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JP2976353B2 - Dynamic response property analysis system by wind force - Google Patents
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JP2976353B2 - Dynamic response property analysis system by wind force - Google Patents

Dynamic response property analysis system by wind force

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JP2976353B2
JP2976353B2 JP3016353A JP1635391A JP2976353B2 JP 2976353 B2 JP2976353 B2 JP 2976353B2 JP 3016353 A JP3016353 A JP 3016353A JP 1635391 A JP1635391 A JP 1635391A JP 2976353 B2 JP2976353 B2 JP 2976353B2
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pressure coefficient
wind
force
directional
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上田宏
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  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、建造物模型を風洞実験
し、その観測結果から方向風圧係数データを作成し、こ
れを基礎にして建造物模型に類似する解析モデルの風外
力による動的応答性状の解析を可能にするシステムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic model of an analytical model similar to a building model based on a wind tunnel test of a building model, generating directional wind pressure coefficient data from the observation results, and using the data as a basis. The present invention relates to a system that enables analysis of response characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】幾何学的に相似な物体、例えば実大建物
と幾何学的に相似な模型を相似な流れを持つ流体中に置
いた場合、物体の周囲の風圧状況も相似するという相似
則に則り、風洞に建造物の数百分の一程度の模型を設置
し、これに風を送り、模型周辺の環境を配慮した風速V
を検出するとともに、模型に吹き付けた風方向、即ち、
法線方向の風圧Pを測定する。そして速度圧qを下記の
式(1) q=1/2(ρV2 ) の演算により求め(ρは空気密度)、法線方向風圧係数
q を下記の式(2) Cq =P/q の演算により求める。次に、次式(3) PW =qCq A (Aは受圧面積)を用いて風外力Pw を算出し、風方向
の風外力による動的な応答性状を把握するようにしてい
る。
2. Description of the Related Art When a geometrically similar object, for example, a model that is geometrically similar to a full-scale building, is placed in a fluid having a similar flow, the similarity rule that the wind pressure around the object is similar. According to, a model of about one hundredth of a building is installed in the wind tunnel, and the wind is sent to the model, and the wind speed V considering the environment around the model
And the wind direction blown to the model,
The wind pressure P in the normal direction is measured. Then, the speed pressure q is calculated by the following equation (1) q = 1/2 (ρV 2 ) (ρ is the air density), and the normal direction wind pressure coefficient C q is calculated by the following equation (2) C q = P / It is obtained by calculating q. Next, so that (the A pressure receiving area) the following equation (3) P W = qC q A calculates Kazegairyoku P w is used to grasp the dynamic response characteristics due to wind force of the wind direction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように、風方向の
風外力による動的応答性状を把握する設計指針は既に規
定されているが、その直交方向の動的応答性状を解析す
る指針については建築学会においても何ら規定されてお
らず、このため、全方向にわたり応答性状を解析し得な
いという問題がある他、風洞実験を行った建造物模型に
類似する形状物であっても、設計する前にはその都度風
洞実験を行って風圧係数、風外力を求めるのが常法であ
るため、手間がかかるという問題がある。
As described above, the design guidelines for grasping the dynamic response characteristics due to the external wind force in the wind direction have already been specified, but the guidelines for analyzing the dynamic response characteristics in the orthogonal direction have not been defined. The Architectural Institute of Japan does not specify anything, so there is a problem that it is not possible to analyze the response properties in all directions, and even if it is similar to a building model that was subjected to a wind tunnel experiment, it will be designed Previously, it is common practice to perform a wind tunnel experiment each time to obtain a wind pressure coefficient and an external wind force, so that there is a problem that it takes time and effort.

【0004】さらに、ドーム状建造物についての風外力
による動的な応答性状は、まだ解析されていないのが実
情である。
[0004] Furthermore, the dynamic response of a dome-shaped building due to an external wind force has not been analyzed yet.

【0005】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、風洞実験に供した建
造物模型に類似する解析モデルに対し、全方向に加わる
風外力による動的応答状況の解析を可能にするととも
に、一度実験に供した建造物模型に類似する解析モデル
について新たに風洞実験をすることなく、風外力による
動的応答性状を解析する装置を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to dynamically analyze an analysis model similar to a building model used in a wind tunnel test by an external wind force applied in all directions. It is an object of the present invention to provide a device that enables analysis of a response situation and that analyzes dynamic response characteristics due to an external wind force without newly performing a wind tunnel experiment on an analysis model similar to a building model once subjected to an experiment.

【0006】また、本発明は、高層建造物模型に類似す
る解析モデルに加える風外力を算出するために、高層建
造物模型の全側面における2次元方向成分風圧係数及び
ねじれ風圧係数を求め、これを記憶させた方向風圧係数
データ記憶手段を備える解析装置を提供するにある。
Further, the present invention obtains a two-dimensional directional component wind pressure coefficient and a torsional wind pressure coefficient on all sides of a high-rise building model in order to calculate an external wind force applied to an analysis model similar to the high-rise building model. It is an object of the present invention to provide an analyzing apparatus provided with a directional wind pressure coefficient data storage unit in which is stored.

【0007】また、本発明は、風の主方向、直交方向及
びねじれの風外力により、高層建造物模型に類似する解
析モデル、及びその部材の動的応答状況を解析する装置
を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide an analysis model similar to a high-rise building model and an apparatus for analyzing the dynamic response state of its members by the wind main direction, the orthogonal direction and the torsional wind force. .

【0008】また、本発明は、ドーム状建造物に類似す
る解析モデルに加える風外力を算出するための方向風圧
係数データ記憶手段を備える解析装置を提供するにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an analysis apparatus including a directional wind pressure coefficient data storage means for calculating an external wind force applied to an analysis model similar to a dome-shaped building.

【0009】また、本発明は、ドーム状建造物模型に類
似する解析モデル、及び解析モデルの部材の風外力によ
る動的応答状況を解析する装置を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide an analysis model similar to a dome-shaped building model, and an apparatus for analyzing a dynamic response state of a member of the analysis model due to an external wind force.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、図1の発明の
構成図に示すように、風洞実験により建造物模型を回転
させながら求めたの各観測点レベルにおける時刻歴毎の
法線方向風圧係数から、各観測点レベルにおける方向風
圧係数を求める手段と、方向風圧係数を求める手段から
出力された方向風圧係数を記憶する方向風圧係数データ
記憶手段と、方向風圧係数データ記憶手段から読み出し
た方向風圧係数を建造物模型に類似する解析モデルの高
さレベルに補正する手段と、高さレベルに補正された方
向風圧係数から建造物模型に類似する解析モデルに加わ
る風外力を算出する手段と、風外力を入力されて上記解
析モデルの応答変位、速度、及び加速度を算出する手段
と、風外力を入力されて求めた部材端の応答変位及び部
材の剛性の積から解析モデルの部材の軸力、部材の剪断
力、及び部材のモーメントを算出する手段と、応答変
位、速度、及び加速度と、部材の軸力、部材の剪断力、
及び部材のモーメントとの各時刻歴の値から最大値を選
択する手段とを備えるように構成したものである。
According to the present invention, as shown in the block diagram of the invention in FIG. 1, the normal direction for each time history at each observation point level obtained by rotating a building model by a wind tunnel experiment is shown. From the wind pressure coefficient, means for obtaining a directional wind pressure coefficient at each observation point level, directional wind pressure coefficient data storage means for storing the directional wind pressure coefficient output from the means for calculating the directional wind pressure coefficient, and read from the directional wind pressure coefficient data storage means Means for correcting the directional wind pressure coefficient to the height level of the analytical model similar to the building model, and means for calculating the external wind force applied to the analytical model similar to the building model from the directional wind pressure coefficient corrected to the height level Means for calculating the response displacement, velocity, and acceleration of the analysis model by inputting the external wind force, and the product of the response displacement of the member end obtained by inputting the external wind force and the rigidity of the member. The axial force of the member of the analysis model, the shear force of the member, and means for calculating the moment of the member, the response displacement, velocity, and acceleration and the axial force of the member, the shearing force of the member,
And means for selecting the maximum value from the values of the respective time histories with the moment of the member.

【0011】また、本発明は、図2の発明の構成図に示
すように、上記建造物模型は高層建造物模型であって、
高層建造物模型の全側面の各観測点レベルにおける法線
方向風圧係数から、各観測点レベルにおける2次元方向
成分の風圧係数を算出する手段と、ねじれ風圧係数を算
出する手段と、2次元方向成分風圧係数及びねじれ風圧
係数を記憶する方向風圧係数データ記憶手段とを備える
ように構成したものである。
In the present invention, as shown in the block diagram of the invention in FIG. 2, the building model is a high-rise building model,
A means for calculating a wind pressure coefficient of a two-dimensional directional component at each observation point level, a means for calculating a torsional wind pressure coefficient at each observation point level, and a two-dimensional direction Directional wind pressure coefficient data storage means for storing the component wind pressure coefficient and the torsional wind pressure coefficient.

【0012】また、本発明は、図2の発明の構成図に示
すように、風洞実験により求めた高層建造物模型の全側
面の各観測点レベルにおける法線方向風圧係数から、各
観測点レベルにおける2次元方向成分風圧係数を算出す
る手段と、ねじれ風圧係数を算出する手段と、2次元方
向風圧係数及びねじれ風圧係数を記憶する方向風圧係数
データ記憶手段と、方向風圧係数データ記憶手段から読
み出した2次元方向成分風圧係数を、高層建造物模型に
類似する解析モデルの階高レベルに補正する手段と、階
高レベルに補正された2次元方向成分風圧係数、及びね
じれ風圧係数から2次元方向成分及びねじれの風外力を
算出する手段と、解析モデルの部材の軸力、部材の剪断
力、及び部材のモーメントを算出する手段から出力され
た部材の剪断力を入力されて解析モデルの層剪断力を算
出する手段と、層剪断力を入力されて解析モデルの転倒
モーメントを算出する手段とを備えるように構成したも
のである。
Further, as shown in the block diagram of the invention in FIG. 2, the present invention is based on the wind pressure coefficient in the normal direction at each observation point level on all sides of a high-rise building model obtained by a wind tunnel experiment. Means for calculating the two-dimensional directional component wind pressure coefficient, means for calculating the torsional wind pressure coefficient, directional wind pressure coefficient data storage means for storing the two-dimensional direction wind pressure coefficient and torsional wind pressure coefficient, and reading from the directional wind pressure coefficient data storage means Means for correcting the two-dimensional directional component wind pressure coefficient to a floor level of an analysis model similar to a high-rise building model, and a two-dimensional direction from the two-dimensional directional component wind pressure coefficient corrected to the floor height level and the torsion wind pressure coefficient. Means for calculating the component and torsional wind force, and the member shear force output from the means for calculating the member axial force, member shear force, and member moment of the analysis model. Means for calculating a layer shear analysis model is a force, which is constituted to comprise a means for calculating the overturning moment of the analysis model is input layer shear.

