JP2018165884A

JP2018165884A - 建設施工現場における風環境予測方法、及び、風環境予測システム

Info

Publication number: JP2018165884A
Application number: JP2017062641A
Authority: JP
Inventors: 憲昭鰐渕; Noriaki Wanibuchi; 優輝加藤; Yuki Kato
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP6830388B2

Abstract

【課題】刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向・風速の情報をリアルタイムに知ることができるようにする。
【解決手段】建設施工現場の敷地内に風観測基準点を設定する第１ステップと、建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う第２ステップと、建設中において風観測基準点で測定された風向データ及び風速データと流体解析により得られた各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める第３ステップとを備え、第３ステップでは、風観測基準点で測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを当該各任意地点での風向のリアルタイム予測データとするとともに、風観測基準点と各任意地点毎との風速比に風観測基準点で測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設施工現場における任意の地点での風向・風速のリアルタイム予測を行う方法等に関する。

従来、建設前において施工計画の各施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析（風解析）を実施して、風対策をとることが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１３−１７４９５２号公報

しかしながら、特許文献１では、建設前において施工計画の各施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析をしているだけであり、実際の建設中に刻々と変化する各任意地点での風環境を知ることはできない。
本発明は、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向・風速の情報をリアルタイムに知ることができる建設施工現場における風環境予測方法等を提供するものである。

本発明に係る建設施工現場における風環境予測方法は、建設施工現場の敷地内に風観測基準点を設定する第１ステップと、建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う第２ステップと、建設中において風観測基準点で測定された風向データ及び風速データと流体解析により得られた各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める第３ステップとを備え、第３ステップでは、風観測基準点で測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを当該各任意地点での風向のリアルタイム予測データとするとともに、風観測基準点と各任意地点毎との風速比に風観測基準点で測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出することを特徴とするので、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向・風速の情報をリアルタイムに知ることができ、建設施工現場における施工管理や、強風などによる事故防止等の安全管理を適切に行うことが可能となる。
風観測基準点は、周辺建物の影響を受けにくい位置に設定されるので、現実に近い方向での予測を行えるようになる。
特に、風観測基準点は、建設施工現場の敷地内に設置されたタワークレーンのマストの上方側に設定されることにより、建設施工現場における各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測として、より現実に近い方向での予測を行えるようになる。
本発明に係る建設施工現場における風環境予測システムは、建設施工現場の敷地内において建物の影響を受けにくい位置に設定される風観測基準点に設置された風観測手段と、建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段と、流体解析手段で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させたデータベースと、建設中において風観測手段により測定された風向データ及び風速データを入力し、当該入力した風向データ及び風速データとデータベースに記憶されている各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める制御装置とを備え、制御装置は、風観測手段で測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データをデータベースから抽出して各任意地点での風向のリアルタイム予測データとする風向リアルタイム予測データ抽出手段と、風観測基準点と各任意地点毎との風速比に風観測手段で測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出する風速リアルタイム予測データ算出手段とを備えたことを特徴とするので、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風向・風速の情報をリアルタイムに知ることができ、建設施工現場における施工管理や、強風などによる事故防止等の安全管理を適切に行うことが可能となる。

風環境予測システムを示す図。風環境予測方法の手順を示す図。データベースに記憶された各任意地点の風向風速データの例を示す図。リアルタイム予測データの表示例を示す図。

実施形態に係る建設施工現場における風環境予測システムは、図１に示すように、建設施工現場１の敷地内の任意の位置に決められた風観測基準点２と、風観測基準点２に設置された風観測手段２Ａと、建設物２０の施工段階に応じた建設施工現場１を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段（風解析手段）３と、流体解析手段３で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させたデータベース４と、建設物２０の建設途中において風観測手段２Ａにより測定された風向データ及び風速データを入力し、当該入力した風向データ及び風速データとデータベース４に記憶されている各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める制御装置５とを備える。
そして、制御装置５は、風観測手段２Ａで測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データをデータベース４から抽出して各任意地点での風向のリアルタイム予測データとする風向リアルタイム予測データ抽出手段と、風観測基準点２と各任意地点毎との風速比に風観測手段２Ａで測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出する風速リアルタイム予測データ算出手段とを備える。

風観測基準点２は、周辺建物の影響を受けにくい位置、例えば、建設施工現場１の敷地内に設置されたタワークレーン１０のマスト１１の上端に設けられたクレーン本体１２の設置面１３上とし、当該設置面１３に風向風速計等の風観測手段２Ａを設置することで、当該風観測手段２Ａにより風観測基準点２での風向及び風速の測定を行った。即ち、風観測基準点２を、建設施工現場１の敷地内に設置されたタワークレーン１０のマスト１１の上端側に設定した。
このように、周辺建物の影響を受けにくい位置に風観測基準点２を決めることにより、各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測として、現実に近い方向での予測を行えるようになる。
特に、風観測基準点２を、建設施工現場１の敷地内に設置されたタワークレーン１０のマスト１１の上方側に設定したことにより、建設施工現場１における各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測として、より現実に近い方向での予測を行えるようになる。

