JP2014153995A - Design method of architectural structure, manufacturing method using the same, and design device using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method of a frame body capable of determining the optimal solution of a design factor in a short time.SOLUTION: The design method is a method for designing, using a computer, a frame body 2 of an architectural structure including pillars 3 and beams 4. The beams 4 include a plurality of large beams 7 horizontally interconnecting the pillars 3, and small beams 8 for further dividing a horizontal frame surface 9 surrounded by the large beams 7. This design method includes an optimizing calculation process of calculating at least one optimal solution of a design factor for at least one small beam 8 on the basis of a genetic algorithm.

Description

本発明は、設計因子の最適解を、短時間で求めることができる架構体の設計方法。   The present invention provides a frame design method capable of obtaining an optimal solution of a design factor in a short time.

例えば、軸組工法による建築物の架構体は、柱、梁及び耐力壁等を含む構造部材を有している。また、梁は、柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する小梁とを含んでいる。小梁は、建築物の形状や荷重条件に応じて、その配置や断面形状等を含む設計因子が決定される。従来、建築物の形状や荷重条件を満たしつつ、架構体の強度を高めることができる設計因子を、コンピュータを用いて求めることが行われている。関連する技術としては、次のものがある。   For example, a structure of a building by a shaft construction method has structural members including columns, beams, bearing walls, and the like. Further, the beam includes a plurality of large beams that horizontally connect between the columns, and a small beam that further classifies the horizontal frame surrounded by the large beams. Design factors including the arrangement and cross-sectional shape of the beam are determined according to the shape of the building and the load conditions. 2. Description of the Related Art Conventionally, a design factor that can increase the strength of a frame body while satisfying the shape and load conditions of a building has been obtained using a computer. Related technologies include the following.

特許第4712075号公報Japanese Patent No. 4712075

設計因子の最適解を得るためには、例えば、設計因子の全てのパターンを組み合わせた複数のサンプルについて、架構体の強度を計算することが考えられる。しかしながら、このような方法では、全てのサンプルについて計算又は判定処理等が必要となるため、多くの計算時間が必要になるという問題点があった。   In order to obtain an optimal solution of the design factor, for example, it is conceivable to calculate the strength of the frame for a plurality of samples in which all patterns of the design factor are combined. However, this method has a problem in that a lot of calculation time is required because calculation or determination processing is required for all samples.

一方、特許文献1記載の方法では、計算時間を短縮するために、サンプルの個数を人為的に少なくするという手法が提案されている。しかしながら、このような方法では、適切にサンプルを絞ることは非常に困難であるため、短時間で設計因子の最適解を得るのが難しいという問題があった。   On the other hand, in the method described in Patent Document 1, a method of artificially reducing the number of samples in order to shorten the calculation time has been proposed. However, in such a method, it is very difficult to narrow down the sample appropriately, and there is a problem that it is difficult to obtain an optimal solution of the design factor in a short time.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、設計因子の最適解を、短時間で求めることができる架構体の設計方法、それを用いた製造方法、及びそれに用いる設計装置を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and a design method for a frame body capable of obtaining an optimal solution of a design factor in a short time, a manufacturing method using the same, and a design apparatus used therefor The main purpose is to provide

本発明のうち請求項1記載の発明は、柱と梁とを含み、かつ前記梁は、前記柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、前記大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する小梁とを含む建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、前記コンピュータが、少なくとも一つの前記小梁について、遺伝的アルゴリズムに基づいて、設計因子の少なくとも一つの最適解を計算する最適化計算工程を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 1 of the present invention includes a column and a beam, and the beam further includes a plurality of large beams that horizontally connect the columns and a small horizontal frame that is surrounded by the large beams. A method for designing a structure of a building including a beam using a computer, wherein the computer uses at least one optimum design factor based on a genetic algorithm for the at least one beam. It includes an optimization calculation step for calculating a solution.

また、請求項2記載の発明は、前記設計因子は、前記小梁の配置又は断面形状を含む請求項1に記載の架構体の設計方法である。   The invention according to claim 2 is the frame structure designing method according to claim 1, wherein the design factor includes an arrangement or a cross-sectional shape of the beam.

また、請求項3記載の発明は、前記最適解は、前記架構体から計算可能である互いに独立した第1目標変数及び第2目標変数をともに満足させる前記設計因子である請求項1又は2記載の架構体の設計方法である。   According to a third aspect of the present invention, the optimal solution is the design factor that satisfies both the first target variable and the second target variable independent of each other that can be calculated from the frame. This is a design method for the frame.

また、請求項4記載の発明は、前記コンピュータに、前記建築物の形状と荷重条件とを含む建築物基本情報を入力する工程と、前記コンピュータに、前記小梁を前記架構体に配置するための設計制約条件を入力する工程と、前記コンピュータが、前記設計制約条件に基づいて、前記設計因子が異なる複数種類の染色体情報からなる集団を生成する集団生成工程とを含み、前記最適化計算工程は、前記集団を用いて前記最適解を計算する請求項1乃至3のいずれかに記載の架構体の設計方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the step of inputting basic building information including the shape and load condition of the building to the computer, and the computer to dispose the small beam on the frame. The design calculation condition, and the computer generates a group composed of a plurality of types of chromosome information with different design factors based on the design constraint condition, and the optimization calculation process The method for designing a frame according to claim 1, wherein the optimum solution is calculated using the group.

また、請求項5記載の発明は、前記最適化計算工程は、前記各染色体情報に基づいて、前記各架構体の第1目標変数及び第2目標変数を計算する計算工程、少なくとも一部の前記染色体情報に対して交叉及び突然変異させる遺伝子操作工程、及び前記第1目標変数及び前記第2目標変数をともに満足する少なくとも一つの前記染色体情報が存在するか否かを判断する工程を含む請求項4に記載の架構体の設計方法である。   In the invention according to claim 5, the optimization calculation step is a calculation step of calculating a first target variable and a second target variable of each frame based on the chromosome information, and at least a part of the calculation step. A gene manipulation step of crossing and mutating chromosome information, and a step of determining whether or not there is at least one chromosome information satisfying both the first target variable and the second target variable. 4 is a method of designing a frame body according to item 4.

また、請求項6記載の発明は、前記集団は、前記第1目標変数及び前記第2目標変数の最適化度が高い染色体情報からなるエリート群を含み、前記遺伝子操作工程では、前記エリート群の前記染色体情報を交叉及び突然変異させることなく、前記新たな集団に含める請求項5記載の架構体の設計方法である。   In the invention according to claim 6, the group includes an elite group including chromosome information having a high degree of optimization of the first target variable and the second target variable. In the genetic manipulation step, the elite group includes 6. The frame structure designing method according to claim 5, wherein the chromosome information is included in the new group without being crossed and mutated.

また、請求項7記載の発明は、前記染色体情報は、前記水平架構面毎に、一本の前記小梁の配置を定義した遺伝子情報を格納可能な少なくとも一つの遺伝子座を含み、前記遺伝子情報は、前記小梁の長手方向の向きを定義する方向情報、及び前記小梁の固定位置を定義する位置情報を含み、前記遺伝子座は、前記方向情報を格納可能な方向遺伝子座、及び前記位置情報を格納可能な位置遺伝子座を含み、前記染色体情報は、前記各水平架構面の前記小梁毎に、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座を有する請求項4乃至6のいずれかに記載の架構体の設計方法である。   The chromosome information may include at least one genetic locus capable of storing genetic information defining an arrangement of one beam for each horizontal frame, and the genetic information Includes direction information that defines the longitudinal direction of the beam, and position information that defines a fixed position of the beam, and the gene locus is a direction gene locus that can store the direction information, and the position The position information locus which can store information, and the chromosome information has the direction locus and the position locus for each of the small beams of each horizontal frame. This is a method for designing a frame.

また、請求項8記載の発明は、前記設計制約条件は、前記小梁の固定可能な向き及び位置が設定され、前記集団生成工程では、前記設計制約条件に基づいて、前記コンピュータが決定した前記方向情報及び前記位置情報を、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座に格納する工程を含む請求項7に記載の架構体の設計方法である。   In the invention according to claim 8, in the design constraint condition, an orientation and a position where the beam can be fixed are set, and in the group generation step, the computer determines the design constraint condition based on the design constraint condition. The frame structure design method according to claim 7, further comprising a step of storing the direction information and the position information in the direction locus and the position locus.

また、請求項9記載の発明は、前記設計制約条件は、前記各水平架構面に配置される前記小梁の本数の上限値が設定され、前記上限値は、前記各水平架構面に配置可能な前記小梁の最大本数よりも小であり、前記染色体情報は、前記各水平架構面において、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座が、前記上限値と同一個数ずつ定義される請求項7又は8に記載の架構体の設計方法である。   In the invention according to claim 9, the design constraint condition is set to an upper limit value of the number of the small beams arranged on each horizontal frame surface, and the upper limit value can be arranged on each horizontal frame surface The chromosomal information is defined by the same number of the directional loci and the positional loci as the upper limit value in each horizontal frame plane. 8. The method for designing a frame according to 8.

また、請求項10記載の発明は、 前記各水平架構面は、前記小梁によって複数個の小架構面に区分され、前記小梁は、前記水平架構面、又は前記小架構面に配置され、前記各小梁の方向情報は、該小梁が配置可能な水平架構面又は小架構面の個数と同一の桁数の文字又は数値からなり、前記方向情報の各桁は、該各桁に格納される前記文字又は前記数値により、前記水平架構面又は前記小架構面において、前記小梁の配置の有無が定義される請求項7乃至9のいずれかに記載の架構体の設計方法である。   In the invention according to claim 10, each horizontal frame is divided into a plurality of small frames by the small beams, and the small beams are arranged on the horizontal frame or the small frames. The direction information of each beam is composed of letters or numerical values having the same number of digits as the number of horizontal frames or beam frames on which the beam can be arranged, and each digit of the direction information is stored in each digit. The structure design method according to claim 7, wherein presence or absence of the small beam is defined on the horizontal frame surface or the small frame surface by the character or the numerical value.

