JP2001060214A - コンピュータによる建築物の振動評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の大きさの振動で住宅がどの程度揺れる
かをコンピュータで演算、評価し、ＣＧ画像で表示でき
るようにしたによるコンピュータによる振動評価方法を
提供すること。 【解決手段】 コンピュータを用いて所望の構造の建築
物の形状データを作成し、この建築物に基づいて生成し
たＣＧ画像により、上記コンピュータに付属する表示装
置に建築物の内外を動画または静止画として表示するに
際して、上記建築物に所定の大きさの振動が付与された
際の当該建築物の揺れを当該建築物の構造に基づいて上
記コンピュータで算出し、当該建築物の揺れをＣＧ画像
の動画により上記表示装置上に表示するようにしたコン
ピュータによる建築物の振動評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータによ
り住宅等の建築物の形状データを作成し、この形状デー
タに基づいて上記建築物の内外をＣＧ画像（コンピュー
タグラフィックスによる画像）により表示するに際し
て、所定に振動に対する建築物の揺れをコンピュータに
より算出して、当該建築物が揺れる様子を上記表示装置
上に動画で表示できるようにしたコンピュータによる建
築物の振動評価方法、並びに係る方法をコンピュータに
実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読
取可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、住宅等の建築物の建築に際して、
一通りの設計が終了した建築予定の住宅の３次元形状デ
ータを作成し、建築会社の営業所等におけるプレゼンテ
ーションルーム（表示室）に設置したワークステーショ
ンを用いて、上記３次元形状データに基づき上記住宅を
ＣＧ画像としてスクリーン等の適宜の表示装置上に表示
させるようにした表示方法が提案されている（特開平９
−１０６４０８号公報参照）。その場合、建築会社の操
作者等が表示された建築物に対する視点を適宜移動させ
ることにより、上記表示装置上で上記建築物を動画とし
て表示することができる。

【０００３】係る表示方法によれば、顧客は、建築予定
の住宅の内外を実際に歩き回っているのと同様の体験
（いわゆる、ウォークスルー）をＣＧ画像上で行うこと
ができるので、建築予定の住宅の各部の設計が適切であ
るかの検討を極めて的確に行うことができ、ウォークス
ルーの結果に基づいて、適宜住宅の設計の変更等を行う
ことができる。従って、顧客に設計図面を提示するのみ
で住宅の建築を行ったような場合と比べて、ＣＧ画像に
よるウォークスルーに基づいた修正等を行った場合は、
住宅の建築後における設計不良や使用勝手の悪さ等の顧
客からのクレームが大幅に少なくなり、建築会社及び顧
客の双方にとって有益である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、顧客
の間で住宅の耐震性に対する関心が高まっており、住宅
の設計に際しては、地震等の振動に十分に耐え得るよう
な耐震、免振構造を取り入れた設計とすることも重要で
ある。ところが、従来、住宅をどのような構造とすれば
どの程度の耐震性を有するかについての顧客の知識が不
十分であるため、必ずしも十分な耐震設計が行われない
問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、ＣＧ画像により住宅を
表示するに際して、住宅の構造を適宜変化させながら所
定の大きさの振動で住宅がどの程度揺れるかをＣＧ画像
でシミュレーションできるようにして、ＣＧ画像による
住宅の設計の検討作業の内容を一層充実させようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明の請求項１のコンピュータを用いた建築物の
振動評価方法は、コンピュータを用いて所望の構造の建
築物の形状データを作成し、この形状データに基づいて
生成したＣＧ画像により、上記コンピュータに付属する
表示装置に建築物の内外を動画または静止画として表示
するに際して、上記建築物に所定の大きさの振動が付与
された際の当該建築物の揺れを当該建築物の構造に基づ
いて上記コンピュータで算出し、当該建築物の揺れをＣ
Ｇ画像の動画により上記表示装置上に表示するようにし
たことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２のコンピュータを用いた建築物の
振動評価方法は、請求項１の方法において、上記建築物
の構造を変化させながら同一の振動に対する揺れを算出
し、上記表示装置上に表示することを特徴とするもので
ある。

