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技術資料
住宅省エネルギー基準|耐風圧性|防火性

耐風圧性

屋根面の防水層は風によって上向きの力(負圧)がかかり、この力に十分に耐えられることが要求されます。
建築基準法で定められた風圧力に対し、十分な固定耐力を持つように設計する必要があります。

風圧力の算出

風圧力の計算は、平成12年に改正・施行された建築基準法施行令第82条の5「屋根ふき材等の構造計算」、建設省告示平成12年1454号「Erの数値を算出する方法並びに Vo 及び風力係数の数値を定める件」及び1458号「屋根ふき材及び屋外に面する帳壁の風圧に対する構造耐力上の安全性を確かめるための構造計算の基準を定める件」に基づいて行われます。
風圧力の計算は以下の式により表されます。


又、風圧力の算出の為には下記事項が必要となります。

1.建築物の場所と周囲の状況・・・
地表面粗度区分を定めるため表-1

2.建築物の所在地・・・・・・基準風速Voを定めるため

3.建築物の高さ・・・・・・・・Erを定めるため表-2

4.建築物及び屋根の形状・勾配・・・
風力係数 Cf を定めるため表-3

※詳細は建築基準法施行令第87条第2項に規定する
基準風速をご参照ください。

W = q (速度圧N/m2) × Cf (ピーク風力係数)
q = 0.6 × Er2 × Vo2 (基準風速)
Er : 平均風速の高さ方向の分布を表す係数

Cf = (屋根面のピーク外圧係数) - (屋根面のピーク内圧係数)

陸屋根の場合、θ≒0 (正確には10度未満)のため、正のピーク
外圧係数による計算は省略する。
負のピーク外圧係数に対する閉鎖型の建築物のピーク内圧係数は「0」である。
表-4に示す風力係数を陸屋根の場合採用する。

表-1建築物の場所と周囲の状況

I 都市計画区域外にあって、極めて平たんで障害物がないものとして特定行政庁が規則で定める区域
II 都市計画区域外にあって地表面粗度区分Iの区域以外の区域(建物の高さが13m以下の場合は除く。)
又は湖岸線(対岸戦までの距離が1,500m以上のものに限る。以下同じ。)までの距離が500m以内の地域(但し、建築物の高さが13m以下である場合又は当該海岸線若しくは湖岸線からの距離が200mを超え、且つ、建築物の高さが31m以下である場合を除く)
III 地表面粗度区分I、II又はIV以外の地域
IV 都市計画区域内にあって、都市化が極めて著しいものとして特定行政庁が規則で定める地域

表-1で決定された地表面粗度区分を表-2 に当てはめます。


表-2建築物の高さ

H ≦ Zb の場合
Er = 1.7 × ( Zb ÷ ZG )α
地表面粗度区分 Zb ZG α
I 5 250 0.10
H≦Zbの場合
Er = 1.7 × ( H ÷ ZG )α
II 350 0.15
III,IV 450 0.20

例 : 高さが30m、地表面粗度区分IIIの場合はEr = 1.7 × (30÷450)0.20 ≒ 0.989


表-3建築物及び屋根の形状・匂配

H (m): 建築物の高さと軒の高さの平均
θ(度): 屋根面が水平面となす角度
a' (m): 平面の短辺長さと(H × 2)の数値のうちいずれか
小さな数値(30を超える時は30)

A 陸屋根及び10度(1.7/10)以下、円弧屋根の場合の風力係数

部位 風力係数
-2.5
-3.2
-4.2

B その他の勾配屋根の風力係数


部位 勾配(Θ) 風力係数
すべて -2.5
すべて -3.2
2/10(11度) -4.2
2.5/10(14度) -3.9
3/10(17度) -3.6
3.5/10(19度) -3.3
4/10(22度)以上 -3.2
2/10(11度) -3.5
2.5/10(14度) -4.1
3/10(17度) -4.7
3.5/10(19度) -5.3
4/10(22度) -5.0
4.5/10(24度) -4.5
5/10(27度) -4.0
5.5/10(29度) -3.5
6/10(31度)以上 -3.2