また、請求項11記載の発明は、前記各水平架構面は、前記小梁によって複数個の小架構面が区分され、前記小梁は、前記水平架構面又は前記小架構面に配置され、前記遺伝子情報は、前記小梁が配置される前記水平架構面又は前記小架構面を特定する架構面情報をさらに含み、前記遺伝子座は、前記架構面情報を格納可能な架構面遺伝子座をさらに含む請求項7乃至9のいずれかに記載の架構体の設計方法である。   Further, in the invention described in claim 11, each of the horizontal frame surfaces is divided into a plurality of small frame surfaces by the small beams, and the small beams are arranged on the horizontal frame surface or the small frame surface, The gene information further includes a frame surface information for specifying the horizontal frame surface or the frame surface on which the beam is arranged, and the gene locus further includes a frame surface locus capable of storing the frame surface information. A frame structure designing method according to any one of claims 7 to 9.

また、請求項12記載の発明は、前記最適化計算工程は、前記各染色体情報に基づいて、前記各架構体の第1目標変数及び第2目標変数を計算する計算工程、及び少なくとも一部の前記染色体情報に対して交叉及び突然変異させる遺伝子操作工程を含み、前記遺伝子情報は、前記各水平架構面において、前記第1目標変数及び前記第2目標変数を計算、並びに、交叉及び突然変異させる前記小梁の本数を定義する本数情報を含み、前記遺伝子座は、前記本数情報を格納可能な本数遺伝子座をさらに含み、前記各染色体情報は、一つの前記本数遺伝子座が定義され、前記計算工程及び前記遺伝子操作工程は、前記各水平架構面において、前記本数情報に設定される本数分の前記小梁の前記遺伝子座のみを対象に、前記第1目標変数及び前記第2目標変数の計算、並びに、交叉及び突然変異させる請求項7乃至11のいずれかに記載の架構体の設計方法である。   The invention according to claim 12 is characterized in that the optimization calculation step calculates a first target variable and a second target variable of each frame based on each chromosome information, and at least a part of the calculation step. A gene manipulation step of crossing and mutating the chromosome information, wherein the genetic information calculates, and crosses and mutates, the first target variable and the second target variable in each of the horizontal frames. Including the number information defining the number of the beam, wherein the locus further includes a number locus capable of storing the number information, and each chromosome information is defined as one number locus, and the calculation The process and the gene manipulation process are the first target variable and the second target only for the gene loci of the traversed beams corresponding to the number set in the number information in each horizontal frame plane. Calculation of characteristic variables, as well as a method for designing a rack structure according to any one of claims 7 to 11 to crossover and mutation.

また、請求項13記載の発明は、請求項1乃至12の何れかに記載の架構体の設計方法によって計算された少なくとも一つの前記最適解に基づいて、前記架構体及び前記建築物を製造する建築物の製造方法である。   According to a thirteenth aspect of the present invention, the frame and the building are manufactured based on at least one of the optimum solutions calculated by the frame structure designing method according to any of the first to twelfth aspects. It is a manufacturing method of a building.

また、請求項14記載の発明は、請求項1乃至12の何れかに記載の架構体の設計方法を実行するための演算処理装置を含む設計装置である。   A fourteenth aspect of the present invention is a design apparatus including an arithmetic processing unit for executing the frame design method according to any one of the first to twelfth aspects.

本発明の架構体の設計方法は、建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法である。建築物の架構体は、柱と梁とを含む。また、梁は、柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する小梁とを含む。本発明の設計方法では、コンピュータが、少なくとも一つの小梁について、遺伝的アルゴリズムに基づいて、設計因子の少なくとも一つの最適解を計算する最適化計算工程を含む。   The frame structure design method of the present invention is a method for designing a building frame using a computer. The building frame includes columns and beams. The beam includes a plurality of large beams that horizontally connect the columns, and a small beam that further divides the horizontal frame surrounded by the large beams. In the design method of the present invention, the computer includes an optimization calculation step of calculating at least one optimal solution of the design factor for at least one beam based on a genetic algorithm.

本発明の設計方法では、設計因子の全てのパターンを組み合わせた複数のサンプルを計算することなく、少ないサンプルで設計因子を進化させることができる。従って、本発明の設計方法は、設計因子の最適解を、短時間で求めることができる。   In the design method of the present invention, the design factor can be evolved with a small number of samples without calculating a plurality of samples combining all patterns of the design factor. Therefore, the design method of the present invention can obtain the optimum solution of the design factor in a short time.

本実施形態の設計方法を実行する設計装置の斜視図である。It is a perspective view of the design apparatus which performs the design method of this embodiment. 架構体の斜視図である。It is a perspective view of a frame. 架構体の平面図である。It is a top view of a frame. (a)は第一小梁が配置された架構体の平面図、(b)は第二小梁が配置された架構体の平面図である。(A) is a top view of the frame on which the first beam is arranged, (b) is a plan view of the frame on which the second beam is arranged. 本実施形態の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the design method of this embodiment. 本実施形態の基本情報入力工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the basic information input process of this embodiment. 小梁を省いた架構体の斜視図である。It is a perspective view of a frame without a small beam. 水平架構面の節点を示す平面図である。It is a top view which shows the node of a horizontal frame. 複数の染色体情報からなる集団の概念図である。It is a conceptual diagram of the group which consists of several chromosome information. 本実施形態の集団生成工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the group production | generation process of this embodiment. (a)、(b)は、第一小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第一小梁とを示す線図である。(A), (b) is a diagram which shows the direction information and position information of a 1st beam, and the 1st beam arranged on a horizontal frame. (a)、(b)は、第二小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第二小梁とを示す線図である。(A), (b) is a diagram which shows the direction information and position information of a 2nd small beam, and the 2nd small beam arrange | positioned on a horizontal frame. 本実施形態の最適化計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the optimization calculation process of this embodiment. 第1目標変数及び第2目標変数の計算結果を示す線図である。It is a diagram which shows the calculation result of a 1st target variable and a 2nd target variable. 本実施形態の遺伝子操作工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the gene operation process of this embodiment. 本実施形態の次世代集団生成工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the next generation group production | generation process of this embodiment. (a)は交叉前の染色体情報を示す概念図、(b)は交叉後の染色体情報を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram showing chromosome information before crossover, (b) is a conceptual diagram showing chromosome information after crossover. 突然変異を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining a mutation. 他の実施形態の染色体情報を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the chromosome information of other embodiment. 第一小梁の架構面情報と、水平架構面に配置される第一小梁とを示す線図である。It is a diagram which shows the frame surface information of a 1st small beam, and the 1st small beam arrange | positioned on a horizontal frame surface. (a)、(b)は、第二小梁の架構面情報と、水平架構面に配置される第二小梁とを示す線図である。(A), (b) is a diagram which shows the frame surface information of a 2nd small beam, and the 2nd small beam arrange | positioned on a horizontal frame surface. (a)、(b)さらに他の実施形態の染色体情報を示す概念図である。(A), (b) It is a conceptual diagram which shows the chromosome information of other embodiment.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本発明の架構体の設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある)は、例えば、工業化住宅等の建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The frame structure design method of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “design method”) is a method for designing a frame structure of a building such as an industrialized house using a computer.

図1に示されるように、コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含む。この本体1aには、例えば、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置及びディスクドライブ装置1a1、1a2が設けられる。   As shown in FIG. 1, the computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with, for example, an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1, 1a2.

また、記憶装置には、本実施形態の設計方法の処理手順(プログラム)が予め記憶される。この処理手順は、コンピュータ1の演算処理装置によって実行される。従って、コンピュータ1は、本発明の設計方法を実施するための設計装置1Aとして構成される。   The storage device stores in advance processing procedures (programs) of the design method of the present embodiment. This processing procedure is executed by the arithmetic processing unit of the computer 1. Therefore, the computer 1 is configured as a design apparatus 1A for implementing the design method of the present invention.

図2及び図3に示されるように、架構体2は、例えば、柱3、梁4及び耐力壁5を含む構造部材6を有する。梁4は、柱3、3間を水平に継ぐ複数の大梁7と、大梁7で囲まれた水平架構面9をさらに区分する小梁8とを含む。これらの大梁7及び小梁8は、2階以上の床(図示省略)を支持するための床梁、又は屋根10を支持するための屋根梁として構成される。また、大梁7及び小梁8は、例えば、略横H字状の型鋼等から構成される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the frame body 2 includes a structural member 6 including, for example, a column 3, a beam 4, and a load bearing wall 5. The beam 4 includes a plurality of large beams 7 that horizontally connect the columns 3 and 3, and a small beam 8 that further divides the horizontal frame 9 surrounded by the large beams 7. The large beam 7 and the small beam 8 are configured as a floor beam for supporting a floor (not shown) of two or more floors or a roof beam for supporting the roof 10. The large beam 7 and the small beam 8 are made of, for example, a substantially horizontal H-shaped steel.

図4(a)に示されるように、各水平架構面9は、一本目の小梁(以下、「第一小梁」ということがある。)8aが配置されることにより、二個の小架構面13に区分される。さらに、図4(b)に示されるように、水平架構面9は、二本目の小梁(以下、「第二小梁」ということがある。)8bが、二個の小架構面13の何れかに配置されることにより、三個の小架構面13に区分される。このように、水平架構面9は、小梁8が配置されることにより、複数個の小架構面13に区分される。   As shown in FIG. 4A, each horizontal frame 9 is provided with two small beams by arranging a first beam (hereinafter also referred to as “first beam”) 8a. It is divided into a frame surface 13. Further, as shown in FIG. 4B, the horizontal frame 9 has a second beam (hereinafter also referred to as “second beam”) 8 b of the two beams 13. By being arranged in any one, it is divided into three small frames 13. Thus, the horizontal frame 9 is divided into a plurality of small frames 13 by arranging the small beams 8.

本実施形態の小架構面13は、図において、水平架構面9の左下側の頂点である基準点15aに最も近い第1小架構面13A、及び第1小架構面13Aの次に基準点15aに近い第2小架構面13Bが含まれる。さらに、小架構面13は、第2小架構面13Bの次に基準点15aに近い第3小架構面13Cが含まれる。   In the figure, the small frame 13 of the present embodiment has a first small frame 13A closest to the reference point 15a which is the lower left apex of the horizontal frame 9, and a reference point 15a next to the first small frame 13A. The second small frame 13B is included. Further, the small structure surface 13 includes a third small structure surface 13C that is next to the reference point 15a after the second small structure surface 13B.