【０００８】請求項３の記録媒体は、請求項１または２
の振動評価方法を実行するためのプログラムを記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、表示
室１には、その２つのコーナ部近傍に各々回動式のドア
２が設けられ、後部（図２の下部）の壁３に、昇降可能
なブラインド４ａを有する上下方向に長い窓４が形成さ
れる一方、前部（図２の上部）の壁３には、矩形状のス
クリーン５が嵌め込まれている。このスクリーン５は、
例えば、サイズが１００インチ以上程度の大画面（画素
数は、例えば、１２８０×１０２４ドット程度又はそれ
以上）のものである。

【００１０】表示室１の後部の壁３の天井付近には、例
えば、３本の投影管６を有するプロジェクタ７（投影
機）が設置され、プロジェクタ７からスクリーン５に向
けて投影像が投影されるようになっている。なお、スク
リーン５の裏側に別途投影室を設け、スクリーン５の裏
面側から投影するようにしてもよい。

【００１１】表示室１内には、スクリーン５上に投影さ
れるＣＧ画像を鑑賞する顧客Ｋ等が使用するための複数
の椅子８及びテーブル９等が配置されるとともに、この
テーブル９上の片隅には、顧客Ｋが建築しようとする住
宅に関するＣＧ画像を作成してスクリーン５に表示させ
るためのワークステーション１１（コンピュータ）の表
示装置１２（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube等）と、入力装
置としてのキーボード１３及びマウス１４が設置されて
いる。

【００１２】また、表示室１のコーナ部付近に配置した
補助テーブル１５の下方には、上記ワークステーション
１１の本体部分を成す演算処理装置１６が設置されると
ともに、補助テーブル１５上には、スクリーン５上に表
示される画像を適宜印刷するためのカラープリンタ１７
やワークステーション１１内に画像を取り込むためのス
キャナ１８が載置されている。

【００１３】上記演算処理装置１６は、具体的に図示し
ないが、制御部、演算部及び記憶部等を備えている。そ
して、この演算処理装置１６には、住宅（建築物）の各
階の間取りや備品類の配置等を表す平面図等を作成する
ことにより当該住宅を表す３次元形状データを作成する
ための住宅データ作成用プログラムＰ１、上記３次元形
状データに基づき上記住宅の各部を動画又は静止画とし
てＣＧ画像により描写してウォークスルーを行うための
ＣＧ画像生成用プログラムＰ２、並びにウォークスルー
中等に所望の部屋内等で、地震等により所定の大きさの
振動が発生した場合の揺れを当該住宅の構造等に基づい
て算出し、ＣＧ画像の動画により上記スクリーン５上等
に表示させるための振動評価用プログラムＰ３等がＣＤ
−ＲＯＭ等の適宜の記録媒体からインストールされてい
る。なお、ワークステーション１１以外に、いわゆる、
パソコンを使用して、以下で述べる処理を実行すること
もできる。

【００１４】上記住宅データ作成用プログラムＰ１は、
設計しようとする住宅の各階の外周に耐力壁（筋かいに
より補強された壁）を適宜手動で入力したり、耐力壁の
枚数を指定すると、自動的に、外周周りの適宜位置に上
記所定枚数の耐力壁を配置する手順等を含むとともに、
住宅の基礎周辺における免振構造等に関する図形及び数
値データ等を含んでいる。

【００１５】以下、表示室１内でのＣＧ画像の表示手順
につき説明する。図３に示すように、建築会社の操作者
Ｓは、顧客Ｋが表示室１を訪問する前に、顧客Ｋの建築
予定の住宅Ｈの各階の平面図等をワークステーション１
１の表示装置１２に表示される平面図作成用画面Ｇ１の
画像表示領域Ａ１内に、右側の道具類表示領域Ａ２に表
示される道具類Ｔ（ボタン、選択欄等）を用いて作成す
る。

