「ビル風」について(動向と評価・机上予測)

報 文

「ビル風 」 につ いて

(動 向 と評 価 ・机 上 予 測)

日本大学教授 亀 井 勇

1. 「ビル風 」の動 向 同

専任構師 丸 田 栄 蔵

1.1 中 高 層 建 築 物 と 「 ビ ル 風 」 近 年,建 築 公 害 と もい わ れ て い る障 害 と し て,日 照 問 題 が 喧 燥 き れ て い る が,こ れ に 付 随 して 通 称 「 ビ ル風 」又 は,「 ビ ル の 乱 気 流 」,更 に 「 ビル の 周 辺 気 流 」 と もい わ れ る中 高 層 建 物 周 辺 に 生 ず る強 風 発 生 現 象 が 問 題 と な り,す で に 久 しい 年 月 を 経 て い る 。 本 稿 で は 俗 称 的 で あ る が 「 ビ ル 風 」 と して 記 述 し て い る が,研 究 的 呼 称 と して は 「周 辺 気 流 」 と し て 記 述 す る もの が 多 い 。 三 井 霞 ケ 関 ビ ル(1968)が 建 設 され,隣 接 の 特 許 庁 と の 間 に 強 風 が 発 生 す る こ とや,低 層 部 に か な り強 風 の 乱 れ が 多 い と 云 わ れ て い た ・ そ の 後 東京 ・浜 松 町 に 世 界 貿 易 セ ン タ ー ビル が 建 設 さ れ,そ の 周 辺 と国 電 浜 松 町 駅 附 近 に 強 風 現 象 が 発 生 す る こ とが マ ス コ ミに よ り記 事 と さ れ た 。 こ の 頃 か ら中 高 層 建 築 物 と 「 ビ ル 風 」 の 問 題 が 活 溌 に 論 議 の 対 象 と な り,住 民 紛 争 の 一一と もな っ て 現 在 に 及 ん で い る 。 1・2「 ビル 風 」の 研 究 活 動 こ の 種 の 研 究 は 比 較 的 に近 年 に な っ て か らの こ と で,諸 外 国 で はW・D・Wainse(1963)が 英 国 で 開 催 さ れ た 国 際 会 議 に 論 文 を 出 し て い る。 そ の 後K・C・Whito(1966),A・F・E・ Wise(1966∼1969),W・H・Melbourne(1971),B・R・S報 告 な どが あ り,最 近 で は, 1978年6月 に 西 独 で は行 わ れ た 第3回 空 気 力 学 国 際 会 議,1979年7月 に米 国 コ ロ ラ ドで 行 わ れ た 第5回 風:L学 国 際 会 議 で も数 題 の 関 連 研 究 が そ れ ぞ れ発 表 さ れ て い る 。 主 と し て 都 市 環 境 問 題 と して 研 究 が 進 め られ て きて い る。 自 然 風 中 で の 実 状 値 の 測 定 と し て は,我 が 国 で も理 科 大 荒 川 秀 俊 教 授,気 象 研 究 所 相 馬 清 二 氏 に よ る 世 界 貿 易 セ ン タ ー ビ ル 周 辺 の 研 究 が あ る 。 ま た 鹿 島 技 研 の 故 小 林,吉 田,本 郷,申 村 諸 氏 の 研 究,竹 申 技 研 山 口 伸 夫,清 水 技 研 藤 井 邦 雄,日 大生 産 塩 谷 正 雄 教 授.京 大 防 災 研 石 崎 溌 雄 教 授 そ の 他 多 くの 研 究 者 が 周 辺 流 の 実 測 的 研 究 を行 っ て き て い る。 一 方,地 表 摩 擦 を 考 慮 し た 風 洞 実 験 に 関 し て は 著 者 の 研 究 室 の ほ か,東 大 生 研 村 上 助 教 授,横 浜 大 後 藤 滋 研 究 室 な ど多 く の 研 究 者 が この 問 題 の 解 明 に あ た り,現 在 も継 続 さ れ て い る。 現 在 で は そ の 他 の 大 学,研 究 所 で も研 究 さ れ て い る が,そ の 紹 介 は 省 略 す る。 行 政,業 界dLお い て も昭 和45年(1970)頃 か ら こ の 問 題 に対 処 し て 調 査 を 行 っ て い る 。 -1一

最近 では 日本住 宅 公 団が 建設省 住宅 局 市街 地 建築 課 並 に建築 指導 課 の協 力の も とに この方 面 の研

究 者 に よる委員 会 を設 け,日 本 国上 建設 技術 研 究 セ ンタ ーに依 頼 して3ケ 年 継続 に て この 方 面の

研 究 を大 規 模 に 行 っ て お り,そ の 第1報 が 昭 和53年6月1憂 第2報 が 昭 和54年5弓2)に そ の 概 要 が 発 表 さ れ て い る。 ま た 新 宿 副 都 心 を対 象 と し て,新 宿 新 都 心 協 議 会 が 大 規 模 の 実 測 を 行 う な ど多 くの 調 査 研 究 が 現 在 行 わ れ て い る 。 しか し,こ の 問 題 の 公 的 基 準 化 の 必 要 性 が 求 め られ て い る に拘 らず,い ま だ 日 時 を 要 す る こ と に な る。 現 在 この 閤 題 に 関 す る 国 内 外 の研 究 は 約200編 が 出 て い る_{。 「 ど ル 風 」を 問 題 と し て} い る 主 な 国 は イ ギ リ ス ・カ ナ ダ ・オ ー ス ト ラ リ ナ ・ア メ リ カ ・ フ ラ ン ス ・ス ウ ェ ー デ ン そ し て 日 本 な どで あ る。 ま た 民 法 判 例 に 関 して は,わ が 国 で も東 京 ・大 阪 地 裁 の 判 例 が あ る。 イ ギ リ ス で は 老 人 の 死 亡

