NII-Electronic Library Service
1
論 文】 UDC ：624．
042．
41 日本 建 築 学 会 構 造系論文 報 告 篥 第 3S4 号・
昭 和 63 年 2月一
様
流
中
の
一
方 向
吊
屋 根
の
自
励 振 動
に
つい
て の
風
洞 実 験
正 会 員松
本
武
雄
＊1．
ま え が き 吊 屋 根は大き な空間をお お う 屋根と して， 大きな可 能 性を持っ てい る構造形式である。
し か し， そ の強風の作 用 の 下 で の振 動の解 析 法につ い て定 説がない。 特に，
吊 屋 根 が 自励 振 動 （フ ラ ッター
） を起こすの か，
ど の よ う な メ カニ ズム で起こ す の か につ い て定 説がない。
吊 屋 根の構 造 形 式と して は様々 な もの が考え られ る が，
こ こ では構 造 形 式の単純な一
方 向吊屋 根 を 対 象 とす る。一
方 向 吊屋 根の強 風応答 性状につ いて は い くつ か の 研 究が あ る。 川村・
木本 1）は 押さえ材の は いっ て い な い 模型 の一
様流中での挙 動 を，
森2） は押さ え材の入っ た 三 質 点系模型の一
様 流 中お よびせん断 流 中で の挙 動を，
内 山・
他3）は押さえ材を鉛直バ ネで お きか え た模犁
の一
様 流 中で の挙 動を，
筆者4 〕 は押さ え材の はい っ た七 質 点 系 模 型の一
様 流 中お よ び せ ん断流中の挙動 を，
三宅・
他5， は屋 根 面 を平ら な膜 面でお きか え た模型の一
様 流 中で の 挙 動を調べ て いる。
こ の う ち，
一
様 流 中では自励 振 動が 起こ る 事 を 示 し，
そ の メ カニ ズム につ いて，
明 快な主張 をし て い る の は 三宅・
他である。 彼 等に よる と屋 根 風 上 端から発 生 する剥 離せ ん断 層が周 期 的な流れ， 渦， と な り，
渦の発生周波 数 と，
い ろいろ な振 動モー
ドの 固 有 振 動数が一
致す る 風速で， こ れ らの振 動モー
ドの 自励 振 動 が生じ る とい うのである。
以 前， 大ス パ ン陸 屋 根に働く 変動風 圧力の性質 を調べた経 験 を持つ 筆 者は，
はく り せ ん断層 が 渦 を な す とい う彼 等の主 張 を信じる事がで き ず6〕，
今 回，
彼等の模型 に似た平ら な屋 根 膜 面 ， およ び，
Rockwell
＆Naudascher’｝ に よ れば，
は く り せ ん断 層 が 渦に な りや すいと 思 わ れ る，
パ ラペ ッ トを 持つ平 らな屋 根 膜 面の一
様 流 中における挙 動と，
これ らの剛膜型に働 く変 動風 圧力の性 質を調べ，
考 察を加え たの でこ こに報 告する。 な お，
TryggvasonS） は， 吊屋根や空 気 膜 屋 根の強 風 応 答性状を 調べ る場 合，
内 部 体 積の変 化 を伴う よ う な振 動モー
ドに対し，
内 部 体積 中の空 気が剛 性と して働く事，
その た めに， 模 型 実 験 を行 う場 合，
相 似 則に基づ いて十 分 大き な空 気 溜 めを模 型 下 部に設け な け ればな ら ない と 主 張して いる。 今回の実験で は， 相 似則 を検 討 するまで には至ら な かっ たが， 模 型 下 部 を開 放して内 部 体 積を無 限 大と した場 合と， 模 型 下 部に空 気 溜めをつ け，
内部 体 績を有 限に し た場 合につ いて， 弾 性 模 型の挙 動 を調べ，
内部 体績の 影 響 を も調べ た。
2．
実験方 法お よ び結 果 2．
1 弾 性 模 型の応 答 弾 性 模 型 を 図一1
に示す。 これ は，
高さ ん一50mm
の 壁を構 成し て い る アングルの 間に，
ス パ ンL
＝ 250 mm に渡っ て張 られ たゴム膜で あ る。 現実の建 物と して は， 九≒10m，
L
≒50
m の 吊 屋根 を 想 定 し てい る。