図5には、本実施形態の設計方法の具体的な処理手順が示されている。この設計方法では、少なくとも一つの小梁8(図2に示す)について、その設計因子の少なくとも一つの最適解を計算する。本実施形態の設計因子は、小梁8の配置である。   FIG. 5 shows a specific processing procedure of the design method of the present embodiment. In this design method, at least one optimum solution of the design factor is calculated for at least one beam 8 (shown in FIG. 2). The design factor of this embodiment is the arrangement of the small beams 8.

本実施形態の設計方法では、先ず、コンピュータ1に、建築物の基本情報が入力される(基本情報入力工程S1)。図6には、本実施形態の基本情報入力工程S1の具体的な処理手順が示される。   In the design method of this embodiment, first, basic information of a building is input to the computer 1 (basic information input step S1). FIG. 6 shows a specific processing procedure of the basic information input step S1 of the present embodiment.

本実施形態の基本情報入力工程S1では、先ず、建築物の形状が、コンピュータ1に入力される(工程S11)。この工程S11では、図7に示されるように、例えば、建築物の柱3、耐力壁5、大梁7、水平架構面9及び屋根10(図3に示す)の形状及び配置が、コンピュータ1に入力される。なお、この工程S11では、設計因子である小梁8(図2及び図3に示す)は入力されない。   In the basic information input step S1 of the present embodiment, first, the shape of the building is input to the computer 1 (step S11). In this step S11, as shown in FIG. 7, for example, the shape and arrangement of the building pillar 3, the bearing wall 5, the girder 7, the horizontal frame 9 and the roof 10 (shown in FIG. 3) are transferred to the computer 1. Entered. In this step S11, the beam 8 (shown in FIGS. 2 and 3), which is a design factor, is not input.

柱3、耐力壁5及び大梁7は、予め定められた水平モジュール又は垂直モジュールを基準として、その配置や長さ等が設定されている。また、柱3、及び大梁7は、例えば、ボルトがモデル化されたピン16により固定される。これにより、小梁8(図2に示す)を除いた架構体2及び水平架構面9が設定される。さらに、本実施形態の大梁7は、その長手方向がX軸方向、又はY軸方向に沿って配置されている。   The columns 3, the load-bearing walls 5, and the girder 7 are set in terms of arrangement, length, and the like with reference to a predetermined horizontal module or vertical module. Further, the pillar 3 and the large beam 7 are fixed by, for example, a pin 16 in which a bolt is modeled. Thereby, the frame 2 and the horizontal frame 9 excluding the small beam 8 (shown in FIG. 2) are set. Furthermore, the long beam 7 of the present embodiment is arranged such that its longitudinal direction is along the X-axis direction or the Y-axis direction.

また、柱3、耐力壁5及び大梁7には、例えば、それらの断面形状や、断面2次モーメント等の構造計算に必要なパラメータが設定される。このような柱3、大梁7及び耐力壁5の配置等やパラメータは、いずれも数値データとして、コンピュータ1に記憶される。   In addition, parameters necessary for the structural calculation such as the cross-sectional shape and the secondary moment of the cross-section are set for the column 3, the bearing wall 5, and the large beam 7. The arrangement and parameters of the columns 3, the beams 7 and the bearing walls 5 are all stored in the computer 1 as numerical data.

本実施形態の水平架構面9は、二階の床を支持する第1水平架構面9A〜第4水平架構面9Dと、屋根10(図3に示す)を支持する第5水平架構面9E〜第8水平架構面9Hとを含んでいる。さらに、図8に示されるように、各水平架構面9A〜9Hには、水平モジュールに準じて等間隔に配された複数の節点17が定義されている。本実施形態の節点17は、例えば、階段や吹き抜け等の開口部(図示省略)を除いた領域のみに設定される。このような各水平架構面9A〜9Hは、コンピュータ1に記憶される。   The horizontal frame 9 of the present embodiment includes a first horizontal frame 9A to a fourth horizontal frame 9D that supports the floor on the second floor, and a fifth horizontal frame 9E to the fourth horizontal frame 9E that supports the roof 10 (shown in FIG. 3). 8 horizontal frame 9H. Furthermore, as shown in FIG. 8, a plurality of nodes 17 arranged at equal intervals according to the horizontal module are defined on each horizontal frame 9A to 9H. The node 17 of the present embodiment is set only in a region excluding an opening (not shown) such as a staircase or a stairwell. Such horizontal frame surfaces 9 </ b> A to 9 </ b> H are stored in the computer 1.

屋根10(図3に示す)は、柱3及び梁4と同様に、水平モジュール又は垂直モジュールを基準として、その配置や形状が設定される。このような屋根10の配置等は、数値データとして、コンピュータ1に記憶される。   The arrangement and shape of the roof 10 (shown in FIG. 3) are set on the basis of the horizontal module or the vertical module, similarly to the pillar 3 and the beam 4. Such an arrangement of the roof 10 is stored in the computer 1 as numerical data.

次に、本実施形態では、建築物の荷重条件が、コンピュータ1に入力される(工程S12)。荷重条件は、建築物に作用する外力に関する情報である。荷重条件は、例えば、建築物の各種仕様、例えば、外壁仕様、床仕様、屋根葺材、耐火仕様、耐震等級又は耐風等級などに基づいて入力される。このような荷重条件も数値データであり、コンピュータ1に記憶される。   Next, in this embodiment, building load conditions are input to the computer 1 (step S12). The load condition is information regarding external force acting on the building. The load conditions are input based on, for example, various building specifications such as exterior wall specifications, floor specifications, roofing materials, fire resistance specifications, earthquake resistance grades or wind resistance grades. Such a load condition is also numerical data and is stored in the computer 1.

建築物基本情報は、一般的なCADや一貫構造計算システム等のソフトウェアを用いて設定することができる。本実施形態では、二階建ての建築物が一例として示されたが、例えば、一階建てや、三階建て以上のものでも良い。   The basic building information can be set using software such as general CAD and a consistent structural calculation system. In the present embodiment, a two-story building is shown as an example. However, for example, a one-story building or a three-story or more building may be used.

次に、コンピュータ1に、小梁8を架構体2に配置するための設計制約条件が入力される(工程S2)。本実施形態の設計制約条件としては、図8に示されるように、各水平架構面9A〜9Hにおいて、小梁8が固定可能な向き及び位置が設定される。   Next, design constraint conditions for placing the beam 8 on the frame 2 are input to the computer 1 (step S2). As design constraint conditions of the present embodiment, as shown in FIG. 8, directions and positions where the small beams 8 can be fixed are set on the horizontal frame surfaces 9 </ b> A to 9 </ b> H.

本実施形態の小梁8は、その長手方向が設定される。この長手方向は、図において、X軸方向、又は、Y軸方向に限定される。なお、長手方向は、このような態様に限定されるわけではなく、例えば、X軸方向の成分と、Y軸方向の成分とを含む任意の方向に限定されてもよい。   The longitudinal direction of the small beam 8 of the present embodiment is set. This longitudinal direction is limited to the X-axis direction or the Y-axis direction in the drawing. The longitudinal direction is not limited to such a mode, and may be limited to any direction including, for example, a component in the X-axis direction and a component in the Y-axis direction.

また、本実施形態の小梁8は、小梁8の一対の端部8t、8tのうち、水平架構面9の基準点15aに最も近い端部(以下、単に「基準端部」ということがある。)18の固定位置が設定される。この基準端部18の固定位置は、各水平架構面9A〜9Hに定義された節点17に限定される。上述したように、節点17は、階段等の開口部(図示省略)を除いた領域のみに設定される。これにより、小梁8は、各水平架構面9の開口部(図示省略)を除いた領域に、水平モジュールに従って配置される。   Further, the small beam 8 of the present embodiment is the end closest to the reference point 15a of the horizontal frame surface 9 (hereinafter, simply referred to as “reference end”) among the pair of ends 8t, 8t of the small beam 8. There is a fixed position of 18). The fixed position of the reference end 18 is limited to the nodes 17 defined on the horizontal frame surfaces 9A to 9H. As described above, the node 17 is set only in a region excluding an opening (not shown) such as a staircase. Thereby, the small beam 8 is arrange | positioned according to a horizontal module in the area | region except the opening part (illustration omitted) of each horizontal frame surface 9. As shown in FIG.

さらに、本実施形態では、設計制約条件として、各水平架構面9A〜9Hに配置される小梁8の本数の上限値が設定される。この上限値は、各水平架構面9A〜9Hに配置可能な小梁8の最大本数よりも小に設定される。また、上限値は、架構体2に必要な強度や、コスト等の諸条件に応じて、任意に設定することができる。本実施形態では、例えば「3」が設定される。これらの設計制約条件は、座標値等の数値データとして、コンピュータ1に記憶される。   Furthermore, in this embodiment, the upper limit value of the number of the small beams 8 arrange | positioned on each horizontal frame 9A-9H is set as a design constraint condition. This upper limit value is set to be smaller than the maximum number of small beams 8 that can be arranged on each of the horizontal frame surfaces 9A to 9H. Moreover, an upper limit can be arbitrarily set according to various conditions, such as intensity | strength required for the frame 2, and cost. In the present embodiment, for example, “3” is set. These design constraint conditions are stored in the computer 1 as numerical data such as coordinate values.

次に、コンピュータ1が、設計制約条件に基づいて、設計因子が異なる複数種類の染色体情報からなる集団を生成する(集団生成工程S3)。図9に示されるように、各染色体情報21は、水平架構面9A〜9H毎に、一本の小梁8の配置を定義する遺伝子情報を格納可能な少なくとも一個の遺伝子座22が定義される。図10には、本実施形態の集団生成工程S3の具体的な処理手順が示される。   Next, the computer 1 generates a group composed of a plurality of types of chromosome information having different design factors based on the design constraint condition (group generation step S3). As shown in FIG. 9, each chromosome information 21 defines at least one gene locus 22 capable of storing gene information that defines the arrangement of one beam 8 for each of the horizontal frames 9A to 9H. . FIG. 10 shows a specific processing procedure of the group generation step S3 of the present embodiment.

本実施形態の集団生成工程S3では、先ず、コンピュータ1に、小梁8(図4に示す)が定義される(工程S31)。この小梁8は、断面形状や、断面2次モーメント等が定義された数値データである。このような数値データは、コンピュータ1に記憶される。   In the group generation step S3 of the present embodiment, first, a small beam 8 (shown in FIG. 4) is defined in the computer 1 (step S31). The small beam 8 is numerical data in which a cross-sectional shape, a cross-sectional secondary moment, and the like are defined. Such numerical data is stored in the computer 1.