事 故 もあ り,判 決 は"突 発 的 な 死 亡"と 下 さ れ て い る(Sunday Mercury B i rmingham 17

June 1972付)。 日本 で は 新 宿 副 都 心 住 友 ビ ル に て,老 人 の 転 倒 に よ る 傷 害 な ど が あ る 。ま た 公 的 規 準 化 の 一 つ と して,目 黒 区 建 築 指 導 要 網 第8条,ま た 川 崎 市 環 境 条 件 な ど に 関 連 規 制 が あ る 。 1.3 「 ビル 風 」 に よ る 住 民 紛 争 「 ビ ル 風 」に よ る現 象 の 研 究 推 進 は 関 連 す る住 民 紛 争 の 問 題 提 起 に も影 響 さ れ て い る 。 現 在, 住 民 紛 箏 は 全 国 各 地 で か な りの 件 数 に の ぼ る と見 倣 さ れ る が そ の 実 体 は 明 らか で な い 。 建 設 省 住 宅 局市 街 地 建 築 課 の協 力 を 得 て,日 本 住 宅 公 団 に て 行 っ て い る調 査 の 一 つcz紛 争 の 実 体 を 示 し た もの が あ り,次 ぎの 如 き状 況 を示 し て い る。1) ○ 都 府 県 に お け る紛 華 事 例 こ の 調 査 で は 埼 玉,千 葉,東 京,神 奈 川,大 阪,兵 庫 に つ い て 行 っ て い る。 ま た昭 和48年1 月 か ら 昭 和50年12月 ま で 約3年 間 の 集 計 で建 築 確 認 通 知 を し た もの(確 認 申 請 済 み で,紛 争 調 停 中 を 含 む)で 「 ビル 風 」問 題 と な っ て い る もの が 表1.1で あ る。

表1.1

工 事完 了前 後 別紛 争 事例(都 道 府 県 別)1)

ま た 住 民 の 抗 議 の 理 由 を あ げ る と,表1.2の よ うに 生 活 障 害 に よ る もの が 多 く,商 業 地 域, 住 民 地 域 に 多 い 。 -2一

表1.2住

民 の抗 議 の理 由(用 途 地域 別)1)

()内 は,地 域 別 の 紛 魚 事 例 数 次 い で紛 華 の 実 態 の 概 要 の 一 つ と し て,建 物 の 種 類,用 途 地 域,建 物 の 階 数.建 ぺ い 率 な ど と の 関 係 を 示 し た の が 図1.1で あ る。 この 図 か ら,建 物 の 用 途 で は 共 同 住 宅(マ ン シ ョ ン な ど)が 多 く,建 ぺ い 率 で は50%∼69%,即 ち住 宅 地 域 と隣 接 し た 商 業 地 域 な どに 多 く,ま た 階 数 を 調 べ る と高 い もの ほ ど紛 争 件 数 は 多 い 。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 (2)計 画 建 築 物 の 建 ぺ い 率 別 紛 魚 発 生 件 数 グ ラ フ 申 の 数 字 は 事 例 数 ま た,

翅5階

以下

口6∼9階

圏1G∼15階

國16階

以上を示す

一3一

0 10 20 30 40 50 60 70 80 ・

欝

齢

鰯(共

共同住宅 ショールーム,共 同住宅作業所倉庫,工 場住宅事務所)

同住宅箏務所,共 同住宅店舗,共 同住宅診療所

事 務 所 (事 務 所 店 舗,銀 行 事 務 所,事 務 所 寄 宿 舎) そ の 他 (工 場,病 院,ス ー パ ー マ ー ケ ッ ト,倉 庫 宿 舎) (1)建 築 物 用 途 別 紛 争 発 生 件 数 i) _{.1 建 築 物 用 途 別,建 ぺ い 率 別 紛 争 発 生 件 数(階 数 別)} 図1 更 に この 調 査 で は紛 争 発 生 時 期 を 調 べ て い る,,そ の 結 果 は 確 認 申 請 前 が 最 も多 く全 体 の46% で,次 い で 確 認 後 着 工 前 と な っ て い る 。 着 工 後 は 少 くな い 。 次 い で,周 辺 住 民 の 抗 議 と し て そ の 要 求 を 示 め す と,設 計 変 更 が最 も多 く全 体 の34%,次 い で 実 審 が 生 じた 場 合 の補 償 協約 は 全 体 の31%と な っ て い る 。 紛 争 に 対 し て 建 築 主(ま た は 施L者,設 計 者)側 の 意 見 と し て は,話 し合 い に応 じ る が 全 体 の 約40%と な り,次 い で 風 洞 実 験 等 は し な い が,風 害 は 起 ら な い との 意 見 が 約30/も あ り,こ の 点 は 住 民 は もと よ り 「 ビ ル 風J研 究 者 の耀 萱 を か うYと と な っ て い る。 ヒ記 に 関 係 し,調 停 な どの 際 に 判 断 の 参 考 資 料 の 有 無 を 調 べ る と,資 料 を用 い な い が 全 体 の 72%と な り,資 料 を 用 い た の が15%,風 洞 実 験 を 行 っ た の は 僅 か に5%に 過 ぎ な い 。 「 ビル 風 」間 題 の 認 識 が 如 何 に 無 関 心 な 状 態 に あ る か が わ か る。 従 っ て,多 くの 研 究 資 料 が あ っ て も利 用 さ れ て い な い 現 況 で あ る。 次 い で 「 ビ ル 風 」紛 争 の 取 り扱 わ れ 方 を示 す と表1,2の 如 く な り,紛 争 調 停 に ゆ だ ね た もの が 大半 を示 し,建 築 担 当 課 の 調 停 は そ の 効 果 を挙 げ て い る が,そ の 調 停 時 に 資 料 と し て 研 究 成 果 が 利 用 さ れ て な い 点 は 甚 だ 遺 憾 で あ る 。 住 民 紛 争 の 内 容 は,主 と し て 生 活 障 害 に よ る もの で,そ の 要 求 の 殆 ん ど が 建 設 予 定 建 物 の 設 計 変 更 要 求 で,具 体 的 に は 建 物 の 高 さの 低 減 な ど で あ る。 ま た 僅 か で あ る が 防 風 対 策 の 諸 施 設 を 要 求 と し て い る。 し か し,多 くの 場 合 に 補 償 費 の 関 係 も あ り,処 置 の 実 体 は 明 ら か で な い 。 尚,紛 魚 の 当 初 に お い て は 基 本 とな る予 測 現 象 の 要 求 が 殆 ん ど の 場 合 に 出 て い る。 -4一

i>

表i.2

「風害 」紛 争 の取 り扱 わ れ方 の パ タ ー ン(上 位10パ

タ ー ン)

