JP5179084B2 - 建物の構造余裕度設定支援システム - Google Patents

Description

本発明は、建物の構造余裕度設定支援システム及び構造余裕度を考慮して設計建設された建物に関するものである。

近年、建築物の高寿命化が進み、将来、増改築等の対応力を有することが重要となっている。また、コンプライアンス（法の遵守）意識の高まりを背景に建築物の安全率を高めておくことが重要視されてきている。また、耐震等級や耐風等級のように加速度を有する水平力を割り増して設計し、その割り増しの度合いをランク付けするという機能は存在するが、鉛直力に対して余力をもたせることはされてなく、特に常時作用する鉛直荷重に着目し、完成した建物について余力を考慮する機能はない。

建物の構造設計時には構造計算検定値（建物に作用する外力によって発生する部材の応力を、その部材が許容出来る応力で除した値）が１以下になるように構造部材、構造部位について構造設計がなされるのが一般的であるが、建築後に屋上緑化や床にタイル貼りを行う等の鉛直荷重が増加するリフォームを行う要望もあり、構造計算検定値が「１」近傍に設定されていた場合には、このような増改築やリフォームも出来なくなる虞がある。また、建築基準法改正や各基準類の改正があった場合には、例えば法改正前に構造計算検定値が「１」近傍に設定されていた場合には、法改正後に構造計算検定値が「１」を超えてしまう可能性もあり、「１」を超えない場合でもリフォームや増改築が予想以上に制限される場合も懸念される。

例えば、特開２０００−１９２５３８号公報（特許文献１）には、建物の増築が見込まれる場合の増築前の設計方法が記載されており、将来の増築分を見込んだ増築後の建物の階層、間取りを設定し、これに基づいて基礎断面、柱断面、耐力壁の構造と配置を設定し、増築後の建物から増築分を除くとともに、増築後の建物に対応した基礎断面、柱断面、耐力壁の構造と配置を取り込んで増築前の建物を設計するものが提案されている。

特開２０００−１９２５３８号公報

しかしながら、前述の従来例では、建築時に予想した増築プランではなく別のプランによる増築を行うようになった場合には構造計算検定値が「１」を超えてしまうことになりかねない。また、主に鉛直荷重が増加するリフォームを行う場合や建築基準法改正や各基準類の改正対応にしても同様な問題があった。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、主に常時作用する鉛直荷重が増加するリフォームや増築を行う場合や建築基準法改正や各基準類の改正対応にしても上記のように懸念されることがなく、構造余裕度を考慮して設計することで将来のプラン変更時における対応が容易に出来る建物の構造余裕度設定支援システム及び構造余裕度を考慮して設計建設された建物を提供せんとするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの第１の構成は、建物の構造計算を実施することで当該構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値を演算し、且つ、当該最大検定値が、予め設定される構造計算検定値よりも大きいか否かを判断する演算部と、前記構造計算検定値に対して当該構造計算検定値以下の係数で示される構造余裕度を設定する構造余裕度設定手段と、前記演算部による前記判断の後に、建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値が前記構造余裕度設定により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かを判別する構造余裕度判別手段と、前記構造余裕度判別手段により建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値と、該最大検定値が前記構造余裕度設定手段により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かの結果とを同時に表示する表示手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの第２の構成は、前記建物の構造余裕度設定支援システムの第１の構成において、前記構造余裕度判別手段により建物の構造計算により算出された最大検定値が前記構造余裕度設定手段により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えると判別された場合に、前記演算部は、その建物の構造計算により算出された最大検定値が所定の構造計算検定値以下になるように構造設計を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの第３の構成は、前記演算部が、その建物の構造計算により算出された最大検定値が所定の構造計算検定値以下になるように構造設計を行うに際し、部材の配置変更と追加のいずれか一方または両方からなる部材配置の変更を指定する変更指定入力部を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る建物の第１の構成は、前述の建物の構造余裕度設定支援システムの第１乃至第３のいずれかの構成によって設計建設された建物であって、建物の全ての構造部材及び全ての構造部位が、建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所定の構造余裕度を有するように設定されたことを特徴とする。

本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムによれば、構造余裕度設定手段により建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所望の構造余裕度を設定することが出来、その計算結果を一覧出来るようにすることで、検定項目毎に構造計算による検定値合格不合格ならびに構造余裕度を考慮した検定値合格不合格の判別が表示手段により一目で区分することが容易である。

構造余裕度判別手段により建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定手段により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えると判別された場合にその旨を表示手段により表示することが出来、これを参照して構造余裕度の低い検定項目に関して構造設計を見直すことが容易である。

本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムによれば、構造余裕度設定手段により建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所望の構造余裕度を設定することが出来、例えば異なる複数の数値範囲で構造余裕度を設定することにより検定項目毎に構造余裕度を等級分けして区分することが出来る。