【0013】さらに、本発明は、図3の発明の構成図に
示すように、上記建造物模型はドーム状建造物模型であ
って、このドーム状建造物模型のドーム全面の各観測点
レベルにおける法線方向風圧係数を各観測点レベルにお
ける3次元方向成分の風圧係数に変換する手段と、法線
方向風圧係数及び変換手段からの3次元方向成分風圧係
数を記憶する方向風圧係数データ記憶手段とを備えるよ
うに構成したものである。
Further, according to the present invention, as shown in the block diagram of the invention in FIG. 3, the building model is a dome-shaped building model, and the dome-shaped building model is provided at each observation point level on the entire surface of the dome. Means for converting the normal direction wind pressure coefficient into a three-dimensional direction component wind pressure coefficient at each observation point level; and a direction wind pressure coefficient data storage means for storing the normal direction wind pressure coefficient and the three-dimensional direction component wind pressure coefficient from the conversion means. Is provided.

【0014】また、本発明は、図3の発明の構成図に示
すように、風洞実験により求めたドーム状建造物模型の
ドーム全面の各観測点レベルにおける法線方向風圧係数
を各観測点レベルの3次元方向成分の風圧係数に変換す
る手段と、法線方向風圧係数及び変換手段からの3次元
方向成分風圧係数を記憶する方向風圧係数データ記憶手
段と、方向風圧係数データ記憶手段から読み出した法線
方向風圧係数を、ドーム状建造物模型に類似する解析モ
デルの各節点位置レベルに補正する手段と、節点位置レ
ベルに補正された法線方向風圧係数から、3次元方向成
分の風外力を算出する手段とを備えるように構成したも
のである。
Further, according to the present invention, as shown in the block diagram of the invention in FIG. 3, the normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on the entire surface of the dome of the dome-shaped building model obtained by the wind tunnel test is calculated. Means for converting the wind pressure coefficient into the three-dimensional component wind pressure coefficient, the direction wind pressure coefficient data storage means for storing the normal direction wind pressure coefficient and the three-dimensional direction component wind pressure coefficient from the conversion means, and the direction wind pressure coefficient data storage means. Means for correcting the normal direction wind pressure coefficient to each node position level of the analysis model similar to the dome-shaped building model, and the three-dimensional component wind external force from the normal direction wind pressure coefficient corrected to the node position level And a calculating means.

【0015】[0015]

【作用】風洞実験により建造物模型を回転させながら求
めた各観測点レベルにおける時刻歴毎の法線方向風圧係
数から、各観測点レベルにおける方向風圧係数を求め、
この方向風圧係数を方向風圧係数データ記憶手段に記憶
させ、読み出した方向風圧係数をその模型に類似する解
析モデルの高さレベルに補正し、この方向風圧係数から
風外力を算出し、風外力を入力されて解析モデルの応答
変位、速度、及び加速度を算出し、風外力を入力されて
求めた部材端の応答変位及び部材の剛性の積から解析モ
デルの部材の軸力、剪断力、及びモーメントを算出し、
その値から最大値を求める。
[Action] From the wind tunnel experiment, the directional wind pressure coefficient at each observation point level is obtained from the normal direction wind pressure coefficient at each observation point level while rotating the building model at each observation point level.
This directional wind pressure coefficient is stored in the directional wind pressure coefficient data storage means, the read directional wind pressure coefficient is corrected to the height level of an analysis model similar to the model, the wind external force is calculated from the directional wind pressure coefficient, and the wind external force is calculated. Calculate the response displacement, velocity, and acceleration of the analysis model as input, and calculate the axial force, shear force, and moment of the analysis model member from the product of the response displacement at the end of the member and the rigidity of the member obtained by inputting the external wind force. Is calculated,
Find the maximum value from that value.

【0016】また、高層建造物模型の全側面の各観測点
レベルにおける法線方向風圧係数から、各観測点レベル
の面の2次元方向成分の風圧係数、及びねじれの風圧係
数を算出し、これを方向風圧係数データ記憶手段に記憶
させる。
Further, the wind pressure coefficient of the two-dimensional direction component of the surface at each observation point level and the wind pressure coefficient of torsion are calculated from the normal direction wind pressure coefficients at each observation point level on all sides of the high-rise building model. Is stored in the direction wind pressure coefficient data storage means.

【0017】また、上記した高層建造物模型の方向風圧
係数データ記憶手段から読み出した2次元方向成分風圧
係数を、高層建造物模型に類似する解析モデルの階高レ
ベルに補正し、階高レベルに補正された2次元方向成分
風圧係数から2次元方向風圧成分、及びねじれの風外力
を算出し、風外力を入力されて算出した解析モデルの応
答変位を入力されてその部材の軸力、剪断力、モーメン
トを算出し、その剪断力を入力されて解析モデルの層剪
断力を算出し、この層剪断力を入力されて解析モデルの
転倒モーメントを算出し、これらの値から最大値を求め
る。
Further, the two-dimensional directional component wind pressure coefficient read from the directional wind pressure coefficient data storage means of the high-rise building model is corrected to a floor height level of an analysis model similar to the high-rise building model, and the floor height level is corrected. A two-dimensional wind pressure component and a torsional wind force are calculated from the corrected two-dimensional wind component wind pressure coefficient, and the response displacement of the analytical model calculated by inputting the wind force and the axial force and shear force of the member are input. , The moment is calculated, the shear force is input, the layer shear force of the analysis model is calculated, the layer shear force is input, the overturning moment of the analysis model is calculated, and the maximum value is obtained from these values.

【0018】また、ドーム状建造物模型のドーム全面の
法線方向風圧係数を各観測点レベルの3次元方向成分の
風圧係数に変換し、法線方向風圧係数及び3次元方向成
分風圧係数を方向風圧係数データ記憶手段に記憶させ
る。
Also, the normal direction wind pressure coefficient of the entire dome of the dome-shaped building model is converted into a three-dimensional direction component wind pressure coefficient at each observation point level, and the normal direction wind pressure coefficient and the three-dimensional direction component wind pressure coefficient are converted into directions. It is stored in the wind pressure coefficient data storage means.

【0019】また、上記方向風圧係数データ記憶手段か
ら読み出した各観測点レベルにおける法線方向風圧係数
をドーム状建造物模型に類似する解析モデルの各節点位
置レベルに補正し、補正された法線方向風圧係数から3
次元方向成分の風外力を算出する。
Further, the normal wind pressure coefficient at each observation point level read from the directional wind pressure coefficient data storage means is corrected to each nodal position level of the analysis model similar to the dome-shaped building model, and the corrected normal is corrected. 3 from directional wind pressure coefficient
Calculate the external wind force of the dimensional component.

【0020】[0020]

【実施例】以下に本発明の詳細を、添付した図面により
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0021】図4乃至図15は本発明の実施例を示すも
のである。図4に示すように、一部点線で示す風洞1内
には、高層形状をなし、柱、梁により立体骨組みを有す
るともに、例えば断面正方形状に構成された建造物の数
百分の一の模型2が配設されている。そして、この模型
2の全側面の観測点レベルH1・・Hk・・Hn(Hk
のみを図示する。)には多数の風穴3・・が穿設され、
これらの穴3・・には管5・・の図示しない一端が接続
され、この管5・・を模型2の内側から風洞1の底面を
介し、測定装置4に内蔵した図示しない風圧検出器に接
続されている。さらに、この測定装置4には、空気密度
ρ及び算出結果を記憶するメモリと、法線方向風圧係数
を算出する演算回路とが設けられている。
4 to 15 show an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in a wind tunnel 1 partially indicated by a dotted line, a model 2 of a hundredth of a building having a high-rise shape, having a three-dimensional frame by columns and beams, and having, for example, a square cross section is provided. Are arranged. Then, the observation point levels H1... Hk... Hn (Hk
Only one is shown. ) Has many holes 3 ...
One end (not shown) of a pipe 5... Is connected to these holes 3... And this pipe 5... Is connected to the wind pressure detector (not shown) built in the measuring device 4 from the inside of the model 2 through the bottom surface of the wind tunnel 1. It is connected. Further, the measuring device 4 is provided with a memory for storing the air density ρ and the calculation result, and an arithmetic circuit for calculating the normal direction wind pressure coefficient.

【0022】そして、風洞1内には、図示しないが、矢
印方向から吹付けられ、模型2の周辺環境を配慮した風
速Vを測定する風速計も配設されている。
Although not shown, an anemometer, which is blown from the direction of the arrow and measures the wind speed V in consideration of the surrounding environment of the model 2, is also provided in the wind tunnel 1.

【0023】なお、図中符号6・・は高層模型2と共に
図示しないターンテーブル上に設置された周辺建造物模
型を、A1、A2、A3は観測点レベルHkに位置する
風穴3・・の配設位置において、集約算出された風圧係
数が作用する支配面積を示す。
In the figure, reference numeral 6 denotes a peripheral building model installed on a turntable (not shown) together with the high-rise model 2, and A1, A2, and A3 indicate arrangements of the wind holes 3 at the observation point level Hk. At the installation position, the dominant area on which the intensively calculated wind pressure coefficient acts is shown.

【0024】そして、高層模型2に矢印方向から風を適
宜の時間送ると、周辺建造物6・・により周辺環境の影
響を受けた風速Vを検出する一方、模型2の風穴3・・
から管5・・を介し測定装置4に風が送られ、風圧検出
器により変動する風圧が検出される。この時、管5・・
の長さの差異による測定誤差を周波数特性の補正により
補正し、時刻歴毎の正確な法線方向の風圧Pが検出され
る。
When the wind is sent to the high-rise model 2 from the direction of the arrow for an appropriate time, the wind speed V affected by the surrounding environment by the surrounding buildings 6 is detected, while the wind holes 3 in the model 2 are detected.
Is sent to the measuring device 4 through the pipes 5... And the fluctuating wind pressure is detected by the wind pressure detector. At this time, tube 5
The measurement error due to the difference in the length is corrected by correcting the frequency characteristic, and an accurate wind pressure P in the normal direction for each time history is detected.

【0025】測定装置4の演算回路においては、風速V
とメモリから呼び出した空気密度ρとを式、q=1/2
ρV2 に代入し、設計速度圧qを算出する。さらに、各
時刻歴毎の法線方向風圧係数は、上記設計速度圧qと風
圧Pとを式、C=P/qに代入して算出し、これに各観
測点レベル毎のコードを付してメモリに記憶させ、これ
を、図6に示すように、想定した解析モデルの風外力に
よる動的応答状況解析用の装置の中央処理装置16に接
続されているRAM12Aに読み込ませる。
In the arithmetic circuit of the measuring device 4, the wind speed V
And the air density ρ called out from the memory, q = 1 /
Substitute ρV 2 to calculate the design speed pressure q. Further, the normal direction wind pressure coefficient for each time history is calculated by substituting the above-mentioned design speed pressure q and wind pressure P into an equation, C = P / q, and adding a code for each observation point level. As shown in FIG. 6, this is read into the RAM 12A connected to the central processing unit 16 of the apparatus for analyzing the dynamic response situation due to the external wind force of the assumed analysis model, as shown in FIG.

【0026】このRAM12Aには、解析用の方向風圧
係数データ作成時に使用される設定データとして、入力
装置14を介し、建造物模型2の寸法と、図7に示す建
造物模型2の支配面積A1・・A6と、図8に示す建造
物模型2の主方向中心線からの距離L1、L2、L3、
L4と、設計速度圧qとが記憶される。
The RAM 12A includes, via an input device 14, the dimensions of the building model 2 and the control area A1 of the building model 2 shown in FIG. .. A6 and distances L1, L2, L3 from the center line in the main direction of building model 2 shown in FIG.
L4 and the design speed pressure q are stored.

