JP2015060415A - 構造設計支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】設計者が望む結果を容易に得ることが可能な構造設計支援システムを提供する。【解決手段】複数種類の梁材と柱材との組み合わせによって特定される建物ユニット毎に予め許容剪断耐力が計算された結果が表形式で記憶された計算表データベース２と、そこに記憶された建物ユニットを組み合わせてユニット建物の構成を設定する建物構成設定手段３１と、水平力に対して基準を満たしているか否かの検定を行う水平耐力検定手段４と、基準を満たさないと判定された場合に、基準の達成度が最も低い部分を含む建物ユニットを抽出する交換ユニット抽出手段５１と、抽出された建物ユニットを計算表データベースに記憶された別の建物ユニットに置き換えて新たなユニット建物の構成を設定する一部変更手段３２とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の建物ユニットを連結させて構築されるユニット建物の水平力に対する構造設計支援システムに関するものである。

地震や風などによって建物が受ける水平力（水平荷重）に対して、建物の保有水平耐力がそれを上回るように構造設計を行う必要がある。そして、その保有水平耐力を検定するための構造設計支援システムが知られている（特許文献１−４参照）。

特許文献１には、建物ユニットどうしを連結部材で連結させることで水平方向に生じる剪断力（水平剪断力）を伝達可能にしたユニット建物と、その保有水平耐力の構造計算方法が開示されている。

また、特許文献２には、柱と梁と耐力フレームによって形成される１スパンフレームに、水平荷重の作用位置を変化させて柱に発生する軸力を応力解析で求め、単位水平荷重と軸力との関係を示す表にして設計に利用する方法が開示されている。

さらに、特許文献３にも、建物ユニットごとの個別設計条件の下で予め構造計算を行って結果表をデータベースに記憶させておき、その後の構造設計を迅速に行えるようにしたシステムが開示されている。

一方、特許文献４には、ユニット建物の構造設計支援システムであって、建物の方向毎に必要壁量を算定して、水平力に対する耐力を検定するシステムが開示されている。

特開２００１−２１４５３０号公報 特開２０１１−１８３１５号公報 特開２０１０−２１１４３１号公報 特開２００９−２６３０３号公報

ところで構造設計支援システムは、設定された構造に対して検定が行えるだけでなく、検定結果により構造の変更が必要になった場合に、容易に変更と再検定が行えるシステムが望まれる。

また、構造設計者は、単に耐力が基準を満たす建物が選定されれば満足できるのではなく、経済性や材料使用量や設計にかかる時間なども考慮していずれの構造設計支援システムが良いかを判断する。

そこで、本発明は、設計者が望む結果を容易に得ることが可能な構造設計支援システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の構造設計支援システムは、鋼製の梁材及び柱材によって骨組みが形成される複数の建物ユニットを連結させて構築されるユニット建物の水平力に対する構造設計支援システムであって、複数種類の梁材と柱材との組み合わせによって特定される建物ユニット毎に予め許容剪断耐力が計算された結果が表形式で記憶された計算表データベースと、前記計算表データベースに記憶された建物ユニットを組み合わせてユニット建物の構成を設定する建物構成設定手段と、前記建物構成設定手段で設定された前記ユニット建物が前記水平力に対して基準を満たしているか否かの検定を行う水平耐力検定手段と、前記水平耐力検定手段で基準を満たさないと判定された場合に、前記設定されたユニット建物を構成する複数の建物ユニットの中から前記基準の達成度が最も低い部分を含む建物ユニットを抽出する交換ユニット抽出手段と、前記交換ユニット抽出手段で抽出された建物ユニットを、前記計算表データベースに記憶された別の建物ユニットに置き換えて新たなユニット建物の構成を設定する一部変更手段とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記計算表データベースには、所定の優先順位に従って建物ユニットが並べられた許容剪断耐力表が記憶されており、前記一部変更手段では、その優先順位に基づいて置き換える建物ユニットを選定することができる。

また、前記計算表データベースに記憶された建物ユニットでは置き換えができない場合に、前記基準の達成度が次に低い部分を含む建物ユニットを抽出する再抽出手段を備えた構成とすることが好ましい。

さらに、前記交換ユニット抽出手段で複数の建物ユニットが一度に抽出された場合に、剛心からの距離を基準にいずれか一つの建物ユニットを抽出する剛心距離判定手段を備えた構成とすることもできる。

また、前記建物構成設定手段及び一部変更手段は、選択不能に設定された建物ユニットを除いて前記計算表データベースから建物ユニットを選定することができる。

このように構成された本発明の構造設計支援システムは、複数種類の梁材と柱材との組み合わせによって特定される建物ユニット毎に予め許容剪断耐力が計算された結果を表形式にして計算表データベースに記憶させておく。

