JP2006338143A - 建築物の構造設計装置、構造設計プログラムおよび構造設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】標準的な構造材を使用して、設定された間取りを実現できる建築物の構造設計を可能にする建築物の構造設計装置、構造設計プログラムおよび構造設計方法の提供。
【解決手段】平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置手段１２と、基準とする柱から前記水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（構造区画）を自動生成する構造区画生成手段１３と、構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成手段１４とを備え、間仕切り部分とは無関係に、土台、梁や桁等の水平構造材の標準寸法から構造区画を自動生成し、この構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、住宅などの建築物の構造設計を支援する建築物の構造設計装置、構造設計プログラムおよび構造設計方法に関する。

住宅などの建築物の構造設計を行う場合、まず、建築物の外形形状と間取りとを設定し、この設定された外形形状と間取りとを実現するように、外壁や間仕切壁の位置を決める。そして、これに基づいて各階の柱の配置が行われ、間仕切梁の配置（いわゆる「梁伏せ」）が行われ、その後、梁伏図等の各種伏図（平面図）が作成されるのが一般的である（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２００４−１９９７１８号公報（段落０００４） 特開２００３−２４８７０２号公報（段落００１３）

ところで、このように設計された建築物を実際に施工する際には、標準的な寸法の構造材を組み合わせて使用する。この標準的な構造材の寸法は、量産性や輸送などの関係上、一般的には４ｍ程度であり、この４ｍを超える特殊な構造材を使用する場合、特殊な加工や輸送方法が必要となるため、材料費が急激に高くなることになる。

ところが、上記従来の一般的な構造設計方法では、設定された間取りを実現するように、間取りの境界部分に沿って間仕切梁を配置するので、間仕切梁の寸法は間取りに拘束される。そのため、特殊な寸法の構造材を使用することはやむを得ず、材料費が高くなってしまう。

そこで、本発明においては、標準的な構造材を使用して、設定された間取りを実現できる建築物の構造設計を可能にする建築物の構造設計装置、構造設計プログラムおよび構造設計方法を提供することを目的とする。

本発明の建築物の構造設計装置は、柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計装置であって、平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置手段と、基準とする柱から水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（以下、「構造区画」と称す。）を自動生成する構造区画生成手段と、構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成手段とを備えた建築物の構造設計装置であり、間仕切り部分とは無関係に、土台、梁や桁等の水平構造材の標準寸法から構造区画が自動生成され、この構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図が生成される。

構造区画生成手段は、建築物の南側から順に北側に向かって、基準とする柱からおおよそ水平構造材の標準寸法離れた位置にある柱を優先的に選択して構造区画を自動生成するものであることが望ましい。一般的に建築物は、日当たりの良い南側に大きな窓（開口）があり、広い部屋がある。そのため、南側の部屋が最も大きな構造区画を生成しやすく、南側から順に北側に向かって優先的に構造区画を生成することで、おおよそ標準寸法いっぱいの水平構造材を効率良く配置した伏図が得られる。

構造区画生成手段は、バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みのうち少なくともいずれか一つについては優先的に構造区画とするものであることが望ましい。バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みについては、元々特殊な構造材を使用するので、これらの部分については予め構造区画として設定、除外し、その他の部分について構造区画を生成することで、効率よく水平構造材を配置した伏図が得られる。

伏図生成手段は、例えば、伏図として、構造区画の周縁部に水平構造材として土台を配置した後、間取りの境界の間仕切り部分に沿って土台を配置した土台伏図を生成する機能を有するものである。また、伏図生成手段は、伏図として、構造区画の周縁部に水平構造材として梁を配置した後、間取りの境界の間仕切り部分に沿って梁を配置した腰伏図を生成する機能を有するものである。

本発明の建築物の構造設計プログラムは、柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計装置としてコンピュータを機能させるための構造設計プログラムであって、コンピュータを、平面図上に設定された間取りの角部および開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置手段と、基準とする柱から水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（構造区画）を自動生成する構造区画生成手段と、構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を生成する伏図生成手段として機能させるためのものである。この構造設計プログラムを実行したコンピュータは、上記本発明の構造設計装置と同様に作用する。