【0027】また、風外力算出時に使用される設定デー
タとして、解析モデル2′の階高レベルh1、h2・・
hnと、各階高の支配高さ幅h′1、h′2・・と、そ
の横方向の幅Wとが記憶され、さらに、動的応答解析時
に使用される設定データとして、解析モデル2′の剛性
マトリックスK、減衰マトリックスC、質量マトリック
スMと、解析モデル2′の部材17の部材座標系におけ
る部材の剛性マトリックスKm′と、解析モデル2′の
各層の高さe1、e2・・en(図15参照)とが記憶
される。
The setting data used when calculating the external wind force includes floor heights h1, h2,... Of the analysis model 2 '.
hn, the dominant height widths h'1, h'2,... of each floor height, and the width W in the horizontal direction are stored. Further, the analysis model 2 'is used as setting data used in dynamic response analysis. , The stiffness matrix K, the damping matrix C, the mass matrix M, the stiffness matrix Km ′ of the member in the member coordinate system of the member 17 of the analysis model 2 ′, and the heights e1, e2. 15 is stored.

【0028】他方、中央処理装置16に着脱自在に接続
されたRAM12Bには、解析用の方向風圧係数データ
として、2次元方向の風圧係数FX、FYと、ねじれ風
圧係数FΘとが記憶される。
On the other hand, in the RAM 12B detachably connected to the central processing unit 16, two-dimensional wind pressure coefficients FX and FY and a twist wind pressure coefficient F # are stored as directional wind pressure coefficient data for analysis.

【0029】ROM13には、風洞実験の結果から算
出した法線方向風圧係数を解析用の方向風圧係数に変換
するために、模型2の観測点レベルH1・・Hn毎の法
線方向風圧係数を各観測点レベルの支配面積A1、A2
・・当たりの法線方向風圧係数に変換する算出と、支配
面積当たりの法線方向風圧係数から2次元方向の支配面
積の単位面積当たりの方向風圧係数FX、FYの算出、
及びねじれ風圧係数FΘを算出する方向風圧係数データ
作成用制御プログラムと、 2次元方向風圧係数FX、FYと、ねじれ風圧係数F
Θとを解析モデル2′の階高レベルに加わる風外力に変
換するために、各観測点レベル毎の2次元方向成分風圧
係数FX、FYを解析モデル2′の各階高レベルh1、
h2・・に補正した上、2次元方向風圧係数FX、FY
をそれぞれ主方向面、及び直交方向面の鉛直方向に連続
する風圧係数分布に変換し、さらに各階高の支配高さ幅
h′1、h′2・・を設定し、支配高さ幅方向に加わる
風圧係数分布に解析モデルの横方向の幅Wを乗算してそ
の体積Djを算出した後、これに設計速度圧qを乗算
し、解析モデル2′のX、Y面の鉛直方向に連続する風
外力Fx、Fyを算出し、この風外力Fx、Fyのベク
トル和からねじれの風外力Fθを算出する風外力データ
作成用制御プログラムとが記憶されている。
In order to convert the normal wind pressure coefficient calculated from the result of the wind tunnel experiment into the directional wind pressure coefficient for analysis, the ROM 13 stores the normal wind pressure coefficient for each of the observation point levels H 1. Dominant areas A1, A2 at each observation point level
..Calculation to convert to normal wind pressure coefficient per hit and calculation of directional wind pressure coefficients FX and FY per unit area of two-dimensional dominant area from normal wind pressure coefficient per control area;
Control program for creating directional wind pressure coefficient data for calculating the torsional wind pressure coefficient FΘ, the two-dimensional directional wind pressure coefficients FX and FY, and the torsional wind pressure coefficient F
In order to convert Θ into a wind external force applied to the floor level of the analysis model 2 ′, the two-dimensional directional component wind pressure coefficients FX and FY for each observation point level are calculated for each floor level h1 of the analysis model 2 ′.
h2 .., and the two-dimensional wind pressure coefficients FX and FY
Is converted into a wind pressure coefficient distribution that is continuous in the vertical direction of the main direction plane and the orthogonal direction plane, respectively, and further, the dominant height widths h′1, h′2,. The applied wind pressure coefficient distribution is multiplied by the lateral width W of the analysis model to calculate its volume Dj, which is then multiplied by the design speed pressure q to continue the analysis model 2 ′ in the X and Y planes in the vertical direction. A control program for calculating wind external force Fx, Fy and calculating a wind external force Fθ from the vector sum of the wind external forces Fx, Fy is stored.

【0030】また、上記のように算出した風外力と、
解析モデルの剛性マトリックスK、質量マトリックス
M、減衰マトリックスCとを下記の増分形式の振動方程
式(4) M(x″)+C(x′)+K(Δx)+(fs)=F(t) (なお、Δxは応答変位ベクトル、x′は速度ベクト
ル、x″は加速度ベクトル、fsは静的釣り合いベクト
ル、F(t)は各時刻歴毎の風外力Fx、Fy、Fθを
示す。)に代入し、この振動方程式を数値積分法により
解き、解析モデルの2次元方向及びねじれの各応答変位
を求め、さらに、 a1(当時刻の増分変位)+a3(前時刻の速度)+a
4(前時刻の加速度) の演算式により応答速度を、 a0(当時刻の増分変位)+a2(前時刻の速度)+a
3(前時刻の加速度) の演算式により応答加速度を求める制御プログラムが記
憶されている(なお、a0乃至a4は定数で、△tを解
析時刻、βを0.25とすると、a0=1/β(△t)
2 、a1=0.5/(β△t)、a2=−1/(β△
t)、a3=1−0.5/β、a4=(1−0.25/
β)△tで示される。また、静的釣り合いベクトルは、
(fs)i2 =(fs)i1+Ki (Δx)i2 i1から求め
る。ここで、i1は任意時刻のステップ、i2はi1の
次のステップを示す。)。
Further, the wind external force calculated as described above,
The stiffness matrix K, mass matrix M, and damping matrix C of the analysis model are expressed by the following incremental vibration equation (4): M (x ″) + C (x ′) + K (Δx) + (fs) = F (t) ( Here, Δx is a response displacement vector, x ′ is a velocity vector, x ″ is an acceleration vector, fs is a static balance vector, and F (t) is an external wind force Fx, Fy, Fθ for each time history.) Then, the vibration equation is solved by a numerical integration method to obtain the two-dimensional response and the torsional response displacement of the analysis model. Further, a1 (incremental displacement at the current time) + a3 (velocity at the previous time) + a
4 (Acceleration at the previous time) The response speed is calculated by the following equation: a0 (incremental displacement at the current time) + a2 (speed at the previous time) + a
3 (acceleration at the previous time), a control program for obtaining response acceleration is stored (a0 to a4 are constants, if Δt is the analysis time and β is 0.25, a0 = 1 / β (△ t)
2 , a1 = 0.5 / (β △ t), a2 = −1 / (β △)
t), a3 = 1-0.5 / β, a4 = (1-0.25 /
β) △ t. Also, the static balance vector is
(Fs) i2 = (fs) i1 + K i (Δx) It is obtained from i2 i1 . Here, i1 indicates a step at an arbitrary time, and i2 indicates a step next to i1. ).

【0031】さらに、図13に示すように、解析モデ
ルに使用する部材座標系における各層の柱、梁等の部材
17のi端、j端のそれぞれに発生する応力、即ち軸力
Ni、Njと、y軸、z軸の剪断力Qyi、Qzi及び
Qyj、Qzjと、x軸方向のねじれモーメントMy
i、Mzi及びMyj、Mzjとを算出するために、R
AM12Aに記憶させた部材座標系の部材剛性マトリッ
クスKm′を呼び出し、これを次式(5)、Km=Tg
T ・Km′・Tg(ここで、Tgは座標変換マトリック
ス、TgT は転置座標変換マトリックスを示す。)によ
り全体座標系の部材剛性マトリックスKmに変換し、全
体座標系におけるui、vi、wi、θxi、θyi、
θzi、及びuj、vj、wj、θxj、θyj、θz
における12成分の部材剛性成分と、解析モデルの全節
点数×6成分(部材端におけるui、vi、wi、θx
i、θyi、θziの6自由度)とで示される構成部材
全体の剛性マトリックスKgを組み上げる。この全体剛
性マトリックスKgと、部材の質量マトリックスMと、
部材の減衰マトリックスCとを上記振動方程式 M(x″)+C(x′)+Kg(Δx)=F(t) に代入し、風外力F(t)を加え、全体剛性Kgをニュ
ーマークβ法により下記の反復式 速度ベクトル、(x′)i2=(x′)i1+(Δt)
〔(x″)i1 +(x″)i2〕/2 変位増分ベクトル、(Δx)i1 i2 =Δt(x′)i1
+(Δt)2 〔(1/2−β)(x″)i1 +β
(x″)i2 〕 を仮定して解き(なお、i1はステップ、i2はi1の
次のステップを示す。)、変位、速度、加速度ベクトル
を算出し、数式(6)に示す全体座標系における全節点
数分の変位ベクトルxを得、
Further, as shown in FIG. 13, the stresses generated at the i-end and the j-end of the members 17 such as columns and beams in each layer in the member coordinate system used in the analysis model, that is, the axial forces Ni and Nj, , Y-axis and z-axis shear forces Qyi, Qzi and Qyj, Qzj, and torsion moment My in the x-axis direction
To calculate i, Mzi and Myj, Mzj, R
The member stiffness matrix Km 'of the member coordinate system stored in the AM 12A is called, and this is expressed by the following equation (5), Km = Tg
T · Km ′ · Tg (where Tg indicates a coordinate conversion matrix, and Tg T indicates a transposed coordinate conversion matrix), is converted to a member rigidity matrix Km of the whole coordinate system, and ui, vi, wi, θxi, θyi,
θzi, and uj, vj, wj, θxj, θyj, θz
And the total number of nodes of the analysis model × 6 components (ui, vi, wi, θx at the end of the member)
(6 degrees of freedom of i, θyi, θzi). This overall rigidity matrix Kg, the mass matrix M of the member,
The damping matrix C of the member is substituted into the above-mentioned vibration equation M (x ″) + C (x ′) + Kg (Δx) = F (t), an external wind force F (t) is added, and the total stiffness Kg is calculated by the Newmark β method. Thus, the following iterative equation: velocity vector, (x ′) i2 = (x ′) i1 + (Δt)
[(X ″) i1 + (x ″) i2 ] / 2 displacement increment vector, (Δx) i1 i2 = Δt (x ′) i1
+ (Δt) 2 [(1 / 2−β) (x ″) i1 + β
(X ″) i2 ] and solve (assuming i1 is a step and i2 is the next step after i1), calculate displacement, velocity, and acceleration vector, and calculate the displacement, velocity, and acceleration vector in the global coordinate system shown in Expression (6). Obtain displacement vectors x for all nodes,

【0032】[0032]

【数6】 (Equation 6)

【0033】この変位ベクトルxから任意部材17の
i、j端の変位を取り出す。この変位は全体座標系の変
位であるから、下記(7)式の部材座標系変位変換式
From the displacement vector x, the displacements at the i and j ends of the arbitrary member 17 are extracted. Since this displacement is a displacement of the whole coordinate system, the displacement conversion formula of the member coordinate system of the following equation (7) is used.

