丸屋根型連棟ハウス屋根面に作用する風圧の変動について　－施設園芸ハウスの耐風性に関する基礎的研究－

丸屋根型連棟ハウス屋根面に作用する風圧の変動について

    一施設園芸ハウスの耐風性に関する基礎的研究−

篠 和夫・中崎昭人 (農学部構築工学研究室)

Wind Pressure Fluctuation on the Roof

 of Round

Shaped Continuous House

A Fundamental

study on Windproof

   Characteristics

of Greenhouse

-    Kazuo Shino and Akito Nakazaki ＬａｂｏｒａtｏｒｙｏｆＣＯ几ｓｔｒｕｃtｉｏｎＥｎｇｉｒ

  Abstract: In the previous paper, we discussed the wind pressure fluctuation on ａ roof of round shaped rigid model greenhouse using ａ wind tunnel. However, a form of ａ continuous house is mainly used in fact. Therefore, it is important to know the characteristics of pressure fluctuation for this type of greenhouse. A single house and two types of continuous house are considered and the wind pressure coefficients and power spectra of pressure fluctuation are calculated｡

  Results obtained are as follows: On the part of the dent between houses, wind pressure is positive and is negative on the other part. Excellent oscillation of pressure fluctuation appears on the almost every roof.

      Ｉ．まえがき 筆者らは以前より，施設園芸ハウスの耐風性問題に関して，風洞実験による基礎的検討を行って きた。その中で，切妻型及び丸屋根型屋根面上の剥離境界層内部に発生する渦の周期性によると思 われる，屋根面上の圧力変動が観測された1)。  ところで，最近の施設園芸ハウスの傾向は，鉄骨柱，コンクリート基礎付きの丸屋根型パイプ屋 根ハウスが多くを占めており，しかも，この軒柱を共用させて幾棟にも重ねた，いわゆる連棟型の ものが多く用いられている。そこで，本論文は，丸屋根型２及び３連棟ハウス屋根面に作用する風 圧変動を測定し，単棟の場合に現れていた風圧変動の周期性が連棟の場合にはどのようになるのか を実験的に検討しようとするものである。        ｎ．実験方法 実験に用いた風洞は文献２）に示したと同じものである。 本実験に用いた模型ハウスは，高知県農林技研型と呼ばれるタイプの，縮尺ソ。の模型である。

226 （ 然科学 これは間口24CII1,軒高6.7cm,屋根中央部の高さ11.8cmの半長円形（ライズ比0.2125)で，奥行きは 66.7cinとした。模型の材料には合板を使用し，木目にトノコを詰め，さらに表面にニスを塗布して 粗さを少なくした。屋根面圧力の測定のために，模型ハウスの中央断面に直径I1皿の孔をFig. 1 に示す位置にあけた。これに内径0.4iiimのパイプを差し込んで固定ﾚし，半導体型圧力変換器（豊田 工機製）に接続した。模型ハウスは風洞吹き出し□前方70cmの所に風向に直交して設置し，模型台 に固定した。２連棟及び３連棟の場合には，同様のハウスを下流側に連ねた。 ・−・︲・︲ ・ 111111   ｜ *""T* ■"■“" 24.0 ︲︱−111111T’／’ Fig. 1 圧力測定位置 単位：cm  模型ハウスに風洞風を作用させ，各測定点で得られた屋根面の風圧力は，アンプ，フィルタを介 してトランジェントメモリに記憶し，データを処理した。口十ぺズフずルダの遮断周波数は80 Hz とし，サンプリング周波数100Hｚ，データ数1024個とし，その平均値から風圧係数を求め，さらに パワースペクトルを計算した。風洞風速は20m/ｓとした。

丸屋根型連棟ハウス屋根面に作用する風圧の変動について （篠・中崎） ₂₂₇       Ⅲ。実験結果及びその考察  １．風圧係数分布  ／  各測点の平均風圧から風圧係数cp(=2P/pv^ここで，Ｐ：圧力，ρ：空気密度，Ｖ：風速で ある。）を求め，図示したものがFig.2である。    犬         ／ → Wind → Wind → Wind ㈲単棟 （b）2連棟 0 1.0 2.0 1 ・ 1 1/」    Cp      犬(c) 3連棟        Fig. 2 風圧係数分布  図から以下のことが示される。  単棟の場合：上流側屋根面全体にわたって大き=な負の風圧係数分布となり，屋根面中央から下流 側にかけてそれが徐々に小さくなり，下流軒付近ではゼロに近い値となる。  ２連棟の場合：上流から数えて第１棟の上流側屋根面における風圧係数分布はおおよそ単棟の場 合と同じであるが，下流側屋根面では正の小さな風圧係数となる。第２棟上流側でもやはり値は小 さいが，正の風圧係数となる。上流側屋根面中央よりから下流側屋根面にかけては再び負の風圧係 数となる。      ト

228 高知大学学1術研究報告 ３連棟の場合：第1ﾆ棟は基本的に2j連棟の場合の第ﾅ1=:IS で負圧となる:ものの,ニ上･)下流軒側では正の風圧係数ｻ4どﾉ==た 数分布となる執屋根中央かｿら下流軒部にかけては負の遍 以上のごとから，連棟め場合ぱは,………ノヽウスの谷部 屋根面の圧力は正となり･,。また,△屋根面中央部で=ぱ る。この流れを模式的仁科ぽ｡31に示すj………1 2｡風圧変動‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ニ ニj  十く∧ 単棟丿連棟いずれ９場合も各屋根面々測点はFiぽトL＼に示 側から数えで第1万棟の測点は駈jlﾚ∼10,………第j2棟:は駈1:1卜加=と于し， １に10，第==2棟はNall 20√第３棟はNa21 30の様に測点滅iをj

