JP4984506B2 - 防風構造、防風方法、防風改築方法、通路 - Google Patents

Description

本発明は、建物の地上部を貫通する通路の防風構造及び防風方法に関する。

高層ビルなどでは、地上階に横方向に貫通するように設けられた通路（以下、ピロティーという）が設けられることが多い。このようなピロティーを有する建物に屋外風が当たると、建物の風上側と、風下側とで圧力差が生じるため、ピロティー内を強風が吹き抜けてしまう。
このようなピロティー内を吹き抜ける強風を防ぐ構造として、例えば特許文献１には、ピロティーの風上側の地上部分に支持フレームを設置し、この支持フレームを覆うようにつる性の常緑樹を這わせた防風構造が記載されている。
特許２６８６８５８号公報

しかしながら、上記の防風構造は、支持フレームをピロティーの地上部分に設置するため、ピロティー内の通行の妨げとなる虞がある。本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、通行を妨げることなくピロティー内を吹き抜ける風を防ぐ方法を提供することである。

本発明の防風構造は、建物の地上部を貫通する通路を防風する構造であって、前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように上部閉塞部材が、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けられていることを特徴とする。ここで、前記上部閉塞部材は、前記通路の風上側及び風下側の端部に設けられていることが望ましい。上記の防風構造によれば、通行を妨げることなく通路を吹き抜ける風を防風することができる。

また、前記上部閉塞部材は、垂れ壁であってもよい。垂れ壁を通路の床面からの高さを２ｍ以上かつ５ｍ以下とすることで、通路の通行を妨げることなく、より有効な防風効果を得られる。

また、本発明は、建物の地上部を貫通する通路を防風する方法であって、前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように設けられた上部閉塞部材を、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けることを特徴とする防風方法を含むものとする。

また、本発明は、既存建物の地上部を横方向に貫通する通路を防風するための改築方法であって、前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように部材を、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けることを特徴とする防風改築方法を含むものとする。さらに、本発明は、上記の防風構造を備えた、建物の地上部を貫通する通路を含むものとする。

本発明によれば、通行を妨げることなく、ピロティー内を吹き抜ける風を防ぐことができる。

以下、本発明の防風方法の一実施形態を図面に基づいて、詳細に説明する。
図１に示すような地上高さを横方向に貫通するピロティー１１を有するビル１０に屋外風があたると、ピル１０の風上側と風下側で圧力差が生じるため、ピロティー１１には風が吹き込む。この際、ビル１０の表面積に対してピロティー１１の断面積が小さいため、ピロティー１１に風が集中し、ピロティー１１内に強風が吹き込む現象が発生する。発明者らが、一例として、高さ１００ｍ、幅４０ｍのビルに設けられた高さ７ｍ、幅１０ｍのピロティーを想定して、数値解析によるシミュレーションを行ったところ、ピロティー１１内の高さ１．５ｍの位置における最大風速は、建物が無い場合の地上の風速の２．７倍程度であった。

従来の防風方法では、地上を通行する人が強風に曝されるのを防ぐという考えに基づき、地上部に例えば植栽などの風が吹き抜ける障害となるものを設ける方法が用いられていた。しかし、ピロティー１１は通路としての機能を有しているため、通行の障害となるものは無い方が好ましい。そこで、本実施形態の防風方法は、図２に示すようにピロティーの風上側（図２の右側）及び風下側（図２の左側）の端部に、通路の上部を塞ぐように垂れ壁１２を設けることとした。このような垂れ壁１２は、予め、ピロティーを有する建物を新築する際に設けなくとも、既存の建物のピロティーに改築工事を行うことで設けることもできる。

なお、図２では、ピロティー１１の風上側及び風下側の端部に垂れ壁１２を設ける構成としているが、発明者らは、後述する数値解析によるシミュレーションにより、ピロティー１１の風下側の端部にのみ垂れ壁を設ける構成としてもよいこと、及び、垂れ壁１２は、ピロティー１１の高さ及び幅によらず、その下端がピロティー床面より２ｍ以上かつ５ｍ以下に到達するように設けることが好ましいことを見出した。

以下、発明者らの行った数値解析によるシミュレーションについて詳細に説明する。
＜解析１＞
まず、垂れ壁を設ける位置について検討するため、ピロティーの奥行き方向の異なる位置に垂れ壁を設けた条件について、数値解析によるシミュレーションを行い、ピロティー内の速度を比較した。本検討では、各条件ともに、高さ１００ｍ、幅４０ｍの建物に設けられた、高さ７ｍ、幅１０ｍのピロティーを対象としている。