尚、任意地点とは、例えば施工段階に応じて形状が変化していくマンション等のスラブ上の各地点、外壁上の各地点、敷地内の各地点などである。

流体解析手段３は、コンピュータ（プロセッサ）と、コンピュータに流体解析を行わせる流体解析ソフトウエアとにより構成される。
制御装置５は、コンピュータと、コンピュータに風向及び風速のリアルタイム予測データを得るための処理を行わせるソフトウエアとにより構成される。
図１中、３ａ；５ａは表示装置である。尚、流体解析手段３及び制御装置５を、各ソフトウエアとこれら各ソフトウエアを実行する１台のコンピュータとで構成してもよい。

図２に基づいて、風環境予測システムを用いた建設施工現場１における風環境予測方法の手順について説明する。
まず、準備段階Ｐにおいては、風観測基準点２を決定する（ステップＳ１）。そして、施工計画の各施工段階に応じた建設施工現場１を含むその周辺領域での流体解析を実施して（ステップＳ２）、流体解析により得られた風向風速データを記憶させたデータベース４を作成する（ステップＳ３）。

施工計画の各施工段階に応じた流体解析は、風観測基準点２に各風向（例えば、東西南北を基準とした４風向、又は８風向、又は１６風向等）から風が吹いた場合を想定して実施した。

尚、流体解析では、風観測基準点２、及び、建設物２０の施工段階に応じた複数の任意地点が三次元座標で管理されている。
そして、流体解析された各任意地点毎の風向風速データがデータベース４に記憶させてある。
データベース４に記憶されている各任意地点毎の風向風速データは、図３に示すように、例えばＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の単位ベクトル及び風速比である。

そして、施工時Ｅにおいては、風観測手段２Ａにより風観測基準点２における風観測を行い（ステップＳ４）、制御装置５は、風観測手段２Ａで測定された風向データ及び風速データと流体解析の結果としてデータベース４に記憶されている各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める（ステップＳ５；Ｓ６）。

即ち、風観測手段２Ａにより風観測基準点２に風速Ｘｍ／ｓの所定風向の風が吹いたと測定された場合、制御装置５は、準備段階Ｐにおいて風観測基準点２に所定風向の風が吹いたと想定して行われた流体解析での各任意地点毎の風向風速データをデータベース４から抽出して、各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める（ステップＳ５；Ｓ６）。

つまり、風向リアルタイム予測データ抽出手段は、風観測基準点２で測定された風向データに対応する流体解析結果としてデータベース４に記憶されている各任意地点の風向データ（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の単位ベクトルで示される風向データ）を抽出して当該各任意地点での風向のリアルタイム予測データとする（ステップＳ６）。
例えば、ある施工段階において風観測基準点２で風速Ｘｍ／ｓの北風が測定された場合、流体解析で当該ある施工段階において風観測基準点２に北風が吹いたと想定して求めた各任意地点での流体解析データを参照する。そして、当該各任意地点での流体解析データによって、ある任意の地点では北北東の斜め上向きの風が吹き、ある任意地点では北東の斜め下向きの風が吹くなどというような、各任意地点での風向をリアルタイムに予測できるようになる。

尚、制御装置５は、必要に応じて補間演算を行うことにより、各任意地点の風向を示すリアルタイム予測データを求める（ステップＳ５）。尚、当該補間演算とは、例えば、流体解析を行った風観測基準点２に対する風向数が少ない場合に、風観測手段２Ａで測定された風向データに基づいて任意地点の風向を示すリアルタイム予測データを算出する。例えば、流体解析を行った風観測基準点２に対する風向数が８風向（例えば、北、南、東、西、北東、北西、南東、南西）だとした場合において、風観測手段２Ａで測定された風向データの風向が北北東である場合、データベース４には、風観測基準点２に北北東の風が吹いたと想定して行った各任意地点での流体解析データが存在しない。従って、この場合、例えば、風観測基準点２に北の風が吹いたと想定して行った各任意地点での流体解析データＺ１と、風観測基準点２に北東の風が吹いたと想定して行った各任意地点での流体解析データＺ２とに基づいて、風観測基準点２に北北東の風が吹いた場合に想定される各任意地点での風向を計算により求める。例えば、流体解析データＺ１の風向ベクトルと流体解析データＺ２の風向ベクトルとの中間値を計算して流体解析データの風向が北の場合でのデータと風向が北東の場合でのデータとの間の値を計算により求めて、この計算により求めたデータを、風観測基準点２に北北東の風が吹いた場合の各任意地点での風向を示すリアルタイム予測データとする。