屋 根 面 と 壁の頂 点との距離をd
と す る が，d
＝0
皿m と し た もの を模 型A，d
富10
mm と し たもの を模 型B
と呼ぶ。 模型 B を作っ た理 由は，
ま え が き に 述べ た よ うに，
こ の よう な形 状の場 合，
は くり せん断 層が渦にな り や すい という 意 見 が あっ た ためである。 ゴム膜 （厚さ0．
5mm
＞には，
変形の 二次元性 を 保つ た め に，
壁 と 平 行に 7本の バ ルサ材 （幅 3mm，
高さ 3 mm ）が付け られ て いる。
そ し て中 央 線上，
1／4点，
3／4 A 」 rubber sheet ゆ 金 沢 工 業 大 学 助 教 授・
工博 （昭和62年4月 2日原 稿 受 理 ）遭
＋10＋尸
七
9
。 ＋門
＋
”
＋30＋31i3
＿
SECT【ONAAFig
．
1
Model A，
d＝
Omm and Model B，
d ・
＝
10mrn一
90
一
点に
，
鉛 直変位を非 接触 型変位計で 測る た めの，
半 径 15 mm，
厚さO．
5mm の アル ミ製円板が付け ら れてい る。
ゴ ム膜が張ら れ ているの は， 中央 部の幅250mm
の部 分 で あ る が，
流れの 二 次元性 を保つた めに，
模 型 全 体の幅 は，
下に 述べる 風 洞測定 部の幅に合わ せ て 500mm であ る。
模型A
の ゴム膜の初 期 歪は約3％， 屋 根 面の単 位 面 積 重 量mg は 0．
053 gf／cm2，
模 型B の ゴム膜の初 期 歪は 約 5 ％， 屋根 面の単 位 面 積 重 量は 0．
048gf／cm2 である。 模 型 を 金 沢 工 大，・
工 学 部 建 築 学 科のエ ッフ〕・ル型 風 洞 測 定 部 （幅50cm ， 高 さ50 cm ， 長 さ250 cm ）の吹き出 し 口か ら 175cm の位置に固定 し た。
こ れ を図一
2に示 す。
模型 を測 定 部の後 方に設 置し たの は， せ ん断 流 中に おい て も実 験 を 行う予 定 をして い た た めである。
模 型 を 除い た時の ， 模型位置の平均風速と乱れ の強さ の分 布を 図一3
に示す。
図 中， z は鉛 直 座 標，
U
は平 均 風 速，
U，
。
は 2 ＝ 30 cm に お ける平 均 風 速，
σu は変 動 風速 のRMS
値で ある。
厚さ約70 mm の 境 界 層が発 達して お り，z＝
50 mm における平 均 風 速は，
一・
般 流の約0．
97％， 乱れの強 さ は約 4％ で あ る。
こ こ で は、
この 流れを一
様流 と称す る。
応 答を測定す る上で基準と なる平均風速は， 模型の少 し前方，
高さ30cm
の 位置にあ る熱 線風速 計 （日本 科暼
脚
→pitot tub合 o88
門 MODEL1 5ensor ← 1750
聾
τ 畆 N lO AIRCHAMBERL
−
」
4
Fig
．
2 Experimental condition的 oooOOO ゜ 呂
臨
観
衂 ロDo on ° 船 ・・ 皿 OO 囗 ロ D O5 1ρ 0 5 10 u’u30 0rtlu‘野・
｝Fig
．
3
Distributions of mean velociLy and intencity of turbu−
lence 学 工業，
モ デル 24−
3111＞の プロー
ブにより測 定し た。 壁 頂点に お け る 風速を 仇 と する が ， こ れ は上 記の熱 線 風速計に よ り測 定し た値を 取っ ている。
模 型の 1／4点， 3／4点の 鉛 直 変 位W ，
（t）， 晩（t）は， 模 型に付け られ た ア ル ミ板の真下に取 り付けた非 接 触 型 変 位 計 （新日本 測 器 製，503−
F 型）のセンサー
に より測 定 した 。 まえが きで述べ た よ うに，
内 部 体 績の影 響を調べ る た めに， 模 型 下 面は開 放し た場 合と，