そして、計算表データベースに記憶された建物ユニットを組み合わせて構成が設定されたユニット建物に対して、水平耐力検定手段で検定を行い、基準を満たさなかった場合には、基準の達成度が最も低い建物ユニットのみを交換して、再度検定を行う。

このため、最初に設定したユニット建物の構成を大きく変えることなく、再検定を行うことで、設計者が望むユニット建物の構成を容易に得ることができる。

また、計算表データベースを設計者が望む優先順位で作成しておくことで、設計者が望むユニット建物に迅速にたどり着くことができる。さらに、基準の達成度が最も低い建物ユニットの置き換えができない場合でも、再抽出手段を設けることで、自動的に基準を満たすユニット建物の構成を決定させることができる。

また、基準の達成度が最も低い建物ユニットが複数、抽出された場合であっても、剛心からの距離を基準にした剛心距離判定手段によって一つの建物ユニットを抽出することができ、変更による捩じれの影響を最小限に抑えることができる。

さらに、建物ユニットの配置関係などの制限によって選択不能な建物ユニットが存在する場合でも、それらを除いて計算表データベースから建物ユニットを選定させることができる。

本実施の形態の構造設計支援システムの構成を示したブロック図である。 ユニット建物の水平構面を説明する斜視図である。 本実施の形態の構造設計支援システムが組み込まれた設計の流れを説明するフローチャートである。 設計地震力の算出方法を説明するための説明図である。 設計風圧力の算出方法を説明するための説明図である。 設計地震力及び設計風圧力の算出結果を示した一例である。 ねじれ補正係数の算出結果を示した一例である。 負担地震力及び負担風圧力の算出方法を説明するための説明図である。 許容剪断耐力の算出結果を示した一例である。 保有水平耐力の計算式を説明するための説明図である。 保有水平耐力及び構造特性係数の算出結果を示した一例である。 水平耐力検定手段による検定結果を示した一例である。 交換ユニット抽出手段、再抽出手段及び剛心距離判定手段の処理の流れを説明するフローチャートである。 交換ユニット抽出手段の処理を説明するための説明図である。 剛心距離判定手段の処理を説明するための説明図である。 剛心距離判定手段の別の処理を説明するための説明図である。 実施例の建物ユニットどうしの特殊な連結パターンの一例を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の構造設計支援システムの構成を示したブロック図である。また、図２は、本実施の形態の構造設計支援システムを使って設計が行われるユニット建物１０の構成を説明する斜視図である。さらに、図３は、本実施の形態の構造設計支援システムが組み込まれる設計の流れを説明するフローチャートである。

まず、ユニット建物１０の構成から説明すると、ユニット建物１０は、直方体状（箱形）の建物ユニット１を、上下左右に複数、隣接設置して構築される戸建て住宅などの建物である。

また、建物ユニット１は、図４に示すように、柱材としての４本の柱１１と、長辺方向（桁方向）の柱１１，１１間に架け渡される梁材としての桁梁１２と、短辺方向（妻方向）の柱１１，１１間に架け渡される梁材としての妻梁１３とによって、構造部材となる骨組構造体が構成される。この骨組構造体は、柱１１と梁材（１２，１３）とがジョイントピースを介して溶接によって剛接合されたラーメン構造体となっている。

ここで、柱１１は、角形鋼管などの閉断面の材料によって形成されている。また、梁材（１２，１３）は、Ｃ形鋼などの開放断面の材料によって形成されている。なお、桁梁１２及び妻梁１３には、それぞれ屋根梁（天井梁）と床梁とがある。

このような鋼製材料によって骨組みが形成される建物ユニット１には、外形の大きさだけでなく複数の種類がある。すなわち、異なる断面の柱１１及び梁材（１２，１３）を組み合わせることによって、外形が同じであっても許容剪断耐力が異なる建物ユニット１が形成されることになる。

そして、図２に示すように、複数の建物ユニット１，・・・が隣接して設置されて連結部材１５（図１６参照）の位置で連結されると、建物ユニット１，１間で水平剪断力の伝達が行われるユニット建物１０が形成される。この連結部材１５には、厚い鋼板や箱状の鋼製部材が使用できる。

このようにして構築されるユニット建物１０には、上階がある場合は上階の建物ユニット１の床構面が、また最上階や平屋の場合は建物ユニット１の天井構面が水平構面１０１として形成されることになる。そして、並べられた建物ユニット１，・・・を覆う形状の水平構面１０１によって、捩じれを考慮しながらも建物全体で水平力に抵抗する構造として扱うことができるようになる。