【００１６】この平面図の作成手順は、詳細には説明し
ないが、道具類表示領域Ａ２に表示される道具類Ｔを用
いて「部屋名」と「広さ」を指定するとともに、画像表
示領域Ａ１内で当該「部屋」を配置する位置をマウス１
４等で指定するのみで間取りの設計を行えるようになっ
ている。また、各部屋に配置する「備品類」の「種類」
と配置する位置を指定するのみで備品類の配置を行え
る。

【００１７】上記した設計に使用する各部屋や備品類
は、予め高さ寸法を備えた３次元形状データとして作成
されているため、図３のような平面図を住宅の各階毎に
作成するのみで、住宅及び備品類の３次元形状データが
作成され、この３次元形状データには、必要により、色
付け等の加工が行われる。

【００１８】また、各階の平面図の設計時に、外周の壁
の一部は耐力壁Ｗ１とし、残りの一部に壁は通常の壁Ｗ
２とする。この耐力壁Ｗ１は、上記のように、筋かい
（図示せず）で補強された壁であり、耐力壁Ｗ１の枚数
が増加する程耐震性は向上する。この耐力壁Ｗ１の設計
は、例えば、図３の平面図において、耐力壁入力ボタン
Ｂ１をクリックした後、画像表示領域Ａ１上で耐力壁Ｗ
１を入力する位置をクリックすることにより耐力壁Ｗ１
を一枚ごと手動で入力してもよく、或いは、耐力壁枚数
指定欄Ｃ１で耐力壁Ｗ１の枚数のみを指定して、演算処
理装置１６で耐力壁Ｗ１の位置を自動的に決定して配置
するようにしてもよい。

【００１９】さらに、水平ブレース配置ボタンＢ３をク
リックした後、水平ブレースを配置したい部屋をクリッ
クすると、図４に示すように、当該部屋の床下等に水平
ブレースＸが配置される。この水平ブレースＸは、床部
分等を補強する補強部材であって、各階で使用する水平
ブレースＸの個数が増加する程、耐震性は向上する。

【００２０】また、住宅の設計に際して、免振構造有無
選択欄Ｃ２により免振構造の有無を選択することができ
る。この免振構造は、例えば、図５に示すように、基礎
Ｋ１、Ｋ２を上下２分割に構成するとともに、これらの
基礎Ｋ１、Ｋ２間に免振装置Ｍを配置したものである。
免振装置Ｍは、例えば、図６に示すように、上下１対の
取付板ｍ１、ｍ２間に鉛等からなる金属製の円柱状ダン
パｍ３を配置し、この円柱状ダンパｍ３の周囲に環状ゴ
ムｍ４を複数枚積層してなる。このような免振装置Ｍを
設ければ、住宅の固有振動数を地震等の振動数と相違さ
せることができるとともに、免振装置Ｍで地震のエネル
ギを吸収することにより、住宅に加わる力を減少させる
ことができる。

【００２１】なお、ワークステーション１１上で住宅の
３次元形状データを作成する以外に、予め別途ＣＡＤシ
ステム等で作成した住宅の図面データ（３次元形状デー
タ）をワークステーション１１に取り込んで利用するよ
うにしてもよい。

【００２２】以下、顧客Ｋが表示室１を訪問した際に行
うウォークスルーの手順及び、ウォークスルー中に各部
屋内等で地震等による振動の影響を評価する手順を説明
する。まず、スクリーン５上に顧客Ｋの建築予定の住宅
の内外をＣＧ画像で動画又は静止画として表示して、い
わゆるウォークスルーを行う手順について説明する。

【００２３】図４等の道具類表示領域Ａ２でウォークス
ルーボタンＢ３をクリックすると、図７のウォークスル
ー用画面Ｇ２が表示される。このウォークスルー用画面
Ｇ２のサブウインドーＡ３内に作成済の平面図が縮小表
示され、ここで、操作者ＳがＣＧ画像生成の基準となる
視点Ｖ及び注視点Ｕを設定することにより、視点Ｖから
注視点Ｕを見た場合の仮想的な画像がＣＧ画像により、
ウォークスルーの初期画面として画像表示領域Ａ１に表
示される。ここでは、視点Ｖ及び注視点Ｕを居間内に設
定した場合のウォークスルー画面が例示されている。