本発明の建築物の構造設計方法は、柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計方法であって、平面図上に設定された間取りの角部および開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置工程と、基準とする柱から水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（構造区画）を自動生成する構造区画生成工程、構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成工程とを含む。本発明によれば、従来のように間取りの境界部分（間仕切り部分）に沿って水平構造材を配置することなく、間仕切り部分とは無関係に、土台、梁や桁等の水平構造材の標準寸法から構造区画が自動生成され、この構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図が生成される。

（１）平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置し、基準とする柱から水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して構造区画を自動生成し、構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図を自動生成する構成により、間仕切り部分とは無関係に、土台、梁や桁等の水平構造材の標準寸法から構造区画が自動生成され、この構造区画の周縁部に水平構造材を配置した伏図が生成される。この伏図に従えば、土台、梁や桁等が標準寸法の水平構造材により構成され、標準的な構造材を使用して材料費を安価に抑え、設定された間取りを実現することができる。

（２）建築物の南側から順に北側に向かって、基準とする柱からおおよそ水平構造材の標準寸法離れた位置にある柱を優先的に選択して構造区画を自動生成する構成により、標準寸法いっぱいの水平構造材を効率良く配置した伏図が得られ、標準的な構造材をより多く使用して材料費をより安価に抑えることが可能となる。

（３）バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みのうち少なくともいずれか一つについては優先的に構造区画とする構成により、元々特殊な構造材を使用するバルコニー、吹き抜けおよび小屋組みについては予め構造区画として設定、除外し、その他の部分について構造区画を生成することで、効率良く水平構造材を配置した伏図が得られ、標準的な構造材をより多く使用して材料費をより安価に抑えることが可能となる。

図１は本発明の実施の形態における建築物の構造設計装置のブロック図である。図１に示す建築物の構造設計装置１は、主に、柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される木造建築物の構造設計を支援する装置である。なお、本実施形態における構造設計装置１は、図１に示す各機能実現手段としてコンピュータを機能させる構造設計プログラムを、汎用のコンピュータ上で実行することにより実現される。

図１において、本実施形態における構造設計装置１は、各種データを記憶する記憶手段１０と、建築物の間取りを入力する間取り入力手段１１と、間取り入力手段１１により入力された間取りに基づいて柱を自動的に配置する柱配置手段１２と、柱配置手段１２により配置された柱に基づいて構造区画を自動生成する構造区画生成手段１３と、構造区画生成手段１３により生成された構造区画に基づいて水平構造材を配置し、伏図を自動生成する伏図生成手段１４と、伏図生成手段１４により生成された伏図を出力する伏図出力手段１５とを有する。

記憶手段１０は、間取り入力手段１１により入力された建築物の間取りに関するデータ、柱配置手段１２により配置された柱に関するデータ、構造区画生成手段１３により生成された構造区画に関するデータ、伏図生成手段１４により生成された伏図に関するデータをそれぞれ記憶するものである。記憶手段１０に記憶された各データは、随時、柱配置手段１２、構造区画生成手段１３、伏図生成手段１４および伏図出力手段１５により読み出され、利用される。

ここで、間取りに関するデータとは、例えば、建築物の各階の平面図上に設定される間取りの各部屋の間取り寸法（横幅寸法および縦幅寸法）やドアや窓等の各開口の位置および寸法等である。柱に関するデータとは、各階の平面図上に配置された柱の位置や寸法等である。なお、構造区画とは、柱により囲まれた矩形状の領域をいう。構造区画に関するデータとは、各構造区画を構成する柱の位置等である。伏図に関するデータとは、伏図を伏図出力手段１５により出力するためのデータである。

間取り入力手段１１は、建築物の間取りを入力するものである。この間取り入力手段１１としては、例えば、本出願人が先に出願した特願２００３−３９７０６６号の意匠データ入力装置等のＣＡＤ（Computer Aided Design）装置を利用することができる。なお、間取り入力手段１１は、本発明の構造設計装置に含ませずに、他のＣＡＤ装置により入力されたデータを利用する構成とすることも可能である。

柱配置手段１２は、間取り入力手段１１により入力された間取りに基づいて、平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置するものである。なお、柱配置手段１２により自動的に配置された柱は、手入力により修正、変更することも可能である。

構造区画生成手段１３は、柱配置手段１２により配置された柱に基づいて構造区画を自動生成するものであるが、本実施形態においては、基準とする柱から土台、梁や桁等の水平構造材の標準寸法（例えば、一般的には４ｍ）以内の位置にある柱を自動的に選択して構造区画を生成する。このとき、構造区画生成手段１３は、建築物の南側から順に北側に向かって、基準とする柱からおおよそ水平構造材の標準寸法離れた位置にある柱を優先的に選択して構造区画を生成する。なお、構造区画生成手段１３は、バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みについては予め優先的に構造区画として設定、除外し、その他の部分について構造区画を生成する。