次に、コンピュータ1に、染色体情報21の遺伝子座22が設定される(工程S32)。図9に示されるように、本実施形態の遺伝子座22は、方向情報を格納可能な方向遺伝子座22a、及び位置情報を格納可能な位置遺伝子座22bが含まれる。   Next, the locus 22 of the chromosome information 21 is set in the computer 1 (step S32). As shown in FIG. 9, the gene locus 22 of the present embodiment includes a direction gene locus 22 a that can store direction information and a position gene locus 22 b that can store position information.

また、染色体情報21は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bが、小梁8の本数の上限値(例えば、3)と同一個数ずつ定義される。従って、各染色体情報21は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、小梁8(本実施形態では、第一小梁8a、第二小梁8b及び第三小梁8c)毎に、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bが割り当てられる。   In addition, the chromosome information 21 is defined by the same number of directional loci 22a and position loci 22b as the upper limit value (for example, 3) of the small beams 8 in each of the horizontal frames 9A to 9H. Therefore, each chromosome information 21 is a directional locus for each beam 8 (in this embodiment, the first beam 8a, the second beam 8b, and the third beam 8c) on each horizontal frame 9A to 9H. 22a and position locus 22b are assigned.

次に、コンピュータ1が、染色体情報21の各遺伝子座22に、遺伝子情報を格納する(工程S33)。本実施形態の方向遺伝子座22aには、方向情報が格納される。さらに、位置遺伝子座22bには、位置情報が格納される。   Next, the computer 1 stores gene information at each locus 22 of the chromosome information 21 (step S33). Direction information is stored in the direction locus 22a of the present embodiment. Furthermore, position information is stored in the position locus 22b.

方向情報は、小梁8の長手方向を定義するものである。また、方向情報は、少なくとも一桁の文字又は数値、本実施形態では少なくとも一桁の数値で定義される。本実施形態の方向情報がとり得る各数値は0〜2であり、詳細は次のとおりである。
0:小梁の配置なし
1:X軸方向と平行
2:Y軸方向と平行
The direction information defines the longitudinal direction of the beam 8. In addition, the direction information is defined by at least one digit character or numerical value, in this embodiment, at least one digit numerical value. Each numerical value that can be taken by the direction information of the present embodiment is 0 to 2, and details are as follows.
0: No beam arrangement 1: Parallel to X-axis direction 2: Parallel to Y-axis direction

方向情報は、各水平架構面9A〜9Hに配置される複数の小梁8毎に異なる桁数の数値で定義される。本実施形態の各小梁8の方向情報の桁数は、該小梁8が配置可能な水平架構面9又は小架構面13の個数と同一に設定される。さらに、方向情報の各桁は、水平架構面9又は小架構面13において、小梁8の配置の有無が定義される。   The direction information is defined by a numerical value having a different number of digits for each of the plurality of small beams 8 arranged on each horizontal frame 9A to 9H. In this embodiment, the number of digits of the direction information of each beam 8 is set to be the same as the number of horizontal frame surfaces 9 or frame frames 13 on which the beam 8 can be arranged. Further, each digit of the direction information defines whether the small beam 8 is arranged on the horizontal frame 9 or the small frame 13.

例えば、図8に示されるように、各水平架構面9A〜9H(本例では、第1水平架構面9Aを代表して示す)において、第一小梁8aは、水平架構面9の一つのみに配置可能である。従って、図11(a)に示されるように、第一小梁8aの方向遺伝子座22aに格納される方向情報は、一桁の数値からなる。また、方向情報の一桁の数値は、水平架構面9おいて、第一小梁8aの配置の有無が定義される。   For example, as shown in FIG. 8, in each horizontal frame surface 9 </ b> A to 9 </ b> H (in this example, the first horizontal frame surface 9 </ b> A is represented), the first beam 8 a is one of the horizontal frame surfaces 9. Can only be placed. Therefore, as shown in FIG. 11 (a), the direction information stored in the direction locus 22a of the first beam 8a consists of a single digit value. Further, the numerical value of one digit of the direction information defines whether or not the first beam 8a is arranged on the horizontal frame 9.

例えば、第一小梁8aの方向情報が「2」の場合、第一小梁8aは、水平架構面9に、その長手方向をY軸方向と平行に配置される。一方、図11(b)に示されるように、第一小梁8aの方向情報が「1」の場合、第一小梁8aは、水平架構面9に、長手方向をX軸方向と平行に配置される。また、第一小梁8aの方向情報が「0」の場合、第一小梁8aは、水平架構面9に配置されない。なお、第一小梁8が配置されない場合は、第二小梁8以降の全ての小梁8が配置されない。従って、第一小梁8aの方向情報が「0」の場合は、第二小梁8b以降の方向情報及び位置情報が無視される。   For example, when the direction information of the first beam 8a is “2”, the first beam 8a is arranged on the horizontal frame 9 with its longitudinal direction parallel to the Y-axis direction. On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the direction information of the first beam 8a is “1”, the first beam 8a is parallel to the horizontal frame 9 and the longitudinal direction is parallel to the X-axis direction. Be placed. When the direction information of the first beam 8a is “0”, the first beam 8a is not arranged on the horizontal frame 9. In addition, when the 1st small beam 8 is not arrange | positioned, all the small beams 8 after the 2nd small beam 8 are not arrange | positioned. Therefore, when the direction information of the first beam 8a is “0”, the direction information and position information after the second beam 8b are ignored.

図12(a)に示されるように、各水平架構面9A〜9H(本例では、第1水平架構面9Aを代表して示す)において、第二小梁8bは、第一小梁8aによって区切られた二個の小架構面13A、13Bの何れかに配置可能である。従って、第二小梁8bの方向遺伝子座22aに格納される方向情報は、二桁の数値からなる。また、方向情報の一桁目の数値は、第1小架構面13Aにおいて、第二小梁8bの配置の有無が定義される。さらに、方向情報の二桁目の数値は、第2小架構面13Bにおいて、第二小梁8bの配置の有無が定義される。   As shown in FIG. 12A, in each horizontal frame surface 9A to 9H (in this example, the first horizontal frame surface 9A is shown as a representative), the second small beam 8b is defined by the first small beam 8a. It can be arranged on either of the two small frames 13A, 13B that are separated. Therefore, the direction information stored in the direction locus 22a of the second beam 8b consists of a two-digit numerical value. The first digit of the direction information defines whether or not the second small beam 8b is arranged on the first small frame 13A. Further, the numerical value of the second digit of the direction information defines whether or not the second small beam 8b is arranged on the second small frame surface 13B.

例えば、方向情報が「10」の場合は、一桁目の数値が「0(小梁8の配置なし)」である。これにより、第二小梁8bは、第1小架構面13Aに配置されない。一方、二桁目の数値は、「1(X軸方向と平行)」である。これにより、第二小梁8bは、第2小架構面13Bに、長手方向をX軸方向と平行に配置される。   For example, when the direction information is “10”, the numerical value of the first digit is “0 (no beam 8 is arranged)”. Thereby, the 2nd small beam 8b is not arrange | positioned on 13 A of 1st small frame surfaces. On the other hand, the numerical value of the second digit is “1 (parallel to the X-axis direction)”. Thereby, the second small beam 8b is arranged on the second small frame surface 13B with the longitudinal direction parallel to the X-axis direction.

図12(b)に示されるように、方向情報が「02」の場合は、一桁目の数値が「2(Y軸方向)」である。これにより、第二小梁8bは、第1小架構面13Aに、長手方向をY軸方向と平行に配置される。一方、二桁目の数値が「0(小梁8の配置なし)」である。これにより、第二小梁8は、第2小架構面13Bに配置されない。   As shown in FIG. 12B, when the direction information is “02”, the numerical value of the first digit is “2 (Y-axis direction)”. As a result, the second beam 8b is arranged on the first small frame surface 13A with the longitudinal direction parallel to the Y-axis direction. On the other hand, the numerical value of the second digit is “0 (no beam 8 is arranged)”. Thereby, the 2nd small beam 8 is not arrange | positioned on the 2nd small frame surface 13B.

さらに、方向情報が「00」の場合は、一桁目及び二桁目の数値がともに「0(小梁8の配置なし)」であるため、第1小架構面13A及び第2小架構面13Bにおいて、第二小梁8bが配置されない。また、第二小梁8bは、各水平架構面9A〜9Hに一本しか配置できないため、方向情報の一桁目の数字及び二桁目の数字の双方に、0以外の数値が設定されることはない。   Further, when the direction information is “00”, both the first digit and the second digit are “0 (no beam 8 is arranged)”. In 13B, the second small beam 8b is not arranged. Further, since only one second beam 8b can be arranged on each horizontal frame 9A to 9H, numerical values other than 0 are set in both the first digit and the second digit of the direction information. There is nothing.

同様に、第三小梁8cの方向遺伝子座22aに格納される方向情報は、三桁の数値からなる。また、一桁目の数値は、第1小架構面13Aにおいて、第三小梁8cの配置の有無が定義される。さらに、二桁目の数値は、第2小架構面13Bにおいて、第三小梁8cの配置の有無が定義される。また、三桁目の数値は、第3小架構面13C(図示省略)において、第三小梁8cの配置の有無が定義される。   Similarly, the direction information stored in the direction locus 22a of the third beam 8c is a three-digit numerical value. Further, the numerical value of the first digit defines whether or not the third small beam 8c is arranged on the first small frame surface 13A. Further, the numerical value of the second digit defines whether or not the third small beam 8c is arranged on the second small frame 13B. Also, the numerical value of the third digit defines whether or not the third small beam 8c is arranged on the third frame structure 13C (not shown).

このように、本実施形態の方向情報の各桁は、水平架構面9又は小架構面13において、小梁8の配置の有無が定義されるため、小梁8の長手方向だけでなく、小梁8が配置される水平架構面9又は小架構面13を定義することができる。従って、このような方向情報は、染色体情報21の遺伝子座22の個数を少なくするのに役立つ。   In this way, each digit of the direction information of the present embodiment defines whether or not the small beam 8 is arranged on the horizontal frame 9 or the small frame 13, so that not only the longitudinal direction of the small beam 8 but also the small number is small. A horizontal frame 9 or a small frame 13 on which the beam 8 is arranged can be defined. Therefore, such direction information is useful for reducing the number of loci 22 of the chromosome information 21.

