JP2000073442A - 建物の構造設計支援方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】建物の構造設計を行うに際し、コンピュータを
利用して耐力壁の配置を合理的に行う。 【解決手段】建物の構造設計を行うのに必要な諸条件を
入力し、各階Ａ，Ｂ毎に且つ各方向毎に必要な耐力壁５
の目安枚数を算出する。画面を参照しつつ各階の外壁線
１及び間仕切り壁２に耐力壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ
〜Ｙ８ｃを設定する。各耐力壁線毎に必要な耐力壁５の
目安枚数を算出して画面に表示する。この画面を参考に
して設定した耐力壁線に耐力壁５を配置する。耐力壁５
以外の構造部材を配置し、耐力壁５の配置の判定，耐力
壁５以外の構造部材の配置の判定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータを利
用して建物の構造設計を支援する方法に関し、特に、建
物の外壁及び間仕切り壁を含んで耐力壁を適正に配置し
得るようにした建物の構造設計支援方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的な建物の構造を設計する段階で
は、耐力壁を建物内部の任意の位置（外壁線に限定され
ることなく、内壁部位を含む任意の位置）に配置した上
で強度の判定を行うことが行われている。

【０００３】また建物の構造設計を行う場合、建物に作
用する地震や風等の水平力を想定すると共に屋根や壁或
いは床等の構造要素の重量や重心点を計算し、この計算
結果に基づいて各方向の壁に耐力壁を適数配置すること
が行われている。この計算は煩雑であり、コンピュータ
を利用して部分的な演算を実行し得るものの、耐力壁の
配置等は設計者が適宜割り付けている。

【０００４】最近では、コンピュータを用いて耐力壁の
割り付けを含めた構造設計の支援を行うことが提案され
ている。例えば、特開平9-302765号公報に開示された技
術は、コンピュータの画面上で住宅の外壁ラインと屋根
等の仕様に関するデータを入力することにより、コンピ
ュータに横，縦方向の耐力壁の目安数と重心の位置を算
出させてこの結果を画面上に表示させ、この表示を参照
しながら外壁ラインに沿って耐力壁を入力した後、入力
した耐力壁によって必要強度を付与できるか否かを判定
させて結果を画面に表示させ、判定により必要強度を付
与できないと判明したとき、耐力壁の配置の修正を行っ
て再度強度判定を行うものである。この技術では、目的
の住宅に於ける外壁に耐力壁を配置して強度の判定を行
うことが出来るため、構造計画の支援方法として有利で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記技術では、
耐力壁の入力位置（配置位置）が住宅の外壁に限定され
ている。このため、必然的に耐力壁を外壁に集中配置せ
ざるを得ず、外壁に設ける開口部の位置や大きさに制約
が生じる場合がある。また住宅全体としての耐力壁の不
足や配置の偏りが生じて構造計画上の必要強度が得られ
ず、目的の平面計画を断念せざるを得ない場合も発生し
得る。

【０００６】本発明の目的は、コンピュータを利用して
建物の構造設計を支援するに際し、建物の内部に構成さ
れる間仕切り壁も含めて耐力壁を配置することで、建物
に設ける開口部の位置や大きさの自由度、及び平面形状
の自由度を向上させることが出来る建物の構造設計支援
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る建物の構造設計支援方法は、コンピュー
タの表示画面上に耐力壁の配置を表示するようにした建
物の構造設計支援方法に於いて、前記コンピュータに建
物の構造計算に必要なデータを入力し、建物の階毎及び
方向毎に必要な耐力壁数をコンピュータに計算させてそ
れを表示させ、次にその表示を参考に建物外壁部及び建
物内部に複数の耐力壁線をコンピュータに入力してそれ
を表示させ、更に、各耐力壁線毎に必要な耐力壁数をコ
ンピュータで算出させ、その結果を参考にして各耐力壁
線に必要とする耐力壁の配置をコンピュータに入力し、
その配置に基づいて建物の構造計算及び建物が必要とす
る強度の合否判定をコンピュータに行わせてその結果を
表示させ、判定が否である場合は耐力壁の配置の再入力
を行うようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】上記構造設計支援方法では、建物の構造を
設計するに際し、コンピュータを利用して予め設定され
た手順に従って建物の構造設計に必要なデータを入力し
て所定の演算を実行させることで、構造計画の検討時間
の短縮化をはかることが出来、且つ構造計算に関する知
識がなくとも計画を検討することが出来る。

【０００９】即ち、コンピュータに建物の構造計算を実
行するのに必要なデータを入力して建物の階毎及び方向
毎に必要な耐力壁数を計算させて表示し、建物の外壁部
及び内部の間仕切り壁に対応させて複数の耐力壁線を設
定して表示させ、各耐力壁線毎に必要な耐力壁の配置を
入力し、この配置に基づく強度を計算して合否の判定を
行ってその結果を表示させ、判定結果が否である場合に
は、耐力壁の配置を再入力して再度判定を行わせること
で、構造設計を支援することが出来る。