i.4 「 ビル 風 」に よ る 人 的 障 害 と評 価 「 ビ ル風 」に よ る 問 題 の 提 起 に は,殆 ん どの 場 合 に2つ の 視 点 内 容 が あ る 。1っ は 主 と し て 生 活 環 境 上 の 障 害 と し て の 人 的 障 害 予 測 で あ り,他 は 建 物,そ の 他 の 施 設,及 び 取 扱 い 商 品 な ど を 対 象 と し た物 的 障 害 予 測 とな っ て い る 。 そ の 何 も実 障 害 の 例 を 問 題 提 起 と し て い る 昨 今 で あ る。 人 的 障 害 の 予 測 の 主 項 目 を 示 め す と 下 記 の もの が 示 され る。 i) 強 風 の 発 生 に よ る歩 行 の 困 難,特 に 児 童 の 風 雨 中 の 危 険 性 を 挙 げて い る 。 ii) 強 風 の 発 生 に よ る動 作 の 束 縛 特 に 市 街 地 に お け る低 層 建 物 屋 上 作 業,入 居 者 の 屋 外 動 作 な ど の 危 険 性 を 挙 げ て い る 。 強 風 時 中 の 人 間 の 動 作 限 界 に つ い て は 年 令,性 別,動 作 の 種 類 な どに よ り対 象 と す る風 速 値 も異 る が,A・D・Penwadenの 調 査 に よ る と人 間 の 不 安 の 限 界 と平 均 風 速 と の 関 係 を 評 価 基 一5一

準 として示 め した もの が表1.3で

あ る。不 安 の限界 を5%と

し,危 険 限界 を20s以

上 として

い る・

表 、,3A,

D. Penward。

。 に よる評価 灘1)

次 い でJ・C・R・Huntに

よる評価 基 準 と して表1。4の 如 き値 が 示 め され て い る。非 一様 風

で通常 の歩行 と同様 と見徹 す と きは9%よ

り低 い場 合 と してい る。

ま た,表1.5の 如 くA・G・Davenportの 許 容 基 準 と し て, Beaufort Scale(10分

間 平 均 風 速 に 相 当)で 快 適 性 と の 相 関 を 示 し て い る。 上 記 の 他 に 多 くの 研 究 者 の 評 価 値 を整 理 し た もの が 図1・2で あ る ・ 表 、.4人 。4。作 用 す る風 の 縢1) * wSは ど ん な場 合 で も, Peak gustで は な い 。 t q'=〔(u')2+(U')2〕 ゾ2,〆,ひ'は 水 面 の 乱 れ 速 度 成 分 のr.m. s で あ る 。 -6一

表1.5A. G. D。v。 。p。rtの 許 容 基 準1)・

快 適 性 と の 相 関 活 動 適 用 の 場 所

快

適

がまんできる

不 快

危

険

1浬

足 で歩 ・

歩

道

5(9

.3)(・62.4)(715.5)(818.9)

z.謡

蹴

スケ ー

概

凧

スケ ー ト(。

加(59

_.3)(1。

_繍(818.9)

暗

葛て

讐

講

簡て

公 園 ・広 場

(・ 軸(・

加(59.3)(818.90

4.轟

て層

講

商て

宴難

子 嫌

夢

外(22

.4)(34.4)(。

痴(1。

軸

容 認 性 に対 す る代 表 的 基 準 く1/週

<1/月

く1/年

ユ ニ ッ ト:ビs一

フォ ー ト階級,温 度>10℃

23m

1・

一

・

demer

1年 当0の 発 生 数

図1,2 瞬間風速 に基 づいた既往 の評価基準の比較1)

-7一

著 者 が 風 洞 実 験 並 に強 風 時 に 日 本 人 の 児 童 の 風 雨 中 に お け る 限 界 と し て,傘 を さ し て い る+A_.4 を 調 査 し た結 果 約10%sが 限 界 と な る 。 こ の 他 にW・H・Melbourne,P・N・Joubentな ど ま た 東 大 生 研 村 上 周 三 も この 関 係 を 調 べ て い る。 ま た著 者 達 が 風 洞 及 び 自 然 風 申 で 人 問 の 歩 行 動 作 轄 を実 験 的 曙 べ ・ 結 果 姻 示 す る と図 ・ ・∼1.4と な る02)結 果 的 に は1・ 物 上 は

