JP2004003205A - ３階建て建物の構造安全性評価方法およびその構造安全性証明書類作成支援システム - Google Patents
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Abstract
【課題】型式適合認定を取得した工法についての専門知識を必要とせずに、２階建てツーバイフォー工法と同じようにすれば簡易に構造設計図書を作成できるようにする支援するコンピュータシステムを提供する。
【解決手段】３階建て建物の構造安全性を証明する項目を、枠組壁工法による２階建て建物の設計基準に準拠し壁量計算で地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目と、枠組壁工法の前記設計基準から逸脱する、アンカーボルト、壁接合金物、基礎等その他の前記特定工法独自の特殊安全構造事項とに分け、一般的構造安全項目について、前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、特殊構造安全項目について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準を用意し、一般的構造安全事項と特殊構造安全事項とから当該３階建て建物の構造安全性を評価する。
【選択図】 図１
【解決手段】３階建て建物の構造安全性を証明する項目を、枠組壁工法による２階建て建物の設計基準に準拠し壁量計算で地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目と、枠組壁工法の前記設計基準から逸脱する、アンカーボルト、壁接合金物、基礎等その他の前記特定工法独自の特殊安全構造事項とに分け、一般的構造安全項目について、前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、特殊構造安全項目について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準を用意し、一般的構造安全事項と特殊構造安全事項とから当該３階建て建物の構造安全性を評価する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３階建て住宅の構造安全性証明書作成支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅の設計に関わる過程には、建築物の構造安全性を証明することを目的とした構造設計がある。この構造設計は、地震、風、雪、自重等の加力に対して建築物が安全であることを証明するものであり、建築物のすべての部分について生じる力を計算し、部材ごとに安全性を証明することが必要であり、地震、風、雪、自重等の力の計算、及びこれらを組み合わせた力の計算、安全性の計算等、多岐にわたった多くの計算処理が必要になる。
【０００３】
建築確認申請にあたっては、一部の建築物を除き、建築物の構造安全性を証明できる構造計算書等の書類の提出が法律上必要とされている（建築基準法第６条第１項）
木造および木質系住宅では、建物の階数が２階建ての場合は、構造計算書の提出が不要なのに対して、３階建ての建物については、構造計算書の提出が必要とされるため、木造およびこれに類する木質系材料を使用した建築物を扱う建設業者にとって、３階建ての建築物を供給することは非常に手間及び費用がかかるものと位置付けられている。
【０００４】
構造計算の計算内容は複雑であるため、従来、構造設計図書の作成は、構造設計事務所等に依頼し、高度の専門知識を有する専門家が詳細項目の計算を行なっていた。
【０００５】
構造設計図書の作成は、建築規模によっては、数週間以上もの時間がかかる場合がある上に、途中で設計変更があれば、また新たに計算をやり直さなければならず、作成に手間と時間と費用がかかっている。
【０００６】
このような煩雑で複雑な構造設計図書の作成を効率化するために、近年では型式適合認定（建築基準法第６８条の１０第１項）等の公的認定を建築工法について取得することで、構造計算の一部の内容を省略することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の認定を取得した場合でも、３階建ての建物の構造設計図書を作成するためには、その認定を取得した工法についての専門知識を必須としており、一般の建築業者にとっては、難しく手に負えるものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、認定を取得した工法についての専門知識を必要とせずに、２階建て枠組壁工法と同じようにすれば簡易に構造設計図書を作成できるようにする３階建て建物の構造安全性証明書作成支援システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による３階建て建物の構造安全性を評価する方法は、
建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を評価する方法であって、
前記３階建て建物の構造安全性を証明する項目を、枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目と、前記設計基準から逸脱する、アンカーボルト、壁接合金物、基礎等その他の前記特定工法独自の特殊安全構造事項とに分け、
前記一般的構造安全項目について、前記枠組み壁工法の２階建て建物の壁量確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、
