三種の陸屋根上での積雪深と■地．上積雪深との比較

551，578．46

三種の陸屋根上での積雪深と■地．上積雪深との比較

中村 ^{勉＊リ可部} 修＊ま中村秀臣＊矛東浦將夫吃沼野夏生＊

国立防災科学技術センター新庄支所

Compa㎡som of the Roof Snow Depth on Three Dimerent Types       of Bui1dings with the Ground Snow Depth

       By

Tsutomu Nakamum，0samu Abe，Hideomi Nakamum，

       Masao Higashiura a11d Natsuo Numam

8〃吻・肋肋，仰が・1〃lRθ∫θα肋0θ・fぴμ1）ゴ∫σ附伽リθ〃ゴo・

      ∫ゐ加1o一∫〃，γαη〃8α肋一κθη996，∫σρα〃

Abstmct

    Dai1y snow depths onエoofs of thエee diffe正ent types of buiユdings weエe measuエed in the1ast su㏄essive six winters and compaエed with the dai1y snow depth on the g正ound．

    The conc1usions aエe as fol1ows：

（1） The t杣1e正the bui1ding，the1oweI the Ioof snow depth，if the buiユding has no higheエ     bui1ding at the windw肛d．

（2） If the bu胴ing is tau，and if theエe is a highe正building副t the windward，then the     bui1ding had moIe snow depth on itsエoof than on the gIound・Case studied was for     distance between two bui1dimgs of1Om．

（3） Re1ative to items（1）and（2），item（1）is app1icab1e to bunding（Rc），because正oof     snow on the bui1ding（Rc）is g正adua皿y me1ted away duIi】lg winteエdue to the heat     且ow t11mugh the ce肚ng（see Fig．1）．

（4） Ratios of the max．snow depth on theエoof to the max．snow depth on the gエound     we正e ca1culated fエom the above measuIements as fonows：

    （a） Foエthe iso1ated buiユding of about1Om tan on the gエound，正oof snow depth        was about80％of the gエound snow depth in the case of1ight and heavy         snowfa11winteエs，and was about60％of it in the moderate snowfa11winte互．

    （b）For the iso1ated buidingofabout4m high，Ioofsnowdepth was about80％in         the modeエate snowfau yeaエ，but in the1ight and heavy snowfa11yea正s−the         エoof snow depth was about the same as the ground snow depth．

・ 新庄支所，

榊 新圧支所雪害防災研究室

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

はじめに

 前報（中村・阿部：1978，Nakamura and Abe：1979）では，高さや規模形状の異なる 三種類の陸屋根上での積雪の断面観測結果に基づき，測定された屋根雪の深さの違いは，屋 根面を通過する熱による融解のためであると推論した．しかし，この観測は1冬期間のうち わずかユ回の測定に基づいていたので，より多くの観測データの収集が望まれた．それゆえ，

翌年からは・屋根上での毎日の積雪深の測定が開始された．積雪深の他に，融雪量，天井か ら屋根面へ通過する熱流量，屋根裏温度および気温，積雪層の断面観測が行なわれたが，本 報告では過去6冬期問の積雪深の解析結果のみについて述べる．

1．測定場所

 屋根上の積雪の観測を行なった建物は，支所構内にある庁舎（Rc），器材庫（Rs）及び観測 室（Ro）である（図ユ参照、）．

図1 屋根雪測定を行なった三種の建物，庁舎（Rc），器材庫（Rs），及び観測室    （Ro）．

Fig．1 T㎞＝ee diffeIent typcs of bu皿dings wheエe dai1y Ioof snow depths weIe

   measu工ed．

 図2に，それぞれの建物の相対位置，屋根の地上高，勾配及び下り勾配方向を示した．同 図からわかるように，器材庫は冬の季節風の庁舎の風下側に位置している．地上での積雪深 の観測点は，ユ982年4月までは同図G iの所にあり，1982年11月からは器材庫（Rs）

の南東端から南東方向へ約70m離れた地点G2へ移った．積雪深測定用雪尺の設置箇所は，

図2に黒丸印で示してある．それぞれの屋根材は，庁舎と器材庫が長尺カラー鉄板であり，

観測室はコンクリート防水モルタル仕上げである．屋根雪を測定している建物の造りは，庁 舎（Rc）と器材庫（Rs）にあっては鉄筋コンクリート造，観測室（Ro）は鉄筋ブロック造・