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】、即ち(部材座標系変位)=TgT (全体
座標系変位)の変位変換式に代入し、図14に示すよう
に全体座標系変位を部材座標系の変位に変換し、この部
材座標系変位と部材剛性マトリックスとを数式(8)
That is, the displacement is substituted into the displacement conversion formula of (displacement of the member coordinate system) = Tg T (displacement of the whole coordinate system), and as shown in FIG. 14, the displacement of the whole coordinate system is converted into the displacement of the member coordinate system. The coordinate system displacement and the member stiffness matrix are expressed by equation (8).

【0036】[0036]

【数8】 (Equation 8)

【0037】により演算して部材応力を算出する制御プ
ログラムと、 解析モデル2′の各層に存在する柱の剪断力の総和で
ある層剪断力を算出するため、図15に示すように、上
記で算出した各層毎のz軸方向の剪断力Qzi、Qz
jのベクトル和である1Qa、・・nQa、1Qb、・
・nQbを、下記の式(9) 1層目の剪断力=1Qa+1Qb ・ ・ ・ ・ N層目の剪断力=nQa+nQb に代入して算出する制御プログラムと、 図15に示すように、上記RAM12Aから呼び出し
た解析モデル2′の各層の高さe1、e2・・enと、
上記式(9)により算出した各層の剪断力1Qa、・・
・nQaと、1Qb、・・・1Qnbとを下記の式(1
0) 1層の転倒モーメント=(1Qa+1Qb)×e1 2層の転倒モーメント=(1Qa+1Qb)×(e1+
e2)+(2Qa+2Qb)×e2 ・ ・ ・ ・ n層の転倒メーメント=(1Qa+1Qb)×(e1+
e2+・・・en)+(2Qa+2Qb)×(e2+・
・・en)+・・・+(nQa+nQb)×en に代入して算出する制御プログラムと、 各時刻歴における上記した応答変位、その速度、加速
度と、部材の軸力、部材の剪断力、部材のモーメント
と、層剪断力、転倒モーメントとの値から最大値を求
め、これを出力装置15に入力する制御プログラムとが
記憶されている。
As shown in FIG. 15, the control program for calculating the member stress by calculating the following formula, and the layer shear force, which is the sum of the shear forces of the columns existing in each layer of the analysis model 2 ', are calculated as shown in FIG. The calculated shear forces Qzi, Qz in the z-axis direction for each layer
1Qa,... nQa, 1Qb,.
A control program that calculates by substituting nQb into the following equation (9): Shearing force of the first layer = 1Qa + 1Qb.... Shearing force of the Nth layer = nQa + nQb and, as shown in FIG. Heights e1, e2,... En of each layer of the called analysis model 2 ′;
The shear force 1Qa of each layer calculated by the above equation (9),...
NQa and 1Qb,... 1Qnb are calculated by the following equation (1).
0) Falling moment of one layer = (1Qa + 1Qb) × e1 Falling moment of two layers = (1Qa + 1Qb) × (e1 +
e2) + (2Qa + 2Qb) × e2... n-layer fall-down = (1Qa + 1Qb) × (e1 +
e2 + ... en) + (2Qa + 2Qb) × (e2 + ·
..En) +... + (NQa + nQb) × en and a control program to be calculated, and the above-mentioned response displacement, its speed and acceleration in each time history, axial force of member, shear force of member, member , And a control program for obtaining the maximum value from the values of the layer shearing force and the overturning moment and inputting the maximum value to the output device 15 is stored.

【0038】このように構成したシステムの作用を、図
4乃至図15と、図16乃至図19に示すフローチャー
トを参照しながら説明する。
The operation of the system configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 15 and flowcharts shown in FIGS.

【0039】図16において、風洞1内のターンテーブ
ル上に高層建造物模型2を設置し(ステップS1)、テ
ーブルを回転させながら矢印方向から所定の期間、風を
吹付けて模型2の全側面の法線方向の風圧Pを検出し
(ステップS2)、穴3・・から測定装置4に至る管5
・・の長さの差異による風圧Pの誤差を周波数特性の補
正により補正する(ステップS3)。また、周辺環境の
影響を受けた風速Vを検出する(ステップS4)。
In FIG. 16, a high-rise building model 2 is set on a turntable in a wind tunnel 1 (step S1), and while the table is being rotated, wind is blown for a predetermined period from the direction of an arrow to blow all sides of the model 2. Is detected (step S2), and the pipe 5 from the hole 3 to the measuring device 4 is detected.
Correcting the error of the wind pressure P due to the difference in length by correcting the frequency characteristic (step S3). Further, a wind speed V affected by the surrounding environment is detected (step S4).

【0040】次に、設計速度圧qを上記式(1)により
算出した後(ステップS5)、上記式(2)を用い、補
正された風圧Pを設計速度圧qで除算して各時刻歴にお
ける法線方向風圧係数を算出し(ステップS6)、算出
結果を測定装置4に内蔵したメモリに記憶させる(ステ
ップS7)。
Next, after calculating the design speed pressure q by the above equation (1) (step S5), using the above equation (2), the corrected wind pressure P is divided by the design speed pressure q to obtain each time history. Is calculated (step S6), and the calculation result is stored in a memory built in the measuring device 4 (step S7).

【0041】次に、図17において、上記したメモリの
記憶内容を入力装置14を介し、図6に示す演算装置の
RAM12Aに読み込ませるとともに(ステップS
8)、設計速度圧qと、実験模型2の観測点レベルH1
・・Hnにおける主、直交方向の支配面積A1・・A6
と、主方向からの中心距離L1・・Lnとの設定データ
を記憶させる(ステップS9)。
Next, in FIG. 17, the contents stored in the above-mentioned memory are read into the RAM 12A of the arithmetic unit shown in FIG.
8) Design speed pressure q and observation point level H1 of experimental model 2
..The dominant areas A1..A6 in the main and orthogonal directions at Hn
And the center distance L1... Ln from the main direction are stored (step S9).

【0042】次に、図7に示す観測点レベルH1・・H
nにおける主方向、直交方向の支配面積A1・・A6を
RAM12Aから呼び出すとともに、この支配面積に含
まれる風穴3・・を介して検出した法線方向風圧係数を
呼び出し、これを観測点レベルで集約算出して風圧係数
値CX1、CX2、CX4、CX5とCY3、CY6と
を得た後(ステップS10)、この風圧係数値と支配面
積A1、A2、A4、A5を下式(11)に代入し、 FX=(〔CX1・A1+CX2・A2〕−〔CX4・
A4+CX5・A5〕)/〔A1+A2+A4+A5〕 各観測点レベルの支配面積の単位面積当たりの主方向風
圧係数FXを算出し、次に上記風圧係数値CY3、CY
6と支配面積A3、A6を下式(12)に代入し、 F
Y=〔CY3・A3−CY6・A6〕/〔A3+A6〕 支配面積の単位面積当たりの直交方向風圧係数FYを算
出する(ステップS11)。次に図8に示すように主方
向の中心線からの距離L1、L2、L3、L4を呼び出
し、下式(13) FΘ=(〔CX2・A2・L2+CX5・A5・L3〕
−〔CX1・A1・L1+CX4・A4・L4〕)/
〔A1+A2+A3+A4+A5〕 に代入し、ねじれ風圧係数FΘを算出する(ステップS
12)。上記算出処理を各観測点レベル毎に、かつ時刻
歴毎に行った後、これらの方向風圧係数データFX、F
Y、FΘをRAM12Bに記憶させる(ステップS1
3)。
Next, the observation point levels H1... H shown in FIG.
.. A6 in the main direction and the orthogonal direction in n are called from the RAM 12A, the normal direction wind pressure coefficients detected through the air holes 3... included in the controlled area are called, and these are aggregated at the observation point level. After calculating and obtaining wind pressure coefficient values CX1, CX2, CX4, CX5 and CY3, CY6 (step S10), the wind pressure coefficient values and the dominant areas A1, A2, A4, A5 are substituted into the following equation (11). , FX = ([CX1 · A1 + CX2 · A2] − [CX4 ·
A4 + CX5 · A5]) / [A1 + A2 + A4 + A5] The main direction wind pressure coefficient FX per unit area of the dominant area at each observation point level is calculated, and then the above wind pressure coefficient values CY3, CY
6 and the dominant areas A3, A6 into the following equation (12),
Y = [CY3 · A3-CY6 · A6] / [A3 + A6] The orthogonal wind pressure coefficient FY per unit area of the dominant area is calculated (step S11). Next, as shown in FIG. 8, distances L1, L2, L3, and L4 from the center line in the main direction are called, and the following equation (13) FΘ = ([CX2 · A2 · L2 + CX5 · A5 · L3]
-[CX1, A1, L1 + CX4, A4, L4]) /
[A1 + A2 + A3 + A4 + A5] to calculate a torsional wind pressure coefficient FΘ (step S
12). After performing the above calculation processing for each observation point level and for each time history, these directional wind pressure coefficient data FX, F
Y, F} are stored in the RAM 12B (step S1).
3).

【0043】図18において、さらにRAM12Aに、
入力装置14を介し、解析モデルの階高レベルh1、h
2・・と、各階高の支配高さ幅h′1、h′2・・と、
その主、直交方向における横方向の幅Wと、解析モデル
の各層の高さe1、e2・・と、解析モデルの剛性マト
リックスK、減衰マトリックスC、質量マトリックスM
と、部材座標系における部材剛性マトリックスKm′と
を記憶させる(ステップS14)。
In FIG. 18, the RAM 12A further stores
Via the input device 14, floor levels h1, h of the analysis model
2., and the dominant height width h'1, h'2 .. of each floor height,
The width W in the horizontal direction in the main and orthogonal directions, the heights e1, e2,... Of each layer of the analysis model, the rigidity matrix K, the damping matrix C, and the mass matrix M of the analysis model
And the member rigidity matrix Km 'in the member coordinate system are stored (step S14).