歩行 障害 を起 す もの と見 倣す 。

図1.3風

速 と不快 度あ租 対 表、

働 い風)風 洞 巾

'図1.4Julと

列 艇 の相 燃.㈲

レ,励 自需 風 中

一S一

1.5 「ビ ル風 」に よ る物 的 障 害 強 風 時 中 の 物 的 障 害 は,そ の 物 品 の 種 類,設 置 状 況 並 び に 風 向 な ど種 々 関 係 す る。 「 ビル 風 」 に よ る 実 障 害 は 現 在 ま で に 少 く な い が,風 道 とな る道 路 に 面 し た 商 品 の 飛 散.ポ リ バ ケ ッ の 飛 散, 看 板,屋 根 瓦 の 飛 散,干 し物 の 飛 散,門 扉 の 損 壊,外 装 羽 目板 の 剥 落 な どが あ る。 しか し,殆 ん ど の 場 合 の 障 害 苦 情 は 予 測 で あ る。 商 品 の飛 散,空 ポ リ バ ケ ッ な どは 風 速10%前 後 に な れ ば 飛 散 す る もの もあ り,こ れ が 飛 散 防 止 は 当然 管 理 者 が 常 時 行 うべ き控 質 の もの で あ ろ う。 む し ろ, 建 物 の 一 部 と し て設 置 さ れ た 工 作 物 な ど の損 壊 が 予 測 され る 場 合z問 題 と され る べ き も の と考 え る べ き で あ る。 1,6 「 ビ ル風 」現 象 の把 握 と予 測 建 設 し よ う と す る 建 物 に つ い て,ど の 程 度 の 「 ビ ル 風 」が 発 生 す る か,そ の 現 象 の 予 測 を 必 要 と す る 。 これ に は 既 往 の 調 査 か ら大 別 し て2つ の 時 期 的 傾 向 が あ る。 一 つ は 設 計 ・着 工 以 前 の 段 階 で あ り,一 つ は 竣 工 以 後 の 段 階 で あ る 。 時 と し て 工 事 途 の もの もあ る。 設 計 ・着 工 以 前 と し て は,建 設 に あ た り近 隣 住 民 との 同 意 を求 め る 際,予 測 の 把 握 が 必 要 と な る 。 こ の 時 期 の 「 ビル 風 」現 象 は,そ の 建 設 し よ う とす る建 物 に つ い て 凡 て 推 定 の 範 囲 と な る。 住 民 側 も,建 設 関 係 者 も実 害 に つ い て も凡 て 推 定 予 測 で あ っ て,不 安 感 が と もな っ て い る。 し た が っ て 何 等 の 実 証 は っ か み 得 な い 。 こ の 点 は 茜 だ 重 要 な こ と で ・ 多 く の場 合,こ の 時 点 の 現 象 把 握 の 考 え 方 の 相 違 が 紛 争 の も と と な る こ とが 多 い 。 次 い で 竣 工以 後 と し て は,建 設 建 物 の 使 用 者,施 主,そ の 他 近 隣 住 民 か らの 実 害 例 を あ げ て の 苦 情 が 出 て く る 。 こ の 場 合 に は竣 工 以 前 か ら持 た れ て い た潜 在 的 不 安 感 の 実 証 の 形 と し て 出 て く る もの が 多 い 。 この 場 合 そ の 実 害 例 と して の もの が,そ の 建 設 さ れ た 建 物 に よ る もの で あ る と の 実 証 内 容 に つ い て は 計 測 的 な 立 証 が む つ か し く,こ れ も ま た 推 測 の 範 囲 の 場 合 が 多 い 。 これ も こ の 時 点 の 現 象 把 握 の 相 異 が あ る 。 風 土 学 研 究 者 は い た ず らに 実 験 ・理 論 的 研 究 を行 っ て は い る が, こ の 問 題 の 内 容 分 折 を忘 れ て い る 点 に 注 意 を 喚 起 し た い 。 特 に 法 廷 問 題 と し て 取 り上 げ た 時 は こ の 点 に 問 題 は 帰 結 さ れ る 。 1.7 「 ビル 風 」測 定 の 可 能 範 囲 「 ビ ル 風 」の 実 験 的 な 現 象 分 折 に は,現 在2つ の 測 定 方 法 が 行 な わ れ て い る 。 一 っ は 模 型 を 用 い た 風 洞 実 験 で あ り,一 つ は 建 設 地 に お け る 現 地 観 測 で あ る。 この2つ の 方 法 は 何 れ も近 似 的 な もの で あ っ て,不 確 定 的 要 素 が 含 ま れ て い る 。 模 型 を 用 い た風 洞 実 験 は 自 然 風 との 相 似 性 を 考 慮 し た と し て も,あ く ま で 模 型 に よ っ た も の で あ り,自 然 風 の 場 合 で は な く,そ こ に 近 似 値 と し て の 値 に 止 ま る 。 しか も,障 害 予 測 を 瞬 間 風 速 に 関 係 づ け,乱 れ も対 象 に す る場 合 に は,風 洞 実 験 結 果 を そ の ま ま 実 状 値 と し て 用 い る こ とに 問 一9一

題 が あ り.風 洞 実 験 上 の仮 定 を ふ ま え て の 値 と な る。現 在,多 くの 研 究 者 は 境 界 層 風 洞 な どで 自 然 風 中 の 乱 れ の 強 さ,垂 直 分 布 を 相 似 に し た 実 験 を 行 い,し か も実 測 と比 較 して 一 致 を 見 て は い る が,こ れ が 凡 て 満 足 され た とは 云 え な い 。 しか し,建 設 以 前 に 建 設 後 の 「 ビル 風 」の 傾 向 を把 握 す るに は 風 洞 実 験 の 方 法 を と ら ざ る を 得 な い 。 今 一 つ は 建 設 後 を 対 象 と し た 現 地 観 測 で あ る 。 こ の 現 地 観 測 は 模 型 を 用 い た風 洞 実 験 以 上 に 諸 問 題 を含 ん で い る 。 例 え ば,現 在,現 象 解 明 の 一 手 段 と し て 建 設 建 物 周 辺 に 風 速 計 を 設 置 して 観 測 を行 っ て い る もの が あ る が,或 る地 点 の み の観 測 値 か ら建 設 さ れ た 建 物 の 周 辺 に 生 ず る 「 ビル 風 」範 囲 を 知 る こ と は で き な い 。 実 測 の 場 合 に短 期 間 で は 各 風 向 も観 測 で きず,し か も観 測 申 に 風 向 変 化 も加 る。 何 れ に せ よ 「 ビル 風 」の 現 象 把 握 と し て,風 洞 実 験 値 は 近 似 値 と 見 る べ き で あ り,現 地 観 測 は, 長 年 月 を 要 す る こ と,計 測 上 の 問 題 が あ る な ど,今 後 の 研 究 上 の 問 題 が 残 され て い る 。 1,8 風 速 増 加 領 域 と 予 測 法 前1,6に 述 べ た 如 く,「 ビル 風 」現 象 の 把 握 は模 型 を用 い た風 洞 実 験 に お い て も,ま た 現 地 観 測 に つ い て も,着 工 以 前 と竣 工 以 後 の 風 速 変 化 を 知 る 必 要 が あ り,い つ れ の 場 合 に も各 建 物 毎 に 実 験 を 行 わ な け れ ば 設 計 上 の 処 理 も,住 民 と の 理 解 を も得 られ な い こ と は 甚 だ 不 合 理 な 状 況 に あ る。 そ こ で 設 計 段 階 に あ っ て は 近 似 値 で は あ るが 基 本 とな る 風 洞 実 験 の 結 果 を用 い る こ とに よ り, 各 建 物 形 に つ い て の 予 測 値 を 知 る こ とが 望 ま し く,且 つ そ れ が 既 往 の 設 計 基 準 の 手 段 方 法 と同 様 の 取 扱 い に よ る設 計 指 針 の 形 に て 示 め さ れ る こ と が 望 ま れ て い る 。 前 項 で 示 め し た 如 く,風 洞 実 験 値 は近 似 値 で あ る が ・ 凡 て の 風 向 別,且 つ 建 物 の 形 状 別,且 つ 周 辺 建 物 の 密 集 度 な ど を考 慮 し た 実 験 値 結 果 を用 い て,推 算 値 を 出 す こ と は,単 純 な形 状 で 周 囲 が 複 雑 で な い 建 物 に つ い て は 可能 とな っ て き て い る 。 特 に 最 近 は これ らの 研 究 も進 み,そ の 実 用 化 の 可 能 性 も期 待 され る 範 囲 に 到 っ て い る 。 設 計 に 当 り,Engineering Judgmentと し て の 設 計 上 の 基 準 化 を 早 期 に確 立 す る こ との 要 望 が 強 い 。 特 に 設 計 段 階 に お い て,中 高層 建 物 周 辺 に 生 ず る風 速 増 加 領 域 の 予 測 を,風 洞 実 験,実 測 等 で な く・ 机 上 に て 推 算 的,且 つ 便 宜 的 に 求 め る こ との 要 望 が 高 い 。次 箪 以 下 で は 前 記,日 本 住 宅 公 団 姻 土 醗 技 術 研 究 セ ン タ ー に 依 嘱 し た 調 査 研 究 結 果1)の 内,祉 鋤 こつ い て 記 述 腱 設 関 係 者 の 資 料 とす る 。 尚,こ の 机 上 予 測 法 に つ い て は 主 と して,亀 井 ・丸 田 の 既 往 の 風 洞 実 験 値 並 に 推 算 式 の 提 案 を 参 考 資 料 と し,且 つ そ の 他 国 内外 の 研 究 結 果 を も取 り入 れ て 委 員 会 と して 作成 され た もの で あ る。 -10一