モルタル仕上げである．

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図2 三種の建物，Rc，Rs，及びRoの配置図．

Fig．2 Locations of the thIee bui1dings，Rc（centエa1bui1d㎞g，tanθof the mof is8／100），Rs    （sto正e house，tanθ：4／100），Ro（obseπationa1house，tanθ：2／100）and of the gIound    snow measurement po㎞ts（G1，G2）．Distances between these two buildings are120m be−

   tween Rc and Ro，1Om between Rc and Rs，and20m between Ro and Rs．

2．測定結果

 ユ977年からユ983年までの6冬期にわたる各屋根上及び地上での積雪深の日変化を図3 にまとめて示した．図から分るように，1978〜79年は寡雪年，1979〜80年と1980〜1981 年は大雪の年といえよう．1980〜81年はいわゆる56豪雪の年である．この図で崇印を付け た所は，そこで屋根雪下ろしをした事を意味する．多量の屋根雪荷重による建物の倒壊を恐れ たからである．すなわち，雪下ろしをした年は，1980年の2月のRsとRo，および1981 年1月のRc，Rs，Roである．ただし，1980年2月のRs（器材庫）については，屋根雪は

一部のみ下ろした．

 三つの建物と地上での積雪深を比較してみると，どの年でも，器材庫上では，地上とぼぼ 同程度の雪が積もっている事が分る．一番少ないのは庁舎であり，次に観測室で，この順番は 年が変っても不変である．すなわち，一番背が高くてしかも風上側にある庁舎上で一番少な く，庁舎の陰でかつ風下側の器材庫では地上と同じ程度，庁舎の影響は受けず，独立建家で はあるが背の低い観測室にあっては庁舎と器材庫との中間の値である．最大積雪深について 比較すると，庁舎では地上の約半分しかない年があった．これは，1977〜78年，1981〜82

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

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図3

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庁舎（Rc），器材庫（Rs），観測室（Ro）屋上，及び地上（G）での積雪深の日変化（共 印はそこで雪下ろしをした事を意味する）．横軸下方の突出線は欠測を意味する．

Vaエiations of dai1y snow depths on the gエound and on t㎞ee different bui1dings du正ing each winter・Rc：cent制bui1dhg，Rs：sto正e house，Ro：obse正vationa1house and G：

罫ound．An asteIisk−maエk mems wheエe Ioof snowエemova1was done−Thick ho正izonta1 and veエtica1thiIl sho正t1㎞es unde正the axis of abscissa me㎝the1ack of the snow depth measurement the正e．

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  NOV．■DECI−JAN、一FEB．一MAR．APR．  NOV− DEC．』JAN．■FEB一 MAR．APR．

図3 庁舎（Rc），器材庫（Rs），観測室（Ro）屋上，及び地上（G）での積雪深の日変化（￥

  印はそこで雪下ろしをした事を意味する）．

年および1982〜83年であるが，これらの年はいわゆる平年の年に相当する．

 図4は，各屋根上での積雪深と地上での値とを6冬期分全てについて比較したものである．

横軸には地上での積雪深を，縦軸には屋根雪の深さを示している．斜線は45度の線である．

それゆえ，両者の値が同じ時には，この斜線上に値が来ることになる．矢印記号は時問的経 過を表わしている．実線は毎日の測定になるものを，点線はそれ以外の測定によるものを表 わす．途中で屋根雪下ろしをしたものにっいては，その直前までのものしか表示していない．

 建物の違いについて比較してみると，器材庫上では，年によらず，いつもほぼこの斜線上 にあることが分る．すなわち，地上での値とほぼ同じである事を示す．注意深く観察すると，

ユ978〜79年と1982〜83年の年を除くと，むしろ地上よりは多い事が分る．もっとも，1979

〜80年と1980年〜81年の2カ年については，途中で屋根雪下ろしをしている事に注意せね

ばならぬ．

 庁舎について観察してみると，どの年をみても地上の積雪深よりも大きい事は決して無い．

寡雪年（1978〜79年）や大雪年（1979〜80．1980〜1981年）では，屋根雪は地上の値に近 づくが，平年についてみると，45度線よりもかなり下方右寄りになっている．すなわち，か

なり地上の値よりも小さい事を意味している．

 観測室についてみると，45度の斜線上に分布している年もある一方，他方ではこの斜線の

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

1977−1978 WINTER

CENTR＾L BuILDING ！R c

Σ 工

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       図4．1

1977−1978 WINTER

STORE I−1OuSE I R s

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図4 Fig・4

 8・25     ■，・58     8・75     一・8口     1，25     1，50     1，75     2■8■

         CROuND SNOW DEPTH （M）

       図4．2

地上と屋根上とでの毎日の積雪深の対比の経時変化．

T㎞e v虹iation of dai1y snow depths onエoofs and the 冨・u・d．I・晦u正es・fFig・4−8，4−9，4−10，4・11and4・12・