前記特殊構造安全項目について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準を用意し、
前記一般的構造安全事項と特殊構造安全事項とから当該３階建て建物の構造安全性を評価すること、
を特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムは、建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成を支援するシステム方法であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の算出に必要な設計条件データを入力する手段と、
前記一般的構造安全項目について、前記設計条件データから前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出する手段と、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定する手段と、
前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベース手段と、
前記壁枚数データに基づいて前記特殊設計基準データベース手段を参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定する手段と、
前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力する手段と、
を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明は、建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成をコンピュータシステム上で支援するプログラムが記録された記録媒体であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の入力画面にしたがって、当該建物の設計条件データおよび形状データを入力すると、前記一般的構造安全項目について、前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定し、前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベースをを参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定し、前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力する３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援プログラムが記録されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの構成例を示すブロック図である。この図１において、参照符号１０は、コンピュータを示し、このコンピュータ１０は、演算装置１１、記憶装置１２を備えており、入出力インターフェース１３を介して、キーボードやマウスなどの入力装置１４、モニタ１５、プリンタ１６、外部記憶装置が接続されている。
【００１４】
記憶装置１２には、３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援プログラムがインストールされている。この構造安全性証明書作成支援プログラムを実行し、構造安全性の証明に必要な構造計算を行う。入力するデータとしては、構造計算の対象となる３階建て建物の構造設計条件データや建物の形状データがあり、図２のフローチャートで示すような壁枚数等の計算を行い、安全性証明書類の一部をなす壁枚数計算書としてプリンタ１６から出力される。
【００１５】
次に、図３は、本発明を適用して構造安全性を評価・証明する対象の３階建ての建物を示す。この建物は、建築基準法第６８条の１０第１項の規定に基づいて、本出願人が３階建て木質系住宅の工法として型式適合認定を取得したＳＷ工法ツーバイフォーの設計基準に則って建築されるものである。この認定を取得することで、その設計基準に従う限り、当該建物についての詳細な構造計算の一部の内容を省略して、その構造安全性を証明できることが認められている。
【００１６】
図４は、型式適合認定を取得したＳＷ工法ツーバイフォーによる３階建て建物の組み立て順序を概略的に示す図である。まず、図４（ａ）に示すように、鉄筋コンクリートにより構成される基礎を一階耐力壁線通りに施工した後、土台を配置する。次いで、図４（ｂ）に示すように、木質断熱複合パネルとしてのフォームコアパネル若しくは枠組壁工法により構成される１階床を施工後、フォームコアパネルにより構成される１階外壁、枠組壁工法により構成される１階内壁を組み立てる。２階については、図４（ｃ）に示すように、枠組壁工法により構成される床組みを組み立てた後、１階同様にフォームコアパネルから構成される２階外壁を取り付ける。３階についても、図４（ｄ）に示すように、枠組壁工法により構成される床組み組み立てた後、２階同様にフォームコアパネルから構成される３階外壁を取り付ける。
【００１７】
このようなＳＷ工法ツーバイフォーは、主要な構造材料として、フォームコアパネルを用いることを特徴としている枠組壁工法に類する工法である。このフォームコアパネルは、発泡ウレタンフォームを心材、オリエンテッドストランドボード（ＪＡＳ認定構造用パネル）を両面材として工場生産されたパネルであり、建設省告示第１４４６号にある木質断熱複合パネルである。
【００１８】