次に、位置情報は、各小梁8が配置される水平架構面9又は小架構面13において、小梁8の基準端部18の固定位置を定義するものである。図11(a)及び図12(a)に示されるように、本実施形態の位置情報は、水平架構面9又は小架構面13の夫々において、基準端部18が当接する辺25の長さL2に対する、基準点15a、15bと小梁8の基準端部18との距離L1の比率で定義される。従って、本実施形態の位置情報がとり得る数値は、0.0〜1.0である。   Next, the position information defines a fixed position of the reference end portion 18 of the small beam 8 on the horizontal frame 9 or the small frame 13 on which the small beams 8 are arranged. As shown in FIG. 11A and FIG. 12A, the position information of the present embodiment is the length of the side 25 with which the reference end portion 18 abuts on each of the horizontal frame surface 9 or the small frame surface 13. It is defined by the ratio of the distance L1 between the reference points 15a, 15b and the reference end 18 of the beam 8 to L2. Therefore, the numerical value that the position information of the present embodiment can take is 0.0 to 1.0.

例えば、第一小梁8aの方向情報が「2」であり、かつ位置情報が「0.4」の場合、第一小梁8aの基準端部18の固定位置は、該基準端部18が当接する辺25(X軸方向)の長さL2xに対して、水平架構面9の基準点15aからの距離L1x(X軸方向)が0.4である節点17に定義される。なお、位置情報の数値が例えば、「0.5」の場合は、水平架構面9に節点17が存在しない。このような場合、基準端部18の固定位置は、位置情報の数値に最も近い節点17に定義される。   For example, when the direction information of the first beam 8a is “2” and the position information is “0.4”, the fixed position of the reference end 18 of the first beam 8a is determined by the reference end 18 being A distance L1x (X-axis direction) from the reference point 15a of the horizontal frame surface 9 is defined as a node 17 having a length L2x of the side 25 (X-axis direction) that comes into contact. Note that when the numerical value of the position information is “0.5”, for example, the node 17 does not exist on the horizontal frame 9. In such a case, the fixed position of the reference end 18 is defined as the node 17 closest to the numerical value of the position information.

また、方向情報が「0」である場合は、水平架構面9に第一小梁8が配置されない。このため、位置情報には、例えば、「*」等の記号を入力して、他の位置情報と区別してもよい。   When the direction information is “0”, the first beam 8 is not arranged on the horizontal frame 9. For this reason, for example, a symbol such as “*” may be input as the position information to distinguish it from other position information.

図12(a)に示されるように、第二小梁8bの方向情報が「10」であり、かつ位置情報が「0.5」の場合、第二小梁8bの基準端部18の固定位置は、該基準端部18が当接する辺25(Y軸方向)の長さL2yに対して、第2小架構面13Bの基準点15bからの距離L1y(Y軸方向)が0.5である節点17に定義される。   As shown in FIG. 12A, when the direction information of the second small beam 8b is “10” and the position information is “0.5”, the reference end portion 18 of the second small beam 8b is fixed. The position is such that the distance L1y (Y-axis direction) from the reference point 15b of the second small frame 13B is 0.5 with respect to the length L2y of the side 25 (Y-axis direction) with which the reference end 18 abuts. It is defined at a certain node 17.

このように、本実施形態の位置情報は、小梁8の基準端部18の固定位置を定義することができる。従って、位置情報は、方向情報とともに用いられることにより、小梁8の配置を一意に定義することができる。   Thus, the position information of the present embodiment can define the fixed position of the reference end portion 18 of the beam 8. Therefore, the position information is used together with the direction information, so that the arrangement of the small beams 8 can be uniquely defined.

本実施形態の工程S33では、コンピュータ1が、各水平架構面9A〜9Hの各小梁8において、設計制約条件に基づいて、上記の方向遺伝子及び位置遺伝子を、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bに格納する。これにより、各染色体情報21は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、上限値以下の本数分の小梁8がそれぞれ配置された一つの架構体2(設計サンプル)を特定することができる。   In step S33 of the present embodiment, the computer 1 converts the direction gene and the position gene into the direction locus 22a and the position locus based on the design constraint condition in each beam 8 of each horizontal frame 9A to 9H. 22b. Thereby, each chromosome information 21 can specify one frame 2 (design sample) in which each of the horizontal beams 9A to 9H is arranged with a number of small beams 8 equal to or less than the upper limit value.

なお、方向遺伝子及び位置遺伝子は、例えば、コンピュータ1が、乱数関数に従って、ランダムに決定されるのが望ましい。これにより、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bには、方向遺伝子及び位置遺伝子が不規則に設定されるため、様々なバリエーションの染色体情報21を容易に設定することができる。このような染色体情報21は、数値データとして、コンピュータ1に記憶される。   The direction gene and the position gene are desirably determined at random by the computer 1 according to a random number function, for example. Thereby, since the direction gene and the position gene are set irregularly in the direction locus 22a and the position locus 22b, the chromosome information 21 of various variations can be easily set. Such chromosome information 21 is stored in the computer 1 as numerical data.

次に、コンピュータ1が、遺伝的アルゴリズム(GA)に基づいて、設計因子の少なくとも一つの最適解を計算する(最適化計算工程S4)。   Next, the computer 1 calculates at least one optimum solution of the design factor based on the genetic algorithm (GA) (optimization calculation step S4).

遺伝的アルゴリズムは、生物が環境に適応して進化していく過程を、工学的に模倣した学習的アルゴリズムである。この遺伝的アルゴリズムでは、遺伝子で表現した複数の染色体情報に対して、交叉、又は突然変異等の遺伝子操作を繰り返す。これにより、遺伝的アルゴリズムでは、少ないサンプルから、染色体情報を時系列的に進化させて、最適解を短時間で得ることができる。図13には、本実施形態の最適化計算工程S4の具体的な処理手順が示される。   A genetic algorithm is a learning algorithm that mimics the process by which a living organism adapts to the environment and evolves. In this genetic algorithm, genetic operations such as crossover or mutation are repeated for a plurality of chromosome information expressed by genes. Thereby, in a genetic algorithm, chromosome information can be evolved in time series from a small number of samples, and an optimal solution can be obtained in a short time. FIG. 13 shows a specific processing procedure of the optimization calculation step S4 of the present embodiment.

本実施形態の最適化計算工程S4では、先ず、集団20の各染色体情報21に基づいて、架構体2の第1目標変数及び第2目標変数が計算される(計算工程S41)。   In the optimization calculation step S4 of the present embodiment, first, the first target variable and the second target variable of the frame 2 are calculated based on the chromosome information 21 of the group 20 (calculation step S41).

図14に示されるように、本実施形態の第1目標変数は、架構体2の概算のコストである。このコストは、例えば、染色体情報21に設定される小梁の重量に、該小梁の単位重量当たりの単価を乗じて合算する方法や、小梁毎に、データベース化された部材価格に基づいて合算する方法等により計算される。   As shown in FIG. 14, the first target variable of the present embodiment is an approximate cost of the frame 2. This cost is based on, for example, a method of multiplying the weight of the beam set in the chromosome information 21 by a unit price per unit weight of the beam, or a member price stored in a database for each beam. It is calculated by the method of adding up.

また、第1目標変数は、数値が小さいほど良好である。さらに、第1目標変数の許容範囲は、例えば、目標コストの1.10倍以下である。目標コストは、例えば、建築物の予算等に基づいて、適宜設定される。このような第1目標変数は、染色体情報21毎に計算され、コンピュータ1に記憶される。   The first target variable is better as the numerical value is smaller. Furthermore, the allowable range of the first target variable is, for example, 1.10 times or less the target cost. The target cost is appropriately set based on, for example, a building budget. Such a first target variable is calculated for each chromosome information 21 and stored in the computer 1.

第2目標変数は、方向遺伝子及び位置遺伝子で定義される架構体2の設計制約条件への適応度である。第2目標変数と、第1目標変数とは、互いに独立した変数である。この第2目標変数(設計制約条件への適応度)は、架構体2の強度や、設計制約条件に違反する方向遺伝子及び位置遺伝子の個数に基づいて計算される。   The second target variable is the adaptability to the design constraint condition of the frame 2 defined by the direction gene and the position gene. The second target variable and the first target variable are independent variables. This second target variable (fitness to the design constraint conditions) is calculated based on the strength of the frame 2 and the number of direction genes and position genes that violate the design constraint conditions.

架構体の強度は、例えば、建築基準法で指定されている保有水平耐力計算(所謂ルート3計算)等によって求められる。また、設計制約条件に違反する方向遺伝子及び位置遺伝子の個数が一つでもある場合は、第2目標変数(適応度)が減じられる。この第2目標変数は、数値が高い程良好であり、1.0以上であれば、架構体2に求められる条件を満足する。このような第2目標変数は、染色体情報21(図12に示す)毎に計算され、コンピュータ1に記憶される。なお、適応度が1.0未満である場合は、架構体2のコストである第1目標変数に、ペナルティとして数値を加算しても良い。   The strength of the frame is obtained, for example, by the retained horizontal strength calculation (so-called route 3 calculation) specified by the Building Standard Law. Further, when there is even one direction gene and position gene that violates the design constraint condition, the second target variable (fitness) is reduced. This 2nd target variable is so good that a numerical value is high, and if it is 1.0 or more, the conditions demanded for frame 2 will be satisfied. Such a second target variable is calculated for each chromosome information 21 (shown in FIG. 12) and stored in the computer 1. When the fitness is less than 1.0, a numerical value may be added as a penalty to the first target variable that is the cost of the frame 2.

次に、コンピュータ1が、第1目標変数及び第2目標変数をともに満足する少なくとも一つの染色体情報21(以下、単に「最適解」ということがある)が存在するか否かを判断する(判断工程S42)。本実施形態の判断工程S42では、集団20を構成する全ての染色体情報21のうち、最適解が存在すると判断された場合、次の製造工程S5が実行される。   Next, the computer 1 determines whether or not there is at least one chromosome information 21 (hereinafter simply referred to as “optimum solution”) that satisfies both the first target variable and the second target variable (determination). Step S42). In the determination step S42 of the present embodiment, when it is determined that an optimal solution exists among all the chromosome information 21 constituting the group 20, the next manufacturing step S5 is executed.