本検討では、垂れ壁を入口（風上側）及び出口（風下側）の両方に設けた条件１と、垂れ壁を入口のみに設けた条件２と、垂れ壁を出口のみに設けた条件３と、垂れ壁をピロティーの奥行き方向中央に設けた条件４と、について、垂れ壁の垂れ寸法が１ｍ，２ｍ，３ｍ，４ｍ，５ｍの場合についてシミュレーションを行い、ピロティー内の高さ１．５ｍの位置における最大風速を求めた。また、比較対象として、防風対策を行っていない条件についても同様に数値解析によるシミュレーションを行った。

図３は、垂れ壁の垂れ寸法と、各条件のピロティー内の高さ１．５ｍにおける最大風速と高さ１００ｍにおける風速との比（以下、最大風速比という）との関係を示すグラフである。また、図４は、垂れ壁の垂れ寸法と、防風対策を行っていない場合の最大風速比に対する各条件の最大風速比の低減率（以下、風速低減率という）との関係を示すグラフである。なお、同図では、グラフ下方ほど風速低減率が大きくなるように記載しており、０％より上方に位置する場合には、防風対策を行っていない条件よりも最大風速が増大し、０％より下方に位置するほど、風速低減効果が大きいことを示している。

図３及び図４に示すように、条件１〜４のいずれの場合も、垂れ壁の垂れ寸法を大きくするにつれて、最大風速比が低下し、風速低減効果が大きくなることがわかる。
ここで、垂れ壁を設けた位置について比較すると、図３に示すように、垂れ壁を入口に設けた条件２及び垂れ壁を奥行き方向中央に設けた条件４は、入口及び出口に垂れ壁を設けた条件１及び出口のみに垂れ壁を設けた条件３に比べて最大風速比が大きい。特に、条件２及び条件３の垂れ壁の垂れ寸法が３ｍ以下の場合には最大風速比が大きく、図４に示すように、この時の風速低減効果は０％以下である（すなわち風速が増大している）。これは、中央又は入口に垂れ壁を設けると、垂れ壁によりピロティー内に吹き込んだ風が通過することができる部分の断面が小さくなってしまい、この部分に風が集中してしまうためと考えられる。

これに対し、垂れ壁を入口及び出口に設けた条件１、及び垂れ壁を出口に設けた条件３では、垂れ壁の垂れ寸法に係わらず、風速低減効果は０％以下となっており、さらに、全ての垂れ壁の垂れ寸法において、条件２及び条件４よりも最大風速比が小さい（すなわち、防風効果が大きい）。
以上説明したように本実験により、垂れ壁を少なくともピロティーの風下側、より好ましくは、風下側及び風上側の両方に設けることにより、ピロティー内の防風効果が得られることが確認された。

＜解析２＞
次に、垂れ壁の垂れ寸法が防風効果に及ぼす影響を定量的に把握するため、以下説明する３条件のピロティーを対象として、垂れ壁の閉塞率及び地上に対する垂れ壁下端の高さを変化させて実験をおこなった。

本実験では、ピロティーを高さ７ｍ、幅１０ｍとした条件Ａと、ピロティーを高さ１４ｍ（条件Ａの２倍）、幅１０ｍ（条件Ａと等しい）とした条件Ｂと、ピロティーを高さ９．９ｍ（条件Ａの√２倍）、幅１４．４ｍ（条件Ａの√２倍）とした条件Ｃについて、垂れ壁がピロティーの全断面に対して占める割合（以下、閉塞率という）を変化させて、数値解析によるシミュレーションを行った。

図５は、閉塞率と、最大風速比との関係を示すグラフであり、図６は、閉塞率と、風速低減効果との関係を示す図である。なお、条件Ａ〜Ｃのピロティーは形状が異なり、夫々垂れ壁を設けていない条件における最大風速比が異なるため、条件Ａ〜Ｃの風速低減率は、夫々の形状のピロティーに対して垂れ壁を設けていない条件における最大風速比を基準として算出している。
図５及び図６に示すように、全条件において、閉塞率が大きくなるとともに、最大風速比が小さくなる（すなわち、防風効果が大きくなる）傾向が見られる。しかし、閉塞率が一定であっても、ピロティーの形状が異なると、風速低減効果は異なってしまうため、閉塞率に基づいて風速低減効果を定量的に捉えることが難しい。

