JP2001227060A - ３次元構造物設計システム、３次元構造物設計方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はコンクリート製構造物の設計を当初
より立体的な３次元データで取り扱うことにより、図面
作成と数量計算を同時に行い得て、しかもコンクリート
構造物の設計をする際の手間を著しく削減することので
きる３次元構造物設計システムを新規に提供することを
目的とするものである。 【構成】 本発明はコンクリート製の３次元構造物の躯
体全体に関する構造物情報を入力する情報入力手段と、
入力された前記コンクリート製構造物情報に基づいて部
材間の情報や接合情報を検出し、該検出結果より部材間
の干渉部分をチェックし部材間の勝負判定を行って整合
させ、さらに部材の重複を自動調整し、入力された部材
情報をコンクリート製構造物に合致した情報として検出
する構造物３次元データ検出手段と、調整後の部材情報
に基づいてコンクリート製構造物のコンクリート，型
枠，支保工の各数量を計算する躯体数量検出手段とおよ
び集計表等の前記各手段の検出結果を表示／出力する結
果表示手段とからなることを特徴とする３次元構造物設
計システムとその方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は床と壁および天井と
からなるコンクリート製の３次元構造物設計システム、
同、方法およびその方法をコンピュータに実行させるプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体に関し、詳しくは当初よりコンクリート製の３次元構
造物を立体としてとらえて設計するとともに数量計算を
連動させることによって、設計工期を著しく短縮せしめ
るばかりでなく、正確な設計図と数量が取得できる３次
元構造物設計システム等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリート製の３次元構造物の
設計においては、設計担当者が施主の要望により基本設
計図を２次元ＣＡＤシステムにて入力し、施主の要望を
取り入れた構造物について詳細設計図を２次元ＣＡＤシ
ステムや手作業で作成出図し、出図した図面から各種数
量計算を読取り作成していた。また設計変更が生じた場
合には、２次元ＣＡＤシステムで作成された地面の情報
を変更した後、再度各種数量計算を行っていた。従っ
て、２次元ＣＡＤシステムで作成していた図面を出図
し、数値などを人の目で読み取り別紙に書き写して集計
計算を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方法によっては２次元ＣＡＤ図面のデジタルデータが数
量計算に反映されず、ＣＡＤ図面で表示されている数値
が数量計算と同一でない場合があり、多くの場合に不正
確な数量計算書が作成されるため、チェックおよび食い
違いによる修正にかなりの時間を必要とするという課題
がある。特に、施主との打合せにより変更が生じた場合
には、ＣＡＤ図面の修正から数量計算の再計算など大幅
な手戻り作業が必要となる場合があり、設計コストの上
昇や、設計工期の遅れ、数量計算結果の不備により、顧
客への信用を失うこととなる。また通常の構造物設計の
チェックには、かなりの経験と専門知識が必要であり、
ミスのない納品物を作成するまでには、多くの時間と労
力とを要すという課題がある。

【０００４】従って、本発明の目的は基本設計の段階か
らコンクリート製構造物を３次元の立体物としてとら
え、設計変更に伴う設計担当者の負担を軽減するととも
に早期に充分な検討を行い得るものとし、さらに構造物
の設計を終了した後、数量計算結果を自動的に得られる
ようにするほか、他の設計部門とファイルを共有化する
ことができて、設計ミスの防止を図ることができる３次
元構造物設計システムおよびその方法を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１および４に記載
の発明は、コンクリート製の３次元構造物の躯体全体に
関する構造物情報を入力する情報入力手段と、入力され
た前記コンクリート製構造物情報に基づいて部材間の情
報や接合情報を検出し、該検出結果より部材間の干渉部
分をチェックし部材間の勝負判定を行って整合させ、さ
らに部材の重複を自動調整し、入力された部材情報をコ
ンクリート構造物に合致した情報として検出する構造物
３次元データ検出手段と、調整後の部材情報に基づいて
コンクリート製構造物のコンクリート，型枠，支保工の
各数量を計算する躯体数量検出手段とおよび集計表等の
前記各手段の検出結果を表示／出力する結果表示手段と
からなることを特徴とする３次元構造物設計システムと
その方法を提供することにより、前記目的を達成したも
のである。