2.風 速 増 加 率 と 風 速 増 加 領 域 の 机 上 予 測 2,1 風 速 増 加 率 の 定 義 地 表 面 の 如 く地 形 ・地 物 に よ り摩 擦 の あ る な か で の 風 速 増 加 率 や,風 速 増 加 領 域 を 格 一 的 に 定 め る こ と は 地 表 面 内 の 風 速 が 摩 擦 の 影 響 を う け る た め,実 況 毎 に求 め る こ と は 困 難 で あ る 。 こ の 地 形 ・地 物 の 局 所 的 影 響 は 周 辺 地 形 ・地 物.特 に 周 辺 の 建 物 の 平 均 高 さ(h)L約70%の 高 さ (h!=1.7h)と 見 敬 し,局 所 的 内 部 境 界 層 を形 成 す る03)4)こ の 境 界 よ り 上 方 で は 地 域 を 代 表 す る 垂 薩 速 度 分 布 を す る もの と考 え る。 従 っ て,こ の 局 所 的 内 部 境 界 層 の 高 さ(h')を 垂 直 速 度 分 布 の 出 発 点 と考 え る な ら ば,地 域 を代 表 す る 一般 風 速 を 論 じ る た め の 基 準 高 さ とす る こ と が で き る 。(図2.1参 照)更 に 気 象 台 の 記 録 は 周 辺 糧 度(roughness)の 局 所 的 影 響 を避 け た 高 さh'よ り高 い 位 置 で測 定 さ れ た もの と考 え る な らば,気 象 台 と建 設 地 の 途 中 に 特 別 の 障 害 物 が な い か ぎ りは ・ 高 さh'に 換 算 し た 気 象 台 風 速UMh・ を 地 域 を 代 表 す る ・… 般 風 速 と し て採 用 す る と 予 測 上 都 合 が よ い 。 他 方,既 往 の 風 洞 実 験 の 多 く は 周 辺 粗 度 を 省 い た 非 現 実 的 に 近 い 実 験 法 の もの で あ る が,周 辺 粗 度 の 有 無 の状 態 に お け る各 風 速 は.高 さh'で は そ の 差 は 殆 ん ど な い こ と が 補 足 実 験 か ら明 らか と な っ て い る。5) 以 上 の 結 果 は 既 往 の 風 澗 実 験 か ら求 め られ た建 築 物 周 辺 に 生 ず る 風 速 増 加 率(周 辺roughness の な い 状 態)をUh'/UMh・ と して 与 え る こ と が で き る と見 徹 し た 。 Z

図2・1 一 般 風 速UMh'と

建 物 周 辺 に生 ず る風速Uh'と

の 関係

一ii一

2.2 風 速 増 加 率 の 最 大 値 の 予 測 任 意 の 形 と高 さ を もつ 建 築 物 の 風 速 増 加 率(Uh!/UMh・)の 最 大 値 が ど の 程 度 に な る か が, 強 風 予 測 上 必 要 と な る。 こ の 最 大 値(Uhノ/UMh・)maxは 強 風 発 生 要 因(例 え ば 建 物 の隅 角 部 を 剥 離 す る風,ア ーケ ー ド ・ピ ロテ ィ ー を抜 け る風,2棟 間 で 収 束 され る風)や 建 築 物 の形 状 や 規 模 に よ 。 て 異 な る.こ こ でW・H.M。 且b。urne 6)やT.V.L、w,。n7)の 提 案 を 引 用 し, 建 築 物 周 辺 で 生 ず る地 上 風 速 と建 築 物 頂 部 の 風 速 との 比 の最 大 値(Uh〆/UH)maxが 周 辺 の 粗 度 の 高 さhと 発 生 要 因 に よ っ て 与 え られ る もの と し,更 に 建 築 物 頂 部 風 速UHを 気 象 台 の 風 速 か

らPower lawに て 換 算 さ れ た風 速 と見 徹 し て ・〔1}式に て 風 速 増 加 率 の 最 大 値(Uhノ/UMh・)

maxを 与 え る こ とが で き る。(表2.1参 照)

