説明

速度圧の計算方法(E=Er²×Gf・地表面粗度区分・ガスト影響係数)

速度圧の E を、地表面粗度区分ごとの Zb・ZG・α と、ガスト影響係数 Gf の表から求める方法です。

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基準風速・地表面粗度区分・高さから速度圧と風圧力

地表面粗度区分ごとの数値

平成12年建設省告示第1454号は、地表面粗度区分ごとに Er の式に代入する Zb・ZG・α と、ガスト影響係数 Gf の値を定めています(町田市・熊本県の案内に載っている告示の表)。Zb・ZG・α は次のとおりです。Gf の表は下の「ガスト影響係数 Gf の求め方」に載せています。

区分Zb(m)ZG(m)α
Ⅰ52500.10
Ⅱ53500.15
Ⅲ54500.20
Ⅳ105500.27

地表面粗度区分の決め方(令和4年1月1日から)

令和2年国土交通省告示第1437号による改正(令和4年1月1日施行)で、都市計画区域の内外で異なっていた考え方が1つになり、特定行政庁が規則でⅠ・Ⅱ・Ⅳの区域を定められるようになりました(国土交通省の資料と技術的助言)。今の区分は次のとおりです。

国土交通省の資料は「地表面に建築物や樹木等の障害物が多いほど、風速が低減され、建築物に作用する風圧力も小さくなる」と説明しています。区域を規則で定めていない県もあります。熊本県(熊本市・八代市・天草市を除く)はⅠ・Ⅱ・Ⅳの規則の区域を、山梨県はⅠ・Ⅳの規則の区域を定めていないため、海岸線・湖岸線の近くの地域がⅡ、それ以外がⅢです。

Er の求め方

Er = 1.7 ×(Zb ÷ ZG)^α(H ≦ Zb)
Er = 1.7 ×(H ÷ ZG)^α(H > Zb)

H が Zb 以下のときは、H がいくつでも Zb の高さで計算するので、Er は区分ごとに決まった値になります。

区分式Er(H が Zb 以下)
Ⅰ1.7 ×(5 ÷ 250)^0.101.150
Ⅱ1.7 ×(5 ÷ 350)^0.150.899
Ⅲ1.7 ×(5 ÷ 450)^0.200.691
Ⅳ1.7 ×(10 ÷ 550)^0.270.576

熊本県の案内も、H が Zb 以下のときの Er をⅡで 0.90、Ⅲで 0.69 としています(小数第2位までの値)。

ガスト影響係数 Gf の求め方

Gf は、H が 10 m 以下なら表の (1) の値、40 m 以上なら (3) の値、10 m を超え 40 m 未満なら (1) と (3) を直線的に補間した値です。

区分(1) H 10 m 以下(3) H 40 m 以上
Ⅰ2.01.8
Ⅱ2.22.0
Ⅲ2.52.1
Ⅳ3.12.3
Gf = Gf(10) +(Gf(40) − Gf(10))×(H − 10)÷ 30

熊本県の案内は、この補間を区分Ⅱで「−H/150 + 34/15」、区分Ⅲで「−H/75 + 79/30」と書いています。上の式と同じ値で、たとえば H 20 m ならⅡが 2.133、Ⅲが 2.367 です。

区分による速度圧の違い(基準風速 34 m/s・H 10 m)

区分ErGfE速度圧 q
Ⅰ1.2322.03.0362,106 N/m²
Ⅱ0.9972.22.1881,518 N/m²
Ⅲ0.7942.51.5761,093 N/m²
Ⅳ0.5763.11.029714 N/m²

Gf は区分Ⅳがいちばん大きい一方、Er が小さいので、E と速度圧は区分Ⅰが最も大きく、区分Ⅳが最も小さくなります。同じ H 10 m でも、区分Ⅰの速度圧は区分Ⅳのおよそ 2.9 倍です。

出典

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