【０００６】また請求項２および５に記載の発明は、前
記コンクリート製構造物の情報を利用して、コンクリー
ト製構造物を施工する際に地表下に埋設される部位にお
ける掘削土量，残土埋戻し土量を自動計算する土質情報
および掘削法面の傾斜角などの情報を入力する土工図入
力手段と、該土工図入力手段にて得られた情報により掘
削面を３次元表示し、四角柱，四角錐，三角錐，円錐台
などに分解してその体積を計算することにより掘削量を
検出し、さらに請求項１で検出されたコンクリート製構
造物の外形および前記入力情報に基づいて地盤面より下
となるコンクリート製構造物の体積を検出することで掘
削量，残土量，埋戻し土量の数量を検出する土工数量検
出手段とを具備する３次元構造物設計システムとその方
法を提供することにより、前記の目的を達成したもので
ある。

【０００７】さらに請求項３および６に記載の発明は、
請求項１で入力されたコンクリート製構造物における各
部材ごとの固有に必要な鉄筋本数および配置方法を入力
する鉄筋情報入力手段と、該手段の情報により鉄筋配置
されたすべての部材について鉄筋形状，鉄筋１本当りの
長さ，本数を検出し、該鉄筋情報の検出結果に基づいて
鉄筋加工表を作成し、さらにコンクリート製構造物に必
要な鉄筋の径と本数および全体の鉄筋重量を算出する鉄
筋数量検出手段とからなる３次元構造物設計システムと
その方法を提供することにより、前記の目的を達成した
ものである。

【０００８】請求項７の発明に係る記録媒体は、前記請
求項４乃至６に記載の方法をコンピュータに実行させる
プログラムを記録したことで、そのプログラムを機械読
み取り可能としてそのの動作をコンピュータによって実
現するようにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の３次
元構造物設計システムおよびその方法について説明す
る。

【００１０】３次元構造物設計システムは、図２に示す
ように、中央演算処理ユニットや、内部記憶装置となる
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒ
ｙ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等
のメモリなどを備えた演算処理装置（コンピュータ）１
とハードディスク，光磁気ディスク等からなる補助記憶
装置２と、キーボード等からなる入力装置３と、ＣＲＴ
（Ｃａｔｈｏｄｅ ＲａｙＴｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）からなるカ
ラーディスプレイ装置などの表示装置４と、プリンタ
ー，プロッタ等からなる出力装置５とを基本的構成とす
るものである。

【００１１】前記補助記憶装置２には、演算処理装置１
を情報入力手段，構造物３次元データ検出手段，躯体数
量検出手段，土工図入力手段，土工数量検出手段，鉄筋
情報入力手段，鉄筋数量検出手段およびそれらの検出結
果表示手段等として機能させるための各種のプログラム
と該各プログラムの処理に必要な各種のデータが記憶さ
れている。

【００１２】例えば、演算処理装置１を３次元構造物設
計手段として機能させるためのプログラムとしては、入
力されたコンクリート製構造物情報に基づいて、構造物
の３次元データを検出し、ブロック間の接続情報を認識
するばかりでなく、ブロック同志の勝負判定を行い干渉
部分を自動的に判断し、部材の長さや幅を調整する構造
物３次元データ検出手段のプログラムが記憶されてい
る。

【００１３】また、演算処理装置１を３次元構造物情報
認識手段として機能させるためのプログラムとしては、
前記のプログラムにより検出された全てのコンクリート
構造物に構造物特有の仕様、および他の部材情報に基づ
いて各部材の体積，表面積および部材で仕切られた空間
の体積を求める躯体数量検出手段のプログラムが記憶さ
れている。

【００１４】さらに前記補助記憶装置２には、コンクリ
ート製構造物全体の構成や、部材数量計算結果が記憶さ
れ、このような各種のプログラム、およびデータは、例
えばＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ Ｄｉｓｋ）やＣＤ−ＲＯＭ
（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ-Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍ
ｅｍｏｒｙ）等の記録媒体に記録しておき、読込み装置
を介して補助記憶装置２内に読み込ませる。また、前記
入力装置３から直接入力して該補助記憶装置２内に記憶
させることもできる。

【００１５】そして、演算処理装置１は補助記憶装置２
内に記憶されたプログラムやデータなどに基づき、コン
クリート製構造物の構成情報を分析し部材ごとのコンク
リート量、型枠、支保工などの各数量を自動計算し、設
計図の数量と一致した結果が得られる機能を有する。