伏図生成手段１４は、構造区画生成手段１３により生成された構造区画に基づいて水平構造材を配置し、伏図を自動生成するものである。伏図生成手段１４は、１階部分については、構造区画の周縁部に水平構造材として土台を配置した後、１階の間取りの境界の間仕切り部分に沿って土台を配置する。これにより生成される伏図が、土台伏図である。また、伏図生成手段１４は、２階以上の部分については、構造区画の周縁部に水平構造材として梁を配置した後、２階の間取りの境界の間仕切り部分に沿って梁を配置する。これにより生成される伏図が、腰伏図である。

伏図出力手段１５は、伏図生成手段１４により生成された伏図をデータや紙等の形式により出力するものである。

上記構成の構造設計装置１による処理について、以下、図２のフロー図に基づいて説明する。

（ステップＳ１１）間取り入力
まず、間取り入力手段１１により建築物の間取りが入力される。図３は１階部分の間取りの入力例を、図４は２階部分の間取りの入力例をそれぞれ示している。図３に示すように、この例では、１階部分に各部屋としての浴室、洗面脱衣室、物入、ＤＫ（ダイニングキッチン）、リビング、トイレ、廊下、玄関、和室６帖、床の間および押入が配置されている。また、図４に示すように、２階部分には、各部屋としての洋室Ａ，Ｂ，Ｃ、階段室、廊下、吹き抜け、トイレ、物入れおよびクローゼットＡ，Ｂ，Ｃが配置されている。

（ステップＳ１２）柱配置
次に、柱配置手段１２による柱の自動配置が行われる。柱配置手段１２は、間取り入力手段１１により入力された間取りに基づいて、図５および図６に示すように、平面図上に設定された間取りの各部屋（１階の浴室、洗面脱衣室、物入、ＤＫ、リビング、トイレ、廊下、玄関、和室６帖、床の間および押入、並びに２階の洋室Ａ，Ｂ，Ｃ、階段室、廊下、吹き抜け、トイレ、物入れおよびクローゼットＡ，Ｂ，Ｃ）の角部および窓や扉等の各開口３０の端部にそれぞれ柱２０，２１，２２を自動的に配置する。なお、図５および図６において、“□”は柱２１，２２を、“□”に“○”を重ねたものは通し柱２０をそれぞれ示している。また、図６の“×”印は、１階の柱２１の位置を示している。

（ステップＳ１３）構造区画生成
次に、構造区画生成手段１３による構造区画の自動生成が行われる。まず、構造区画生成手段１３は、バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みを避けて、構造区画を生成する。構造区画生成手段１３は、建築物の南側（図５、図６の下側）から順に北側に向かって、４ｍ×４ｍ以内であって最も遠い位置にある柱を間取りとは無関係に自動的に４つ選択して構造区画を生成する。図５および図６において、柱間を斜めに結んだ×印が、この構造区画を示している。

（ステップＳ１４）伏図生成
次に、伏図生成手段１４による伏図の自動生成が行われる。伏図生成手段１４は、図７に示すように、１階部分について、構造区画生成手段１３により生成された構造区画の周縁部の４辺に水平構造材として土台２３を配置する。また、伏図生成手段１４は、土台２３により囲まれた部分に、大引２４を配置する。このとき、伏図生成手段１４は、間仕切り部分（例えば、床の間および押入と和室６帖との境界部分）については、大引２４に代えて土台２３を配置する。また、伏図生成手段１４は、構造区画の角部に火打土台２５を配置し、さらに根太２６を配置する。

伏図生成手段１４は、２階部分についても同様に、図８に示すように、構造区画生成手段１３により生成された構造区画の周縁部の４辺に水平構造材として梁（区画梁２７）を配置する。また、伏図生成手段１４は、１階部分の大引２４と同様に床梁２８を、火打土台２５と同様に火打梁２９をそれぞれ配置する。