【0044】次に、2次元方向及びねじれ風圧係数F
X、FY、FΘを解析モデル2′の風外力に変換するた
め、RAM12Bから2次元及びねじれの方向風圧係数
データを読み出し(ステップS15)、上記主方向風圧
係数FXを、図9に示す想定した解析モデル2′の主方
向面の階高レベルh1、h2・・の位置に設定し、図1
0に示すように、これら階高レベル間に連続した鉛直方
向の風圧係数分布を形成し(ステップS16)、次に、
図11に示すように風圧係数分布の支配高さ幅h′1、
h′2・・を設定し(ステップS17)、支配高さ幅
h′1、h′2・・に加わる風圧係数分布を算出し(ス
テップS18)、図12に示すように支配高さ幅h
1′、h′2・・に加わる風圧係数分布と解析モデルの
横方向の幅Wとを乗算して連続する風圧係数分布の体積
D1・・Dj・・を算出し(ステップS19)、体積D
1・・Dj・・に呼び出した設計速度圧qを乗算し、こ
こに加わる風外力Fxを算出し、各時刻歴の風外力を算
出する(ステップS20)。
Next, the two-dimensional direction and the torsional wind pressure coefficient F
In order to convert X, FY, FΘ into the external wind force of the analysis model 2 ′, two-dimensional and torsional directional wind pressure coefficient data are read from the RAM 12B (step S15), and the main direction wind pressure coefficient FX is assumed as shown in FIG. 1 are set at the floor height levels h1, h2,... On the main direction plane of the analysis model 2 '.
As shown in FIG. 0, a continuous vertical wind pressure coefficient distribution is formed between these floor height levels (step S16).
As shown in FIG. 11, the dominant height h′1 of the wind pressure coefficient distribution,
(step S17), the wind pressure coefficient distribution applied to the dominant height widths h'1, h'2... is calculated (step S18), and as shown in FIG.
The volume D1..Dj .. of the continuous wind pressure coefficient distribution is calculated by multiplying the wind pressure coefficient distribution applied to 1 ', h'2 .. and the lateral width W of the analysis model (step S19), and the volume D
.., Dj,... Are multiplied by the called design speed pressure q, the external wind force Fx applied thereto is calculated, and the external wind force for each time history is calculated (step S20).

【0045】同様にして、直交方向における風外力Fy
を算出する他、風外力Fx、Fyのベクトル和からFθ
を算出し、これらを風外力データとしてRAM12Aに
記憶させる(ステップS21)。
Similarly, the wind external force Fy in the orthogonal direction
, And Fθ from the vector sum of the external wind forces Fx and Fy.
Are calculated and stored in the RAM 12A as wind external force data (step S21).

【0046】次に、図19において、上記した振動方程
式(4)に、RAM12Aから呼び出した風外力Fx、
Fy、Fθと、解析モデルの剛性マトリックスK、減衰
マトリックスC、質量マトリックスMを代入して数値積
分法により解き、2次元方向成分及びねじれの各時刻歴
毎の各応答変位、その速度、加速度を算出する(ステッ
プS22)。
Next, in FIG. 19, the above-mentioned vibration equation (4) is added to the wind external force Fx, which is called from the RAM 12A.
Fy, Fθ, the stiffness matrix K, the damping matrix C, and the mass matrix M of the analysis model are substituted and solved by a numerical integration method, and each response displacement, its speed and acceleration for each time history of the two-dimensional component and torsion are obtained. It is calculated (step S22).

【0047】次に、解析モデル2′に使用する部材17
の剛性マトリックスKm′をRAM12Aから呼び出
し、このKm′と、上記したように風外力を入力し、求
めた部材端応答変位を部材座標系に変換して得られた部
材端応答変位とを上記式(8)に代入し、部材のモーメ
ント、部材の軸力、さらに部材の剪断力を算出する(ス
テップS23)。
Next, the member 17 used for the analysis model 2 '
Is retrieved from the RAM 12A, and this Km 'and a member end response displacement obtained by inputting an external wind force as described above and converting the obtained member end response displacement into a member coordinate system are expressed by the above equation. Then, the moment of the member, the axial force of the member, and the shearing force of the member are calculated (Step S23).

【0048】次に、上記した剪断力1Qa・・nQa、
1Qb・・nQbを上記式(9)により算出して各層の
層剪断力を算出し(ステップS24)、図15に示すよ
うに各層の剪断力と、解析モデルの各層の高さe1、e
2・・enとを上記式(10)に代入して転倒モーメン
トを算出する(ステップS25)。そして、応答変位、
速度、加速度と、各部材のモーメント、軸力、剪断力
と、層剪断力、転倒モーメントとの各時刻歴の値から最
大値を求める(ステップS26)。
Next, the above-mentioned shearing force 1Qa ·· nQa,
1Qb ··· nQb is calculated by the above equation (9) to calculate the layer shearing force of each layer (step S24), and as shown in FIG. 15, the shearing force of each layer and the heights e1 and e of each layer of the analysis model.
2 ·· en is substituted into the above equation (10) to calculate the overturning moment (step S25). And the response displacement,
The maximum value is determined from the time history values of the speed, acceleration, moment of each member, axial force, shearing force, layer shearing force, and overturning moment (step S26).

【0049】このようにして、風外力による動的応答状
況の最大値の他、連続瞬時値をCRTやプリンタの出力
装置15に出力して記録表示させる(ステップS2
7)。
As described above, in addition to the maximum value of the dynamic response state due to the external wind force, the continuous instantaneous value is output to the CRT or the output device 15 of the printer for recording and display (step S2).
7).

【0050】さらに、2次元方向及びねじれ風圧係数
や、風外力のフーリエスペクトル、パワースペクトル
や、応答変位、速度等のフーリエスペクトル、パワース
ペクトルを算出して記録、表示させることも可能であ
る。
Further, it is also possible to calculate and record and display a two-dimensional direction and torsional wind pressure coefficient, a Fourier spectrum and a power spectrum of an external wind force, a Fourier spectrum and a power spectrum such as a response displacement and a speed.

【0051】なお、図20乃至図22に示す円筒状高層
模型20、高層模型21、尖塔を具備する高層模型22
を風洞実験に供し、実験結果を基礎にして風圧係数デー
タベースを作成してこれをメモリに記憶させ、これを解
析装置に装填し、上記模型と同形状で、スケール比が同
一の解析モデルに対し、応答変位、速度、加速度等のフ
ーリエスペクトル、パワースペクトルを算出して記録、
表示させることも可能である。
The cylindrical high-rise model 20, the high-rise model 21, and the high-rise model 22 having the spire shown in FIGS.
For wind tunnel experiments, create a wind pressure coefficient database based on the experimental results, store it in memory, load it into the analyzer, and apply it to an analytical model with the same shape and scale ratio as the above model. Calculate and record Fourier spectrum, power spectrum, response displacement, velocity, acceleration, etc.
It can also be displayed.

【0052】次に、ドーム状解析モデルの動的応答状況
の解析について説明するが、高層建造物モデルにおける
説明と同様な部分については簡略的に説明する。
Next, the analysis of the dynamic response situation of the dome-shaped analysis model will be described. The same parts as those in the description of the high-rise building model will be briefly described.

【0053】図5に示すドーム状建造物模型8は柱、梁
により立体骨組みを有するように形成され、これを図4
に示す風洞1内の図示しないターンテーブル上に設置
し、ドーム状建造物模型8のドーム全面に設けられた風
穴3・・・に管5の一端を接続し、この管5・・をドー
ム状建造物模型8の内側から風洞1の底面を経、測定装
置4の法線方向の風圧を検出する風圧検出器に接続す
る。
The dome-shaped building model 8 shown in FIG. 5 is formed so as to have a three-dimensional frame by columns and beams.
Is installed on a turntable (not shown) in the wind tunnel 1 shown in FIG. 1 and one end of a pipe 5 is connected to wind holes 3... Provided on the entire surface of the dome of the dome-shaped building model 8. The inside of the building model 8 passes through the bottom surface of the wind tunnel 1 and is connected to a wind pressure detector that detects wind pressure in the normal direction of the measuring device 4.

【0054】そして、上記した高層建造物模型と同様
に、測定装置4により空気密度ρと風速Vとを用いて各
観測点レベルJ・・における設計速度圧qを算出する。
さらに、実測した風圧Pを周波数特性の補正により正確
な風圧Pに補正し、これと設計速度圧qとを用い、図2
3に示すように、各時刻歴毎の各観測点レベルJ・・に
おける法線方向の風圧係数FJをドーム全面にわたって
求め、各観測点レベル毎のコードを付し、測定装置4の
メモリに記憶させる。
Then, similarly to the above-described high-rise building model, the measuring device 4 calculates the design speed pressure q at each observation point level J using the air density ρ and the wind speed V.
Further, the actually measured wind pressure P is corrected to an accurate wind pressure P by correcting the frequency characteristic, and using this and the design speed pressure q, FIG.
As shown in FIG. 3, the wind pressure coefficient FJ in the normal direction at each observation point level J for each time history is obtained over the entire dome, a code is attached for each observation point level, and stored in the memory of the measuring device 4. Let it.

【0055】RAM12Aには、ドーム状建造物模型8
のX、Y、Z方向の寸法と、図25に示すようにドーム
状解析モデル8′の骨組み9の各節点位置レベルk1、
k2・・と、図27に示すように各節点位置レベルk
1、k2・・における仮定された支配面の面積10・・
と、解析モデル8′の剛性マトリックスK、減衰マトリ
ックスC、質量マトリックスMと、解析モデル8′の部
材座標系における部材の剛性マトリックスKm′と、設
計速度圧qとが記憶される。
The dome-shaped building model 8 is stored in the RAM 12A.
25, and the nodal position levels k1 and k1 of the skeleton 9 of the dome-shaped analysis model 8 'as shown in FIG.
k2... and each node position level k as shown in FIG.
1, assumed area of dominant surface at k2
And a stiffness matrix K, a damping matrix C, and a mass matrix M of the analysis model 8 ', a stiffness matrix Km' of a member in a member coordinate system of the analysis model 8 ', and a design speed pressure q are stored.

【0056】また、RAM12Bには、ドーム状建造物
模型8の各時刻歴毎の各観測点レベルの法線方向風圧係
数FJと、後述する説明から明らかとなるが、3次元方
向成分の方向風圧係数FX、FY、FZとが記憶され
る。
The RAM 12B stores a normal direction wind pressure coefficient FJ at each observation point level for each time history of the dome-shaped building model 8 and a directional wind pressure of a three-dimensional direction component, which will be apparent from the following description. Coefficients FX, FY, and FZ are stored.