㎝asteIisk・m趾k me㎝s where正oof smw Iemova1was done，the正efo正e，since曲en no Ioof snow depth was 血awn in the figuIes．

1977−1978 WINTER

OBSERV＾TION HOuSE ，R o

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図4．3

1978−1979 WINTER

CENTR＾L BUILDINC I R c

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      CROUNO SNOW OEPTH （M）

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図4．4

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

1978−1979 WINTER

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図4．5

1978−1979 WINTER

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注

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       CROUND SNOW OEPTH （M）

図4．6

1979−198Z WINTER

CENTRAL BUILOI NC ；R c

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図4．7

1979−198Z WINTER

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      CROuNO SNOu OEPTH （｝）

図4．8

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

1979−198Z WINTER

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図4．9

198Z−i981 WINTER

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図4．10

8

198Z一ユ981 WINTER 670RE HOuSE l R s

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図4．11

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198Z−1981 WINTER

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図4．12

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

198ユー1982 WINTER

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図4．13

ユ981−1982 WINTER

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図4．14

8

1981−1982 WINTER

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図4．15

1982−1983 WINTER

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図4．16

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

1982一ユ983 WINTER

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図4．17

2

1982−1983 WINTER

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図4．18

下方に位置している年もあるが，下方への分布の幅は，庁舎ほどではない．これは，図3の 所で説明したように，観測室屋上での積雪の仕方は，庁舎と器材庫上での中問のタイプをと

っている事に相当しよう．

 これらの屋根雪と地上積雪の深さの対比図は図5の様に模式化される．すなわち降雪の開 始（S点）と共に増加期（線分I）を経て最大積雪深（M点）に到達し，更に減少期（線分 D）を経て終雪日（E点）を迎える．線分Iの傾きが45度よりも小さいという事は，積雪深

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   GROuND SNOW DEPTH

図5 図4の抽象化図．

Fig．5  S血np1二ified and typica1 patteエ11 0f    the肚「e of the mof snow．

   I＝ inc】＝easing stage，M：max血num    point，D：decreasing stage，畠md    E：end（fina1point）．

の増加速度が小さい事に相当し，線分Dの傾きが45度よりも大きい事は積雪深の減少速度が 地上での値よりも大きい事を意味する．この様な見方から，日降雪の積もり方を見るとIの 傾きは日降雪深が大きい時にはほぼ同じであることが分る．大雪の年（1979〜80年，1980

〜1981年）には，この傾向がより判然としている．

 では，この様な屋根雪の深さは，地上積雪深に比べてどの程度のものであろうか．図6は，

屋根雪の深さの地上積雪深に対する比が，その時々の地上の積雪深との対応でどのように変 っているかをみたものである．ただし，屋根雪の深さは毎冬の最大値のみについて考察して いる．この図から判るように，地上での積雪深との相関はみられないが，二つのグループに 分けて考えた方が実用度が高いと思われる．すなわち，1979年（1978〜1979年の冬期を 表わす，以下同様），1980年と1981年（これらは寡雪年か大雪年）のグループとそれら以 外（これらは平年）である．表1および表2は，これらをまとめて表示してあるが，寡雪年 か大雪年にあっては庁舎屋上には地上の81％，観測室屋上では96％，器材庫では103％の値 の雪が積もっていたという事になる．平年にあってはこれらの値は小さく，庁舎にあっては地 上の56％，観測室屋上では8ユ％であるが，器材庫屋上では寡雪年や大雪年とさして変らぬ102

％の値であることが分かる．これらのパーセンテージは1979．1980．1981年の3カ年の

平均値である．

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

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図6 屋根雪の深さの最大値の，地上積雪深の最大値に対する比の地上積雪深に対する依存    性．図中下方の2桁の数字は西歴年号を下2桁で表わしたものである．

Fig，6 Vaエiation of theエatio of the max．snow depth on the正oofto the max．snow depth    on the g正ound against snow depth on the gエound．

表1 地上と屋根上とでの最大積雪深の比較，G：地上，R：屋根，添字のCは庁舎，Sは器    材庫，Oは観測室を意味する．

Table1Max．snow depths on mofs and on the gIound，and the ratio．G，Rc，R＝s and Ro cor正e−

    sponding to snow depth on the gエound，on theエoof of the central bui1ding，on the roof     of the stol＝e house and on the roof of the obse1lvationa1house工espective1y．