【００１０】このとき、耐力壁を配置する部位が各方向
毎に、外壁部と内部との複数の耐力壁線を設定し、この
設定された耐力壁線に割り振られるため、耐力壁が外壁
にのみ配置されることがなく、外壁に形成する開口部の
位置や大きさ、平面形状等の設計に大きな自由度を付与
することが出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、上記建物の構造設計支援方
法の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図
１は本実施例に係る建物の構造設計を支援する方法の手
順を説明するフローチャート、図２は１階の平面図を示
すと共に外壁線，躯体輪郭線，床面外周線を示す図、図
３は２階の平面図を示すと共に外壁線，躯体輪郭線，床
面外周線を示す図、図４は屋根伏図、図５は１階の各方
向毎に必要な耐力壁数の目安を示すと共に耐力壁線を指
定した状態を示す図、図６は１階の各耐力壁線に耐力壁
を割り付けた状態を示す図、図７は１階の各耐力壁線に
割り付けた耐力壁の位置と負担剪断力との関係を示す
図、図８は目的の建物の１階及び２階のレイアウトを示
す図である。

【００１２】図１に示すフローチャートに従って本実施
例に係る建物の構造設計支援方法を説明し、合わせて各
ステップに対応して外壁或いは間仕切り壁に対して耐力
壁を割り付けた建物の構成について図２〜図７により説
明する。

【００１３】本実施例の建物の構造設計支援方法の説明
に先立って、図８により建物の例を説明する。図に於い
て、目的の建物は１階Ａと２階Ｂとからなる２階建て住
宅として構成されている。各階Ａ，Ｂには、建物の外部
を構成する外壁１、及び建物の内部に設けた間仕切り壁
２が構成されており、これらの壁１，２によって建物内
部の間取りが形成されている。また１階Ａには床面を構
成する玄関ポーチ３が構成され、２階Ｂには同様に床面
を構成するベランダ４が構成されている。

【００１４】建物の構造を設計する場合、該建物の重量
が大きな影響を与える。このため、構造設計を実行する
際には、先ず建物の重量を算出することが必要である。
そして算出された建物の重量（垂直荷重）に応じて地震
時に作用する水平力が算出される。

【００１５】建物に作用する水平力に対抗するための耐
力壁５（図７参照）は、予め設定された構造を有してお
り、建物に設定されたモジュール寸法（例えば915mm ）
に応じて、幅寸法がモジュールの0.5 倍，1.0 倍，1.5
倍，２倍等、複数設定されている。そして予め幅寸法に
応じて許容し得る水平荷重が設定されており、構造を設
計する段階で選択的に採用される。

【００１６】コンピュータには上記複数の耐力壁の全て
の許容荷重のデータ及び他の構造設計に必要なデータを
記憶させ、構造設計に際し、作用する水平力に対し最適
な耐力壁を選択するように構成することが可能である。
また予め複数の耐力壁の中から標準となる耐力壁５を設
定し、この耐力壁５の許容荷重のデータ等をコンピュー
タに記憶させ、構造設計に際し、作用する水平力に対し
て必要な耐力壁を前記耐力壁５の数に換算して表示する
ように構成することも可能である。

【００１７】本実施例では、標準的な耐力壁５を設定
し、この耐力壁５の水平力に対する許容荷重や他の構造
設計に必要なデータを設計支援コンピュータの記憶部に
記憶させており、演算過程では、必要な耐力壁を前記標
準的な耐力壁５の数として表示している。このため、表
示された目安となる耐力壁の数は必ずしも整数ではな
く、小数点を含む数値となる。

【００１８】建物の構造設計を実行する場合、前述した
ように先ず建物の重量を算出する。このため、支援シス
テムをスタートさせると、ステップＳ１では、建物の重
量を計算する上で必要となる、床の仕様（例えば目的の
建物が個建住宅である場合の一般床か集合住宅である場
合の重量床か、更に床を構成する材料や厚さ等），屋根
の仕様（例えば屋根材が瓦か石綿セメント板か、等），
耐火被覆の有無、及び他の条件を入力する。

【００１９】次いで、ステップＳ２では、建物の形状を
入力する。即ち、図２に示す１階Ａの外壁１（外壁線
１），躯体の輪郭線６，玄関ポーチ３を含む床面外周線
７を入力し、同様に図３に示す２階Ｂの外壁線１，躯体
の輪郭線６，ベランダ４を含む床面外周線７を入力す
る。更に、図４に示す屋根Ｃの形状を入力する。

