風圧力の計算例（基準風速 34 m/s・地表面粗度区分Ⅲ・太陽光発電の架台）

NEDO の太陽光発電の架台の設計例と建築物の例で、速度圧と風圧力の計算を順に追います。

例1 太陽光発電の架台（NEDO の構造設計例）

NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）の「地上設置型太陽光発電システムの構造設計例」の設計例①は、基準風速 34 m/s・地表面粗度区分Ⅲ・用途係数 1.0 で、アレイ面の最高の高さ 2.478 m・最低の高さ 1.1 m、平均地上高さ H 1.789 m の架台の風圧荷重を計算しています。このページの表の Er・Gf・E は小数第3位までの表示で、計算は丸める前の値で続けます（表示の値で計算し直すと、最後の桁が 1 違うことがあります）。

設計例も Er 0.691・Gf 2.5・E 1.194・速度圧 828 N/m² です。設計例の式は JIS C 8955:2017 の「qp ＝ 0.6 Vo² E I」で、用途係数 I が 1.0 なので建築基準法施行令 第87条の q と同じ値になります。

例1 の風圧力（架台の風力係数）

設計例は、アレイ面の風力係数 Ca を「正圧 Ca ＝ 0.35 ＋ 0.055θ − 0.0005θ²」「負圧 Ca ＝ 0.85 ＋ 0.048θ − 0.0005θ²」（θ はアレイ面の傾斜角）で求め、速度圧 828 に乗じています。X方向は傾斜角 20°、Y方向は 0° の値で、負圧の Ca は負の値です。

このアプリで基準風速 34 m/s・区分Ⅲ・H 1.789 m を入力し、風力係数に −1.61 を入力すると、風圧力は 828 ×（−1.61）＝ −1,333 N/m² です。設計例は、この値をさらに 100 N/m² 単位に切り上げた値（−1,400 N/m² など）を設計に使っています。

例2 建築物（町田市・H 10 m）

町田市（区分Ⅲ・基準風速 34 m/s）で H 10 m の建築物です。H が Zb の 5 m を超えるので、Er は H の式で求めます。

例3 H 20 m（Gf を補間する）

H が 10 m を超え 40 m 未満なので、Gf は区分Ⅲの 2.5 と 2.1 を直線的に補間します。

Gf は 2.367 です（熊本県の案内の式 −H/75 ＋ 79/30 でも同じ値）。速度圧は 1,365 N/m² です。

例4 海岸の近く（区分Ⅱ）

基準風速 38 m/s の地方で、海岸線から 150 m の位置に建つ、高さ 16 m・軒の高さ 14 m の建築物です。海岸線（対岸までの距離が 1,500 m 以上）までの距離が 200 m 以内で、高さが 13 m を超えるので、規則で別の区分が定められていなければ区分Ⅱです。H は 15 m です。

出典

• NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）「地上設置型太陽光発電システムの構造設計例 -鋼製架台-」設計例① 4.4 風圧荷重
• 建築基準法施行令（昭和25年政令第338号）第2条第1項第6号・第7号・第82条の4・第87条（e-Gov 法令検索）
• 町田市「地表面粗度区分・基準風速について（平成12年建設省告示第1454号）」
• 熊本県「地表面粗度区分について」（Er・Gf の数値）
• 国土交通省住宅局建築指導課長「屋根ふき材、外装材及び屋外に面する帳壁の構造方法を定める件等の改正について（技術的助言）」国住指第3120号（令和2年12月7日）