【００１６】また、演算処理装置１は入力装置３などを
介して入力されたコンクリート製構造物の各情報に基づ
いて、各々の部材の大きさや部材間の関わりを認識して
コンクリート製構造物全体の構成要素、ならびに部材間
の接触面を検出する機能を有する。具体的には、演算処
理装置１はコンクリート製構造物の各部材の座標を認識
し、他の部材に接触している部分の面積を検出するので
ある。

【００１７】また、演算処理装置１は、検出された全て
のコンクリート製構造物の情報に入力装置３などを介し
て土質情報やコンクリート製構造物と地盤高（グランド
レベル）の関係、ならびに掘削法面の勾配などの土工情
報を入力する土工図入力手段を有し、入力された土工情
報に基づいて掘削土量を検出し、前記コンクリート製構
造物の情報と地盤高の情報とから構造物における地下に
埋設される体積量を検出する土工数量検出手段を有す。
ここで検出された量は残土量として取り扱われ、さらに
は埋め戻し土量が求められる機能を有する。

【００１８】さらに、演算処理装置１は、検出されたコ
ンクリート製構造物の情報に、入力装置３などを介して
コンクリート製構造物の各部材固有の要す鉄筋情報を入
力する鉄筋情報入力手段を有し、入力された鉄筋情報に
基づいて鉄筋の長さ、形状、本数および重量を検出する
鉄筋数量検出手段の機能を有する。また、演算処理装置
１は、表示装置４にコンクリート製構造物の３次元モデ
ル図を表示／出力する機能を有している。また、検出結
果を特定の書式に基づいて表示する機能も有している。
また、読み込み装置は補助記憶装置２内に記憶された読
み込み用のプログラムに基づいて、ＦＤやＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体に記録されたプログラムを演算処理装置１
を介して補助記憶装置２内に読み込む機能を有してい
る。

【００１９】本発明の記録媒体は、３次元構造物設計シ
ステム（コンピュータ）を前記の情報入力手段，構造物
３次元データ検出手段，躯体数量検出手段，土工図入力
手段，土工数量検出手段，鉄筋情報入力手段，設計図作
成を含む鉄筋数量検出手段およびこれらの結果表示手段
等として機能させるためのプログラムを記録したＦＤや
ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体である。

【００２０】以下、３次元構造物設計システムによっ
て、コンクリート製構造物の数量および土工ならびに鉄
筋加工を検出する方法についての好ましい一例を示して
説明する。

【００２１】図３は３次元構造物設計システムによるコ
ンクリート製構造物の設計のメインフローを示すフロー
チャートである。

【００２２】実施形態の３次元構造物設計システムにお
いては、まずコンクリート製構造物の部材情報を入力し
（ステップＡ）、入力された上記コンクリート製構造物
の情報に基づいて、該コンクリート製構造物における３
次元モデルを検出し（ステップＢ）、検出されたコンク
リート製構造物の３次元モデルを部材ごとの寸法および
部材間の接合情報に基づいて数量を検出する（ステップ
Ｃ）。

【００２３】次いで該コンクリート製構造物の３次元モ
デルに基づいて土工図を入力して土工数量を検出し（ス
テップＤ）、さらにコンクリート製構造物の３次元モデ
ルに基づいて任意の断面を作成する（ステップＥ）。ま
た、コンクリート製構造物の３次元モデルに基づいて、
部材ごとの固有に必要とする鉄筋の径および本数を入力
し、鉄筋の加工と数量を検出し（ステップＦ）、コンク
リート製構造物の設計情報を結果として表示する（ステ
ップＧ）。

【００２４】コンクリート製構造物の情報入力（ステッ
プＡ）は、例えば躯体全体の入力を要求する指示を表示
装置に表示し、該指示に従って入力装置を操作すること
により行う。コンクリート製構造物の情報としては、底
版の大きさをベースとし、柱、壁、梁、スラブ、ハンチ
の大きさと接続位置の情報のほか、壁、スラブの開口の
大きさと位置に関する情報等を各階ごとに入力するので
ある。

【００２５】かくしてコンクリート製構造物の情報が入
力されると、その情報に基づいてコンクリート製構造物
の３次元モデルが作成される（ステップＢ）。さらにコ
ンクリート製構造物の部材情報と接続情報が検出され、
部材ごとのコンクリート、型枠、支保工の各数量が検出
される（ステップＣ）。