このＳＷ工法ツーバイフォーは、３階建てとして設計する場合、２階建て住宅を対象とする一般の枠組壁工法とは共通するところがあり、枠組壁工法の２階建て用の設計基準を準用する部分が多い。そこで、図５に、構造安全性の証明において問題となる項目に関して、２階建て枠組壁工法の設計基準と、ＳＷ工法ツーバイフォーの３階建て設計基準の関係を示す。
【００１９】
構造安全性の証明に必要な構造計算の項目には、２階建ての設計基準と共通若しくは準用できるか否かという観点から、共通若しくは準用できる一般的構造安全項目と、ＳＷ工法ツーバイフォー独自の特殊構造安全項目とに分けることができる。このうち、一般的構造安全項目には、例えば、壁量に関する設計基準、その他開口の大きさ、寸法等図面から容易に読み取り可能な情報から確認可能な設計基準がある。これらは、２階建てで確立された計算手法に準じて計算できる項目である。
【００２０】
これに対して、特殊構造安全項目には、ＳＷ工法ツーバイフォーの場合、例えば、基礎の仕様、基礎のアンカーボルトのピッチ、耐力壁の補強金具の仕様等があり、これらは、２階建て枠組壁工法の設計基準をそのまま用いることでは構造安全性を証明できない事項である。本発明の支援システムにおいては、これらの特殊構造安全項目の特殊設計基準２０に係るデータは、予めデータベース化されてコンピュータ１０の記憶装置１２に記憶されている。
【００２１】
特殊構造安全項目に係る基礎の仕様、アンカーボルトのピッチ、耐力壁の補強金具について説明すると、図６（ａ）において、参照符号３０は、基礎を示し、３１は土台である。アンカーボルト３２は、土台３１を基礎に固定するために用いられ、所定のピッチＰで基礎に沿って締結される。アンカーボルト３２のピッチについては、構造安全性を確保するために、耐力壁負担率等設計による条件との関係との関係から決まり、これらのデータは特殊設計基準２０として予め用意されている。
【００２２】
次に、図６（ｂ）は、基礎３０の横断面を示す図である。基礎３０には、上端筋、下端筋、肋筋、腹筋、フーチングなどの鉄筋が用いられ、これらの鉄筋の仕様と、基礎の寸法が特殊設計基準２０に設定され、外壁直下の基礎と、内壁直下の基礎とに分けて、建物の地盤の地耐力、その他周辺条件に対応するものが特殊設計基準２０としてデータベース化されている。
【００２３】
図７は、外壁を構成する耐力壁を模式的に示す。耐力壁の補強金具は、耐力壁の隅角部３４を補強するもの、耐力壁の開口部側隅角部３５を補強するもの、それ以外の部分を補強するものなどがあり、耐力壁の種類、周辺条件等に応じて構造安全性を確保できる金具の仕様が決められ、これらのデータは、特殊設計基準２０としてデータベース化されている。
【００２４】
以下、図２のフローチャートと図８乃至１０を参照しながら、本発明の支援システムにより行う構造計算について説明する。
【００２５】
まず、ステップＳ１０の構造設計条件の入力処理について説明する。
【００２６】
図８は、モニタ１５に表示されるデータ入力画面のうち、計算の対象となる３階建て建物の構造設計条件データの入力画面の例を示す。
【００２７】
入力すべき構造設計条件データとしては、降雪地域の区分、地域の基準風速、屋根材料、工法の仕様、一階床の仕様、地耐力、耐震等級がある。これらのデータは、いちいちその数値等をキーボードから入力しないで済むように、当該建物が該当するもののボタンをマウスでクリックすることにより簡単に入力することができるようになっている。
【００２８】
次に、ステップＳ１１の建物形状データの入力処理について説明する。
【００２９】
この実施形態では、図８の入力画面に、建物形状データのうち、各階のＸ方向、Ｙ方向の見付面積を入力するセルがある。図１１に示すように、Ｘ方向の側面図（図１１（ａ））、Ｙ方向の側面図（図１１（ｂ））から、各階の見面積を算出して入力すればよい。
【００３０】
建物形状データには、他に区分データと、壁データがあり、区分データを入力する画面の例を図９に示し、壁データを入力する画面の例を図１０に示す。また、これらの区分データ、壁データを採取するのに必要な当該建物の間取り図のサンプル図面を図１２に示す。
【００３１】
この建物の例では、１階は一つのＡ区分だけ、２階は、バルコニーが両側に設けられているため、Ａ、Ｂ、Ｃの３つの区分からなる。３階は一階同様にＡ区分ひとつだけである。そして、各階の区分について、間取り図からＸ方向、Ｙ方向の原点から距離、長さを求めて、これを図９の入力セルに示すようにキーボードから入力する。
【００３２】
次に、図１０の壁データの入力画面は、各階について、Ｘ方向、Ｙ方向の耐力壁の長さを入力する。耐力壁は、図１２に示すように、Ｘ方向の通り名１〜８、Ｙ方向の通り名Ａ〜Ｆで特定され、その長さを求めて、図１０の入力セルにキーボードから入力する。ここで、耐力壁線とは、耐力壁の中心線を結んだ線分である。また、壁倍率は、耐力壁の構造強度の程度を示す指標であり、数値が高いほど構造強度の評価等級は高く、ここでは該当するもののボタンをクリックして入力することができる。
【００３３】
以上のようにして、構造設計条件データ、建物形状データの入力が終了すると、次に、図１０の入力画面の上にある計算判定ボタンをクリックすると、ステップＳ１２の壁量を確認するための存在壁枚数計算が実行される。図１３は、壁枚数計算の結果を示す図であり、耐力壁線長さの各階、各方向の合計として耐力壁の存在壁枚数が計算される。
【００３４】
次に、この存在壁枚数を計算してから、地震力に対する強度評価のための構造計算（ステップＳ１３）と、風圧力に対する強度評価のための構造計算（ステップＳ１４）とが行われる。
【００３５】