表-4ピロウエルド防水新熱工法の各界面の接着強さ

試験条件:引張速度 50mm/min

測定温度
(℃)
接着強さ[N/cm2]
下地(プライマー)/
防湿層
防湿層(接着剤)/
ウレタンフォーム
下地(接着剤)/
ウレタンフォーム
ウレタンフォーム/
粘着ルーフィング
下地(プライマー)/
下張ルーフィング
ルーフィング/
砂付ルーフィング
0 73.7 14.8 17.5 68.2 73.7 79.0
20 45.6 16.8 21.1 33.1 45.6 69.3
40 21.6 8.6 20.8 13.6 21.6 29.3
60 7.6 6.5 19.1 6.5 7.6 10.3
接着面積 100% 39% 39% 56% 56% 100%
最低値 7.6 2.5 7.4 2.5 4.2 10.3

接着面積 : 絶縁粘着ルーフィング 56%  ウレタンフォーム用接着剤 39%


表-5改質アスファルト防水トーチ工法及び常温工法の各界面の接着強さ

試験条件 : 引張速度 50mm/min

測定温度
(℃)
接着強さ[N/cm2]
下地(プライマー)/
防湿層
防湿層(接着剤)/
ウレタンフォーム
下地(接着剤)/
ウレタンフォーム
ウレタンフォーム/
粘着ルーフィング
下地(プライマー)/
ルーフィング
ルーフィング/
砂付ルーフィング
0 73.7 14.8 17.5 68.2 82.2 (73.7) 114.3 (77.1)
20 45.6 16.8 21.1 33.1 80.2 (45.6) 66.6 (42.9)
40 21.6 8.6 20.8 13.6 23.8 (21.6) 19.7 (20.4)
60 7.6 6.5 19.1 6.5 10.1 (7.6) 8.8 (6.5)
接着面積 100% 39% 39% 56% 18% 100%
最低値 7.6 2.5 7.4 2.5 1.8 10.3

接着面積 : 絶縁粘着ルーフィング 56%  スポット融着ルーフィング 18%  ウレタンフォーム用接着剤 39%
※括弧外はトーチ融着時、括弧内は粘着時


【耐風性の検証】

■条件

1.地表面粗度区分 III
2.建築物所在地 東京都 (基準風速 34m/s)
3.建築物形状 陸屋根 (片流れ水勾配1/50)
4.屋根高さ 30m
5.屋上幅 50m 屋上奥行き 25m
6.防水仕様 (改質)アスファルト防水

■耐風圧の計算

 Er = 1.7 × (30 ÷ 450)0.20 ≒ 0.989
Vo = 34 (建築基準法施行令第87条第2項に規定する基準風速)
上記より、
q = 0.6×Er2×Vo2 = 0.6×0.9892 × 342 ≒ 678
上記及びAより


表-6

W = q × Cf1 = 678 ×(-2.5) = -1695N/mm2 ( 風力係数 Cf1 = -2.5)
W = q × Cf2 = 678 ×(-3.2) = -2169N/mm2 ( 風力係数 Cf2 = -3.2)
W = q × Cf3 = 678 ×(-4.3) = -2915N/mm2 ( 風力係数 Cf3 = -4.3)

全ての工法の中でコンクリート下地~メルタンキャップ21F(スポット融着時)の界面が最も接着強度が弱くなり、当該界面(1.8N/cm2 = 18000N/m2)と表-6の最大風圧力 (隅角部 : -2915N/m2) を比較すると18000N/m2 ÷ 2915 N/cm2 ≒ 6.17 故に安全率は 6.17(617%)となる。
(また、 暴風時に防水層の温度が60℃になることはなく、 実際にはさらに安全率は高くなります。)

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