【００２６】構造物の入力情報は具体的には図４に示す
要素区分に分けられる。単一要素としては線分や円、多
角形が相当し、これが要素の最小単位であり、これら単
一要素が複数集まって複合要素を形成する。例えば、直
方体を入力した場合、上面と底面の長方形とその各頂点
を結ぶ線分の集まりでソリッド要素という複合要素を形
成する。基本形状としては図５に示す直方体円柱
円筒三角柱の４種類の基本形状を入力することにより
モデリングすることとなる。部材の種類と生成ツリーは
図６に示すとおりである。また図７に示すように情報の
入力完了（ステップＡ）と同時に近隣部材の検索を実行
（ステップＡ２）し、検索部材を取得する（ステップＡ
３）。該部材情報の取得に基づいて各部材ごとの勝負判
定を行い（ステップＡ４）、これによって負部材の形状
を変更し（ステップＡ５）、属性のセット（ステップＡ
６）を行い、デザインファイルの生成（ステップＡ７）
を行う。前記の部材情報ファイルの設計は、各部材オブ
ジェクトの接合状態を含んだ部材情報データ（表１）を
作成する。内容は＜基本データ＞、＜部材データ＞、＜
面データ＞、＜接合データ＞の４区分で構成し、＜部材
データ＞、＜面データ＞、＜接合データ＞はツリー構造
となる。

【００２７】

【表１】

【００２８】コンクリート製構造物のデザインファイル
が作成されると、図８に示す積算フローチャートにより
数量計算が求められる。次いで検出された全てのコンク
リート製構造物に土質、堀削面の勾配、グランドレベル
（地盤面の高さ）を指定すると掘削の形状と掘削量が検
出され、且つコンクリート製構造物の地下埋設部分の体
積が求められ、これによって残土量、埋め戻し土量が検
出される（ステップＤ）。ステップＢで検出されたコン
クリート製構造物の情報に基づいて設計図面である平面
図や断面図が作成される（ステップＥ）。さらに、部材
固有の必要としている鉄筋の径、および本数を入力する
と、部材の接続情報の関連を判断した上で鉄筋の形状及
び長さが検出される（ステップＦ）。

【００２９】図９は配筋図および数量計算のフローチャ
ートを示すものである。コンクリート製構造物のデザイ
ンファイル（ステップＦ１）に基づいて、部材ごとの鉄
筋情報を入力または修正入力し（ステップＦ２）、鉄筋
の配置および鉄筋情報が記入された図面が作成される
（ステップＦ３）。また該鉄筋情報より鉄筋加工表を作
成する。図１０、表２，表３および表４は３次元構造物
設計システムのモデリング図および出力帳表例を示すも
のである。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】以上、本発明の３次元構造物設計システム
の好ましい実施形態について説明したが、本発明の３次
元構造物設計システムとその方法および該方法を記録し
た記録媒体は、上記実施形態に制限されることなく、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宣変更可能である。例
えば、コンクリート構造物が２ヶ所に亘り存在する場合
などにも利用可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のようにして、経験と専門
知識を有せずしてコンクリート製構造物の設計および数
量計算等を入力データを反映して正確，簡便且つ早期に
実現することができ、また設計変更にも柔軟な対応が可
能となり、コンクリート製構造物を設計する際の負担を
著しく軽減することのできる３次元構造物設計システム
とその方法および方法をコンピュータに実行させるプロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
を提供するという効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の３次元構造物設計システムの構成を
説明するためのブロック図