(U・ ・/UM、 ・)。 、X=(U・ ・/UH)max×(H/・')2 (・) こ こ で,⊂XはPower lawの 指 数 で あ り,地 域 に よ り異 る値 を用 い る。 (A)開 け た地 域 a=0.15 (B)郊 外(2,3階 の 建 築 物 が 密 集 し,ま た は 森 林 で 囲 ま れ た地 域) (x=o.25 (C)市 街 地(4階 以 上 の 建 築 物 が 密 集 し た地 域) α=0.33 表2.1 (Uh!/UH)maxの 値 (注) (c)にお い て は 建 築 物 間 の 距 離4が 建 築 物 の 幅Wの2倍 以 下 ま た,(aXbXc)と も建 築 物 の 平 面 形 状D/Wが3以 上 の 断 面 比 とな る 建 物 に対 し て は,風 向ooで20%低 減 す る 。 2.3 風 速 増 加 領 域 の 予 測 2.3.1 簡 易 な 予 測 方 法 予 測 方 法 に は 予 法 を必 要 と し,ま た は 要 求 さ れ る等 の 時 期 的 関 係,ま た 建 築 物 の 規 模,周 辺 を ふ ま え た 重 要 度 な ど を 考 慮 して,3つ の 方 法 に 区 分 され る。2つ の 机 上 予 測 法 で あ り,1つ は風 洞 実験ILよ る もの で あ る 。 勿 論,大 規 模,重 要 度(周 辺 を 含 め て)の 高 い もの に つ い て は 風 洞 実 験 を行 う こ とが 望 ま れ る。 比 較 的 申 規 模 以 下,又 は最 初 の 段 階 に お い て 「 ビ ル風 」の 傾 向 を 知 る 上 に あ っ て は2っ の 机 上 予 測 法 を 行 う。 机 上 予 測 法 に はi)簡 易 な 予 測 方 法 とll)詳 一12一

細 な 予 測 方 法 に 分 け ら れ る 。 簡 易 な 予 測 方 法 は 風 向 の 頻 度 に 関 係 な く,凡 て の 風 向 に お い て 生 じ た強 風 領 域 を 等 し く重 ね 合 せ た 考 え に基 ず く もの で,風 速 増 加 領 域 を 建 築 物 の 壁 面 か らの 至 近 距 離fを 建 築 物 の 高 さH の 関 数 と して 範 囲 を 一 義 的 に き め た もの で あ る 。(図2.2参 照)

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①

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② 矩形V旅 平面畷 物 ③ 箱 敬棟の虜合

図22簡

易予側 の風 選増 加領 癬 の設定瓶.

こ こ で,既 往 の 風 洞 実 験 結 果 を V:す る と,建 築 物 の 高 さHの2倍 の 範 囲 内 で は,風 速 増 加 率(Uhノ/UMh・)は1.0∼1・5,ま た 建 築 物 の 高 さ範 囲 で は1.3∼1.5以 内 に 概 ね 納 ま る 傾 向 と見 倣 さ れ た 。 以 上 は概 し て 建 築 物 の 細 長 比H/Wく3の ず ん ぐ り し た形 状 に み られ,H/ Wが3以 上 の 建 築 物 に 対 し て は 過 大 評 価 しす ぎ る こ と に な る 。 従 っ て,簡 易 な 予 測 方 法 は 非 常 に 概 略 的 な 予 測 で あ る 。 次 い でH/W≧3以 上 の 建 築 物 で,高 さ も非 常 に 高 い 建 築 物 に 就 い て は 次 の 詳 細 な 方 法 ま た は 風 洞 実 験 に よ り予 測 を求 め る こ とが 望 ま し い 。 次 に 簡 易 な 予 測 法 の 手 順 を 示 す 。 各 風 速 増 加 率(Uh■/UMh・)に 対 す る領 域 の 求 め 方 は,ま ず 風 速 増 加 率 が1.0以 上 な る領 域 を 建 築 物 高 さHの2倍 の 高 さ とL,建 築 物 壁 面 か らの 距 離(r=2H)と し て 囲 ま れ る 範 囲 と 一13一

す る 。 次 に式(1)で 予 測 し た 風 速 増 加 率 の 最 大 値 が 建 築 物 の 外 壁 端 で生 じ る もの と し,12)式 を用 い て 風 速 増 加 率 が1.0以 上 と な る領 域 の 大 き さ と の 間 で 各 風 速 増 加 率 毎 に 直線 補 間 し て 求 め る 。 (Uh!/UMh!)max-(Uh■/UMh〆) r

H(Uh'/UMhノ)e2'

… ・(2)

(Uh!/UMh!)max-1.075 こ こ で(Uhノ/UMh・)maxは 小 数2桁 を 切 り上 げ た 値 を 用 い る。 ま た 建 築 物 が2棟 の 場 合 の 予 測 は1棟 毎 に 求 め た 風 速 増 加 領 域 を 重 ね 合 せ る もの と し た 。 2.3,2 詳 細 な 予 測 方 法 詳 細 な 予 測 方 法 は,風 向 別 に 風 速 増 加 領 域 と風 速 減 少 領 域 を 予 測 す る 方 法 で あ り,建 築 物 の 形 状(H/W・D/W)・ 建 築 物 の 規 模(H/ZG)・ 評 価 す る高 さ(h'/H)そ し て 建築 物 を 建 設 す る地 域 の 影 響 を パ ラ メ ー タ と して 求 め る もの で あ る 。 i> 単 体 建 築 物 の 場 合 既 往 の 単 体 建 築 物 に つ い て の 風 洞 実 験 結 果 を整 理 す る と,風 速 増 加 領 域 は 風 向 の変 化 に よ り 発 生 パ タ ー ン が 種 々変 化 し,更 に 風 速 増 加 率 の 最 大 値 の 発 生 す る位 置 に つ い て も,風 向 に よ っ て 移 動 す る こ とが わ か っ た 。 これ に よ り,風 速 増 加 領 域 の 発 生 パ タ ー ン並 に 風 速 増 加 率 の 最 大 値 の 位 置 を 図 解 的 に 与 え る 方 法 と し た 。(図2.3参 照) 各 風 速 増 加 率(Uh'/UMh・)に 対 す る 風 速 増 加 領 域 お よ び 減 少 領 域 の 予 測 手 順 と し て は, i) 風 向0。 の 場 合 の 風 速 増 加 率(Uh'/UMh・)が1.0以 上 と な る 流 れ 方 向 の 範 囲Lx (風 と最 端 部 か らの 距 離)と 流 れ と盧 交 す る 方 向 の 範 囲Ly(建 築 物 の 横 方 向 の 外 郭 端 か ら の 距 離)を(3}式 に よ り求 め る。 L・/H=7.88(H/W)-1・05〔 ・-0.77sech(D/W-0.5)〕