このうち、地震力についての構造計算では、図１３に示すように、存在壁枚数を使って、必要壁枚数、耐力壁負担率、剛性率、偏心率、必要壁枚数の補正係数Ｆｓ、Ｆｅが計算されるとともに安全性に適合する値がどうか確認され、さらに、補正係数をつかって壁のバランスに応じて耐力壁負担率が補正される。そして、この耐力壁負担率が１．０以下で有れば、設計基準上、入力された地震等級の地震力に対して構造強度が安全であるとされ、その判定結果が表示される。
【００３６】
同じようにして、風圧力に対しても、存在壁枚数を使って、必要壁枚数、耐力壁負担率が計算され、耐力壁負担率が１．０以下であれば、設計基準上、入力された基準風力に対して構造強度が安全であるとされ、その判定結果が表示される。図１６は、これらの判定結果の表示画面の例を示す図である。
【００３７】
そして、判定結果が設計基準に適合の場合には（ステップＳ１５、１６のｙｅｓ）、ステップＳ１７に進んで、図１７に示すように、計算した耐力壁負担率等の設計条件に適合する補強金具の仕様が特殊設計基準データベースを参照して選択される。同様にして、図１８に示すように、入力した地耐力に適合した基礎の仕様が選択され、また、耐力負担率等の設計条件に適合したアンカーボルトのピッチが選択される。最後に、所定の書式で計算書を印刷すればよい（ステップＳ１８）。
【００３８】
ところで、設計変更に対しても、次のように簡易に対応することができる。
【００３９】
図１９（ａ）に示すように、１階にガレージを設けるプランに設計変更する場合、データ修正のステップＳ１８、Ｓ１９に進み、このガレージ部分の内壁の壁データを図１０の入力画面で修正して再計算すればよい。
【００４０】
その結果、１階のＸ方向の耐力負担率に不適合と判定されたら、図１９（ｂ）に示すように、壁を５０ｃｍ延ばすというように設計変更を行い、図１０の１階のＸ方向の壁長さを修正し、再計算すればよい。
【００４１】
また、同様に、ステップＳ１５、Ｓ１６で不適合の判定がされた場合には、設計変更を行う必要がある。その場合、データを修正して（ステップＳ１８、Ｓ１９）で再計算することができる。
【００４２】
以上、本発明について、ＳＷ工法ツーバイフォーを認定取得工法の例として、この工法に本発明を適用した実施形態を挙げて説明したが、枠組壁工法に類する工法であれば、同じようにして適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、認定を取得した工法についての専門知識を必要とせずに、２階建て枠組壁工法と同じようにすれば簡易に構造設計図書を作成することができ、しかも、設計変更に対して極めて容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの一実施形態のシステム構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの構造計算の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明を適用して構造安全性を証明する３階建て建物の例を示す斜視図。
【図４】図３の建物の組立順序を示す説明図。
【図５】２階建て建物の設計基準と３階建て建物の設計基準との関係を示す概念図。
【図６】建物の基礎の説明図。
【図７】耐力壁の補強金具の取り付け位置を説明する図。
【図８】構造設計条件データの入力画面の例を示す図。
【図９】建物形状データとして建物の区画データの入力画面の例を示す図。
【図１０】建物形状データとして建物の壁データの入力画面の例を示す図。
【図１１】建物の見付面積の説明図。
【図１２】構造計算に用いる建物の各階の平面図のサンプルを示す図。
【図１３】存在壁枚数の計算例を示す図。
【図１４】地震力に対する壁枚数データの計算例を示す図。
【図１５】風圧に対する壁枚数データの計算例を示す図。
【図１６】判定結果を示す画面例を示す図。
【図１７】耐力壁の補強金具の決定例を示す図。
【図１８】基礎の仕様についての決定例を示す図。
【図１９】建物の設計プランの変更の説明に供する平面図。
【符号の説明】
１０ コンピュータ
１１ 演算装置
１２ 記憶装置
１４ 入力装置
１５ モニタ
１６ プリンタ
２０ 特殊設計基準データベース
３０ 基礎
３２ アンカーボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、３階建て住宅の構造安全性証明書作成支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅の設計に関わる過程には、建築物の構造安全性を証明することを目的とした構造設計がある。この構造設計は、地震、風、雪、自重等の加力に対して建築物が安全であることを証明するものであり、建築物のすべての部分について生じる力を計算し、部材ごとに安全性を証明することが必要であり、地震、風、雪、自重等の力の計算、及びこれらを組み合わせた力の計算、安全性の計算等、多岐にわたった多くの計算処理が必要になる。
【０００３】
建築確認申請にあたっては、一部の建築物を除き、建築物の構造安全性を証明できる構造計算書等の書類の提出が法律上必要とされている（建築基準法第６条第１項）
木造および木質系住宅では、建物の階数が２階建ての場合は、構造計算書の提出が不要なのに対して、３階建ての建物については、構造計算書の提出が必要とされるため、木造およびこれに類する木質系材料を使用した建築物を扱う建設業者にとって、３階建ての建築物を供給することは非常に手間及び費用がかかるものと位置付けられている。
【０００４】
