風で揺れにくい超高層ビルの形とは?

超高層ビルに関して、国際的に注目を集めている研究があります。
東京工芸大学の田村教授を中心とするグループによる「新しい形態を有する超々高層建築物の耐風設計手法に関する研究」です。
 超高層ビルは高さが200~300mを超えると、地震荷重より風荷重が重要になり、耐風設計は重要な要素の1つです。
 現在の超高層ビルの耐風設計は、大まかな形態を決め、その形態に対してどんな風荷重が作用するかを分析する方法が主流で、「風洞実験などによって、異なる形状同士の比較はされてこなかった。つまり、どんな形状にすれば風荷重による応答が減らせるかといった物差しがない状態。物差しがあれば設計の初期段階から風に対する応答を組み込んだ検討ができるできる。」と田村氏はこの研究の意義を語っています。
初期段階で優れた空力特性の形状を選べば、安全性が上がるほか、制振装置などの数を減らせたりレベルを下げたりできるので、コストダウンにつながります。
 30種類以上の異なる形状の風力特性を比較したところ、下図のような上に行くほど断面が狭くなる形状、ねじった形状、風穴を開けた形状が安全性評価で優れた特性を示したそうです。今後の研究も期待したいですね。西岡