また、建物の構造余裕度設定支援システムの第２の構成によれば、構造余裕度を含めて、建物の安全を保証出来る。

また、本発明に係る建物によれば、建物の全ての構造部材及び全ての構造部位、即ち構造計算にかけられる部材、部位が、建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所定の構造余裕度を有するように設定されたことで、主に常時作用する鉛直荷重が増加するリフォームを行う場合や建築基準法改正や各基準類の改正対応にして構造余裕度を考慮して設計することで将来のプラン変更時における対応が容易に出来る建物を提供することが出来る。

図により本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの制御系の構成を示すブロック図、図２は本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの動作を説明するフローチャート、図３〜図５は表示手段により構造余裕度を越える検定項目を表示した一例を示す図、図６は本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの他の動作を説明するフローチャートである。

図１において、１は建物の構造余裕度設定支援システムであって、建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所定の構造余裕度を設定する構造余裕度設定手段となる構造余裕度設定部２と、建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かを判別する構造余裕度判別手段となる構造余裕度判別部３と、該構造余裕度判別部３により建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えると判別された場合にその旨を表示する表示手段となる表示部４とを有して構成されている。

５はデータ取得部であり、図２に示すステップＳ_１において、プラン入力部６から入力された建物の建築プラン情報と、予め建物情報のＣＡＤ（Computer Aided Design;コンピュータによる支援設計製図）データが蓄積されたデータベース（以下、「ＣＡＤデータＤＢ」という）７から建物の構造計算に必要なＣＡＤ情報を取得して一旦、邸別データべース（以下、「邸別ＤＢ」という）９に一時記憶して格納する（ステップＳ_２）。

データ取得部５により取得されたＣＡＤ情報はステップＳ_３において、ＣＡＤ演算部８により構造計算による最大検定値（建物に作用する外力によって発生する部材の応力を、その部材が許容出来る応力で除した値である構造計算検定値の検定項目毎の最大値）が演算される。

このとき、予め構造計算検定値「１」で検定され、ステップＳ_４において構造計算検定値が「１」以下か否かが判定され、構造計算検定値が「１」以下であれば合格としてステップＳ_６に進み、構造計算検定値が「１」を超える場合には不合格として、ステップＳ_９に進み、部材等の配置変更、追加が必要なく、強度を上げれば良い場合には、前記ステップＳ_３に戻って計算機が自動で強度アップして構造計算を行い、構造計算検定値が「１」以下になるように予め構造設計がなされる。

また、前記ステップＳ_９において、前記ステップＳ_４の構造計算で不合格になり、部材等の配置変更、追加が必要な場合にはステップＳ₁₁において、部材配置の変更指定入力部13により部材配置の変更指定を行って前記ステップＳ_２に戻る。

一方、ステップＳ_５において、構造余裕度設定部２により所望の構造余裕度が設定される。この構造余裕度は例えば１０％の余裕を持たせて構造計算検定値が「０．９」以下になるように設定することが出来る。構造余裕度は、長年の経験則から構造計算検定値が「０．９５」以下〜「０．８５」以下になるように設定するのが実用的で好ましい。

ステップＳ_６において、ステップＳ_５で入力した構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値で検定し、ステップＳ_７において、構造余裕度判別手段となる構造余裕度判別部３は、建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定手段となる構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かを判別し、建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えていないと判別された場合は合格として、ステップＳ_８において、構造余裕度が充足していることを表示部４により表示する（図３〜図５参照）。

また、前記ステップＳ_７において、構造余裕度判別部３により建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えていると判別された場合は不合格として、ステップＳ₁₀において、構造余裕度が不足していることを表示部４により表示する（図３〜図５参照）。

建物の構造計算は建物の全ての構造部材及び全ての構造部位、即ち構造計算にかけられる部材、部位について、検定項目毎に分けておこなわれる。更に、同一検定項目内でも表示部４に表示する際、グループ毎に分けて、その中の最大値を表示する。

図３では、１，２，３，４，５階というようにグループを５つにし、階毎に分けて一覧表として表示している。建物をＸ軸、Ｙ軸でモジュール単位を利用して等分割して平面的にし、階を問わない方式でも良いが、階毎に分けた方が実用的であり好ましい。図４及び図５に示すように、不合格のところを、階毎の平面図にして指示するのが、見易く分かり易い。

即ち、検定項目毎の最大値と、階毎の最大値を図３のように一覧表にして表示し、図４及び図５に示すように、その階毎の平面図に不合格最大値の位置を表示するようにし、この２つの表示を同時に見比べられるようにするのが良い。

図３は表示部４により各検定項目毎に構造計算結果総合評価が表示された表示画面10の一例を示し、構造余裕度設定部２により構造余裕度を考慮した構造計算検定値が「０．９」以下に設定され、各検定項目毎の構造計算検定値が「０．９」を超えて表示される各セル内がカラー表示10ａされ、各検定項目毎の構造計算検定値が「０．９」以下で表示される各セル内は無地表示10ｂされる。

