧力、風力係数の求め方も勉強しましょう。

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