25cm ×25 cm ×75 cm の空 気 溜めを 付 けた場 合がある。 前 者の 場 合は，
内 部 体 績 V，＝
。。 で あり，
後 者の場 合は、V
，＝25
×25
×80
cm3 で ある。
以下， 模 型A
，Vi；
・。 の 場 合，
y‘＝
25×25×80 cm3 4 2（
∈ ∈ 鴇8
ハ
ε ∈）
書
o O 5 10Uh（mis ）
Fig
．
4 FIQw velocity・
response relations，
Model A，
レ‘＝
oo0
，
2 O．
2 02 q Uh＝
7mlS o 眼（
．
工 二）
、
； の Uh＝
6・
5m芯 oo2＝
6mls Uh＝
5mSs ゜ 。10
2。
30 t（H：）
Fig
．
5 Spectra of w，（t），
Model A，
V【＝
coNII-Electronic Library Service の場 合お よ び
，
模 型B，V
，＝
oO の場 合，
V
，＝
25×25
×80cm3
の場 合の 無風時の 動特 性と，
風の 作 用の下で の 挙動につ い て述べ る。
模型A
，Vi＝
・。 の場合，無風時に おいて，対称一
次モー
ド振 動が出やすか っ た。 こ の ため， 模 型の 中 央 点に初 期 変位を与え た後の，
臥ω，
VV，（t）を オシロ グラフ （三栄 測 器 製，
FR−
102形 ）に記 録 し た。
そ し て， こ の 記 録よ り，
無 風 時の対 称一
次モー
ド振 動の固 有 振 動 数fi
と限 界 減 衰 比9
，を読み取っ た。
ノ1
＝
10Hz ， ζ1＝
5．
2％ で あっ た。 次に風 を 送り， 風速ごとにW
，（t
），鵬（ε）の 平均 値 Wi，
W
， を 平 均 値 計 よ り求め た。
また，
振 動 変位 Wl（t），
ω s（t）を デー
タ レコー
ダ （TEAC
製，R −80
）に より磁 気テー
プに記 録し た。
こ の記 録 を， 解析器 （三栄 測 器 製，
7TQ 7S
）に よ り解 析 し，
ω、（t），
w：（t
）のRMS
値σ Wl，
σ Ut お よ び，
これら の ス ペ ク トル Sw、（f
），
4 2 宕 εげ
〔
E ε 丼00
5
10 Uh（m ’S ）
Fig
．
6 Fiow velocity−
response retations，
Model A，
Vlキ ooq3 03 q
（
翌、
こ も 00．
3 Uh＝
7m旭 口h昌
6m’s ゜ 。10
2。
30 t（Hz）
Fig
．
7 Spectra of wi（t），
Model A，
Vi・
1 oo一
92
一
S
． （f
｝を求 めた。 こ こ に ∫は周 波 数であ る。 風 速と変 位の平均 値，RMS
値の 関 係を 図一
4に，
い くつ かの風 速にお け る ω1（t）の 正 規 化 ス ペ ク トルS
ω，
（f
）／σ栃i を 図一5
に示す。 模 型A
， V，＝
25×25×80 cm3 の場 合，無風時に おいて，
逆 対 称一
次モー
ド振 動が出やす か っ た。
こ の ため，
3／4 点に初 期 変位 を 与え た後の，W
，（t
），
W
，（t
）をオ シロ グラ フに記 録し た。
そ して， こ の記 録 より，
逆 対 称モー
ドの 固有 振 動 数f
，・ ・24Hz，
ζ，＝ O．
71％ を得た。
次に風 を 送 り，Vt＝
O。 の 場 合と 同様， 風速 毎 に，W
，， 貼 ， σUt， Uan，
SWi
（f
）．
S
．〈f
）を 求め た。
風速と変位の 平 均 値，
RMS
値の 関係 を 図一
6に，
い くつ かの風 速にお け る 4 2（
E ε 伊、
（
∈5
甲
Q
O 5 10 Uh（m ’5｝Fig
．
8 Flow velocity−
response relations，
Modei B，
陽＝
ooO
．
2 02 α 0＾
o．
2萋
ζ
壽
。 02 Vh＝
9．
Omls 02 α ゜・1・
・。 ，働 ・。
t・ Fig
，
g Spectra of wiO ），
Model B，