そこで、上記の実験で用いた条件Ａ〜Ｃについて、ピロティー床面に対する垂れ壁の下端の高さを変化させて、数値解析によるシミュレーションを行った。図７は、ピロティー床面に対する垂れ壁の下端の高さと、最大風速比との関係を示すグラフであり、図８は、ピロティー床面に対する垂れ壁の下端の高さと、風速低減効果との関係を示すグラフである。

図７及び図８に示すように、全ての条件において、床面に対する垂れ壁下端の高さが低くなるほど、最大風速比が小さくなる傾向が見られる。さらに、各条件を比較すると、床面に対する垂れ壁下端の高さが等しければ、ピロティーの大きさによらず、最大風速比は略等しい。同様に、防風低減効果も、ピロティー床面からの垂れ壁の高さが等しければ、ピロティーの大きさに係わらず、全条件において略一定である。このように、ピロティー床面に対する垂れ壁下端の高さに応じて、防風効果が変化することがわかる。

ここで、比較対象として、植栽を用いた防風対策の典型的な例としてピロティーの風上側に高さ５ｍの植栽５本と、高さ３ｍの植栽１１本とを設けた場合について数値解析によるシミュレーションを行ったところ、植栽を設けた条件における風速低減効果は０．９０であった。このため、植栽を設けた場合と同等以上の防風効果を得るためには、垂れ壁の下端のピロティー床面からの高さを、５ｍ以下とすればよいことがわかる。また、ピロティーを人が通行することを考慮に入れると、好ましい垂れ壁下端の高さは、２ｍ以上である。

以上説明したように本実験により、垂れ壁による防風効果は、ピロティーの高さや幅によらず、主に床面に対する垂れ壁下端の高さにより決定され、特に、垂れ壁下端の高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下の範囲では、垂れ壁による防風効果は植栽を設けた場合以上の防風効果が得られることが確認された。

以上、説明したように本実施形態の防風方法によれば、ピロティーの端部に垂れ壁を設ける構成としたため、ピロティー内の通行を妨げることなく、ピロティー内を防風することができる。そして、この垂れ壁は、ピロティーの少なくとも風下側、より好ましくは、風上側及び風下側の端部に設けるとより効果的に防風することができる。また、垂れ壁の下端の高さをピロティー床面に対して２ｍ以上、かつ５ｍ以下にすることで、従来の植栽による防風対策以上の風速低減効果が得られる。
なお、以上の説明では、ピロティーが建物内部にのみ設けられるものとしたが、本発明はこれに限らず、図９に示すように、ピロティー１１が建物１０の片側又は両側からアーケード状に延びる場合にも適用が可能であり、そのような場合にも、ピロティー１１の少なくとも風下側の端部にピロティー上部を覆う垂れ壁を設けることで優れた防風効果が得られる。
また、本実施形態では、ピロティーの入口及び出口に垂れ壁を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば板材などにより、ピロティーの入口及び出口の上部を塞ぐ構成としてもよい。

ピロティーを有する建物を示す図である。 本実施形態のピロティーに設けられた垂れ壁を示す図である。 垂れ壁の垂れ寸法と、最大風速比との関係を示すグラフである。 垂れ壁の垂れ寸法と、風速低減効果との関係を示すグラフである。 ピロティーの閉塞率と、最大風速比との関係を示す図である。 ピロティーの閉塞率と、風速低減効果との関係を示す図である。 ピロティーの床面に対する垂れ壁の下端の高さと、最大風速比との関係を示すグラフである。 ピロティーの床面に対する垂れ壁の下端の高さと、風速低減効果との関係を示すグラフである。 アーケード状に延びるピロティーを有する建物を示す図である。

符号の説明

１０ ビル
１１ ピロティー
１２ 垂れ壁

Claims (6)

1. 建物の地上部を貫通する通路を防風する構造であって、
   前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように上部閉塞部材が、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けられていることを特徴とする防風構造。
2. 前記上部閉塞部材は、前記通路の風上側及び風下側の端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の防風構造。
3. 前記上部閉塞部材は垂れ壁であることを特徴とする請求項１又は２に記載の防風構造。
4. 建物の地上部を貫通する通路を防風する方法であって、
   前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように設けられた上部閉塞部材を、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けることを特徴とする防風方法。
5. 既存建物の地上部を横方向に貫通する通路を防風するための改築方法であって、
   前記通路の少なくとも風下側の端部に、前記通路の上部を塞ぐように部材を、その下端の前記通路の床面からの高さが２ｍ以上、かつ５ｍ以下となるように設けることを特徴とする防風改築方法。
6. 請求項１から３何れかに記載の防風構造を備えた建物の地上部を貫通する通路。

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