一方、最適解が存在しないと判断された場合は、コンピュータ1が、少なくとも一部の染色体情報21に対して交叉及び突然変異等の遺伝子操作を行い、染色体情報21を再構成する(遺伝子操作工程S43)。そして、再構成した染色体情報21に基づいて、計算工程S41及び判断工程S42が再度実行される。これにより、最適化計算工程S4では、最適解を確実に得ることができる。   On the other hand, if it is determined that there is no optimal solution, the computer 1 performs genetic operations such as crossover and mutation on at least a part of the chromosome information 21 to reconstruct the chromosome information 21 (gene manipulation step). S43). And based on the reconfigure | reconstructed chromosome information 21, calculation process S41 and judgment process S42 are performed again. Thereby, in the optimization calculation process S4, an optimal solution can be obtained reliably.

本実施形態の判断工程S42では、最適解が存在するか否かのみが判断されたが、これに限定されるわけではない。例えば、判断工程S42では、上記の条件に加え、第1目標変数で表される架構体2のコストが最も低い染色体情報21Sが、複数回(例えば、5〜15回)更新されない場合にのみ、次の製造工程S5が実行されるものでもよい。   In the determination step S42 of the present embodiment, it is determined only whether or not an optimal solution exists, but the present invention is not limited to this. For example, in the determination step S42, in addition to the above conditions, only when the chromosome information 21S with the lowest cost of the frame 2 represented by the first target variable is not updated a plurality of times (for example, 5 to 15 times), The next manufacturing process S5 may be executed.

製造工程S5では、最終世代の集団20において、最適化度が最も高い染色体情報21Sに基づいて、架構体2及び建築物が製造される。これにより、本実施形態の設計方法では、架構体2のコストを所定の範囲に抑えつつ、強度が最も高い架構体2及び建築物を、容易かつ確実に製造することができる。   In the manufacturing process S5, the frame 2 and the building are manufactured based on the chromosome information 21S having the highest degree of optimization in the group 20 of the last generation. Thereby, in the design method of this embodiment, the frame 2 and the building with the highest strength can be easily and reliably manufactured while keeping the cost of the frame 2 within a predetermined range.

なお、最適化度が最も高い染色体情報21Sとは、例えば、第2目標変数が1以上である全ての染色体情報21のうち、第1目標変数が、最も低い第1目標変数の1.10倍以下であり、かつ、第2目標変数の計算に用いられる架構体2の強度が最も高い染色体情報21と定めることができる。   The chromosome information 21S having the highest degree of optimization is, for example, 1.10 times the first target variable having the lowest first target variable among all the chromosome information 21 having the second target variable of 1 or more. The chromosome information 21 that is the following and has the highest strength of the frame 2 used for the calculation of the second target variable can be determined.

図15には、本実施形態の遺伝子操作工程S43の具体的な処理手順が示される。本実施形態の遺伝子操作工程S43では、先ず、図14に示されるように、コンピュータ1が、集団20に属する複数の染色体情報21を、第1目標変数で表される架構体2のコストが低い順に順位付けする(工程S431)。   FIG. 15 shows a specific processing procedure of the gene manipulation step S43 of the present embodiment. In the genetic manipulation step S43 of the present embodiment, first, as shown in FIG. 14, the computer 1 is low in the cost of the frame 2 that represents the plurality of chromosome information 21 belonging to the group 20 by the first target variable. Ranking in order (step S431).

次に、コンピュータ1は、各染色体情報21を、エリート群26と、非エリート群27とに分類する(工程S432)。エリート群26は、集団20に属する全ての染色体情報21のうち、最適化度が相対的に高い染色体情報21から構成される。一方、非エリート群27は、エリート群26の染色体情報21よりも最適化度が低い染色体情報21から構成される。エリート群26の割合は、適宜設定することができるが、例えば、集団20を構成する全ての染色体情報21の5〜20%程度のものと定めてもよい。   Next, the computer 1 classifies each chromosome information 21 into an elite group 26 and a non-elite group 27 (step S432). The elite group 26 is composed of chromosome information 21 having a relatively high degree of optimization among all the chromosome information 21 belonging to the group 20. On the other hand, the non-elite group 27 includes chromosome information 21 having a lower degree of optimization than the chromosome information 21 of the elite group 26. The ratio of the elite group 26 can be set as appropriate, but may be determined to be about 5 to 20% of all chromosome information 21 constituting the group 20, for example.

次に、コンピュータ1は、次の計算工程S41で用いる染色体情報21の新たな集団20を生成する(次世代集団生成工程S433)。図16には、本実施形態の次世代集団生成工程S433の具体的な処理手順が示される。   Next, the computer 1 generates a new population 20 of chromosome information 21 used in the next calculation step S41 (next generation population generation step S433). FIG. 16 shows a specific processing procedure of the next generation group generation step S433 of the present embodiment.

次世代集団生成工程S433では、先ず、コンピュータ1が、エリート群26の染色体情報21を、交叉又は突然変異させることなく、新たな集団20に含める(工程S71)。これにより、計算工程S41では、エリート群26の染色体情報21が含まれるため、最適解から遠ざかるのを防ぐことができる。このエリート群26の染色体情報21は、新たな集団20を構成する染色体情報21として、コンピュータ1に記憶される。   In the next generation population generation step S433, first, the computer 1 includes the chromosome information 21 of the elite group 26 in the new population 20 without crossover or mutation (step S71). Thereby, in calculation process S41, since the chromosome information 21 of the elite group 26 is included, it can prevent moving away from an optimal solution. The chromosome information 21 of the elite group 26 is stored in the computer 1 as the chromosome information 21 constituting the new group 20.

次に、コンピュータ1は、集団20を構成する一部の染色体情報21を対象に交叉を実施する(交叉工程S72)。   Next, the computer 1 performs crossover with respect to a part of chromosome information 21 constituting the group 20 (crossover step S72).

図17(a)、(b)に示されるように、本実施形態では、例えば、一対の染色体情報21a、21b間において、二つの交叉点29、29で挟まれた各遺伝子座22a、22bに格納されている方向情報又は位置情報が入れ替えられる。このような交叉では、一対の染色体情報21a、21b間において、同一の小梁8を定義する方向情報又は位置情報同士を入れ替えることができる。従って、交叉は、方向遺伝子座22aに格納されている方向情報、及び、位置遺伝子座22bに格納されている位置情報を改めて設定することなく、容易に再構成することができる。この再構成された染色体情報21は、新たな集団20を構成する染色体情報21として、コンピュータ1に記憶される。なお、交叉点29、29は、コンピュータ1によってランダムに設定されるのが望ましい。   As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), in the present embodiment, for example, between each pair of chromosome information 21a and 21b, the gene loci 22a and 22b sandwiched between two crossing points 29 and 29 are provided. The stored direction information or position information is replaced. In such a crossover, direction information or position information defining the same beam 8 can be exchanged between the pair of chromosome information 21a and 21b. Therefore, crossover can be easily reconfigured without setting the direction information stored in the direction locus 22a and the position information stored in the position locus 22b again. The reconstructed chromosome information 21 is stored in the computer 1 as the chromosome information 21 constituting the new group 20. Note that the intersection points 29 and 29 are desirably set at random by the computer 1.

本実施形態において、交叉は、二つの交叉点29、29で挟まれた方向情報及び位置情報を入れ換える二点交叉である場合が例示されたが、これに限定されるわけではない。交叉としては、例えば、一点交叉、多点交叉、又は一様交叉などでもよく、これらを組み合わせ実施されるものでもよい。   In the present embodiment, the case where the crossing is a two-point crossing in which the direction information and the position information sandwiched between the two crossing points 29 and 29 are exchanged is exemplified, but the present invention is not limited to this. As the crossover, for example, a single point crossover, a multipoint crossover, or a uniform crossover may be used, or a combination of these may be implemented.

次に、コンピュータ1は、集団20を構成する一部の染色体情報21を対象に突然変異を実施する(突然変異工程S73)。本実施形態の突然変異工程S73では、交叉の対象となっていない染色体情報21を対象に突然変異を実施する。   Next, the computer 1 performs a mutation on a part of chromosome information 21 constituting the group 20 (mutation step S73). In the mutation step S73 of the present embodiment, mutation is performed on the chromosome information 21 that is not subject to crossover.

図18に示されるように、本実施形態では、先ず、各染色体情報21において、方向遺伝子座22a、又は位置遺伝子座22bがランダムに選択される。次に、選択された方向遺伝子座22a、又は位置遺伝子座22bに格納された方向情報及び位置情報が、方向遺伝子座22a、又は位置遺伝子座22bに対応する方向情報、又は位置情報が取りうる全て数値のうち、ランダムに選択された数値に置換される。   As shown in FIG. 18, in the present embodiment, first, in each chromosome information 21, the direction locus 22 a or the position locus 22 b is randomly selected. Next, the direction information and the position information stored in the selected direction locus 22a or the position locus 22b are all that the direction information corresponding to the direction locus 22a or the position locus 22b or the position information can take. Of the numerical values, it is replaced with a randomly selected numerical value.

このような突然変異は、交叉とは異なり、集団20を構成する各染色体情報21に定義されている方向情報、又は位置情報に限定されることなく、新たな方向情報、又は位置情報で再構成することができる。従って、突然変異は、局所的な最適解に陥ることを防ぎうる。この再構成された染色体情報21は、新たな集団20を構成する染色体情報21として、コンピュータ1に記憶される。   Unlike crossover, such mutation is not limited to the direction information or position information defined in each chromosome information 21 constituting the group 20, but is reconstructed with new direction information or position information. can do. Therefore, the mutation can prevent falling into a local optimal solution. The reconstructed chromosome information 21 is stored in the computer 1 as the chromosome information 21 constituting the new group 20.

このように、本実施形態の最適化計算工程S4では、第1目標変数及び第2目標変数の最適化度が高いエリート群26の染色体情報21を残しつつ、残りの染色体情報21を再構成し、新たな進化を試みることができる。これにより、本発明の設計方法では、少ないサンプルで、設計因子を進化させることができる。従って、本発明の設計方法は、最適解を短時間で求めることができる。   Thus, in the optimization calculation step S4 of the present embodiment, the remaining chromosome information 21 is reconstructed while leaving the chromosome information 21 of the elite group 26 having a high degree of optimization of the first target variable and the second target variable. You can try new evolution. Thereby, in the design method of this invention, a design factor can be evolved with few samples. Therefore, the design method of the present invention can find the optimum solution in a short time.