【0057】ROM13には、図24に示すように、
ドーム面の一部を例示的に示すドーム状建造物模型8の
観測点レベルJにおける法線方向風圧係数FJを呼び出
し、これを3次元絶対座標系のXYZ面に変換してX、
Y、Z方向の風圧係数FX、FY、FZの方向風圧係数
データを作成する制御プログラムと、 図25に示すように、上記した法線方向風圧係数FJ
を、解析モデル8′の節点位置レベルk1、k2・・に
加わる風外力に変換するために、図26に示すように法
線方向風圧係数FJにより解析モデル8′のドーム全面
に連続した法線方向風圧係数分布を形成し、図27に示
すように解析モデル8′の各節点位置レベルk1、k2
・・におけるドーム面の支配面積10・・を呼び出し、
図28に示すように支配面積10を法線方向に平行移動
し、この平行移動面11と法線方向風圧分布との交差し
た点Pj1・・Pjn及び支配面積10の節点Mj1・
・Mjnとで構成される風圧係数分布の体積Djを算出
し、これに設計速度圧qを乗算して各節点位置レベルに
おける風外力Fjを算出し、図29に示すように、風外
力Fjを3次元方向成分Fx、Fy、Fzに変換し、3
次元方向の風外力を求める風外力作成用制御プログラム
と、 RAM12Aからドーム状解析モデルの剛性、質量、
減衰の各マトリックスを呼び出し、上記した振動方程式
(4)から、解析モデルの3次元方向の応答変位と、応
答速度と、応答加速度とを算出する制御プログラムと、 既に説明したように風外力を入力し、座標変換処理を
行って得られた部材座標系の部材端変位と、解析モデル
の部材座標系の部材剛性マトリックスKm′とを上記式
(8)に代入し、解析モデルの部材の軸力と、剪断力
と、モーメントとを算出する制御プログラムと、 各時刻歴における応答変位、速度、加速度と、軸力、
剪断力、モーメントとの最大値を求める制御プログラム
とが記憶されている。
In the ROM 13, as shown in FIG.
The normal direction wind pressure coefficient FJ at the observation point level J of the dome-shaped building model 8 exemplarily showing a part of the dome surface is called, and this is converted into the XYZ plane of the three-dimensional absolute coordinate system, and X,
A control program for creating wind pressure coefficients FX, FY, and FZ in the Y and Z directions, and a normal direction wind pressure coefficient FJ as shown in FIG.
Is converted into a wind external force applied to the nodal position levels k1, k2,... Of the analysis model 8 'by a normal direction wind pressure coefficient FJ as shown in FIG. A directional wind pressure coefficient distribution is formed, and as shown in FIG. 27, each node position level k1, k2 of the analysis model 8 '
・ ・ Call dominant area of dome surface at 10 ・ ・
As shown in FIG. 28, the dominant area 10 is translated in the normal direction, and the points Pj1... Pjn at which the translation plane 11 intersects the normal direction wind pressure distribution and the nodes Mj1.
• Calculate the volume Dj of the wind pressure coefficient distribution composed of Mjn and multiply this by the design speed pressure q to calculate the wind external force Fj at each node position level, and as shown in FIG. Convert into three-dimensional direction components Fx, Fy, Fz,
A control program for generating an external wind force for obtaining the external wind force in the three-dimensional direction, and the rigidity, mass,
A control program for calculating the three-dimensional response displacement, response speed, and response acceleration of the analysis model from the vibration equation (4) described above, and inputting the external wind force as described above. Then, the member end displacement of the member coordinate system obtained by performing the coordinate conversion process and the member rigidity matrix Km 'of the member coordinate system of the analysis model are substituted into the above equation (8), and the axial force of the member of the analysis model is substituted. And a control program for calculating a shear force and a moment; a response displacement, a speed, an acceleration, an axial force,
A control program for obtaining the maximum value of the shearing force and the moment is stored.

【0058】次に、このように構成した装置の作用を、
図30乃至図33に示すフローチャートを参照して説明
する。
Next, the operation of the device configured as described above will be described.
This will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.

【0059】図30において、風洞1内の図示しないタ
ーンテーブル上にドーム状建造物模型8を設置し(ステ
ップS31)、これを回転させながら矢印方向から所定
の期間風を吹付け、ドーム全面の法線方向の風圧Pを検
出するとともに(ステップS32)、この風圧Pを、穴
3・・から測定装置4に至る管5・・の長さの差異によ
る誤差を周波数特性の補正により補正する(ステップS
33)。また、周辺環境の影響を受けた風速Vを検出す
る(ステップS34)。
In FIG. 30, a dome-shaped building model 8 is set on a turntable (not shown) in the wind tunnel 1 (step S31), and while rotating, a wind is blown for a predetermined period from the direction of the arrow to rotate the entire dome. The wind pressure P in the normal direction is detected (step S32), and the wind pressure P is corrected by correcting the frequency characteristic to correct the error due to the difference in the length of the pipes 5 from the holes 3 to the measuring device 4 (step S32). Step S
33). Further, the wind speed V affected by the surrounding environment is detected (step S34).

【0060】次に、設計速度圧qを算出した後(ステッ
プS35)、補正された風圧Pを設計速度圧qで除算
し、図23に示すように、ドーム状建造物模型8の各観
測点レベルに作用する各時刻歴毎の法線方向風圧係数F
Jを算出し(ステップS36)、これを各観測点レベル
毎に識別コードを付して測定装置4に内蔵したメモリに
記憶させる(ステップS37)。
Next, after calculating the design speed pressure q (step S35), the corrected wind pressure P is divided by the design speed pressure q to obtain the observation points of the dome-shaped building model 8 as shown in FIG. Normal wind pressure coefficient F for each time history acting on the level
J is calculated (step S36), and an identification code is attached to each observation point level and stored in a memory built in the measuring device 4 (step S37).

【0061】次に、図31において、入力装置14を介
し、上記メモリの法線方向風圧係数FJを図6に示す装
置のRAM12Bに読み込ませる一方(ステップS3
8)、設計速度圧qの設定データをRAM12Aに入力
する(ステップS39)。
Next, in FIG. 31, the normal direction wind pressure coefficient FJ of the memory is read into the RAM 12B of the apparatus shown in FIG. 6 via the input device 14 (step S3).
8) The setting data of the design speed pressure q is input to the RAM 12A (step S39).

【0062】そして、ドーム状建造物模型8のドーム面
の各観測点レベルの法線方向風圧係数FJをRAM12
Bから呼び出し、これを図24に示すように、3次元絶
対座標面の方向風圧係数FX、FY、FZに座標変換
し、即ち、ドーム面における主方向、直交方向、鉛直方
向の風圧係数に変換し(ステップS40)、この処理を
各観測点レベル毎に行った後、先に記憶させた法線方向
風圧係数FJとともに、3次元方向風圧係数FX、F
Y、FZを方向風圧係数データとしてRAM12Bに記
憶させる(ステップS41)。
The normal wind pressure coefficient FJ at each observation point level on the dome surface of the dome-shaped building model 8 is stored in the RAM 12.
B, and this is coordinate-converted into directional wind pressure coefficients FX, FY, and FZ on the three-dimensional absolute coordinate plane as shown in FIG. 24, that is, converted into the main direction, orthogonal direction, and vertical direction wind pressure coefficients on the dome surface. After performing this process for each observation point level (step S40), the three-dimensional directional wind pressure coefficients FX and F together with the previously stored normal direction wind pressure coefficient FJ are stored.
Y and FZ are stored in the RAM 12B as direction wind pressure coefficient data (step S41).

【0063】次に、図32において、解析モデルの節点
位置レベルk1、k2・・と、その支配面10・・と、
RAM12Aにドーム状解析モデルの剛性、減衰、質量
の各マトリックッスK、C、Mと、その部材の剛性マト
リックスKmとの設定データをRAM12Aに読み込ま
せる(ステップS42)。次に、図25に示すドーム状
解析モデル8′の骨組み9の面に作用する風外力を算出
するために、RAM12Bから上記した法線方向風圧係
数FJを呼び出し(ステップS43)、図26に示すよ
うに、解析モデルのドーム全面に法線方向風圧係数分布
を形成する(ステップS44)。そして、解析モデルの
節点位置レベルk1、k2・・の支配面積10をRAM
12Aから呼び出し、図27に示すように節点位置レベ
ルkjを囲む節点座標Mj1・・Mjmを算出し、図2
8に示すように支配面積10を法線方向に平行移動し
(ステップS45)、支配面積10と風圧係数と交差し
た面11の点座標Pj1・・Pjmを算出し、節点Mj
1・・Mjmと交差点Pj1・・Pjmとにより囲まれ
る多面体の風圧係数分布の体積Djを算出し(ステップ
S46)、体積Djと設計速度圧qとを乗算して風外力
Fjを算出する。図29に示すように、この風外力Fj
は支配面積10に対し法線方向であるから、3次元座標
に変換して主方向、直交方向、鉛直方向の風外力Fx、
Fy、Fzを求め(ステップS47)、この処理を解析
モデルのドーム全面にわたり、各時刻歴毎に行い、これ
らをRAM12Aに記憶させ、風外力データベースを作
成する(ステップS48)。
Next, in FIG. 32, the nodal position levels k1, k2,...
The RAM 12A reads the setting data of the matrixes K, C, and M of stiffness, attenuation, and mass of the dome-shaped analysis model and the stiffness matrix Km of the member (step S42). Next, in order to calculate the external wind force acting on the surface of the skeleton 9 of the dome-shaped analysis model 8 'shown in FIG. 25, the above normal direction wind pressure coefficient FJ is called from the RAM 12B (step S43), and shown in FIG. Thus, the normal direction wind pressure coefficient distribution is formed on the entire dome of the analysis model (step S44). Then, the dominant area 10 of the nodal position levels k1, k2,.
12A, and calculates the node coordinates Mj1... Mjm surrounding the node position level kj as shown in FIG.
8, the control area 10 is translated in the normal direction (step S45), and the point coordinates Pj1... Pjm of the surface 11 intersecting with the control area 10 and the wind pressure coefficient are calculated, and the node Mj is calculated.
The volume Dj of the wind pressure coefficient distribution of the polyhedron surrounded by 1... Mjm and the intersection Pj1... Pjm is calculated (step S46), and the volume Dj is multiplied by the design speed pressure q to calculate the external wind force Fj. As shown in FIG. 29, this wind external force Fj
Is the normal direction to the dominant area 10, and is converted into three-dimensional coordinates to convert the wind force Fx in the main direction, the orthogonal direction, and the vertical direction into
Fy and Fz are obtained (step S47), this processing is performed for each time history over the entire dome of the analysis model, and these are stored in the RAM 12A to create a wind external force database (step S48).

【0064】次に、図33において、上記した振動方程
式(4)に、呼び出した風外力Fx、Fy、Fzと、ド
ーム状解析モデルの剛性マトリックスK、減衰マトリッ
クスC、質量マトリックスMを代入し、数値積分法によ
り3次元方向成分の各時刻歴の応答変位、その速度、さ
らに加速度を算出する(ステップS49)。
Next, in FIG. 33, the called wind external forces Fx, Fy, Fz and the stiffness matrix K, the damping matrix C, and the mass matrix M of the dome-shaped analysis model are substituted into the vibration equation (4). The response displacement, the speed, and the acceleration of each time history of the three-dimensional component are calculated by the numerical integration method (step S49).

【0065】そして、ドーム状解析モデルに使用する部
材座標系の部材剛性マトリックスKm′をRAM12A
から呼び出し、これと、風外力を入力し、部材座標系に
座標変換した部材端変位とを上記式(8)に代入し、部
材のモーメント、部材の軸力、部材の剪断力とを算出す
る(ステップS50)。次に、算出した応答変位、速
度、加速度と、部材の軸力、剪断力、モーメントとの値
から最大値を求める(ステップS51)。
The member stiffness matrix Km 'of the member coordinate system used for the dome-shaped analysis model is stored in the RAM 12A.
, And the external force is input, and the member end displacement converted into the member coordinate system is substituted into the above equation (8) to calculate the moment of the member, the axial force of the member, and the shearing force of the member. (Step S50). Next, a maximum value is obtained from the calculated response displacement, velocity, acceleration, and the values of the axial force, shearing force, and moment of the member (step S51).

【0066】このようにして、風外力によるドーム状解
析モデルの動的応答状況値の最大値をCRTや、プリン
タの出力装置15に出力して記録、表示させる他、連続
した瞬時値をも表示させる(ステップS52)。
In this manner, the maximum value of the dynamic response status value of the dome-shaped analysis model due to the external wind force is output to the CRT or the output device 15 of the printer for recording and displaying, and also displays the continuous instantaneous value. (Step S52).