Vl＝
oQUh
＝
巳．
5m ’sUh
こ
8．
Om ’5Uh
＝
7．
5m ’5＼
Swl
（f
）／σiti
を図一
7に示す。
模 型B ，V
，＝ D・ お よ びVi＝
25×25×80 cm3 につ い て も，
模 型A，V
，＝
。 。 お よ びV
‘＝25
×25
×80
cm3 と 同様 の 実 験を行っ た。 模型B ，Vt
＝ 。Q，
の 無風時の， 対 称一
次モー
ド振 動の固 有 振 動 数お よ び減衰比は，
そ れ ぞれfi
；
14Hz，
ζ＝4，8
％ であっ た。
こ の模型の風 速 と変 位の平 均値，RMS
値の 関係を 図一
8に，
い くつ か の風 速に お け る S刎（∫｝／σも1 を図一
9に示す。 また，
模型B，
V
，＝25
×25×80
cm3，
の無 風 時の逆 対 称モー
ド振 動の固 有 振 動 数および減 衰 比は，
そ れ ぞ れf
！＝30Hz ，
4
，＝
0，
47．
％ で あっ た。
こ の 模型の 風速と変 位の平 均 値，
RMS
値の 関係を図一
10に，
い くつ か の風 速に お け るS
ω 1げソσ盤 を 図一
11に示 す。
2．
2 剛な模型に働く変 動 風圧力の性 質 ま え が きに述べた よ うに，
三宅・
他は，
屋 根風 上縁か 4 霍s9
・
2isI｝
0 0 5 10 Uh｛mls ）Fig
．
10 Flow velocity−
response relations，
Model B，
V‘キoo圏
O．
3 0 β 0璽
ε逅
篝
o a3 00 20 40 t〔Hz）Fig
．
11 Specしra of w夐Ct
），
Model B，
Viキ◎Qら発 生 する は く り せ ん断 層は
，
周期 的な流れ，
渦に な る とし て い る （そ して屋 根 面の 自励 振 動は渦励 振であ る と して い る）。 こ の 点 を 明ら かにする た めに，
剛な模 型に 働 く変 動 風 圧 力の性 質を調べ た。
模 型A
に対応す る剛な 模 型の断 面と風 圧の測 定 点を図一
12に，
模 型B
に対 応 する剛 な 模 型の断 面 と 風 圧の 測 定 点 を 図一14
に示す。 これ らの模 型の幅も，
流れ を 二次元状態にす る た め．
風 洞測 定部の幅に合 わ せて 50cm であ る。
これ らの模 型 も，
弾 性 模 型と同様，
風 洞 吹き出し口か ら175 CPS の位 置の測 定部床 面に固定し た。
風圧 測 定の基 準 となる速 度 圧 は， 模 型 前方，
高さ30cm の位置にある ピトー
管に よ り測 定し た。
模 型の壁 頂 点 高 さに おける速 度圧 を qh と す るが，
これは，こ の ピトー
管に より測 定し た値 を取っ て い る。
まず，
平 均風圧 P厂 P．
，
ゴ三
1〜
8を差 動 トラ ン ス 型 圧 力 変 換 器 （東 京 航 空 計 器 製，
TP−
310D ）に よ り測 定し た。
こ こ にP 。
。
は流れの静 圧である。 そ して，
平均 風 圧係 数C
。」＝
（Pi −
Pee）〆qhを 求めた。
平 均 風 圧 係 貧 工 こ 群 b、
（
溝 Oρ5 001 o．
OOIFig
．
12 Distr】butiQns of Cp and clQ
召
．
1Q2
05
1
2 tしノUh
Fig
．
13 SPect「a of P「essu 「es5
NII-Electronic Library Service
弋P
Fig
．
14 Distributions of Cp and cち数 分 布を， 図
一
12，
図一14
に 示 す。
ま た，
そ れ ぞれ の 模 型につ い て，8
点の 変動 風圧 p，（t
）を半 導体型 圧 力変 換 器 （豊 田工機 製，DD
102）で測定し，
これ ら を磁 気テー
プに記 録した。
後に これ らを解析 し，
ま ず RMS 値 Op，，
そ して変 動 風 圧 係 数 cF∫＝
σ PJfqh を求め た。 この 分 布を も，
図一
