時系列PIVによる建築物周辺流れと風圧・振動の同時計測システムの開発
独立行政法人建築研究所、国土交通省国土技術政策総合研究所、財団法人ベターリビング、ゼネコン４社（株式会社鴻池組、株式会社奥村組、戸田建設株式会社、三井住友建設株式会社）からなる研究会と西華産業株式会社は、時間的にも空間的にも変動する複雑な建築物周辺の流れと建築物の風圧・振動を同時に定量化できる「時系列PIVによる建築物周辺流れと風圧・振動の同時計測システム」を開発しました。このシステムは、風洞実験によって建築物模型周りの流れとそれに伴い生じる建築物の振動や建築物表面の風圧などを同時に測定できることに特長があります。このシステムを適用することにより、超高層建築物が強風によって時々刻々揺れる仕組みや大スパン屋根に加わる瞬間的な風圧の発生機構などを、より詳細に解明することが可能となります。
建築物の耐風性能を評価する場合、建築物まわりの流れを測定するだけではなく、その流れによって建築物に作用する風圧や空気力、建築物の応答といったものを計測し評価することが必要となります。そのためには建築物まわりの流れの可視化と風圧や応答の計測を同時に行うことが、より合理的な耐風設計を実施するためには有効となります。
例えば、建築物に作用する風圧力の発生機構を検討する場合、これまでの風洞実験では、風圧計測と流れの可視化を別々に行い、それぞれの結果から風圧と流れの相互の関係を推定することが一般的でありました。これは、従来の流れの可視化の計測手法（一般的なビデオカメラと連続光を使用する手法）での計測可能な速度が、風圧実験を行う風速と比較して低風速であったためです。本システムでは、高速度ビデオカメラと高繰り返しダブルパルスレーザーを同期させて計測を行う為（いわゆるフレームストラドリング）、風圧計測時の速い流れの中でも可視化計測が可能となり、また、風圧との同時計測が可能となりました。
本システムの主要な部分である時系列PIV (Particle Image Velocimetory:粒子画像流速測定法)システム※１は、高速度デジタルビデオカメラによって1秒間に1000コマの流れの画像を取得し、この画像2枚１組より粒子の移動速度を計算することによって、流速ベクトルを算出します。この時系列PIVによって得られた流速と、それと同時に測定された建築物の振動変位や建築物表面の風圧を同時に分析することによって、複雑な現象の解明が行えます。
本システムにより、最近の台風被害でもしばしば報告された強風による屋根葺き材の剥離や屋根の損壊といった、屋根端部の流れの剥離による強い負圧が発生する現象などの解明を行うことができます。
本研究会は、つくば地区の建築系研究機関から組織されるＢＲＩＣ（筑波建築研究機関協議会）の下部組織として活動しています。
※１ 本時系列PIVシステムは（財）理工学振興会と西華産業㈱の共同特許技術を使用しています。（特許番号：3718686号）
■各機関の担当者およびお問い合わせ先
| 機関名 | 担当者名 | 連絡先 |
|---|---|---|
| 独立行政法人 建築研究所 | 奥田泰雄 | 029-864-6618 |
| 国土交通省 国土技術政策総合研究所 | 大橋征幹 | 029-864-4144 |
| （財）ベターリビング 筑波建築試験センター | 岡部実 | 029-864-1745 |
| （株）鴻池組 技術研究所 | 伊藤真二 | 029-857-2000 |
| （株）奥村組 技術研究所 | 安井健治 | 029-865-1831 |
| 戸田建設（株） 技術研究所 | 渡壁守正 | 029-864-2961 |
| 三井住友建設（株） 技術研究所 | 野田博 | 04-7140-5205 |
| 西華産業（株） 応用機器部 | 中村健一 | 03-5221-7119 |
■添付資料
 付図１ 屋根面上の流れ |
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 （超高層建築物模型の振動変位が瞬間的に0となる場合） |
 （超高層建築物の振動変位が瞬間的に最大となる場合） |
| 付図2 超高層建築物周りの流れ | |
 付図３ 測定システム |
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<お問い合わせ先>
リリースに記載している情報は発表時のものです。