構造計算の計算内容は複雑であるため、従来、構造設計図書の作成は、構造設計事務所等に依頼し、高度の専門知識を有する専門家が詳細項目の計算を行なっていた。
【０００５】
構造設計図書の作成は、建築規模によっては、数週間以上もの時間がかかる場合がある上に、途中で設計変更があれば、また新たに計算をやり直さなければならず、作成に手間と時間と費用がかかっている。
【０００６】
このような煩雑で複雑な構造設計図書の作成を効率化するために、近年では型式適合認定（建築基準法第６８条の１０第１項）等の公的認定を建築工法について取得することで、構造計算の一部の内容を省略することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の認定を取得した場合でも、３階建ての建物の構造設計図書を作成するためには、その認定を取得した工法についての専門知識を必須としており、一般の建築業者にとっては、難しく手に負えるものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、認定を取得した工法についての専門知識を必要とせずに、２階建て枠組壁工法と同じようにすれば簡易に構造設計図書を作成できるようにする３階建て建物の構造安全性証明書作成支援システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による３階建て建物の構造安全性を評価する方法は、
建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を評価する方法であって、
前記３階建て建物の構造安全性を証明する項目を、枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目と、前記設計基準から逸脱する、アンカーボルト、壁接合金物、基礎等その他の前記特定工法独自の特殊安全構造事項とに分け、
前記一般的構造安全項目について、前記枠組み壁工法の２階建て建物の壁量確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、
前記特殊構造安全項目について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準を用意し、
前記一般的構造安全事項と特殊構造安全事項とから当該３階建て建物の構造安全性を評価すること、
を特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムは、建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成を支援するシステム方法であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の算出に必要な設計条件データを入力する手段と、
前記一般的構造安全項目について、前記設計条件データから前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出する手段と、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定する手段と、
前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベース手段と、
前記壁枚数データに基づいて前記特殊設計基準データベース手段を参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定する手段と、
前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力する手段と、
を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明は、建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成をコンピュータシステム上で支援するプログラムが記録された記録媒体であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の入力画面にしたがって、当該建物の設計条件データおよび形状データを入力すると、前記一般的構造安全項目について、前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定し、前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベースをを参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定し、前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力する３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援プログラムが記録されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの構成例を示すブロック図である。この図１において、参照符号１０は、コンピュータを示し、このコンピュータ１０は、演算装置１１、記憶装置１２を備えており、入出力インターフェース１３を介して、キーボードやマウスなどの入力装置１４、モニタ１５、プリンタ１６、外部記憶装置が接続されている。
【００１４】