12，
図一
14に示す。 さ ら に記 録を解 析し，
正 規 化ス ペ ク トルS。
，（f
）／σ診，を 求 め た。
模 型A
に対 応す る剛 模 型 屋 根 面の 1，
3，
5，
7点のSPJ
（f
）／σ多i を 図一
13 に，
模型B
に対 応する剛 模 型 屋 根 面の 1，
3，
5，
7点のSP
」∫）／σb
を 図一
15に示す。
3、
結 果の検 討 3．
1 内部 体 績の影 響 内 部 体 績は屋 根 面の動特性に大き な影 響 を 持ち，
V，；
25×25×80 cm3 の場 合，
内 部 体績の変化を伴う対 称一
次モー
ドの振 動は起こ ら ない 。 この事は，
無風時に対 称一
次モー
ド振 動が起こ ら な かっ た事，
風の作用の下で の振 動 変 位の スペ ク トル，
図一
7，
図一
11が対称一
次モー
ドの固 有 振 動 数にエ ネルギー
を持た ない事か ら，
明ら か で あ る。
3，
2 自励 振 動につ い て 模 型 A，Vtr＝
：
・ 。 の風 速一
応答 関係 ， 図一4
を見ると，
U．＝
6．
5 m／s で変 位のRMS
値は急 激に増 大してお り，
自 励 振 動 を起こ して い る事が わ か る。
図一
5を見る と，
変位の スペ ク トル は，
仏≦6m ／s でf
＝
10Hz にエ ネル ギー
を，U
虎＝
6．
5m ／sで は，
f
＝
10 Hz お よ び ノ＝24
Hz
oo5 Qo ． 工 三 qoO1 ゜ρ゜％
ID
．
2α5
1
2 tLtUh
Fig
．
15 Spectra of pressttres5 にエ ネル ギ
ー
を，
仏 ≧7m ／s で は，f
≒Z4Hz
にエ ネル ギー
を持っ て い る。
これ ら を考え合わ せ ると，
模型A ，
V，＝
oo は， 砿≧6．
5m
／s， 無 次 元 風 速で 言う とU
＾／f
，L≧1．
1で，
逆 対 称一
次モー
ドの 自励 振動を示す。
模 型
A
， V，＝
25×25×80 cm3 の 風速一
応 答 関 係，
図一
6
は，図一
4と同じ特 性 を持っ てお り，変位の ス ペ ク トル， 図一
7は もっ ぱ ら ノ≒24 Hz にエ ネルギー
を持っ。
こ れ らを 考え合わ せ ると，
模型A ，yt
＝ 25×Z5×80 c皿3 もU
，／f
，L
≧1．
1で逆 対 称一
次モー
ドの 自励 振 動を示すと 言 え る。
模 型
B
， Vt＝
。。 の風 速一
応 答関係，
図一8
を見ると，
肱＝7．5m
／sで．
， 変 位の RMS 値は急 激に増 大し，
自励 振 動を起こ して い る事がわ か る。 変 位のRMS
値は，U
．＝ 8．
5m ／s か ら9．
Om ／s に か けて，
あ まり変わ らず，U
．＝
9．
5m ／sで さら に大き な値を取っ て いる。
図一
9 を 見る と，
変 位の スペ ク トル は 砿≦8．
5m ／s に おい てはf
≒ 14Hz にの みエ ネル ギー
を 持っ て お り，
U
．・
＝
9．
O
m／s で はf
； 15Hz
と31 Hz に エ ネル ギー
を持っ て お り，
仏＝9．5m
／s ではf
＝
32 Hz にエ ネルギー
を持っ てTable l The flew velocity ranges over which the self
・
excited escillationshave
occurred．
靴
8
（3
｛
％
．
又
・
（ 丿
6
循 丿 ヱ ψる
ひの 芝ぐ
め
吻／ 鯒 丿蝓
／−
6
廴嫁
2 で舶丿俗
双
ひ◎ ／0 よ．
〜 ≧6
‘ 〜∠／ 属σ」∈1
ハ 00 ‘32 ∫メ酋・
肋 24 ρ〃 ≧65
≧／／ σ○ r4 4．
駐Z
‘〜 尸0 〜／へ〜6
〜渺 ≧／2
げ elBoo43‘
節 鼬 ∂0047 冫30
冫 ／0一
94
一
N工 工一
Eleotronio Libraryい る。これ らを考え合わ せ る とt7
．
5m
／s〈U
，≦9．
Om
／s，
無次元 風速で い う と，
