人工雪を用いた降雪風洞実験および屋根面の変動風圧分布特性に基づく屋根雪分布形状の推定に関する開発研究

摘要

In estimating the snow loads on roofs of buildings and space structures in heavy snow regions, it is important to consider the ununiform snow depth distributions of an entire roof area. The objective of this study is to develop an useful and reliable method in the structural design in order to predict roof snow accumulations due to snowstorms. First, the efficiency of wind tunnel tests using artificial snow particles is discussed as compared with field measurements of roof snow surveyed in detail by aerial photogrammetry. The artificial snow particles enable more realistic experiments than model snow particles such as cracked wheat or activated clay, etc. Second, as the roof snow accumulation is closely related to the characteristics of wind flow around a building, this study focuses the relationship between the snow accumulation obtained from the above mentioned wind tunnel tests and the distribution of the fluctuating wind pressure coefficients on roofs. It is found that when the test conditions are suitable, the accurate estimation of snow accumulation patterns is possible using wind tunnel tests and /or the distribution of the fluctuating wind pressure coefficients on the roofs.%北海道・東北・北陸などの多雪地域に建設する建築物の設計にお いて、特に工場や体育施設などの大スパン構造物では、構造体重量 を少なくして応力を低減させることが有利となる一方で、雪荷重の 占める割合が増大するためその荷重評価が特に重要になる。設計用雪 荷重算定の基礎となる地上積雪の深さや重量評価については、近年の 研究成果により合理的な取り扱いが可能となった。しかし、屋根雪は必 ずしも均等な分布をするとは限らず、風の吹き払い・吹きだまり効果によって偏分布をすることがあり、その形状推定は必ずしも容易ではない。 建築基準法施行令第86条「積雪荷重」は、屋根雪の偏分布に関して、 「屋根の両側の積雪量が著しく違う場合は片側荷重による影響を考慮す る」と規定しているが、その評価法については記述されていない。また 「建築物荷重指針」は、M形屋根・のこぎり屋根およびセットバックの ある屋根の吹きだまりに関する屋根形状係数を示しているが、大規模ま たは特殊な屋根形状の建築物における屋根形状係数は、「建設地の気 象条件および屋根形状に対応した適切な調査・実験などに基づいて定 める必要がある」と指摘している。このため、屋根雪分布の合理的な評 価法の確立が必要とされている。