また、判定欄10ｃの各セルをクリックすると、図４及び図５に示すＣＡＤ画面11，12により平面図として各検定項目毎の具体的部材の検定結果が表示される。図４は図３に示す表示画面10の検定項目で「終局時柱脚部応力」に対応する判定欄10ｃのセル10c1をクリックして表示されるＣＡＤ画面11の一例であり、構造計算検定値が「０．９」を超える柱脚部の箇所を「×」マークにより表示している。また、図５は図３に示す表示画面10の検定項目で「梁の応力」に対応する判定欄10ｃのセル10c2をクリックして表示されるＣＡＤ画面12の一例であり、構造計算検定値が「０．９」を超える梁材の箇所を「×」マークにより表示している。

上記構成によれば、構造余裕度設定部２により、建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値（「１．０」以下）に対して所望の構造余裕度を設定（例えば構造計算検定値が「０．９５」以下〜「０．８５」以下）することが出来、例えば異なる複数の数値範囲で構造余裕度を設定することにより検定項目毎に構造余裕度を等級分けして区分することも出来る。

構造余裕度判別部３により建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えると判別された場合にその旨を表示部４により表示することが出来、これを参照して構造余裕度の低い検定項目に関して部材断面を大きく設定したり、使用する部材の配置変更をしたり、個数を増加させる等の構造設計を見直すことが出来る。

また、建物の全ての構造部材及び全ての構造部位を建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所定の構造余裕度を有するように設定することが出来、主に鉛直荷重が増加するリフォームを行う場合や建築基準法改正や各基準類の改正対応にして構造余裕度を考慮して設計することで将来のプラン変更時における対応が容易に出来る建物を提供することが出来る。

図６は本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの他の動作を説明するフローチャートであり、図２と異なる部分についてのみ説明し、同様な動作は、同一のステップＳを付して説明を省略する。図６のステップＳ_７において、構造余裕度判別部３により建物の構造計算により算出された最大検定値が構造余裕度設定部２により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えていると判別された場合は、ステップＳ₂₁に進み、部材等の配置変更、追加が必要なく、強度を上げれば良い場合には、前記ステップＳ_３に戻って計算機が自動で強度アップして構造計算を行い、構造計算検定値が「１」以下になるように予め構造設計がなされる。

また、前記ステップＳ₁₀において、前記ステップＳ_７で不合格になり、部材等の配置変更、追加が必要な場合にはステップＳ₁₁において、部材配置の変更指定入力部13により部材配置の変更指定を行って前記ステップＳ_２に戻る。他の構成は前記図２に示したと同様である。

本発明の活用例として、建物の構造余裕度設定支援システム及びそれを利用して設計建設された建物に適用することが出来、特に予め構造部材を定めておいて設計する工業化住宅用の構造余裕度設定支援システムに好適である。

本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの制御系の構成を示すブロック図である。 本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの動作を説明するフローチャートである。図２−１，２−２ 表示手段により構造余裕度を越える検定項目を表示した一例を示す図である。 表示手段により構造余裕度を越える検定項目を表示した一例を示す図である。 表示手段により構造余裕度を越える検定項目を表示した一例を示す図である。 本発明に係る建物の構造余裕度設定支援システムの他の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１…構造余裕度設定支援システム
２…構造余裕度設定部
３…構造余裕度判別部
４…表示部
５…データ取得部
６…プラン入力部
７…ＣＡＤデータＤＢ
８…ＣＡＤ演算部
９…邸別ＤＢ
10…表示画面
10ａ…カラー表示
10ｂ…無地表示
10ｃ…判定欄
10c1，10c2…セル
11，12…ＣＡＤ画面
13…部材配置の変更指定入力部

Claims (4)

1. 建物の構造余裕度設定支援システムであって、
   建物の構造計算を実施することで当該構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値を演算し、且つ、当該最大検定値が、予め設定される構造計算検定値よりも大きいか否かを判断する演算部と、
   前記構造計算検定値に対して当該構造計算検定値以下の係数で示される構造余裕度を設定する構造余裕度設定手段と、
   前記演算部による前記判断の後に、建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値が前記構造余裕度設定により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かを判別する構造余裕度判別手段と、
   前記構造余裕度判別手段により建物の構造計算により算出された同一検定項目内における最大検定値と、該最大検定値が前記構造余裕度設定手段により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えるか否かの結果とを同時に表示する表示手段と、
   を有する
   ことを特徴とする建物の構造余裕度設定支援システム。
2. 前記構造余裕度判別手段により建物の構造計算により算出された最大検定値が前記構造余裕度設定手段により設定された構造余裕度を考慮した所定の構造計算検定値を超えると判別された場合に、前記演算部は、その建物の構造計算により算出された最大検定値が所定の構造計算検定値以下になるように構造設計を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物の構造余裕度設定支援システム。
3. 前記演算部が、その建物の構造計算により算出された最大検定値が所定の構造計算検定値以下になるように構造設計を行うに際し、部材の配置変更と追加のいずれか一方または両方からなる部材配置の変更を指定する変更指定入力部を備えている
   ことを特徴とする請求項２に記載の建物の構造余裕度設定支援システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建物の構造余裕度設定支援システムによって設計建設された建物であって、建物の全ての構造部材及び全ての構造部位が、建物の構造設計時に予め設定される構造計算検定値に対して所定の構造余裕度を有するように設定された
   ことを特徴とする建物。

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