【0067】さらに、3次元方向風圧係数及び法線方向
風圧係数と、風外力とのフーリエスペクトル、パワース
ペクトルや、応答変位、速度等のフーリエスペクトル、
パワースペクトルを算出して記録、表示させることも可
能である。
Further, a Fourier spectrum and a power spectrum of a three-dimensional direction wind pressure coefficient and a normal direction wind pressure coefficient and an external wind force, a Fourier spectrum such as a response displacement and a velocity,
It is also possible to calculate, record and display a power spectrum.

【0068】なお、上記ドーム状建造物模型の方向風圧
係数データベースを解析装置に装填し、実験したドーム
状建造物模型と同一スケール比を有する解析モデルに対
し、新たに風洞実験することなくその動的応答状況を解
析することが可能である。
The directional wind pressure coefficient database of the above-mentioned dome-shaped building model was loaded into the analysis device, and the analysis model having the same scale ratio as the dome-shaped building model tested was subjected to dynamic analysis without new wind tunnel experiments. It is possible to analyze the target response situation.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、風洞
実験により建造物模型を回転させながら求めた各観測点
レベルにおける法線方向風圧係数から、各観測点レベル
における方向風圧係数を求める手段と、方向風圧係数を
求める手段から出力された方向風圧係数を記憶する方向
風圧係数データ記憶手段と、方向風圧係数データ記憶手
段から読み出した方向風圧係数を建造物模型に類似する
解析モデルの高さレベルに補正する手段と、高さレベル
に補正された方向風圧係数から解析モデルに加える風外
力を算出する手段と、風外力を入力されて解析モデルの
応答変位、速度、及び加速度を算出する手段と、風外力
を入力されて求めた部材座標系の部材端応答変位及び部
材の剛性の積から解析モデルの部材の軸力、剪断力、及
び部材のモーメントを算出する手段と、応答変位、速
度、及び加速度と、部材の軸力、剪断力、及び部材のモ
ーメントとの各時刻歴の値から最大値を選択する手段と
を備えるように構成したので、建造物模型に類似する解
析モデルの全方向に加わる風外力を算出することが出
来、このため全方向に加わる風外力による動的な応答状
況ならびに解析モデルの部材の動的な応答状況を解析す
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the directional wind pressure coefficient at each observation point level is obtained from the normal wind pressure coefficient at each observation point level obtained by rotating the building model by a wind tunnel experiment. Means, a directional wind pressure coefficient data storage means for storing the directional wind pressure coefficient output from the means for obtaining the directional wind pressure coefficient, and a directional wind pressure coefficient read from the directional wind pressure coefficient data storage means, the height of the analytical model similar to the building model. Means for calculating the external force to be applied to the analysis model from the directional wind pressure coefficient corrected for the height level, and calculating the response displacement, velocity and acceleration of the analysis model by inputting the external force. Means and the axial force, shear force, and moment of the member of the analysis model from the product of the member end response displacement and the member rigidity of the member coordinate system obtained by inputting the external wind force. And calculating the response displacement, speed, and acceleration, the axial force of the member, shear force, and the means for selecting the maximum value from the value of each time history of the moment of the member, so that it is configured to include It is possible to calculate the external wind force applied in all directions of an analysis model similar to a building model, and therefore analyze the dynamic response situation due to the external force applied in all directions and the dynamic response situation of the members of the analysis model. It becomes possible.

【0070】また、方向風圧係数データ記憶手段を備え
ているため、方向風圧係数データ記憶手段に記憶させた
方向風圧係数データを、建造物模型に類似する解析モデ
ルの動的応答状況の解析に適用することが可能となり、
このため一度実験に供した建造物模型に類似する解析モ
デルについては、新たに風洞実験することなくその動的
応答状況を解析することが出来、これにより風洞実験を
新たに実施する手間を省略することが可能となる。
Since the directional wind pressure coefficient data storage means is provided, the directional wind pressure coefficient data stored in the directional wind pressure coefficient data storage means is applied to the analysis of the dynamic response situation of an analytical model similar to a building model. It is possible to
For this reason, for an analysis model similar to the building model once subjected to the experiment, the dynamic response situation can be analyzed without performing a new wind tunnel test, thereby saving the trouble of performing a new wind tunnel experiment. It becomes possible.

【0071】さらに、建造物模型に類似する解析モデル
の応答変位、速度、及び加速度と、部材の軸力、剪断
力、及びモーメントとの各時刻歴の値から最大値を選択
して出力させることが出来る。
Further, the maximum value is selected and output from the response displacement, velocity, and acceleration of the analysis model similar to the building model and the time history of the axial force, shearing force, and moment of the member. Can be done.

【0072】また、本発明によれば、上記建造物模型は
高層建造物模型であって、高層建造物模型の全側面の各
観測点レベルにおける法線方向風圧係数から、各観測点
レベルにおける2次元方向成分風圧係数を算出する手段
と、ねじれ風圧係数を算出する手段と、2次元方向成分
風圧係数及びねじれ風圧係数を記憶する方向風圧係数デ
ータ記憶手段とを備えるように構成したので、方向風圧
係数データ記憶手段に高層建造物模型の主方向、直交方
向及びねじれの方向風圧係数を記憶させることが出来
る。
Further, according to the present invention, the building model is a high-rise building model, and the normal direction wind pressure coefficients at each observation point level on all sides of the high-rise building model are used to calculate a value of 2 at each observation point level. Since it is configured to include means for calculating the dimensional component wind pressure coefficient, means for calculating the torsional wind pressure coefficient, and directional wind pressure coefficient data storage means for storing the two-dimensional directional component wind pressure coefficient and the torsional wind pressure coefficient, The coefficient data storage means can store the wind pressure coefficients in the main direction, the orthogonal direction, and the torsional direction of the high-rise building model.

【0073】また、本発明によれば、風洞実験により求
めた建造物模型の全側面の各観測点レベルにおける法線
方向風圧係数から、2次元方向の風圧係数を算出する手
段と、ねじれ風圧係数を算出する手段と、2次元方向風
圧係数及びねじれ風圧係数記憶する方向風圧係数データ
記憶手段と、この記憶手段から読み出した2次元方向風
圧係数を、高層建造物模型に類似する解析モデルの階高
レベルに補正する手段と、階高レベルに補正された2次
元方向成分、及びねじれの風外力を算出する手段と、解
析モデルの部材の軸力、剪断力、及び部材のモーメント
を算出する手段から出力された剪断力を入力されて解析
モデルの層剪断力を算出する手段と、層剪断力を入力さ
れて解析モデルの転倒モーメントを算出する手段とを備
えるように構成したので、高層建造物模型に類似する解
析モデルに対し、風の主方向ばかりではなく、直交方向
及びねじれの風外力についての動的応答状況を解析する
ことが出来、このためきめの細かい動的応答状況の解析
が可能となる。
According to the present invention, a means for calculating a two-dimensional wind pressure coefficient from a normal wind pressure coefficient at each observation point level on all sides of a building model obtained by a wind tunnel experiment, and a torsional wind pressure coefficient Calculating means, a two-dimensional wind pressure coefficient and a torsional wind pressure coefficient storing means, and a two-dimensional wind pressure coefficient read from the storage means are used to store the two-dimensional wind pressure coefficient in an analysis model similar to a high-rise building model. From the means for correcting to the level, the means for calculating the two-dimensional directional component corrected to the floor height level, and the torsional wind force, and the means for calculating the axial force, shear force, and moment of the member of the analysis model. Means for calculating the layer shear force of the analysis model by inputting the output shear force, and means for calculating the overturning moment of the analysis model by inputting the layer shear force Therefore, for an analysis model similar to a high-rise building model, it is possible to analyze not only the main direction of the wind, but also the dynamic response situation in the orthogonal direction and the torsional external force. The situation can be analyzed.

【0074】さらに、本発明によれば、ドーム状建造物
模型のドーム全面の各観測点レベルにおける法線方向風
圧係数を各観測点レベルの3次元方向成分の風圧係数に
変換する手段と、法線方向風圧係数及び3次元方向成分
風圧係数を記憶する方向風圧係数データ記憶手段とを備
えるように構成したので、方向風圧係数データ記憶手段
に、ドーム状建造物模型に類似する解析モデルに加える
風外力を算出するための基礎となる方向風圧係数データ
を記憶させることが出来る。
Further, according to the present invention, means for converting the normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on the entire surface of the dome of a dome-shaped building model into a wind pressure coefficient of a three-dimensional component at each observation point level, A directional wind pressure coefficient data storage means for storing the linear wind pressure coefficient and the three-dimensional directional component wind pressure coefficient is provided, so that the wind added to the analysis model similar to the dome-shaped building model is stored in the directional wind pressure coefficient data storage means. Directional wind pressure coefficient data serving as a basis for calculating an external force can be stored.

【0075】また、本発明によれば、風洞実験により求
めたドーム状建造物模型のドーム全面の各観測点レベル
における法線方向風圧係数を各観測点レベルの3次元方
向成分の風圧係数に変換する手段と、法線方向風圧係数
及び変換手段からの3次元方向風圧係数を記憶する方向
風圧係数データ記憶手段と、方向風圧係数データ記憶手
段から読み出した法線方向風圧係数を、ドーム状建造物
模型に類似する解析モデルの各節点位置レベルに補正す
る手段と、3次元方向成分の風外力を算出する手段とを
備えるように構成したので、いまだ解析されていなかっ
たドーム状建造物模型に類似する解析モデルのドーム
面、及びその部材について、その動的応答状況を解析す
ることが出来る。
Further, according to the present invention, the normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on the entire surface of the dome of the dome-shaped building model obtained by the wind tunnel experiment is converted into a three-dimensional component wind pressure coefficient at each observation point level. Means for storing the normal direction wind pressure coefficient and the three-dimensional direction wind pressure coefficient from the conversion means, and a normal direction wind pressure coefficient read from the direction wind pressure coefficient data storage means. It is configured to have a means for correcting each node position level of the analysis model similar to the model and a means for calculating the external wind force of the three-dimensional direction, so that it is similar to the dome-shaped building model that has not been analyzed yet. With respect to the dome surface of the analysis model to be analyzed and its members, the dynamic response state can be analyzed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の発明の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first invention of the present invention.

【図2】 本発明の第2及び第3の発明の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of the second and third inventions of the present invention.

【図3】 本発明の第4及び第5の発明の構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a fourth and a fifth invention of the present invention.

【図4】 高層建造物模型を配設した風洞の一部を示す
斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of a wind tunnel in which a high-rise building model is arranged.

【図5】 ドーム状建造物模型の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a dome-shaped building model.

【図6】 本発明の演算装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an arithmetic unit according to the present invention.

【図7】 主、直交方向風圧係数を算出するための説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram for calculating main and orthogonal wind pressure coefficients;

【図8】 ねじれ風圧係数を算出するための説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram for calculating a torsional wind pressure coefficient.

【図9】 想定した解析モデルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an assumed analysis model.

【図10】 解析モデルの主方向面に形成される風圧係
数分布を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a wind pressure coefficient distribution formed on the main direction surface of the analysis model.

【図11】 風圧係数分布を各階高の支配幅高さ幅に設
定して示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a wind pressure coefficient distribution set to a dominant width of each floor height.

【図12】 風圧係数分布体積を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a wind pressure coefficient distribution volume.