2．
1
＜U
，〃IL
≦ 2．
6
で 対 称一
次 モー
ドの 自励振動，Vh
≧9．
Om ／s， 無次元風速で い う と，U
，／f
，L
≧1．
2
で逆対 称一
次モー
ドの自励 振 動を起こ し て いる と 言 え る。
模 型 B，Vi＝25
×25
×80
cm3 の風 速一
応 答 関 係，
図一
10，
を見る と，
変位のRMS
値はU
．ニ8．
O
m ／s か ら急 増し て い る。
図一
11を見る と，
変 位の ス ペ ク トル は ∫ ≒30Hz
にのみエ ネル ギー
を持っ て い る。 こ れ ら か ら，
模型B ，V
，＝25
×25x80cm3
は 仏 ＞8．
Om
／s，
無 次元 風 速 で言 う と，U
ん／f
，
L
＞1．
0 で逆 対 称モー
ドの 自 励 振 動を起こ して いる とい え る。
これ らの結 果のま とめとして， 自励 振 動の起こっ た風 速 域を，
模型 の動 特 性と共に表一
1に示す。
表 中，
Uh： は対 称モー
ドの 自励 振 動の起こっ た風 速 域 を， Uhtは逆 対 称モー
ドの 自励 振 動の起こっ た風 速 域 を示 す。 3．
3 自励 振 動は渦 励 振か 三宅・
他は 「吊屋 根の フ ラッ タは，
エ ッ ジ トー
ン の渦 に起 因 する渦 励 振である」と言っ て い る。 し か し，
これ は本当で あろうか。
渦 励 振の発 現 風 速は次 式で与え られる。
Uh
〆丿 L＝
1／5
ε・
・
・
……・
………’
……’
…’
……
（1） こ こ にfm
は m 次モー
ド の 固 有 振 動 数。
S，は ス トロー
ハ ル数で あり，
次 式で定 義さ れ る。S
，＝
fvL
／U，
バ………・
・
…・
………・
・
……・
（2
） こ こ にfv
は渦 発生の周 波数。
模型 A は，
V，＝
。。 の 場合 も V，＝ 25×25×80cm3 の 場合も，
Uh
／fzL
≧1．
1で逆 対 称一
次モー
ドの自励振動を起 こ し て お り，S
，＝O．
91
の 渦 が あ れば，
これ らの 自励 振 動の発 現風速 を 特 定する の に都 合が よし し か し，
そ のよ うな渦は，
屋 根 面が静 止 し て い る場 合 も存 在す るの で あ ろうか。 模 型A に対 応す る剛 模 型 屋 根 面の変 動 風 圧の スペ ク トル は図一
13 に示 さ れ て い る。
はくり せん断 層が周 期 的な流れ， 渦になっ て い る の であれ ば，
変 動 風 圧の ス ペ ク トル は明 確なピー
クを持つ は ずで ある が，
ス ペ ク トル は明 確な ピー
クを 持っ て い な い。
か ろ うじ て，
5点の スペ ク トルが矢 印で 示し た周 波 数 （S
尸 L2 ）で ピー
ク を持っ て いる と言え ば言え る程 度で ある。
図に は示 さ ない が，
3点，
6点の スペ ク トル は，
こ の程 度の ピー
ク さ え 示 さ な かっ た事を 考え る と， は く り せ ん断 層は渦に なっ てい る と は考え ら れ ない。
模 型B は Vs＝
。。 の 場 合，
2．
1〈 仏／f
，L≦2．
6で対 称一
次モー
ドの 自励 振 動 を 起こ して い る。
こ れ は，
S
，＝
0．
5の渦 発 生があれば，一
応，
渦 励 振と して説 明で き る。 ま た，
模 型B は，
V，＝
＝
。。 の場 合，
仏／f
，L＞1．
2で，
VE＝
25×25×80 cmS の場 合 ，U
，／f
，L
＞1．
0で逆 対 称一
次 モー
ドの 自励 振 動 を示して い る。
これ らも，S
，＝1．0
の 渦 発 生が あ れば，
その発現風速を特 定す るの に都 合が よ い。
模 型B
に対 応す る剛 模 型の屋根 面に働く変動風 圧力 の スペ ク トル を図一
15 に示す が，
ス ペ ク トル は明 確な ピー
クを持たず， は く り せ ん断 層は，
周 期 的な流れ，