記憶装置１２には、３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援プログラムがインストールされている。この構造安全性証明書作成支援プログラムを実行し、構造安全性の証明に必要な構造計算を行う。入力するデータとしては、構造計算の対象となる３階建て建物の構造設計条件データや建物の形状データがあり、図２のフローチャートで示すような壁枚数等の計算を行い、安全性証明書類の一部をなす壁枚数計算書としてプリンタ１６から出力される。
【００１５】
次に、図３は、本発明を適用して構造安全性を評価・証明する対象の３階建ての建物を示す。この建物は、建築基準法第６８条の１０第１項の規定に基づいて、本出願人が３階建て木質系住宅の工法として型式適合認定を取得したＳＷ工法ツーバイフォーの設計基準に則って建築されるものである。この認定を取得することで、その設計基準に従う限り、当該建物についての詳細な構造計算の一部の内容を省略して、その構造安全性を証明できることが認められている。
【００１６】
図４は、型式適合認定を取得したＳＷ工法ツーバイフォーによる３階建て建物の組み立て順序を概略的に示す図である。まず、図４（ａ）に示すように、鉄筋コンクリートにより構成される基礎を一階耐力壁線通りに施工した後、土台を配置する。次いで、図４（ｂ）に示すように、木質断熱複合パネルとしてのフォームコアパネル若しくは枠組壁工法により構成される１階床を施工後、フォームコアパネルにより構成される１階外壁、枠組壁工法により構成される１階内壁を組み立てる。２階については、図４（ｃ）に示すように、枠組壁工法により構成される床組みを組み立てた後、１階同様にフォームコアパネルから構成される２階外壁を取り付ける。３階についても、図４（ｄ）に示すように、枠組壁工法により構成される床組み組み立てた後、２階同様にフォームコアパネルから構成される３階外壁を取り付ける。
【００１７】
このようなＳＷ工法ツーバイフォーは、主要な構造材料として、フォームコアパネルを用いることを特徴としている枠組壁工法に類する工法である。このフォームコアパネルは、発泡ウレタンフォームを心材、オリエンテッドストランドボード（ＪＡＳ認定構造用パネル）を両面材として工場生産されたパネルであり、建設省告示第１４４６号にある木質断熱複合パネルである。
【００１８】
このＳＷ工法ツーバイフォーは、３階建てとして設計する場合、２階建て住宅を対象とする一般の枠組壁工法とは共通するところがあり、枠組壁工法の２階建て用の設計基準を準用する部分が多い。そこで、図５に、構造安全性の証明において問題となる項目に関して、２階建て枠組壁工法の設計基準と、ＳＷ工法ツーバイフォーの３階建て設計基準の関係を示す。
【００１９】
構造安全性の証明に必要な構造計算の項目には、２階建ての設計基準と共通若しくは準用できるか否かという観点から、共通若しくは準用できる一般的構造安全項目と、ＳＷ工法ツーバイフォー独自の特殊構造安全項目とに分けることができる。このうち、一般的構造安全項目には、例えば、壁量に関する設計基準、その他開口の大きさ、寸法等図面から容易に読み取り可能な情報から確認可能な設計基準がある。これらは、２階建てで確立された計算手法に準じて計算できる項目である。
【００２０】
これに対して、特殊構造安全項目には、ＳＷ工法ツーバイフォーの場合、例えば、基礎の仕様、基礎のアンカーボルトのピッチ、耐力壁の補強金具の仕様等があり、これらは、２階建て枠組壁工法の設計基準をそのまま用いることでは構造安全性を証明できない事項である。本発明の支援システムにおいては、これらの特殊構造安全項目の特殊設計基準２０に係るデータは、予めデータベース化されてコンピュータ１０の記憶装置１２に記憶されている。
【００２１】
特殊構造安全項目に係る基礎の仕様、アンカーボルトのピッチ、耐力壁の補強金具について説明すると、図６（ａ）において、参照符号３０は、基礎を示し、３１は土台である。アンカーボルト３２は、土台３１を基礎に固定するために用いられ、所定のピッチＰで基礎に沿って締結される。アンカーボルト３２のピッチについては、構造安全性を確保するために、耐力壁負担率等設計による条件との関係との関係から決まり、これらのデータは特殊設計基準２０として予め用意されている。
【００２２】
次に、図６（ｂ）は、基礎３０の横断面を示す図である。基礎３０には、上端筋、下端筋、肋筋、腹筋、フーチングなどの鉄筋が用いられ、これらの鉄筋の仕様と、基礎の寸法が特殊設計基準２０に設定され、外壁直下の基礎と、内壁直下の基礎とに分けて、建物の地盤の地耐力、その他周辺条件に対応するものが特殊設計基準２０としてデータベース化されている。
【００２３】
図７は、外壁を構成する耐力壁を模式的に示す。耐力壁の補強金具は、耐力壁の隅角部３４を補強するもの、耐力壁の開口部側隅角部３５を補強するもの、それ以外の部分を補強するものなどがあり、耐力壁の種類、周辺条件等に応じて構造安全性を確保できる金具の仕様が決められ、これらのデータは、特殊設計基準２０としてデータベース化されている。
【００２４】
以下、図２のフローチャートと図８乃至１０を参照しながら、本発明の支援システムにより行う構造計算について説明する。
【００２５】
まず、ステップＳ１０の構造設計条件の入力処理について説明する。
【００２６】
図８は、モニタ１５に表示されるデータ入力画面のうち、計算の対象となる３階建て建物の構造設計条件データの入力画面の例を示す。
【００２７】
入力すべき構造設計条件データとしては、降雪地域の区分、地域の基準風速、屋根材料、工法の仕様、一階床の仕様、地耐力、耐震等級がある。これらのデータは、いちいちその数値等をキーボードから入力しないで済むように、当該建物が該当するもののボタンをマウスでクリックすることにより簡単に入力することができるようになっている。
【００２８】