（ステップＳ１５）伏図出力
伏図出力手段１５は、伏図生成手段１４により生成された伏図を図７および図８に示すように出力する。

以上のように、本実施形態における構造設計装置１によれば、従来のように最初から間取りの境界部分（間仕切り部分）に沿って水平構造材を配置することなく、まず平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱２０，２１，２２を自動的に配置して構造区画が自動生成され、構造区画の周縁部に土台２３や区画梁２７等の水平構造材を配置した伏図が自動生成される。したがって、この伏図に従えば、土台２３や区画梁２７等が標準寸法の水平構造材により構成されるので、標準的な構造材を使用して材料費が安価に抑えられる。

また、本実施形態における構造設計装置１では、日当たりが良く広い部屋がある建築物の南側から順に北側に向かって、基準とする柱からおおよそ水平構造材の標準寸法離れた位置にある柱を優先的に選択して構造区画を自動生成するので、おおよそ標準寸法いっぱいの水平構造材を効率良く配置することが可能である。また、バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みについては、元々特殊な構造材を使用するので、これらの部分については除外して構造区画を生成することで、効率よく水平構造材を配置することが可能である。

本発明の建築物の構造設計装置、構造設計プログラムおよび構造設計方法は、住宅などの建築物の構造設計を支援する装置、プログラムおよび方法として有用である。特に、本発明は、標準的な構造材を使用して、設定された間取りを実現できる木造建築物の構造設計に好適である。

本発明の実施の形態における建築物の構造設計装置のブロック図である。 図１の構造設計装置による処理を示すフロー図である。 １階部分の間取りの例を示す平面図である。 ２階部分の間取りの例を示す平面図である。 １階部分の構造区画の生成例を示す平面図である。 ２階部分の構造区画の生成例を示す平面図である。 １階部分の伏図の出力例を示す図である。 ２階部分の伏図の出力例を示す図である。

符号の説明

１ 構造設計装置
１０ 記憶手段
１１ 間取り入力手段
１２ 柱配置手段
１３ 構造区画生成手段
１４ 伏図生成手段
１５ 伏図出力手段
２０，２１，２２ 柱
２３ 土台
２４ 大引
２５ 火打土台
２６ 根太
２７ 区画梁
２８ 床梁
２９ 火打梁
３０ 開口

Claims (7)

1. 柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計装置であって、
   平面図上に設定された間取りの各部屋の角部および各開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置手段と、
   基準とする柱から前記水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（以下、「構造区画」と称す。）を自動生成する構造区画生成手段と、
   前記構造区画の周縁部に前記水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成手段と
   を備えた建築物の構造設計装置。
2. 前記構造区画生成手段は、前記建築物の南側から順に北側に向かって、基準とする柱からおおよそ前記水平構造材の標準寸法離れた位置にある柱を優先的に選択して前記構造区画を自動生成するものである請求項１記載の建築物の構造設計装置。
3. 前記構造区画生成手段は、バルコニー、吹き抜けおよび小屋組みのうち少なくともいずれか一つについては優先的に前記構造区画とするものである請求項１または２に記載の建築物の構造設計装置。
4. 前記伏図生成手段は、前記伏図として、前記構造区画の周縁部に前記水平構造材として土台を配置した後、前記間取りの境界の間仕切り部分に沿って土台を配置した土台伏図を生成する機能を有する請求項１から３のいずれかに記載の建築物の構造設計装置。
5. 前記伏図生成手段は、前記伏図として、前記構造区画の周縁部に前記水平構造材として梁を配置した後、前記間取りの境界の間仕切り部分に沿って梁を配置した腰伏図を生成する機能を有する請求項１から４のいずれかに記載の建築物の構造設計装置。
6. 柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計装置としてコンピュータを機能させるための構造設計プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   平面図上に設定された間取りの角部および開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置手段と、
   基準とする柱から前記水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（以下、「構造区画」と称す。）を自動生成する構造区画生成手段と、
   前記構造区画の周縁部に前記水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成手段と
   して機能させるための建築物の構造設計プログラム。
7. 柱および土台、梁や桁等の水平構造材により構成される建築物の構造設計方法であって、
   平面図上に設定された間取りの角部および開口の端部にそれぞれ柱を自動的に配置する柱配置工程と、
   基準とする柱から前記水平構造材の標準寸法以内の位置にある柱を自動的に選択して矩形状の領域（以下、「構造区画」と称す。）を自動生成する構造区画生成工程、
   前記構造区画の周縁部に前記水平構造材を配置した伏図を自動生成する伏図生成工程と
   を含む建築物の構造設計方法。

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