Ly/H-1〔

∵

蹴1:ao,ossech(D/W‐0

_.4)〕}-131

VL37-h・/H(H/ZG)o,ZSa-o,'2 こ こ に ・ZGは 指 数 α に 対 応 さ せ,次 の 値 を用 い る 。 (A)α=0・i5の 地 域 に対 して ZG=300m (B)α=0.25の 地 域 に 対 し て ZG=390m (C)α=0・33の 地 域 に 対 して ZG;430m ll) 風 向 角 θの と き風 速 増 加 領 域 は,風 向 角0。 に て 求 め た 領 域 に 表2.2で 示 め す 値 を 乗 ず る こ と に よ り求 ま る。 こ こ で風 向 角 θは 時 計 回 りを 正 と し,ooか ら450ま で と して い る 一14一

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br.75°〈θ<906

図23風

遜増 〃o領 域 の図 解

一15一

こ とか ら,負 の風 向 角 に対 して は左右 の風 速 増加 領域 を反 転 させ る もの と した。

表2.2

風 向角 θの と きのLx,Ly(θ=ooの

ときのLx,Lyに

対 す る割 合)

風 速 増 加 領 域 の 発 生 個 所

建築 物 の左 側

建築 物 の右 側

風 向角 θ※ 15。 30。 45。 15。 300

450

D/W≦0.33 1.25 1.45 1.50 1.15 L55 1.60 0.33〈D/W≦0,75 1.40 1,60 1.75 1.25 1.95 2.05 Lx(B)/Lx(0°) 0.75<D/W≦1,5 1.35 1.75 1,90 1.35 1.85 1.90 1.5 <D/W 1.45 1,60 1.60 i.zo 1.45 1.55 D/W≦0.75 1.25 1.25 1.00 0.80 0.85 1.65 Ly(6)/Ly(0°) 0 .75〈D/W≦1.5 0.95 1,05 1.05 0.75 0.90 1.05 1.5 〈D/W≦3,0 1.45 1,45 1.40 0.40 0.65 0.95 3.0 〈D/W 1.55 1.75 1,70 0.40 0.65 0.95 D/W窺 建 築 物 の 水 平 断 面 比,※ は こ の 他 の 風 向 角 は 直 線 補 間 と す る 。 iii) 各 風 速 増 加 率(Uh!/UMh・)に 対 す る領 域 は ・(41式に よ り補 間 を 行 い ・ 図2・3dL従 い 作 図 す る。 (Uh!/UHh!)max‐(Uh'/UHhノ) L/H(Uhノ/UMhノ)eL/H(≧LO)× (Uhノ/UMhノ)max‐1・075 14) iv) 建 築 物 の 風 上 側 と風 下 側 に 生 じ る 風 速 減 少 領 域 は,建 築 物 の 高 さの 割 合 に て,概 略 的 に 求 め る もの と した 。(図2,4参 照) 2) 複 数 建 築 物 の場 合 複 数 建 築 物 に対 す る風 速 増 加 領 域 は,基 本 的 に は 単 体 の 場 合 の 予 測 法 に 準 ず る もの と し,2 棟 間 の 影 響 の み を 考 慮 す る もの と し た 。 この2棟 間 に 生 じ る 風 速 増 加 率 の 最 大 値 は 建 築 物 間 の 中 心 位 置 に生 じ る もの と し,(1}式 と 表2.3か ら求 め る。2棟 に生 ず る風 速 増 加 領 域 は,風 上 側 で は 建 築 物 の 壁 面 線 を 延 長 して 囲 ま れ る 範 囲,風 下 側 に 対 して は2棟 の う ち 高 い 方 の 建 築 物 高 さ を 中 心 位 置 か ら と っ た 範 囲 を 風 速 増 加 率(Uh!/UMh・)が1・0以 上 の 領 域 とす る ・ 次 に 各 風 速 増 加 率(Uhノ/UMh・)は 単 体 建 築 物 の 場 合 と同 様 ・ 補 間 に よ り求 め る も の と し た 。 し か し,2棟 間 の 距 離4が 建 築 物 の 幅(2棟 の う ち 幅 の広 い 方)が2倍 以 上 とな る と き は, 風 速 増 加 率 の 最 大 値 が 建 築 物 コ ー ナ ー に移 る もの と し,単 体 建 築 物 の 場 合 の 予 測 に 準 じ させ る こ と と した 。(図2.5参 照) 建 築 物 が3棟 に な っ た場 合,外 郭 線 内 の 風 上 側 に1つ の 建 築 物 が 近 接 し て あ る と き,ま た2 -is一

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図.Z4建 物 の風 上・

風 丁側 風厘緻少季と

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棟 の 場 合 で も1棟 が 他 の 建 築 物 よ り風 上 側 に 位 置 し,か つ 外 郭 線 内 に あ る コ ー ナ ー で 生 ず る風 速 増 加 領 域(Lx,Ly)お よ び風 速 増 加 率 の 最 大 値(Uh'/UMh')maxは そ れ ぞ れ レ 令 お よ び85%に 低 減 す る 。 2.4 高 さh!よ り下 の 高 さ で の 風 速 増 加 率 と 風 速 増 加 領 域 風 に よ る殆 ん ど の 障 害 は 地 上 に 極 く近 接 し た 高 さ(h'以 下)で の 問 題 と見 られ る 。 従 っ て,高 さh!よ り下 で の 風 速 増 加 率 あ る い は,風 速 増 加 領 域 の 予 測 が 必 要 で あ る 。 こ の 種 の 補 足 風 洞 実 験5) に よ り,建 築 物 を 取 り巻 く低 層 建 築 物 内 の 風 速 は 高 さh'で の 風 速 よ り70∼80%低 下 し て い る 。 こ の こ とか ら 高 さh'よ り下 で の 風 速 増 加 率 あ る い は,風 速 増 加 領 域 は 低 減 係 数C1,又 はC2に よ り減 じ る もの と し た 。(図2.6参 照) 但 し,大 き な 道 路 お よ び 空 地 が あ る場 所,あ る い は 範 囲 な 予 測 方 法 に 関 し て は適 用 しな い 。 ま たClとC2を 同 時 に 適 用 す る こ と は で き な い 。 -17一

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図26風 鮪 加輕 雁 増熊 励 働 練教

3.