次に、ステップＳ１１の建物形状データの入力処理について説明する。
【００２９】
この実施形態では、図８の入力画面に、建物形状データのうち、各階のＸ方向、Ｙ方向の見付面積を入力するセルがある。図１１に示すように、Ｘ方向の側面図（図１１（ａ））、Ｙ方向の側面図（図１１（ｂ））から、各階の見面積を算出して入力すればよい。
【００３０】
建物形状データには、他に区分データと、壁データがあり、区分データを入力する画面の例を図９に示し、壁データを入力する画面の例を図１０に示す。また、これらの区分データ、壁データを採取するのに必要な当該建物の間取り図のサンプル図面を図１２に示す。
【００３１】
この建物の例では、１階は一つのＡ区分だけ、２階は、バルコニーが両側に設けられているため、Ａ、Ｂ、Ｃの３つの区分からなる。３階は一階同様にＡ区分ひとつだけである。そして、各階の区分について、間取り図からＸ方向、Ｙ方向の原点から距離、長さを求めて、これを図９の入力セルに示すようにキーボードから入力する。
【００３２】
次に、図１０の壁データの入力画面は、各階について、Ｘ方向、Ｙ方向の耐力壁の長さを入力する。耐力壁は、図１２に示すように、Ｘ方向の通り名１〜８、Ｙ方向の通り名Ａ〜Ｆで特定され、その長さを求めて、図１０の入力セルにキーボードから入力する。ここで、耐力壁線とは、耐力壁の中心線を結んだ線分である。また、壁倍率は、耐力壁の構造強度の程度を示す指標であり、数値が高いほど構造強度の評価等級は高く、ここでは該当するもののボタンをクリックして入力することができる。
【００３３】
以上のようにして、構造設計条件データ、建物形状データの入力が終了すると、次に、図１０の入力画面の上にある計算判定ボタンをクリックすると、ステップＳ１２の壁量を確認するための存在壁枚数計算が実行される。図１３は、壁枚数計算の結果を示す図であり、耐力壁線長さの各階、各方向の合計として耐力壁の存在壁枚数が計算される。
【００３４】
次に、この存在壁枚数を計算してから、地震力に対する強度評価のための構造計算（ステップＳ１３）と、風圧力に対する強度評価のための構造計算（ステップＳ１４）とが行われる。
【００３５】
このうち、地震力についての構造計算では、図１３に示すように、存在壁枚数を使って、必要壁枚数、耐力壁負担率、剛性率、偏心率、必要壁枚数の補正係数Ｆｓ、Ｆｅが計算されるとともに安全性に適合する値がどうか確認され、さらに、補正係数をつかって壁のバランスに応じて耐力壁負担率が補正される。そして、この耐力壁負担率が１．０以下で有れば、設計基準上、入力された地震等級の地震力に対して構造強度が安全であるとされ、その判定結果が表示される。
【００３６】
同じようにして、風圧力に対しても、存在壁枚数を使って、必要壁枚数、耐力壁負担率が計算され、耐力壁負担率が１．０以下であれば、設計基準上、入力された基準風力に対して構造強度が安全であるとされ、その判定結果が表示される。図１６は、これらの判定結果の表示画面の例を示す図である。
【００３７】
そして、判定結果が設計基準に適合の場合には（ステップＳ１５、１６のｙｅｓ）、ステップＳ１７に進んで、図１７に示すように、計算した耐力壁負担率等の設計条件に適合する補強金具の仕様が特殊設計基準データベースを参照して選択される。同様にして、図１８に示すように、入力した地耐力に適合した基礎の仕様が選択され、また、耐力負担率等の設計条件に適合したアンカーボルトのピッチが選択される。最後に、所定の書式で計算書を印刷すればよい（ステップＳ１８）。
【００３８】
ところで、設計変更に対しても、次のように簡易に対応することができる。
【００３９】
図１９（ａ）に示すように、１階にガレージを設けるプランに設計変更する場合、データ修正のステップＳ１８、Ｓ１９に進み、このガレージ部分の内壁の壁データを図１０の入力画面で修正して再計算すればよい。
【００４０】
その結果、１階のＸ方向の耐力負担率に不適合と判定されたら、図１９（ｂ）に示すように、壁を５０ｃｍ延ばすというように設計変更を行い、図１０の１階のＸ方向の壁長さを修正し、再計算すればよい。
【００４１】
また、同様に、ステップＳ１５、Ｓ１６で不適合の判定がされた場合には、設計変更を行う必要がある。その場合、データを修正して（ステップＳ１８、Ｓ１９）で再計算することができる。
【００４２】
以上、本発明について、ＳＷ工法ツーバイフォーを認定取得工法の例として、この工法に本発明を適用した実施形態を挙げて説明したが、枠組壁工法に類する工法であれば、同じようにして適用することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、認定を取得した工法についての専門知識を必要とせずに、２階建て枠組壁工法と同じようにすれば簡易に構造設計図書を作成することができ、しかも、設計変更に対して極めて容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの一実施形態のシステム構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態による３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システムの構造計算の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明を適用して構造安全性を証明する３階建て建物の例を示す斜視図。
【図４】図３の建物の組立順序を示す説明図。
【図５】２階建て建物の設計基準と３階建て建物の設計基準との関係を示す概念図。
【図６】建物の基礎の説明図。
【図７】耐力壁の補強金具の取り付け位置を説明する図。