突然変異させる染色体情報21の割合は、適宜設定することができるが、例えば、集団20を構成する全ての染色体情報21の10〜40%程度のものと定めてもよい。突然変異させる染色体情報21の割合が10%未満の場合、遺伝子情報を十分に進化させることができないおそれがある。逆に、突然変異される染色体情報21の割合が、40%を超える場合、設計制約条件に違反する遺伝子情報が大幅に増加し、最適解を短時間で求めることができないおそれがある。   The proportion of chromosome information 21 to be mutated can be set as appropriate, but may be determined to be, for example, about 10 to 40% of all chromosome information 21 constituting the group 20. If the ratio of chromosome information 21 to be mutated is less than 10%, there is a possibility that gene information cannot be sufficiently evolved. On the other hand, if the ratio of chromosome information 21 to be mutated exceeds 40%, gene information that violates the design constraint condition is greatly increased, and an optimal solution may not be obtained in a short time.

また、第1目標変数で表される架構体2のコストが許容範囲に収まり、かつ、第2目標変数で表される適応度を満足する染色体情報21が現れてからは、概ね最適解近傍を探索できていると判断することができる。このため、次世代集団生成工程S433では、良好な染色体情報21同士の交叉による進化を優先させるのが望ましい。これにより、最適化計算工程S4では、最適解を短時間で求めることができる。この場合、突然変異の割合は、集団20を構成する全ての染色体情報21の5〜10%程度に設定されてもよい。   In addition, after the chromosome information 21 that satisfies the cost of the frame 2 represented by the first target variable and falls within the allowable range and satisfies the fitness represented by the second target variable appears, the vicinity of the optimal solution is generally determined. It can be determined that the search has been completed. For this reason, in the next generation population generation step S433, it is desirable to prioritize the evolution by crossing the favorable chromosome information 21. Thereby, in optimization calculation process S4, an optimal solution can be calculated | required in a short time. In this case, the mutation rate may be set to about 5 to 10% of all chromosome information 21 constituting the group 20.

また、集団20に属する染色体情報21の個数は、15〜50個が望ましい。なお、染色体情報21の個数が15個未満であると、遺伝子情報を十分に進化させることができないおそれがある。逆に、染色体情報21の個数が50個を超えると、多くの計算時間を要するおそれがある。   The number of chromosome information 21 belonging to the group 20 is preferably 15 to 50. If the number of chromosome information 21 is less than 15, there is a possibility that gene information cannot be sufficiently evolved. Conversely, if the number of chromosome information 21 exceeds 50, a lot of calculation time may be required.

さらに、集団20に属する染色体情報21の個数は、例えば、建物の階数及び延べ床面積によっても決定されるのが望ましい。例えば、本実施形態のような二階建ての建築物の場合には、下記の延べ床面積毎に設定された個数に従って、染色体情報21が設定されるのが望ましい。また、三階建ての建築物の場合には、下記の個数に5個プラスした個数分の染色体情報21が設定されるのが望ましい。さらに、一階建ての建築物の場合には、下記個数に5個マイナスした個数分の染色体情報21が設定されるのが望ましい。
100m2未満:20個
100〜120m2:25個
120〜140m2:30個
140〜160m2:35個
160〜180m2:40個
180〜200m2:45個
200m2以上:50個
Furthermore, it is desirable that the number of chromosome information 21 belonging to the group 20 is determined by, for example, the number of floors and the total floor area of a building. For example, in the case of a two-story building such as this embodiment, it is desirable that the chromosome information 21 is set according to the number set for each total floor area described below. In the case of a three-story building, it is desirable to set the chromosome information 21 for the number obtained by adding 5 to the following number. Furthermore, in the case of a one-story building, it is desirable to set chromosome information 21 for the number obtained by subtracting 5 from the following number.
100m less than 2: 20 100~120m 2: 25 pieces 120~140m 2: 30 pieces 140~160m 2: 35 pieces 160~180m 2: 40 pieces 180~200m 2: 45 pieces 200 meters 2 or more: 50

本実施形態の設計方法では、図9に示されるように、各小梁8の配置を定義する遺伝子座22が、方向遺伝子座22a、及び位置遺伝子座22bのみからなるものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、図19に示されるように、遺伝子座22は、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bに加えて、さらに、架構面遺伝子座22cを含むものでもよい。   In the design method of the present embodiment, as shown in FIG. 9, the gene locus 22 defining the arrangement of each beam 8 is exemplified by only the directional gene locus 22a and the position gene locus 22b. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 19, the gene locus 22 may further include a frame surface gene locus 22c in addition to the direction gene locus 22a and the position gene locus 22b.

架構面遺伝子座22cは、方向遺伝子座22a及び位置遺伝子座22bと同様に、各水平架構面9A〜9Hにおいて、小梁8の本数の上限値と同一個数ずつ定義される。従って、各染色体情報21は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、小梁8毎に、架構面遺伝子座22cが割り当てられる。   The frame plane gene locus 22c is defined in the same number as the upper limit value of the number of the small beams 8 in each horizontal frame plane 9A to 9H, similarly to the direction gene locus 22a and the position gene locus 22b. Therefore, each chromosome information 21 is assigned a frame plane locus 22c for each beam 8 in each of the horizontal frame planes 9A to 9H.

また、架構面遺伝子座22cには、架構面情報が格納される。架構面情報は、各小梁8が配置される水平架構面9又は小架構面13を特定するものである。この架構面情報は、少なくとも一桁、本実施形態では一桁の数値で定義される。本実施形態の架構面情報は、例えば次のとおりである。
0:小梁の配置なし
1:水平架構面又は第1小架構面
2:第2小架構面
3:第3小架構面
Further, frame surface information is stored in the frame surface locus 22c. The frame surface information specifies the horizontal frame surface 9 or the small frame surface 13 on which the small beams 8 are arranged. This frame surface information is defined by a numerical value of at least one digit, in this embodiment, one digit. The frame surface information of this embodiment is as follows, for example.
0: No arrangement of small beams 1: Horizontal frame or first frame surface 2: Second frame surface 3: Third frame surface

例えば、図20に示されるように、第一小梁8aの架構面情報が「1」の場合、第一小梁8aは、水平架構面9に配置される。一方、第一小梁8aの架構面情報が「0」の場合、第一小梁8aは、水平架構面9に配置されない。   For example, as shown in FIG. 20, when the frame information of the first beam 8 a is “1”, the first beam 8 a is arranged on the horizontal frame 9. On the other hand, when the frame surface information of the first beam 8 a is “0”, the first beam 8 a is not arranged on the horizontal frame 9.

図21(a)に示されるように、第二小梁8bの架構面情報が「1」の場合、第二小梁8bは、第1小架構面13Aに配置される。また、図21(b)に示されるように、第二小梁8bの架構面情報が「2」の場合、第二小梁8bは、第2小架構面13Bに配置される。さらに、第二小梁8bの架構面情報が「0」の場合、第二小梁8bは、第1小架構面13A及び第2小架構面13Bに配置されない。   As shown in FIG. 21A, when the frame surface information of the second beam 8b is “1”, the second beam 8b is arranged on the first beam surface 13A. In addition, as shown in FIG. 21B, when the frame surface information of the second beam 8b is “2”, the second beam 8b is arranged on the second beam surface 13B. Furthermore, when the frame surface information of the second beam 8b is “0”, the second beam 8b is not disposed on the first beam frame 13A and the second beam frame 13B.

このように、架構面情報は、各小梁8が配置される水平架構面9又は小架構面13を特定することができるため、前実施形態のように、方向情報の桁数を小梁8が配置可能な水平架構面9又は小架構面13の個数と同一に設定して、水平架構面9又は小架構面13に配置される小梁8の有無を定義する必要がない。従って、染色体情報21は、方向情報を、小梁8の長手方向を定義する一桁の数値で定義することができるため、データ構造及び処理手順を簡略化することができる。   Thus, since the frame surface information can specify the horizontal frame surface 9 or the frame frame 13 on which each beam 8 is arranged, the number of digits of the direction information is set to the beam 8 as in the previous embodiment. It is not necessary to define the presence or absence of the small beams 8 arranged on the horizontal frame 9 or the small frame 13 by setting the same as the number of the horizontal frame 9 or the small frame 13 that can be arranged. Therefore, since the chromosome information 21 can define the direction information by a single digit value that defines the longitudinal direction of the beam 8, the data structure and the processing procedure can be simplified.

図22(a)に示されるように、遺伝子座22は、本数遺伝子座22dをさらに含むものでもよい。この本数遺伝子座22dは、各染色体情報21において、水平架構面9A〜9H毎に定義される。   As shown in FIG. 22A, the locus 22 may further include a number locus 22d. This number locus 22d is defined for each horizontal frame 9A to 9H in each chromosome information 21.

各本数遺伝子座22dには、少なくとも一桁の数値からなる本数情報が格納される。この本数情報は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、第1目標変数及び第2目標変数を計算、並びに、交叉及び突然変異させる小梁8の本数を定義するものである。   Each number locus 22d stores number information consisting of a numerical value of at least one digit. This number information defines the number of small beams 8 to be calculated and crossed and mutated in each horizontal frame plane 9A to 9H for the first target variable and the second target variable.

例えば、第1水平架構面9Aの本数情報が小梁8の本数の上限値(例えば、3)である場合は、第1水平架構面9Aにおいて、全ての小梁8を対象に、第1目標変数及び第2目標変数を計算、並びに、交叉及び突然変異させる。   For example, when the number information of the first horizontal frame surface 9A is the upper limit value (for example, 3) of the number of small beams 8, the first target is set for all the small beams 8 on the first horizontal frame surface 9A. Variables and second target variables are calculated and crossed and mutated.

一方、図22(b)に示されるように、第1水平架構面9Aの本数情報が「2」である場合は、第1水平架構面9Aにおいて、第一小梁8a及び第二小梁8bのみが対象となり、第三小梁8cが非対象となる。従って、本数情報は、各水平架構面9A〜9Hにおいて、第1目標変数及び第2目標変数の計算、並びに、交叉及び突然変異させる小梁8を、計算途中で動的に変更することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 22B, when the number information of the first horizontal frame 9A is “2”, the first beam 8a and the second beam 8b on the first horizontal frame 9A. Only the third beam 8c is untargeted. Accordingly, the number information can dynamically change the calculation of the first target variable and the second target variable, and the cross beam and the mutating beam 8 in each horizontal frame 9A to 9H during the calculation. .

