突風時の気圧降下を考慮した屋根葺き材の耐風性能の解明

阐明考虑阵风期间压降的屋顶材料的抗风性能

基本信息

批准号：
21K04234
负责人：
竹内崇
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，木造建物の屋根葺き材の突風による被害低減を目指す上で，突風時に屋根葺き材に作用する力および突風下での物体の飛散に着目し，突風時の気圧降下が屋根葺き材の耐風性能に及ぼす影響の解明および突風下での物体の飛散性状の解明を目的としている。2022年度は，2021年度に続き，突風時の急激な気圧降下によって建物に生じる気圧差力の特性に関するより詳細な検討を，数値流体計算を用いて実施した。風速急変時に生じる気圧降下を利用した既往の突風風洞実験を模擬した数値流体解析により，急激な気圧降下による内圧変動を再現するにあたっては，圧縮性流体として解析を実施する必要があること，数値流体計算により生じる防風箱内の静圧変動が正側に生じるか負側に生じるかは，圧力の基準点の位置により異なり，圧力降下を再現するには，風上側に基準点を取る必要がある。また，圧力基準点が防風箱から離れるほど圧力変化量は大きくなることなどを明らかにした。また，解析モデルをより簡略化し，気圧降下を直接境界条件として与える解析モデルを考案し，建物に複数の開口がある場合の内圧応答の評価方法を数値流体計算により検討した。複数の開口がある場合の内圧は，複数の開口からの流入を考慮して，既往の内圧評価式を拡張した式により評価できることを示した。また，複数個所に開口があり，それぞれに作用する外圧が異なる場合は，内圧変動が差圧力の向きにも影響する可能性があることを簡易化した解析モデルによる数値流体解析により明らかにした。

本研究旨在通过关注阵风期间作用在屋顶材料上的力以及阵风下物体的散射来减少阵风对木结构建筑屋顶材料造成的损坏。本研究的目的是阐明物体对阵风的影响。抗风性能和阵风作用下物体的散射行为。继2021财年之后，我们在2022财年使用计算流体计算，对阵风期间压力突然下降而在建筑物上产生的压差力的特征进行了更详细的研究。通过计算流体分析模拟过去利用风速突然变化时发生的压降的阵风风洞实验，我们发现，为了再现由于突然压降引起的内部压力波动，有必要将分析作为可压缩计算引起的防风箱内静压波动发生在正侧还是负侧取决于压力参考点的位置，为了再现压降，需要将参考点设置在迎风侧。。另据透露，压力参考点距离防风箱越远，压力变化量就越大。我们还简化了解析模型，设计了直接使用压降作为边界条件的解析模型，并利用计算流体计算研究了如何评估建筑物具有多个开口时的内部压力响应。结果表明，考虑到来自多个开口的流入，可以使用现有内压评估公式的扩展公式来评估存在多个开口时的内压。此外，使用简化分析模型的数值流体分析表明，当存在多个开口并且作用在每个位置的外部压力不同时，内部压力波动也会影响压差的方向。