【図２】 同、システムの概略構成を説明するための模
式図

【図３】 同、システムの一実施形態におけるコンクリ
ート構造物を設計するためのフローチャート

【図４】 同、システムにおける要素についての模式図

【図５】 ブロックの基本形状を示す説明図

【図６】 部材ツリーを示した説明図

【図７】 デザインファイル生成のフローチャート

【図８】 積算のフローチャート

【図９】 鉄筋を配置するためのフローチャート

【図１０】 本発明の３次元構造物設計システムを利用
して作成されたデザインファイルの出力図

【符号の説明】

ａは情報入力手段 ｂは構造物３次元データ検出手段 ｃは躯体数量検出手段 ｄは土工図入力手段 ｅは土工数量検出手段 ｆは鉄筋情報入力手段 ｇは鉄筋数量検出手段 ｈは結果表示手段 １は演算処理装置 ２は補助記憶装置 ３は入力装置 ４は表示装置 ５は出力装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床と壁および天井とからなるコンクリー
   ト製の３次元構造物を設計する設計システムであって、
   構造物の構造特質に基づいて構造物全体を直方体，円
   柱，円筒，三角柱等数種類の各ブロックに分類して下方
   のブロック部分より順次構造物の情報を入力する情報入
   力手段と、該情報入力手段により入力された各ブロック
   の特性に基づいて主部材と副部材間の勝負判定結果を検
   出し、該勝負判定結果にて各ブロック間のチェックを行
   い適正なブロック形状を構成して器材情報を検出し、該
   器材情報により前記コンクリート製構造物の躯体全体を
   構成する各ブロック間の接合情報を検出するとともに該
   接合情報で重複した部分の面積情報を検出する構造物３
   次元データ検出手段と、該構造物３次元データ検出手段
   の情報よりコンクリート構造部の各数量を計算するため
   の情報を検出し且つ各ブロックごとのコンクリート型枠
   支保工の数量を計算する躯体数量検出手段とおよび前記
   各手段の検出結果を表示／出力する結果表示手段とから
   なることを特徴とする３次元構造物設計システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシステムにて検出され
   たコンクリート製構造物の各情報を基にグランドレベル
   と土質および掘削の法面勾配情報を入力することにより
   前記コンクリート製構造物に即した掘削面を検出し、該
   掘削面の情報から掘削土量と任意の断面形状とを検出し
   て前記コンクリート製構造物の埋設部分の体積を検出す
   る土工図入力手段と、該土工図入力手段の情報から埋戻
   し土量と残土処理量を検出する土工数量検出手段を具備
   した請求項１記載の３次元構造物設計システム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のシステムにて検出され
   たコンクリート製構造物の各情報を基に前記各ブロック
   毎の部材固有が必要とする鉄筋径と鉄筋本数を入力する
   鉄筋情報入力手段と、該鉄筋情報入力手段の鉄筋情報に
   より前記コンクリート製構造物の全体または各ブロック
   部分における鉄筋の長さ，本数，重量等の鉄筋形状を検
   出するとともに必要断面部位における設計図を作成する
   鉄筋数量検出手段を具備した請求項１または２記載の３
   次元構造物設計システム。
4. 【請求項４】 床と壁および天井とからなるコンクリー
   ト製の３次元構造物を設計する設計方法であって、構造
   物の構造特質に基づいて構造物全体を直方体，円柱，円
   筒，三角柱等数種類の各ブロックに分類して下方のブロ
   ック部分より順次構造物の情報を入力する情報入力工程
   と、該情報入力工程により入力された各ブロックの特性
   に基づいて主部材と副部材間の勝負判定結果を検出し、
   該勝負判定結果にて各ブロック間のチェックを行い適正
   なブロック形状を構成して器材情報を検出し、該器材情
   報により前記コンクリート製構造物の躯体全体を構成す
   る各ブロック間の接合情報を検出するとともに該接合情
   報で重複した部分の面積情報を検出する構造物３次元デ
   ータ検出工程と、該構造物３次元データ検出工程の情報
   よりコンクリート構造部の各数量を計算するための情報
   を検出し且つ各ブロックごとのコンクリート型枠支保工
   の数量を計算する躯体数量検出工程とおよび前記各工程
   の検出結果を表示／出力する結果表示工程とを含んでい
   ることを特徴とする３次元構造物設計方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載した方法にて検出された
   コンクリート製構造物の各情報を基にグランドレベルと
   土質および掘削の法面勾配情報を入力することにより前
   記コンクリート製構造物に即した掘削面を検出し、該掘
   削面の情報から掘削土量と任意の断面形状とを検出して
   前記コンクリート製構造物の埋設部分の体積を検出する
   土工図入力工程と、該土工図入力工程の情報から埋戻し
   土量と残土処理量を検出する土工数量検出工程を含んで
   いる請求項４記載の３次元構造物設計方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載した方法にて検出された
   コンクリート製構造物の各情報を基に前記各ブロック毎
   の部材固有が必要とする鉄筋径と鉄筋本数を入力する鉄
   筋情報入力工程と、該鉄筋情報入力工程の鉄筋情報によ
   り前記コンクリート製構造物の全体または各ブロック部
   分における鉄筋の長さ，本数，重量等の鉄筋形状を検出
   するとともに必要断面部位における設計図を作成する鉄
   筋数量検出工程を含んでいる請求項４または５に記載の
   ３次元構造物設計方法
7. 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれかに記載の方法
   をコンピュータに実行させるプログラムを記載したこと
   を特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。