これにより、この実施形態では、例えば、最適解を求める途中段階において、第1目標変数及び第2目標変数の結果に基づいて、小梁8の本数を絞り込むことができるため、最適解を効率よく求めることができる。   Thereby, in this embodiment, for example, in the middle of obtaining the optimum solution, the number of the small beams 8 can be narrowed down based on the results of the first target variable and the second target variable. Can be sought.

2 架構体
3 柱
4 梁
2 Frame 3 Column 4 Beam

Claims (14)

柱と梁とを含み、かつ
前記梁は、前記柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、前記大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する小梁とを含む建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、
前記コンピュータが、少なくとも一つの前記小梁について、遺伝的アルゴリズムに基づいて、設計因子の少なくとも一つの最適解を計算する最適化計算工程を含むことを特徴とする架構体の設計方法。
A building frame including a column and a beam, wherein the beam includes a plurality of large beams that horizontally connect between the columns, and a small beam that further partitions a horizontal frame surrounded by the large beams. A method for designing using
The frame design method comprising: an optimization calculation step in which the computer calculates at least one optimum solution of design factors for at least one of the small beams based on a genetic algorithm.
前記設計因子は、前記小梁の配置又は断面形状を含む請求項1に記載の架構体の設計方法。   The frame design method according to claim 1, wherein the design factor includes an arrangement or a cross-sectional shape of the beam. 前記最適解は、前記架構体から計算可能である互いに独立した第1目標変数及び第2目標変数をともに満足させる前記設計因子である請求項1又は2記載の架構体の設計方法。   3. The frame design method according to claim 1, wherein the optimal solution is the design factor that satisfies both the first target variable and the second target variable independent of each other that can be calculated from the frame. 4. 前記コンピュータに、前記建築物の形状と荷重条件とを含む建築物基本情報を入力する工程と、
前記コンピュータに、前記小梁を前記架構体に配置するための設計制約条件を入力する工程と、
前記コンピュータが、前記設計制約条件に基づいて、前記設計因子が異なる複数種類の染色体情報からなる集団を生成する集団生成工程とを含み、
前記最適化計算工程は、前記集団を用いて前記最適解を計算する請求項1乃至3のいずれかに記載の架構体の設計方法。
Inputting basic building information including the shape of the building and load conditions to the computer; and
Inputting into the computer design constraints for arranging the beam on the frame;
The computer includes a group generation step of generating a group consisting of a plurality of types of chromosome information with different design factors based on the design constraint condition,
The frame design method according to claim 1, wherein the optimization calculation step calculates the optimal solution using the group.
前記最適化計算工程は、
前記各染色体情報に基づいて、前記各架構体の第1目標変数及び第2目標変数を計算する計算工程、
少なくとも一部の前記染色体情報に対して交叉及び突然変異させる遺伝子操作工程、及び
前記第1目標変数及び前記第2目標変数をともに満足する少なくとも一つの前記染色体情報が存在するか否かを判断する工程を含む請求項4に記載の架構体の設計方法。
The optimization calculation process includes:
A calculation step of calculating a first target variable and a second target variable of each frame based on each chromosome information;
A gene manipulation step of crossing and mutating at least a part of the chromosome information, and determining whether or not there is at least one chromosome information satisfying both the first target variable and the second target variable The frame structure designing method according to claim 4, further comprising a step.
前記集団は、前記第1目標変数及び前記第2目標変数の最適化度が高い染色体情報からなるエリート群を含み、
前記遺伝子操作工程では、前記エリート群の前記染色体情報を交叉及び突然変異させることなく、前記新たな集団に含める請求項5記載の架構体の設計方法。
The group includes an elite group consisting of chromosome information with a high degree of optimization of the first target variable and the second target variable,
6. The frame design method according to claim 5, wherein, in the gene manipulation step, the chromosome information of the elite group is included in the new group without being crossed and mutated.
前記染色体情報は、前記水平架構面毎に、一本の前記小梁の配置を定義した遺伝子情報を格納可能な少なくとも一つの遺伝子座を含み、
前記遺伝子情報は、前記小梁の長手方向の向きを定義する方向情報、及び前記小梁の固定位置を定義する位置情報を含み、
前記遺伝子座は、前記方向情報を格納可能な方向遺伝子座、及び前記位置情報を格納可能な位置遺伝子座を含み、
前記染色体情報は、前記各水平架構面の前記小梁毎に、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座を有する請求項4乃至6のいずれかに記載の架構体の設計方法。
The chromosome information includes at least one genetic locus capable of storing genetic information defining the arrangement of one trabecule for each horizontal frame.
The genetic information includes direction information that defines a longitudinal direction of the beam, and position information that defines a fixed position of the beam.
The locus includes a direction locus capable of storing the direction information, and a position locus capable of storing the position information,
The frame structure design method according to any one of claims 4 to 6, wherein the chromosome information includes the directional locus and the position locus for each beam on each horizontal frame surface.
前記設計制約条件は、前記小梁の固定可能な向き及び位置が設定され、
前記集団生成工程では、前記設計制約条件に基づいて、前記コンピュータが決定した前記方向情報及び前記位置情報を、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座に格納する工程を含む請求項7に記載の架構体の設計方法。
In the design constraint condition, the direction and position where the beam can be fixed are set,
8. The frame according to claim 7, wherein the group generation step includes a step of storing the direction information and the position information determined by the computer based on the design constraint condition in the direction locus and the position locus. Body design method.
前記設計制約条件は、前記各水平架構面に配置される前記小梁の本数の上限値が設定され、
前記上限値は、前記各水平架構面に配置可能な前記小梁の最大本数よりも小であり、
前記染色体情報は、前記各水平架構面において、前記方向遺伝子座及び前記位置遺伝子座が、前記上限値と同一個数ずつ定義される請求項7又は8に記載の架構体の設計方法。
As the design constraint condition, an upper limit value of the number of the small beams arranged on each horizontal frame is set,
The upper limit is smaller than the maximum number of the small beams that can be arranged on each horizontal frame surface,
9. The frame structure design method according to claim 7 or 8, wherein the chromosome information is defined such that the number of the directional loci and the position loci is the same as the upper limit value in each horizontal frame plane.
前記各水平架構面は、前記小梁によって複数個の小架構面に区分され、
前記小梁は、前記水平架構面、又は前記小架構面に配置され、
前記各小梁の方向情報は、該小梁が配置可能な水平架構面又は小架構面の個数と同一の桁数の文字又は数値からなり、
前記方向情報の各桁は、該各桁に格納される前記文字又は前記数値により、前記水平架構面又は前記小架構面において、前記小梁の配置の有無が定義される請求項7乃至9のいずれかに記載の架構体の設計方法。
Each horizontal frame is divided into a plurality of small frames by the beam.
The beam is disposed on the horizontal frame or the small frame,
The direction information of each beam is composed of letters or numerical values having the same number of digits as the number of horizontal frame surfaces or small frame surfaces on which the beam can be arranged,
10. Each of the digits of the direction information is defined by the character or the numerical value stored in each digit as to whether or not the small beam is arranged on the horizontal frame or the small frame. A frame design method according to any one of the above.
前記各水平架構面は、前記小梁によって複数個の小架構面が区分され、
前記小梁は、前記水平架構面又は前記小架構面に配置され、
前記遺伝子情報は、前記小梁が配置される前記水平架構面又は前記小架構面を特定する架構面情報をさらに含み、
前記遺伝子座は、前記架構面情報を格納可能な架構面遺伝子座をさらに含む請求項7乃至9のいずれかに記載の架構体の設計方法。
Each horizontal frame is divided into a plurality of small frames by the beam.
The beam is arranged on the horizontal frame surface or the small frame surface,
The gene information further includes frame surface information for specifying the horizontal frame surface or the frame surface on which the beam is arranged,
The frame design method according to any one of claims 7 to 9, wherein the gene locus further includes a frame surface gene locus capable of storing the frame surface information.
前記最適化計算工程は、前記各染色体情報に基づいて、前記各架構体の第1目標変数及び第2目標変数を計算する計算工程、及び
少なくとも一部の前記染色体情報に対して交叉及び突然変異させる遺伝子操作工程を含み、
前記遺伝子情報は、前記各水平架構面において、前記第1目標変数及び前記第2目標変数を計算、並びに、交叉及び突然変異させる前記小梁の本数を定義する本数情報を含み、
前記遺伝子座は、前記本数情報を格納可能な本数遺伝子座をさらに含み、
前記各染色体情報は、一つの前記本数遺伝子座が定義され、
前記計算工程及び前記遺伝子操作工程は、前記各水平架構面において、前記本数情報に設定される本数分の前記小梁の前記遺伝子座のみを対象に、前記第1目標変数及び前記第2目標変数の計算、並びに、交叉及び突然変異させる請求項7乃至11のいずれかに記載の架構体の設計方法。
The optimization calculation step includes a calculation step of calculating a first target variable and a second target variable of each frame based on each chromosome information, and crossover and mutation with respect to at least a part of the chromosome information. Including a genetic manipulation step
The genetic information includes, in each horizontal frame plane, calculation of the first target variable and the second target variable, and number information that defines the number of the cross beams to be crossed and mutated,
The locus further includes a number locus capable of storing the number information,
Each chromosome information is defined by one number locus,
In the calculation step and the gene manipulation step, the first target variable and the second target variable are set only for the gene loci of the beam corresponding to the number set in the number information in each horizontal frame. The method of designing a frame structure according to any one of claims 7 to 11, wherein calculation is performed and crossover and mutation are performed.
請求項1乃至12の何れかに記載の架構体の設計方法によって計算された少なくとも一つの前記最適解に基づいて、前記架構体及び前記建築物を製造する建築物の製造方法。   A building manufacturing method for manufacturing the frame and the building based on at least one of the optimum solutions calculated by the frame designing method according to any one of claims 1 to 12. 請求項1乃至12の何れかに記載の架構体の設計方法を実行するための演算処理装置を含む設計装置。   A design apparatus including an arithmetic processing unit for executing the frame design method according to claim 1.
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