【００２０】上記の如くして建物の仕様及び建物の形状
を入力することにより、各階毎の荷重及び単位面積当た
りの荷重を算出することが可能である。そして算出され
た各階毎の荷重と、予め記憶されている風或いは地震に
対応した係数とによって、風或いは地震時に各階に作用
する水平力を外壁線１の各方向（一般的にＸ−Ｙ直交座
標系に於ける直交二方向）毎に算出することが可能であ
る。上記の如くして算出された垂直力及び各方向に対応
した水平力はコンピュータの記憶部に記憶される。

【００２１】次に、ステップＳ３では、上記の如くして
算出された各階毎、及び各方向毎に作用する水平力と、
予め記憶されている標準的な耐力壁５の許容荷重とに基
づいて、各階毎及び各方向毎に必要な耐力壁５の目安枚
数（Ｎｘ，Ｎｙ）を算出する。尚、ステップＳ３で算出
された耐力壁５の目安枚数は、あくまでも各階のＸ，Ｙ
方向に必要な総数であり、この数を如何に配分するかは
以下の手順に従う。そして算出された耐力壁５の目安枚
数を各階毎に配分する手法が本発明の特徴となる点であ
る。

【００２２】前述したように、耐力壁５の目安枚数は必
ずしも整数ではなく、小数点以下の数値が算出されるこ
とがある。本実施例では、小数点第一位の数値で算出し
ている。

【００２３】そしてステップＳ４では、ステップＳ３で
算出した耐力壁５の目安枚数Ｎｘ，Ｎｙを画面上に表示
する。例えば、図５は１階Ａの平面形状と、１階のＸ方
向に必要な耐力壁５の目安枚数がＮｘ＝4.1 枚であり、
Ｙ方向に必要な耐力壁５の目安枚数がＮｙ＝4.1 枚であ
る場合の画面の表示例を示している。

【００２４】尚、各方向に必要な耐力壁５の目安数は各
階毎に算出される。従って、２階Ｂに対応して図５と同
様の機能を持った画面が表示されるが、便宜上、以下の
説明では１階Ａに対する画面表示を説明して２階Ｂに対
する説明を省略する。

【００２５】ステップＳ５では、ステップＳ４で表示さ
れた画面を参考にして、該画面上で耐力壁線Ｘ８（Ｘ８
ａ〜Ｘ８ｄ），Ｙ８（Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃ）を指定して入力
する。前記耐力壁線Ｘ８，Ｙ８は外壁線１にのみ指定す
るものではなく、内部に構成される間仕切り壁２（図８
参照）も指定することが可能である。このとき、指定さ
れた耐力壁線Ｘ８，Ｙ８には、図に示すように矢印を表
示することが好ましい。

【００２６】そして、間仕切り壁２を含んで耐力壁Ｘ
８，Ｙ８を指定することで、耐力壁５を各階毎に配置位
置を分散することが可能となり、外壁１に形成される開
口部の大きさや位置の自由度を向上させることが可能と
なる。

【００２７】次に、ステップＳ６では、指定された耐力
壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃ毎に耐力壁５の目
安数を算出する。このとき、例えば、指定された各耐力
壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃの負担面積及び上
階の耐力壁線との位置関係、更に、床面に作用する剪断
力等を考慮する。

【００２８】ステップＳ７では、図６に示すように、ス
テップＳ６で各耐力壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８
ｃ毎に算出された耐力壁５の目安数を対応する耐力壁線
Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃに対応させて表示す
る。

【００２９】次いで、ステップＳ８では、図６に示す表
示画面を参考にしつつ、指定された各耐力壁線Ｘ８ａ〜
Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃに耐力壁５を配分して入力す
る。このとき、耐力壁５を配置する位置は設計者が適宜
判断して設定することが可能である。

【００３０】上記の如くして構造上必要な耐力壁５の目
安枚数を算出すると共に、算出された耐力壁を外壁１及
び間仕切り壁２に配分することが可能である。そして各
耐力壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃに配置された
耐力壁５は画面上に表示される（図７参照）。

【００３１】次に、ステップＳ９に於いて一貫構造計算
を実行する。即ち、目的の建物の構造設計を実施する際
に必要である耐力壁５以外の部材の生成し、モデル化、
荷重生成、これに伴う応力の解析、前記部材の断面検定
等の一貫処理を行う。このステップＳ９までの手順を実
行することで、一応の構造設計が終了し、次いで、終了
した構造設計の判定を実行する。

【００３２】ステップＳ９に於ける一貫処理を行った結
果、図７に示すように、各方向の総負担剪断力の値（ト
ン，ｔ）と、各耐力壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８
ｃ毎の負担剪断力の値（ｔ）を表示することが可能であ
る。