︵ ︱ ぺ こ ︶ ｇ ︶   Ｂ ｊ ＾ ｏ ａ ｄ ｓ S/g第宍2こ棟は､ﾄ屋根面中央部 ･...･･･●･･･l._lﾐ.aふ.･･. ･:ﾆ.､、一._か一一4----〃 =では正の風圧係 場合ぱ上流 ]第１棟yはｋ

丸屋根型連棟ハウス屋根面に作用する風圧の変動について ・中崎） _229へ  単棟の場合：上流側では，測点Nalでは余り顕著ではないが，それ以外の測点では20Hz付近を 中心にしたピークを有する卓越した圧力変動が観察される。下流側では，屋根面中央に近い測点N(1 6では上流側でみられたと同様のピーク周波数が観察されるが, Na7, 8では顕著なピークは観察 されず，下流棟付近のNa9, 10では，余り顕著ではないものの，再び20Hz付近のピークがみられ るようになる。これは文献１)に示したのとほぼ同様の傾向にある○ 測点ｋ１ 1071      110°..     10-' 10 : う 10 ∠ 感 10 : 10-3      10-2      10-' ｋ２ k･3 ︵ Ｉ ヘ ︷ ︸ ︶ Ｓ ︶   Ｂ ｊ ＾ Ｄ ａ ｄ ｓ ｋ４

]感

10￣1      10-'      10-1      10-1      10' 10 : 2 う 1o 二 回 よ 回上白 よ 10-'      10￣3      10-3  =-   10一3      10７ 1 0 ￣ 1 0 ￣ ｋ６

Ｍ

一々

゛'χ Nail   Na7 10° 1 ﾚ ﾖ 10￣2   ｋ12  10 50 ｋ17 ｋ５ N(λ15 ﾄづ 1  N(1 2 50 1  10 50   ｋ18 1  10 50  周波数(Ｈｚ)   ｋ20      十  Fig. 5 2連棟ハウス屋根面の風圧変動のパワースペクトル  ２連棟の場合：第１棟上流側屋根面の圧力変動は単棟の場合と基本的には同様であるが，下流側 は単棟の場合と異なり，下流側屋根面全体にわたってほぼ20Hz付近を中心とするピークが観察さ れるようになる。第１棟のNo. 2, 3で観察されたピークが，第２棟の同様の箇所である測点Nal2, 13では見られなくなっているが，逆比第１棟のNalでは見られなかったピークが，第２棟の同様の 箇所である測点Nailで観察されるふ下流側屋根面は，単棟の場合とほぼ同様の傾向を示す。

230 ︵Ｉヘ︵ごｚ︶ ^ ｊ ＾ Ｄ ａ ｄ ｓ   ａ ｏ M ｏ ｊ ＼高知大学学術研究報告コ第36巻………=〉(1989)………1万万J I ;万=自然科学1:くﾉｹﾞ………:………… ￢￣￢￢100ｒ￢￣ＴＴ￣T1 100｢‘￢￢寸←￢｣10']｢ナ十十『ﾔﾄ1∧100け→￢Ｔ“

丸屋根型連棟ハウス屋根面に作用する風圧の変動について （篠・中崎） 231  ３連棟の場合：この場合も基本的には２連棟の場合と同様である。すなわち，第１棟の上流側で は測点Nal以外は顕著なピークが観察され，下流側でも同様のピークが観察される。第２棟も，谷 部のうち, Nal2, 13ではピークがはっきりとせず，それ以外は顕著なピークがみられる現象は２連 棟の場合と同様である。この傾向は第２棟と第３棟との間の谷部でも同様であり,＼このような谷部 での圧力変動の傾向を示すものである。第３棟の下流側は，単棟及び，２連棟の第２棟の下流側と 同様の圧力変動の傾向を示しており，それより下流側に物体のない後流域に接した丸型屋根面の圧 力変動の特徴を示すものである。  ここに示された顕著な圧力変動は，乱流境界層内部に発生した渦によるものと思われる。  以上のことから，単棟の場合には顕著な圧力変動のピークが観察されなかった下流側屋根面中央 部において，連棟では谷部となるこの部分が顕著な圧力変動のぱークを示すようになること，連棟 の屋根面中央部全体にわたって圧力変動のピークが存在すること，等が示される。 IＶ.ま と  め  近年利用度めもっとも高い丸屋根型連棟ビニルハウスの基本的耐風性能を知るために，風洞風中 の模型ハウスについて，屋根面の風圧変動を測定し，風圧係数及び変動のパワースペクトルを計算 した。その結果，次のことが分かった。 ニ１／単棟の場合には屋根面全体にわたうて風圧係数は負値を示すが，連棟lこなると，谷部では正   圧を示すようになる。  ２．谷部以外の屋根面中央部では，どの屋根面でも大きな負の圧力を示す６  ３．一部を除き，谷部を含めた屋根面のほぼ全体にわたって20Hz付近を中心とする圧力変動の   顕著なピークがみられる6これは，乱流境界層内に発生した渦によるものと思われる。 引 用 文 献 １）篠・中崎：一様流中の剛模型ハウス屋根面に作用する風圧の変動について，一施設園芸ハウスの耐風  性に関する研究（Ｉ）-，農土論集139, pp. 25-33 (1989) 2）中崎・玉井・桑原・原：切妻型１棟建てハウス周囲の二次元的風圧分布特性一一園芸ハウスに作用する  風圧に関する実験的研究Ｉ 一一， 農土論集44, pp. 49-56 (1973) (平成元年９月30日受理) (平成元年12月27日発行)