BIMと数値解析を援用した都市温熱環境最適設計手法の開発に関する研究

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1. 住宅配置や建物設計に特徴的な計画がなされたY市の住宅地区を対象として、風環境を対象とした実地計測および数値流体解析を実施した。各住宅の向きは住宅地区全体の平均風速にはほとんど影響を与えないが、地表近くの流れの様子には影響し、より地形や共用通路に沿う向きで配置された現状案の方がより滑らかに住宅地区内を風が吹き抜けることが分かった。また、実設計者との対談を行い、本研究の方向性や必要性について改めて考えてみる機会にした。2. 風通しに関する形状の影響のパラメトリックスタディ① : 市街地内のある敷地に単体あるいは2棟の直方体建物が建てられる状況を想定し、CFD解析を用いた多様な建物形状に対する風通しのパラメトリックスタディを行い、建物形状の幾何学的なパラメータと実際の風通しの相関性について検討した。建蔽率、高さ方向のグロス建蔽率、見付け面積、隣棟間隔、建物高さのばらつきの値が形状の幾何学的なパラメータとして用いられた。見付け面積と隣棟間隔、建物高さのばらつきと高さ方向のグロス建蔽率の間には多重共線性の問題があり、各変数の独立性を害しないように指標を改善する必要があった。3. 風通しに関する形状の影響のパラメトリックスタディ②、GISデータを用いた街区形状パラメータの空間分布分析、各パラメータの空間分布に対する相関分析 : 実街区を対象とし、様々な街区形状パラメータの空間分布を算出し、それらの相互独立性について検討を行なった。また同時に、同じ領域に対するCFD解析を行い、各パラメータのもつ街区風環境のパラメタリゼーションへの導入可能性検討に関する参考データを取得した。パラメータの相互独立性分析により街区の水平方向の規模に関するパラメータのうち1つ・街区の鉛直方向の規模に関するパラメータのうち1つ・建物高さのばらつき、以上の3つのパラメータの組み合わせでより合理的な採点基準が作成可能である判断した。また, CFD解析を用いた形状のパラメトリックスタディを行い、水平方向の規模に関するパラメータとしては高さ方向のグロス建蔽率、鉛直方向の規模に関するパラメータとしては粗度長を使用することが良策になると判断した。4. CFD解析を用いた形状最適化プログラムを構築した。CFD解析の導入により設計案のバリエーションが増加したが、その分だけ計算負荷が非常に大きくなり、設計の初期段階で様々な代案群の提供することを目的とした手法としての有用性の問題が考えられる。構築された手法をマススタディに適用することにより、設計初期段階である基準以上の性能を保つ代案群を作成可能であり、デザイナはそれらのうち、ある代案を選択し、詳細設計を行えば環境性能、デザイン性能、両方が配慮された設計案になると期待される。