【００３３】ステップＳ10では、ステップＳ９の一貫処
理結果に基づいて耐力壁５の配置に関する判定を行う。
この判定は、耐力壁５に対して作用する水平力と許容荷
重との関係を個々の耐力壁５毎に行われる。そして過度
の水平力が作用し、或いは作用する水平力が極端に少な
いような耐力壁５が存在する場合、現在の耐力壁５の配
置が否定され、ステップＳ８に戻って、個々の耐力壁５
が略均等な水平力を負担し得るように耐力壁５を追加し
或いは移動させて、該耐力壁５の再配置を行う。

【００３４】ステップＳ10に於ける判定の結果、耐力壁
５が合理的に配置されているとして判定された場合、ス
テップＳ11に進行して耐力壁５以外の部材に対する判定
を行う。

【００３５】ステップＳ11では、例えば各耐力壁線Ｘ８
ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃに配置された耐力壁５に水
平力が作用したとき、各耐力壁線Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ，Ｙ８
ａ〜Ｙ８ｃを構成する個々の梁に作用する応力を判定
し、過度の応力が作用する梁が存在する場合、部材の配
置が否定され、ステップＳ９に戻って耐力壁５以外の部
材の再配置を行う。この作業は、ステップＳ９で配置さ
れた全ての部材に対して行われる。

【００３６】ステップＳ11に於いて、耐力壁５以外の全
ての部材に対する判定の結果、これらの部材が合理的に
配置されているとして判定されると、目的の建物に対す
る構造設計が終了し、システムがエンドとなる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
建物の構造設計支援方法では、コンピュータを利用して
各階毎に、且つ各方向毎に必要な耐力壁の目安枚数を算
出することが出来、且つ外壁線及び間仕切り壁を耐力壁
線として指定することで耐力壁を外壁に限定することな
く、間仕切り壁を含んで適正に配置することが出来る。
このため、外壁に形成する開口部の大きさや位置の自由
度を向上することが出来る。

【００３８】特に、耐力壁の配置位置を外壁のみなら
ず、間仕切り壁を含んで配置しなければ設計し得ないよ
うな建物、例えばアパート等の規模が大きい建物，店舗
等の採光上或いは用途上外壁部に充分な量の耐力壁を配
置し得ないような建物への対応及び検討が可能であり、
支援対象を極めて広くすることが出来る。

【００３９】また耐力壁の配置部位として間仕切り壁を
対象とすることは一般的であり、耐力壁の入力部位を外
壁線のみに限定して間仕切り壁に対する配置を考慮し得
ないシステムは実用的ではない。この点、本発明に係る
建物の構造設計支援方法では、耐力壁の配置部位を外壁
線にのみ限定することなく、外壁及び間仕切り壁、更に
は前記各壁以外の部位に配置した場合であっても容易に
対応することが出来、目的の建物の構造設計を支援する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る建物の構造設計を支援する方法
の手順を説明するフローチャートである。

【図２】１階の平面図を示すと共に外壁線，躯体輪郭
線，床面外周線を示す図である。

【図３】２階の平面図を示すと共に外壁線，躯体輪郭
線，床面外周線を示す図である。

【図４】屋根伏図である。

【図５】１階の各方向毎に必要な耐力壁数の目安を示す
と共に耐力壁線を指定した状態を示す図である。

【図６】１階の各耐力壁線に耐力壁を割り付けた状態を
示す図である。

【図７】１階の各耐力壁線に割り付けた耐力壁の位置と
負担剪断力との関係を示す図である。

【図８】目的の建物の１階及び２階のレイアウトを示す
図である。

【符号の説明】

Ａ １階 Ｂ ２階 １ 外壁，外壁線 ２ 間仕切り壁 ３ 玄関ポーチ ４ ベランダ ５ 耐力壁 ６ 躯体の輪郭線 ７ 床面外周線 Ｘ８（Ｘ８ａ〜Ｘ８ｄ），Ｙ８（Ｙ８ａ〜Ｙ８ｃ）耐力
壁線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータの表示画面上に耐力壁の配
   置を表示するようにした建物の構造設計支援方法に於い
   て、前記コンピュータに建物の構造計算に必要なデータ
   を入力し、建物の階毎及び方向毎に必要な耐力壁数をコ
   ンピュータに計算させてそれを表示させ、次にその表示
   を参考に建物外壁部及び建物内部に複数の耐力壁線をコ
   ンピュータに入力してそれを表示させ、更に、各耐力壁
   線毎に必要な耐力壁数をコンピュータで算出させ、その
   結果を参考にして各耐力壁線に必要とする耐力壁の配置
   をコンピュータに入力し、その配置に基づいて建物の構
   造計算及び建物が必要とする強度の合否判定をコンピュ
   ータに行わせてその結果を表示させ、判定が否である場
   合は耐力壁の配置の再入力を行うようにしたことを特徴
   とする建物の構造設計支援方法。