「 ビ ル 風 」の 予 測 と 評 価 に 関 す る 他 の 要 因

前2で は強 風 増加 領域 につ い て,机 上 予測 方 法 と して の推算 を示 め した もの で あるが,こ れ らと

て,ま だ多 くの問 題 は含 ん で い る。特 に自然 現 象 の机 上予測 につ い て は,そ の利用 が設 計 上 の処 理

を 目標 と してい るだ けに,上 述 以外 に多 くの関係 事項 を検 討 す る必要 が あ る。本 稿 で は紙面 の 都合

で,そ の詳 細 は省略 す るが,す で に検討 済 み の もの も含 めて,下 記 に その関 係 要因 項 目を挙 げて参

考 とす る。

1)

建 築物 周辺 に生 ず る 「 ビル風 」発 生 確率 の 予測

i)

強風 出現 頻 度 に関 す る気象 観 測 記録 の取 り扱 い法

ii) 風 向 別風 速 超過 確 率 の取 り扱 い 方

iii) 風 速 の 出現 回数 の取 り扱 い方

2)

風 速 増 加 に よる各 種 の評 価法

1)

評価 尺 度 の きめ 方

II)

評 価尺 度 が与 え る社 会的,且 つ建 設界 に与 え る影響

そ の他,い まだ多 くの問 題 があ る。

3)

「ビル風 」の対 策 方法

現 在,植 樹,フ

エ ンスな どを周 辺 に配 置 した り,建 物 の壁 面 を粗 面 に した り,し て いるが,こ

れが効 果 は も とよ りその物理 的牲状 な どに 多 く問 題が あh

また その他 の都 市 ・地域 計画 的 な 問

題 も含 まれ て今 後更 に 考究 を す る こ とが 望 まれ る。

-20一

以 上 多 く問 題 が 残 さ れ て い る が,上 記 の1),2)に つ い て は 最 終 頁 に 参 考 文 献 と し て 示 め し て あ る1),5)に そ の 一 部 が 集 録 し て あ る の で 参 照 さ れ た い 。 尚,3)の 対 策 法 に つ い て は 現 在,設 計 規 準 を も含 め て,1),5)の 委 員 会 に て 検 討 中 で あ る。 参 考 文 献(主 と して 本 稿 に て 引 用 参 考 と して 示 し た もの) 1) 亀 井 勇:「 高 層 建 築 物 に お け る周 辺 気 流 の 影 響 と そ の 対 策 に 関 す る 開 発 研 究 」(そ の1) 日 本 住 宅 公 団 建 築 部 調 査 研 究 期 報,癒59.P54∼P84. この 研 究 は,(財)国 土 開 発 技 術 研 究 セ ン タ ー が,研 究 組 織 を 次 の よ うに 構 成 して 行 っ た 。 (委 員 会) ホ

委員長 亀井 勇 日本大学生産工学部 建築 工学科教授

委 員 勝田 高司 日本大学生産工学部建築 工学科教授

石崎 溌雄 京都大 学防災研究所教授

大高 正人 大高建築設計事務所所長

大田 敏彦 建設省住宅局建築指導課課長

和田 友一 建設省住宅 局市街地建築課 課長

(専 門委員会)

ホ

主 査 村上 周三 東京大学生産技術研究所

婁 盟 畑

藏

・本大学生産工学部

ホ

岩谷 洋美 日本大学生産工学部

ホ

上原 清 環境庁国立公害研究所

松野 仁 建設省住宅局市街地建築課

ホ

池田 耕 一 国立公衆衛生院建築衛生学部

ネ

浅見 豊 大成建設技術研究所実験室

ホ ゆ

吉 田 正 昭 鹿 島 建 設技 術 研究 所 風 クル ー プ

岩 佐 義輝*㈱ 竹 申 工務 店技 術 研 究 所 第2研 究 部 門

ホ

川 口 彰久 ㈱大林組技術研究所構造研究室

ホ

藤井 邦雄 ㈱清水 建設研究所力学研究部

内海 康行*フ ジタ工業㈱技術研究所設備計画研究室

磯村 栄治 三菱地所㈱第1建 築部

河村 寛二*㈱ 日建設計環境 アセスメ ン ト室

一21一

森 川 泰 成 東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 (協 力)小 峯 裕 己 東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 松 野 信 雄 ㈱ 日建 設 計 コ ン ピ ュ ー タ ー 部 な お,住 宅 公 団 か ら委 員 会 に は 溝 畑 直 利(計 画 部 市 街 地 開 発 課 長),田 代 喬(建 築 部 技 術 開 発 管 理 室 長),今 井 潤 之 助(総 合 試 験 場 住 宅 性 能 試 験 室 長)が,専 門 委 員 会 に は,盛 重 晴(計 画 部 市 街 地 開 発 課),中 田 雅 資(建 築 部 設 計 計 画 課),中 島 智 久(同 技 術 開 発 管 理 室),お よ び 佐 野 行 雄(総 合 試 験 場 住 宅 性 能 試 験 室)が 参 加 し た 。 ま た,国 土 開 発 技 術 研 究 セ ン タ ー の 担 当 者 は,中 尾 光 宏,吉 村 直 樹(研 究 部)で あ る 。 2) 亀 井 ・丸 田 ・柏 木;「 風 に よ る歩 行 障 害 に 関 す る 調 査 研 究 」 日本 建 築 学 会 学 術 講 演 梗 概 集 (北 海 道)昭 和53年9月.P987∼P988.

3) W・Z・Saden・J・E・Cermak&T'Kawatani=「Flow Over High Rouqhness

Elements」Boundary Leyer Meteorology.(1971)

4) 亀 井 勇 ・丸 田 栄 蔵;「 高 層 建 築 物 周 辺 に生 ず る強 風 領 域 の 実 験 的 研 究 」(第2報)

日本 建 築 学 会 論 文 報 告 集 第264号.

5) 亀 井 勇:「 高 層 建 築 物 に お け る 周 辺 気 流 の 影 響 と そ の 対 策 に 関 す る開 発 研 究 」(そ の2)

日 本 住 宅 公 団 建 築 部 調 査 研 究 期 報./Ya 62. P 1∼P 32.(委 員 会 組 織 に て1)

と同 様)

6) W・H・Melbourne&P N Joubert Problems of Wind Flow of

The Base of TallBuildings」 W・E・B・S,1971, Tokyo. 7) T・V・Lawson:「The Effects ofWindOn People InTheVic三nity

of Bui(dings」 W・E・B・S,1975, London。