また、風速リアルタイム予測データ算出手段は、風観測基準点２と各任意地点毎との風速比に風観測基準点２で測定された風速データを掛けることによって、各任意地点での風速を示すリアルタイム予測データを求める（ステップＳ６）。

風速比は、流体解析においての、各任意地点での風速を、風観測基準点２での風速で割った値である。
尚、流体解析において風速比を求めるための風観測基準点２の位置座標と実際の風観測基準点２の位置座標とを一致させている。

そして、求められた各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データに基づいて、各任意地点の風向風速のリアルタイム予測情報を表示装置５ａに表示する（ステップＳ７）。
つまり、上述したように求められた各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データにより、各任意地点での風向及び風速を示すベクトルが求められる。
この各任意地点での風向及び風速を示すベクトルを用いて、例えば、図４（ａ）に示すような任意地点の水平断面における風速分布（任意地点の風速分布のリアルタイム予測情報）を表示したり、図４（ｂ）に示すような任意地点の水平断面におけるベクトル（任意地点の風向・風速のリアルタイム予測情報）を表示したり、図４（ｃ）に示すような任意地点の垂直断面におけるベクトル（任意地点の風向・風速のリアルタイム予測情報）を表示することができ、建設中の各任意地点での風向・風速情報、即ち、風環境情報をリアルタイムに知ることができるようになる。

実施形態による建設施工現場における風環境予測方法、及び、風環境予測システムによれば、建設施工中において、風観測基準点２で逐次測定される風向データ及び風速データと予め求めておいた流体解析データとを用いて、各任意地点の風向及び風速をリアルタイムに予測することが特許文献１と異なる。
即ち、実施形態では、風観測基準点２で刻々と変化する風向及び風速に基づいて各任意地点での現在の風環境に近い情報をリアルタイムに得ることができるようになる。
また、実施形態では、事前に流体解析を行うだけで、現在の各任意地点の風向及び風速をリアルタイムに予測する際には、流体解析結果を参照するだけであるので、現在の各任意地点の風向及び風速の予測をリアルタイムに行うことが可能となる。
一方、特許文献１では、建設前において施工計画の各施工段階に応じて建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を実施するだけであるので、建設中に刻々と変化する各任意地点での現在の風環境を知ることはできない。

実施形態では、風観測基準点２での風観測手段２Ａで測定されるリアルタイムな風観測結果に基づいて、建設中の敷地内の各任意地点、例えば、建物の各階スラブ上等の風向及び風速のリアルタイム予測データを求めることができ、建物の各階スラブ上等の風向・風速の風環境をリアルタイムに知ることができるようになる。
このように、刻々と変化する建設中の敷地内の各任意地点での風環境、即ち、風向・風速の情報をリアルタイムに知ることができるようになれば、建設施工現場における施工管理や、強風などによる事故防止等の安全管理を適切に行うことが可能となる。

１建設施工現場、２風観測基準点、２Ａ風観測手段、３流体解析手段、
４データベース、５制御装置。

Claims

建設施工現場の敷地内に風観測基準点を設定する第１ステップと、
建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う第２ステップと、
建設中において風観測基準点で測定された風向データ及び風速データと流体解析により得られた各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める第３ステップとを備え、
第３ステップでは、風観測基準点で測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データを当該各任意地点での風向のリアルタイム予測データとするとともに、風観測基準点と各任意地点毎との風速比に風観測基準点で測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出することを特徴とする建設施工現場における風環境予測方法。
風観測基準点は、周辺建物の影響を受けにくい位置に設定されることを特徴とする請求項１に記載の建設施工現場における風環境予測方法。
風観測基準点は、建設施工現場の敷地内に設置されたタワークレーンのマストの上方側に設定されることを特徴とする請求項２に記載の建設施工現場における風環境予測方法。
建設施工現場の敷地内において建物の影響を受けにくい位置に設定される風観測基準点に設置された風観測手段と、
建設物の施工段階に応じた建設施工現場を含むその周辺領域での流体解析を行う流体解析手段と、
流体解析手段で解析された各任意地点での風向風速データを記憶させたデータベースと、
建設中において風観測手段により測定された風向データ及び風速データを入力し、当該入力した風向データ及び風速データとデータベースに記憶されている各任意地点での風向風速データとに基づいて各任意地点での風向及び風速のリアルタイム予測データを求める制御装置とを備え、
制御装置は、
風観測手段で測定された風向データに対応する流体解析結果である各任意地点の風向データをデータベースから抽出して各任意地点での風向のリアルタイム予測データとする風向リアルタイム予測データ抽出手段と、
風観測基準点と各任意地点毎との風速比に風観測手段で測定された風速データを掛けることで各任意地点での風速のリアルタイム予測データを算出する風速リアルタイム予測データ算出手段とを備えたことを特徴とする建設施工現場における風環境予測システム。