【００２４】そして、ウォークスルーに際しては、操作
者Ｓが道具類表示領域Ａ２における「前進」、「後
退」、「左回転」、「右回転」、「上回転」、「下回
転」等の各ボタンＢ４〜Ｂ９を適宜クリックすること等
により、上記した視点Ｖの移動や視線方向Ｄの転換を行
わせると、これに応じて、画像表示領域Ａ１及びスクリ
ーン５上に視点Ｖや視線方向Ｄの変化に応じて、住宅の
室内等をＣＧ画像Ｑにより動画又は静止画として表示さ
れる。

【００２５】なお、通常、スクリーン５には、画像表示
領域Ａ１及びサブウインドーＡ３のみが表示され、道具
類表示領域Ａ２は表示されない。すなわち、図７以下の
各図に示しているのは、操作者Ｓの見ている表示装置１
２の表示内容であるが、画像表示領域Ａ１及び各サブウ
インドーＡ３の表示内容は、各時点において表示装置１
２とスクリーン５とで共通である。

【００２６】操作者Ｓが表示装置１２上で「前進」また
は「後退」ボタンＢ２、Ｂ３をクリックすると視点Ｖが
前進または後退することにより、図示しないが、画像表
示領域Ａ１及びスクリーン１２内でＣＧ画像Ｑが拡大ま
たは縮小されることになる。図８には、図７の状態から
視点Ｖを前進させた状態が表示されている。また、「左
回転」又は「右回転」ボタンＢ４、Ｂ５等をクリックす
ると、視線方向Ｄが左方向又は右方向等へ変化し、それ
に応じて、画像表示領域Ａ１及びスクリーン５に表示さ
れるＣＧ画像が変化する。

【００２７】次に、ウォークスルー中に、所望の部屋内
又は屋外等で地震等による振動の影響を評価する手順を
示す。ここでは、評価しようとする住宅は、１階部が図
３に示したような平面構造を有し、前記免振装置Ｍは用
いていないものとする。この住宅について、図８に示す
居間内で地震等の振動により壁や床等の損傷或いは家具
の転倒等の故障が生じるか否かの評価をする場合は、ま
ず、震度入力欄Ｃ３に所望の震度、例えば、震度４を入
力した後、振動評価ボタンＢ１０をクリックする。

【００２８】これにより、演算処理装置１６は、前記住
宅の構造及び前記振動評価用プログラムＰ３の演算手順
に基づいて震度４の地震の地震が発生した場合に居間内
でどの程度の揺れが生じるかを演算し、求められた居間
内の揺れをＣＧ画像の動画により表示する。

【００２９】図９に上記シミュレーションによる居間内
の揺れが終了した段階で表示装置１２等に表示されるＣ
Ｇ画像を示す。ここでは、震度４の地震によっても壁、
床の損傷や家具類の転倒等は生じないが、食卓２０上に
配置されていた植木鉢２１が床上に転落したことが分か
る。

【００３０】顧客Ｋは上記振動評価の結果に基づいて、
この住宅の耐震性が適切なものであるかを判断し、耐震
性を一層向上させたい場合は、例えば、図４の平面図に
戻って、耐力壁Ｗ１の枚数や水平ブレースＸの個数を増
やす等の設計変更を行ったり、当初に免振装置Ｍ（図
６）無しの設計としていたのを免振装置Ｍ有りの設計に
変更した後、再度、振動評価を行うことができる。さら
に、軸組における梁や柱の強度或いは梁や柱を連結あう
る連結部材の強度等を変更しながら、同様の振動評価を
行うこともできる。

【００３１】上記では、居間内で振動評価を行う場合を
例示したが、ウォークスルーによって居間以外の各部屋
を表示させている状態でも同様の振動評価を行うことが
できる。また、表示装置１２等に建築しようとする住宅
を屋外から見た様子をＣＧ画像で表示させている状態で
振動評価を行うこともでき、この場合、地震等により住
宅自体の倒壊や外壁の亀裂等が生じないか否かを、当該
住宅の構造や指定された地震の震度等に基づいてワーク
ステーション１１でシミュレーションし、その結果をＣ
Ｇ画像の動画で表示することができる。