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    他年

最大積雪深，cm （屋根雪／地上雪） ^起 日 備    考 yea「

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Remarks

1977〜78 ^{147 80（O．54） 152（ユ．03） 118（0．80）} 2／23

^平年

⁷⁵

1979〜80 ^{166 129（0．78） 166（1．00） 159（0．96）} 2／4 ^{大雪のため途中で}

ユ980〜8ユ 144 121（0．84） 15ユ（1．05） ^{ユ45（ユ．01）} ユ／13 雪下ろしをした 1981〜82

¹³¹

^平年

1982〜83 ^{122 70（0，57） 118（0．97） 91（0．75）} 2／22

^平年

表2 地上と屋根上とでの積雪深の比．寡雪・大雪年と平年とで

Table2Ratio of theエoof snow depth to the gエound snow depth．

   The正atios皿e faiエ1y we11阻ouped hto two categories    dependhg on the winte正snoWfau condition，i．e．，a heavy    ○正a weak snowfau yeaエand a modeエate snowfa11yea正一

年。ear「atiO 比 Rc／G Rs／G Ro／G

寡雪年

^{0．81 1．03 0．91} 大雪年

0，78 1．00 0．96

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^{0．84 1．05}

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       建物の地上高（m）

図7 屋根雪の深さの最大値の，地上積雪深の最大値に対する

   比の建物の高さ（地上高）依存性．黒丸印は寡雪年また

Fig，7 V趾iation of the Iatio of the max．snow depth on the    正oof to the max．snow depth on the里ound aga㎞st     the height of a bui1ding．So1id circ1es conespond to a    weak o正a heaW snowfa11ye肛md open ciエc1es a modeエー

国立防災科学技術センター研究報告 第32号 1984年3月

 図7は，これらの値（表2にも示されている）を基に，屋根雪の深さの最大値が建物の高 さに応じてどう変わるかを示したものである．この図上には地上での最大積雪深との比を取 ってはいるが，上述した通り，地上での積雪深に応じて屋根雪の深さも増えているから，定 性的にはこの様に考えてもよい．そうすると図7からも分るように，建物の高さが高くなれ ば屋根雪の深さが減るといいたい所であるが，その建物の立地条件を考えねばならない事が 分る．いくら背が高くても，風下側であれば，屋根雪はむしろ地上よりも多く積もることが 分る．もし，建物が同じ気象条件下にあれば，勿論，背の高い建物ほど積雪深は小さいとい

える．

3．結論と考察

 6冬期問にわたる積雪深の測定により，風上側でかっ背の高い建物上での屋根雪の深さは，

風下側かあるいは背の低い建物上での積雪深よりも小さい事が判明した．この原因は，背が 高いため，恐らく風の作用で降雪量が少ないためと考えられる．更に，前報（中村・阿部：

ユ978，Nakamura and Abe：1979）でも述べたように，この背の高い庁舎では，天井から 屋根に抜ける暖房余熱のための融雪作用が効いていることは問違いがない．この両者の程度 を知るためには風速および融雪量の解析にまたねばならない．しかしながら，通常の暖房が ある普通の造りの陸屋根の建物にあっては，高さが地上高10m位のものにあっては，地上積 雪深の6割ないし8割強が，高さ4m位の建物にっいてはその8割ないし9．5割が積もって いるといえよう．他方，或建物の風下側の暖房のない建物にあっては，たとえ，その地上高 が6m位におよぶものであっても，地上での積雪深を越えて積もる事があるから，建物を設 計する際の雪荷重の見積りには熟慮を要しよう．屋根上の積雪深の風の影響については次報

（阿部・中村：1984）を参照されたい．

謝 辞

英文通読をして下されたT・E・ラング教授に御礼を述べる．また，観測期問の一部ではあ るが，その読取りに精を出された大津政良，鈴木克彦両君にも御礼を述べるものである．

       参 考 文 献

1）中村勉，阿部修（1978）：陸屋根上の積雪の断面観測とその積雪底部での融解．国立防災科学技

2）Na㎞mura，Tsutomu and Osamu Abe（ユ979）：Observations on vertical profiles of the snow   cover㎝roofs and㎜elti㎎at the bottom of the snow cover．Draft Translation691，

  1〜ユ9，ColdRegions ResearchandEngineeringLaboratory，Hanover，NewHampshire，USA．

3）阿部修，中村勉（1984）：陸屋根上の日降雪深に及ぼす風の影響．国立防災科学技術センター研  究報告，第32号，73〜87．

      （1983年ユ1月30日 原稿受理）