渦 になっ て い る とは考え ら れ ない。
4．
結 語 風洞実験に よ り，一
方 向吊 屋 根の弾 性 模 型の一
様 流 中 で の挙動を調べ，
自励振 動の有 無を調べ ると共に，
剛な 模型に働く変 動風 圧力の性 質を調べ，
屋 根 面の自 励 振 動 を 渦励 振と し て と ら え ら れ る か を検 討 し た。 ま た，
内 部 体 績 が 弾 性 模 型の動 特 性に及 ぼ す影響につ い て も調べ た。
次の点が明らか になっ た。 （1） 内 部 体 績は屋 根 面の 動 特 性に大き な影響 を持 つ。
内 部 体 績 y尸 25×25×80cm3 の 場 合，
内 部 体 績の 変 化を伴う対 称モー
ド振 動は起こ らない。
（2）一
様 流 中の屋 根 面は自励 振 動 を示す。
こ こで用 い た模型A
は，V
，＝
QQ の 場 合 も，
V，キ。o の 場 合 も，
砿／ゐ五≧Ll で逆対 称一
次モー
ドの 自励 振 動を示し た。 ま た，
模 型B
は，yl＝
。 。 の場 合，2．
1＜U
．／f
，L
≦2．
6で 対 称一
次モー
ドの 自 励 振 動，U
．／f
，L
≧ ユ．
2で逆 対 称一
次モー
ドの 自 励 振 動，
y‘キ。。 の場 合，
眺／f
，L＞1．
0で 逆 対 称一
次モー
ドの 自励 振 動 を示し た。 （3
） 剛な模型の屋 根 面 風上端か ら発 生 する はく りせ ん 断 層は周 期 的 な 流 れ，
渦 とはな ら ない。
ゆ えに，
上記 の 自励 振 動 を渦 励 振と して とらえ る事はで き ない。
一
様 流 中の一
方 向 吊屋 根の屋根面が自励振動を起こす 事，
こ れ を 渦励 振と して と らえ る事は で き ない事 を 明 ら か に で き たと思うが ， どの よ う なメ カニ ズム で この 自励 振 動が起こるのかは明 らか に できなか っ た。
今 後，
こ の 点を明ら か に し た いと思 う。
5．
謝 辞 実験， デー
タ解 析を手 伝っ て もらっ た金 沢工大，
工学 部，
建築学科の松 本 研 究 室 卒 業 研 究 生の諸 君に感 謝する。
参考 文 献 1＞ 川 村 純 夫，
木 本 英 爾 ：一
方 向 吊 屋 根 構 造の耐 風 安 定 性， その 1現 象，
日本建築 学会論 文 報 告 集，
第275号，
PP．
9−
14，
1979年1月．
2） 森 武 雄 ：Wind t皿 nel study of the response of a sus
．
pended roof to the action Df wind
，
同上，
第290号，
pp」−
ll，
1980年4月．
3） 内 山 和 夫
，
ほ か 2名 ：吊 屋 根の風 に よ る 動 的 挙 動，
第 7 回風 工学シンポ ジ ウム論 文 集，
1982年12月．
4）Matsumoto
，
T、
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way type suspehsio 皿 reofs tQ windaction
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＆ Indust．
Aerod．
，
Vol．
13，
pp．
383−
394，
1983，
5）三宅 昭 春，
’
ほ か 3名 ：一
方 向 吊屋根の フラッ ター
に関 す る基 礎 的 研 究一
壁 付 吊 屋 根の フ ラッ タの発 生 機 構につ い て，
日本建 築 学 会 構 造系論 文 報 告 集，
第367号，
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37−
46，
1986年9月．
6） 松 本 武 雄 ；「一
方 向 吊 屋 根の フラッタに関す る基礎 的研究一 95 一
NII-Electronic Library Service
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Nt,