【図８】構造設計条件データの入力画面の例を示す図。
【図９】建物形状データとして建物の区画データの入力画面の例を示す図。
【図１０】建物形状データとして建物の壁データの入力画面の例を示す図。
【図１１】建物の見付面積の説明図。
【図１２】構造計算に用いる建物の各階の平面図のサンプルを示す図。
【図１３】存在壁枚数の計算例を示す図。
【図１４】地震力に対する壁枚数データの計算例を示す図。
【図１５】風圧に対する壁枚数データの計算例を示す図。
【図１６】判定結果を示す画面例を示す図。
【図１７】耐力壁の補強金具の決定例を示す図。
【図１８】基礎の仕様についての決定例を示す図。
【図１９】建物の設計プランの変更の説明に供する平面図。
【符号の説明】
１０ コンピュータ
１１ 演算装置
１２ 記憶装置
１４ 入力装置
１５ モニタ
１６ プリンタ
２０ 特殊設計基準データベース
３０ 基礎
３２ アンカーボルト
Claims (3)
- 建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を評価する方法であって、
前記３階建て建物の構造安全性を証明する項目を、枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目と、前記設計基準から逸脱する、アンカーボルト、壁接合金物、基礎等その他の前記特定工法独自の特殊安全構造事項とに分け、
前記一般的構造安全項目について、前記枠組み壁工法の２階建て建物の壁量確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、
前記特殊構造安全項目について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準を用意し、
前記一般的構造安全事項と特殊構造安全事項とから当該３階建て建物の構造安全性を評価すること、
を特徴とする３階建て建物の構造安全性評価方法。 - 建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成を支援するシステム方法であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の算出に必要な設計条件データおよび形状データを入力する手段と、
前記一般的構造安全項目について、前記設計条件データから前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出する手段と、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定する手段と、
前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベース手段と、
前記壁枚数データに基づいて前記特殊設計基準データベース手段を参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定する手段と、
前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力する手段と、
を具備することを特徴とする３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援システム。 - 建築確認申請時に提出が必要とされる図書のうち、構造安全性の証明に必要な構造計算等について、法令により図書省略の認定を受けた特定の工法により建てられる３階建て建物の構造安全性を証明する書類の作成をコンピュータシステム上で支援するプログラムが記録された記録媒体であって、
枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準、及びこれらの設計基準に準拠した壁量の確認に基づいて地震力、風圧力に対する安全性を評価可能な一般的構造安全項目の入力画面にしたがって、当該建物の設計条件データおよび形状データを入力すると、前記一般的構造安全項目について、前記枠組壁工法の２階建て建物の壁量の確認に準じた計算により壁枚数データを算出し、前記壁枚数データに基づいて当該３階建て建物の地震力並びに風圧力に対する安全性を判定し、前記枠組壁工法による２階建て建物の設計基準、又はこれに類する２階建て建物の設計基準から逸脱する、アンカーボルト、接合金物、基礎等その他の特定工法独自の特殊安全構造事項について、構造安全性を担保する特定工法独自の特殊設計基準データを蓄積する特殊設計基準データベースをを参照して当該特殊安全構造事項の仕様を決定し、前記一般的構造安全項目と特殊安全構造事項について算定した結果を記録媒体に出力することを特徴とする３階建て建物の構造安全性証明書類作成支援プログラムが記録された記録媒体。
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| JP2011018315A (ja) * | 2009-06-08 | 2011-01-27 | Panahome Corp | 工業化住宅の設計支援方法及び型式認定申請の支援方法 |
| JP2011028435A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Toyota Motor Corp | 建物の構造余裕度表示装置、及び建物の構造余裕度表示方法 |
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-
2002
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