【００３２】また、例えば、木造状態においては、瓦の
取付構造によって耐震性（瓦の落下の生じ易さ等）がど
のように変化するか等もワークステーション１１による
振動評価の対象とすることができる。さらに、住宅以外
に中、高層ビルディング等についてもＣＧ画像による振
動評価を行うことができるが、その場合、壁部の強度等
を変化させながら振動評価を行ったり、図１０に示すよ
うな振動吸収用の振り子２２を有する制振装置２３の有
無によってビルディング２４の揺れがどのように異なる
かをＣＧ画像によりシミュレーションすることもでき
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１のコンピュータによる
建築物の振動評価方法は、コンピュータを用いて所望の
構造の建築物の形状データを作成し、この形状データに
基づいて生成したＣＧ画像により、上記コンピュータに
付属する表示装置に建築物の内外を動画または静止画と
して表示するに際して、上記建築物に所定の大きさの振
動が付与された際の当該建築物の揺れを当該建築物の構
造に基づいて上記コンピュータで算出し、当該建築物の
揺れをＣＧ画像の動画により上記表示装置上に表示する
ようにしたので、住宅等の建築物の建築前に、予めどの
程度の耐震性を有するかをシミュレーションにより評価
し、耐震性が不十分と判断した場合は、上記建築物の強
度を向上させる等の設計変更を行うことができるので、
十分な耐震性を有する建築物を設計できるようになる。

【００３４】請求項２のコンピュータによる建築物の振
動評価方法は、請求項１の方法において、上記建築物の
構造を変化させながら同一の振動に対する揺れを算出、
表示するとうにしたので、例えば、当初予定の構造でシ
ミュレーションした結果、十分な耐震性が得られないこ
とが判明した場合、上記建築物の構造をコンピュータ上
で適宜変更しながら再度振動評価のシミュレーションを
行うといった試行錯誤を繰り返すことにより、最終的に
十分な耐震性を有する建築物を設計することができる。

【００３５】請求項３の記録媒体は、請求項１または２
の振動評価方法を実行するためのプログラムを記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体であるから、係る記録
媒体からコンピュータに上記プログラムをインストール
することにより、上述した有用な振動評価方法を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態で使用する表示室を示す概
略斜視図。

【図２】上記表示室を示す概略平面図。

【図３】上記表示室内の演算処理装置で住宅の平面図を
作成する様子を示す説明図。

【図４】上記住宅に水平ブレースを配置する様子を示す
説明図。

【図５】免振装置を有する住宅を示す断面説明図。

【図６】上記免振装置を示す概略斜視図。

【図７】上記住宅の内部でＣＧ画像によるウォークスル
ーを行う様子を示す説明図。

【図８】上記ウォークスルーで視点を前進させた状態を
示す説明図。

【図９】上記ウォークスルー中に振動評価を行った状態
を示す説明図。

【図１０】制振装置を有するビルディングを示す説明
図。

【符号の説明】

１１ ワークステーション（コンピュータ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータを用いて所望の構造の建築
   物の形状データを作成し、この形状データに基づいて生
   成したＣＧ画像により、上記コンピュータに付属する表
   示装置に建築物の内外を動画または静止画として表示す
   るに際して、 上記建築物に所定の大きさの振動が付与された際の当該
   建築物の揺れを当該建築物の構造に基づいて上記コンピ
   ュータで算出し、当該建築物の揺れをＣＧ画像の動画に
   より上記表示装置上に表示するようにしたことを特徴と
   するコンピュータによる建築物の振動評価方法。
2. 【請求項２】 上記建築物の構造を変化させながら同一
   の振動に対する揺れを算出し、上記表示装置上に表示す
   ることを特徴とする請求項１記載のコンピュータによる
   建築物の振動評価方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２の振動評価方法を実行
   するためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能
   な記録媒体。