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Wind Engineering.pp.1061-1072, 1981.
SYNOPSIS
UDC:624.0g2.41
WIND
TUNNEL
STUDY
OF
THE
SELF-EXCITED
OSCILLATION
OF
ONE-WAY
TYPE
SUSPENSION
ROOFS
IN
A
SMOOTH
FLOW
by Dr.TAKEO MATSUMOTO, Member of A,I,J.
Characteristics
of theresponses of elastic one-way typesuspension roof models and characteristics of the fluc-tuatingpressures
on thecorresponding rigid roef models ina smooth flow have been examinedby
wind tunneltests.Main findingsare :
1)
The
internal
volume muchinfluences
dynamic
propeities of ela$tic modeLs,Symmetric
rnode oscillations,which need change of the
internal
volume,do
not occur tomodels with theinternal
volume V}=25 ×25×80 Cm3.2)
Suspension
roofs inthesmoothflow
do
exhibit self-excited oscillations. ModelA,
both
in
thecases ofV,
=oo and V,#co, hasexhibited self-excited oscilLation inthe anti-symmetric firstmode inthe flow velocityrange
U),1.AL)1.1,
whereUL
istheflow
velocity at the wallheight,
JL
the naturalfrequency
ef thesymmetric
first
rnode oscillation andL
thespan,Moclel
B,
X=oo,
has
exhibited self-excited oscillationin
the symmetric
first
modein
thefiow
velocity range 2.1<VhljlLg2.
6,where.tl
is
the Aat'uralfrequency
of'thesymmetric
first
mode oscillation, and self-excited oscillatienin
theanti-symmetricfirst
modein
theflow velocity rangeULIAL)1.2.
Model
B,
VIIco,has
exhibited self-excited oscillationin
theanti-symmetricfirstmode
in
theflowvelocity range ULIAL>1.0.3) The spectra of the fluctuating
pressures
on the rigid Toof models do not have anydistinct
peak.
Itshowsthattheshear
layers,
whichdevelop
from
thewindwarcl edges of therigici roof models,do
notbecome
ces.
Thus,
the self-excited oscillations mentioned aboveis
not the vortex-excited oscillation, though afew
researchers claim thattheyare.
,