【図13】 解析モデルの部材両端に作用する変位、回
転角度を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing displacements and rotation angles acting on both ends of a member of the analysis model.

【図14】 全体座標系と部材座標系における部材との
座標関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a coordinate relationship between members in the overall coordinate system and the member coordinate system.

【図15】 転倒モーメントを求めるための説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram for obtaining a falling moment.

【図16】 風洞に設置した高層建造物模型に加わる法
線方向風圧係数を求めるフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart for calculating a normal direction wind pressure coefficient applied to a high-rise building model installed in a wind tunnel.

【図17】 風洞実験の結果から求めた方向風圧係数デ
ータから2次元方向風圧係数、ねじれ風圧係数を求める
フローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart for obtaining a two-dimensional directional wind pressure coefficient and a torsional wind pressure coefficient from directional wind pressure coefficient data obtained from a result of a wind tunnel experiment.

【図18】 風外力データを求めるフローチャートであ
る。
FIG. 18 is a flowchart for obtaining wind external force data.

【図19】 解析モデルについての応答変位等、及び部
材の軸力等を求めるフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart for obtaining a response displacement and the like for an analysis model, an axial force of a member, and the like.

【図20】 風洞実験に供する円筒状高層建造物模型を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a cylindrical high-rise building model used for a wind tunnel experiment.

【図21】 風洞実験に供する高層建造物模型を示す図
である。
FIG. 21 is a view showing a high-rise building model used for a wind tunnel test.

【図22】 風洞実験に供する尖塔付き高層建造物模型
を示す図である。
FIG. 22 is a view showing a high-rise building model with a spire used in a wind tunnel experiment.

【図23】 ドーム状建造物模型のドーム面全面に作用
する法線方向風圧係数を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a normal direction wind pressure coefficient acting on the entire dome surface of the dome-shaped building model.

【図24】 ドーム状建造物模型のドーム面の一部に作
用する法線方向、3次元方向の風圧係数を示す図であ
る。
FIG. 24 is a diagram showing wind pressure coefficients acting on a part of the dome surface of the dome-shaped building model in the normal direction and the three-dimensional direction.

【図25】 ドーム状解析モデルを形成する骨組みに作
用する風外力を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing an external wind force acting on a skeleton forming a dome-shaped analysis model.

【図26】 解析モデルのドーム面の風圧係数分布を示
す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a wind pressure coefficient distribution on the dome surface of the analysis model.

【図27】 ドーム状解析モデルのドーム面の節点位置
レベルにおける支配面を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a dominant surface at a nodal position level of the dome surface of the dome-shaped analysis model.

【図28】 ドーム面の風圧係数分布体積を示す図であ
る。
FIG. 28 is a diagram showing a wind pressure coefficient distribution volume on the dome surface.

【図29】 支配面の法線方向における風外力と、これ
を3次元方向成分に分解して示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an external wind force in a normal direction of a dominant surface and decomposing the external force into a three-dimensional component.

【図30】 ドーム状建造物模型の法線方向風圧係数を
求めるフローチャートである。
FIG. 30 is a flowchart for obtaining a normal direction wind pressure coefficient of a dome-shaped building model.

【図31】 方向風圧係数データを求めるフローチャー
トである。
FIG. 31 is a flowchart for obtaining directional wind pressure coefficient data.

【図32】 風外力を求めるフローチャートである。FIG. 32 is a flowchart for obtaining an external wind force.

【図33】 解析モデルの応答変位等、部材の軸力等を
求めるフローチャートである。
FIG. 33 is a flowchart for obtaining an axial force of a member such as a response displacement of an analysis model;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 風洞、2及び8 建造物模型、3 模型、4 測定
装置、5 風穴から測定装置に至る管、16 中央処理
装置、14 入力装置、12及び12A 記憶装置、1
5 出力装置
1 wind tunnel, 2 and 8 building model, 3 model, 4 measuring device, 5 pipe from air hole to measuring device, 16 central processing unit, 14 input device, 12 and 12A storage device, 1
5 Output device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01M 9/00 G01M 9/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01M 9/00 G01M 9/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 風洞実験により建造物模型を回転させな
がら求めた各観測点レベルにおける時刻歴毎の法線方向
風圧係数から、各観測点レベルにおける方向風圧係数を
求める手段と、上記方向風圧係数を求める手段から出力
された方向風圧係数を記憶する方向風圧係数データ記憶
手段と、上記方向風圧係数データ記憶手段から読み出し
た方向風圧係数を上記建造物模型に類似する解析モデル
の高さレベルに補正する手段と、上記高さレベルに補正
された方向風圧係数から上記解析モデルに加える風外力
を算出する手段と、上記風外力を入力されて上記解析モ
デルの応答変位、速度、及び加速度を算出する手段と、
上記風外力を入力されて求めた部材端の応答変位及び部
材の剛性の積から解析モデルの部材の軸力、部材の剪断
力、及び部材のモーメントを算出する手段と、上記応答
変位、速度、及び加速度と、部材の軸力、部材の剪断
力、及び部材のモーメントとの各時刻歴の値から最大値
を選択する手段とを備えることを特徴とする風外力によ
る動的な応答性状解析システム。
A means for obtaining a directional wind pressure coefficient at each observation point level from a normal direction wind pressure coefficient for each time history at each observation point level obtained by rotating a building model by a wind tunnel experiment; Directional wind pressure coefficient data storage means for storing the directional wind pressure coefficient output from the means for obtaining the directional wind pressure coefficient, and correcting the directional wind pressure coefficient read from the directional wind pressure coefficient data storage means to a height level of an analysis model similar to the building model. Means for calculating the wind force to be applied to the analysis model from the directional wind pressure coefficient corrected to the height level, and calculating the response displacement, speed, and acceleration of the analysis model by inputting the wind force. Means,
Means for calculating the axial force of the member of the analysis model, the shear force of the member, and the moment of the member from the product of the response displacement of the member end and the rigidity of the member obtained by inputting the external wind force, and the response displacement, speed, Means for selecting a maximum value from values of time histories of acceleration, an axial force of a member, a shear force of a member, and a moment of a member, and a dynamic response characteristic analysis system based on an external wind force. .
【請求項2】 上記建造物模型は高層建造物模型であっ
て、該高層建造物模型の全側面の各観測点レベルにおけ
る法線方向風圧係数から、各観測点レベルにおける2次
元方向成分の風圧係数を算出する手段と、ねじれ風圧係
数を算出する手段と、上記2次元方向成分風圧係数及び
ねじれ風圧係数を記憶する方向風圧係数データ記憶手段
とを備えることを特徴とする請求項「1」記載の風外力
による動的な応答性状解析システム。
2. The building model is a high-rise building model, and a wind pressure of a two-dimensional component at each observation point level is obtained from a normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on all sides of the high-rise building model. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for calculating a coefficient; means for calculating a torsional wind pressure coefficient; and directional wind pressure coefficient data storage means for storing the two-dimensional directional component wind pressure coefficient and the torsional wind pressure coefficient. Dynamic response analysis system by wind force.
【請求項3】 風洞実験により求めた高層建造物模型の
全側面の各観測点レベルにおける法線方向風圧係数か
ら、各観測点レベルにおける2次元方向成分風圧係数を
算出する手段と、ねじれ風圧係数を算出する手段と、上
記2次元方向風圧係数及びねじれ風圧係数を記憶する方
向風圧係数データ記憶手段と、上記方向風圧係数データ
記憶手段から読み出した2次元方向成分風圧係数を、上
記高層建造物模型に類似する解析モデルの階高レベルに
補正する手段と、上記階高レベルに補正された2次元方
向成分風圧係数、及びねじれ風圧係数から2次元方向成
分及びねじれの風外力を算出する手段と、上記解析モデ
ルの部材の軸力、部材の剪断力、及び部材のモーメント
を算出する手段から出力された部材の剪断力を入力され
て解析モデルの層剪断力を算出する手段と、上記層剪断
力を入力されて解析モデルの転倒モーメントを算出する
手段とを備えることを特徴とする請求項「1」記載の風
外力による動的な応答性状解析システム。
3. A means for calculating a two-dimensional component wind pressure coefficient at each observation point level from a normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on all sides of a high-rise building model obtained by a wind tunnel experiment, and a torsional wind pressure coefficient. , A directional wind pressure coefficient data storage means for storing the two-dimensional directional wind pressure coefficient and the torsional wind pressure coefficient, and a two-dimensional directional component wind pressure coefficient read from the directional wind pressure coefficient data storage means. Means for correcting the floor level of the analysis model similar to the above, and means for calculating the two-dimensional direction component and the torsional wind force from the two-dimensional direction component wind pressure coefficient and the torsion wind pressure coefficient corrected to the floor level, The member shear force output from the means for calculating the axial force of the member, the member shear force, and the member moment of the analysis model is input, and the layer shear of the analysis model is input. 2. The dynamic response characteristic analysis system according to claim 1, further comprising: means for calculating a force; and means for calculating the overturning moment of the analysis model by inputting the layer shearing force.
【請求項4】 上記建造物模型はドーム状建造物模型で
あって、該ドーム状建造物模型のドーム全面における法
線方向風圧係数を各観測点レベルの3次元方向成分の風
圧係数に変換する手段と、上記法線方向風圧係数及び3
次元方向成分の風圧係数を記憶する方向風圧係数データ
記憶手段とを備えることを特徴とする請求項「1」記載
の風外力による動的な応答性状解析システム。
4. The building model is a dome-shaped building model, and converts a normal direction wind pressure coefficient over the entire dome of the dome-shaped building model into a wind pressure coefficient of a three-dimensional component at each observation point level. Means, the normal wind pressure coefficient and 3
2. The dynamic response characteristic analysis system according to claim 1, further comprising: a direction wind pressure coefficient data storage unit configured to store a wind pressure coefficient of a dimensional direction component.
【請求項5】 風洞実験により求めたドーム状建造物模
型のドーム全面の各観測点レベルにおける法線方向風圧
係数を各観測点レベルの3次元方向成分の風圧係数に変
換する変換手段と、上記法線方向風圧係数及び上記変換
手段からの3次元方向成分風圧係数を記憶する方向風圧
係数データ記憶手段と、上記方向風圧係数データ記憶手
段から読み出した法線方向風圧係数を、上記ドーム状建
造物模型に類似する解析モデルの各節点位置レベルに補
正する手段と、上記節点位置レベルに補正された法線方
向風圧係数から、3次元方向成分の風外力を算出する手
段とを備えることを特徴とする請求項「1」記載の風外
力による動的な応答性状解析システム。
5. A conversion means for converting a normal direction wind pressure coefficient at each observation point level on the entire surface of the dome of a dome-shaped building model obtained by a wind tunnel experiment into a wind pressure coefficient of a three-dimensional component at each observation point level. A directional wind pressure coefficient data storage means for storing a normal wind pressure coefficient and a three-dimensional directional component wind pressure coefficient from the conversion means; and a normal wind pressure coefficient read from the directional wind pressure coefficient data storage means, the dome-shaped building. Means for correcting each node position level of the analysis model similar to the model, and means for calculating a three-dimensional component wind force from the normal direction wind pressure coefficient corrected to the node position level. The dynamic response characteristic analysis system based on an external wind force according to claim 1.
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