図１は、本実施の形態の構造設計支援システムの主要な構成を示している。まず、計算表データベース２には、図９に示すような、複数種類の梁材（１２，１３）と柱材（１１）との組み合わせによって特定される建物ユニット（１，・・・）毎に、予め許容剪断耐力（Pa'）が計算された結果が表形式で記憶されている。

ここで、許容剪断耐力（Pa'）とは、建物ユニットの各部材（柱１１、桁梁１２、妻梁１３）のいずれかが許容応力度に達する時、又は層間変形角が規定値に達する時の水平力を指す。

この図９に例示した表を、以下では許容剪断耐力表（Pa'表）と呼ぶ。この許容剪断耐力表には、所定の優先順位に従って複数種類の建物ユニットが並べられている。ここで、表の１行が１種類の建物ユニットに関するデータとなっている。

この優先順位は、任意に設定することができる。例えば図９に示すように、各階ごとに桁梁１２の許容剪断耐力（表の右から３列目）が低い順に建物ユニットを並べることができる。この場合、許容剪断耐力表の上から順番に建物ユニットを選んでいくと、基準に近い経済設計が行えることになる。

この優先順位はこれに限定されるものではない。例えば鋼材使用量を減らしたい場合は、建物ユニット１に使用される鋼材量の少ない順に並べることができる。また、鋼材使用量と単価とは必ずしも連動しないため、材料費を抑えたい場合は価格の低い順に並べることができる。さらに、検定の繰り返しを避けて短時間で設計を終了させたい場合は、許容剪断耐力が高い順に並べることもできる。

そして、建物構成設定手段３１では、計算表データベース２に記憶された建物ユニットを読み込んで、それらを組み合わせることで検定用の一つのユニット建物１０の構成（以下、「構成メンバー」という場合もある。）を設定する。

水平耐力検定手段４では、建物構成設定手段３１で設定されたユニット建物１０が水平力（設計地震力、設計風圧力）に対して基準を満たしているか否かの検定を行う。

ここで、「基準」とは、検定の判定基準を指す。例えば、設計値／許容値で検定を行う場合は1が検定値の最低基準であり、「設計値／許容値≦1」となることが「基準を満たす」ことになる。なお、設計者の判断によって余裕率を高く設定する場合は、検定値は1よりも小さくなる。反対に、許容値／設計値で検定を行う場合は、「許容値／設計値≧1」となることが「基準を満たす」ことになる。

そして、交換ユニット抽出手段５１では、水平耐力検定手段４で基準を満たさないと判定された場合に、設定されたユニット建物１０を構成する複数の建物ユニット１，・・・の中から、基準の達成度が最も低い建物ユニットを抽出する。

ここで、「基準の達成度が最も低い」とは、他との比較で最も基準から下回る方向で離れていることを指す。例えば、設計値／許容値で検定を行う場合は、数値が大きいほど基準の達成度が低いことになる。反対に、許容値／設計値で検定を行う場合は、数値が小さいほど基準の達成度が低いことになる。

基準の達成度が最も低い建物ユニット１が一つしか抽出されなかった場合は抽出処理をその時点で終了させることができるが、複数の建物ユニット１，１が一度に抽出された場合には、剛心距離判定手段５３によりさらに抽出処理を続ける。

剛心距離判定手段５３では、ユニット建物１０の剛心からの距離に基づいて建物ユニット１を一つに絞り込む。詳細は後述するが、基準の達成度が最も低い部分が２箇所で選ばれた場合（図１４のユニットフレーム７２１，７２２参照）、距離が遠い方の部分を含む建物ユニット（図１４の建物ユニット７２Ｅ参照）が抽出される。

また、一方向（Ｘ方向）の距離が同じとなる基準の達成度が最も低い部分が３箇所で選ばれた場合（図１５のユニットフレーム７３１，７３２，７３３参照）、直交する他方向（Ｙ方向）の距離が遠い方の部分を含む建物ユニット（図１５の建物ユニット７３Ｃ参照）が抽出される。

一部変更手段３２では、交換ユニット抽出手段５１又は剛心距離判定手段５３で抽出された建物ユニット１を、計算表データベース２に記憶された別の建物ユニットに置き換えて新たなユニット建物１０の構成を設定する。

すなわち計算表データベース２の許容剪断耐力表（図９）が、桁梁１２の許容剪断耐力の低い順に並べられている場合、一番上の建物ユニットでは基準を満たさなかったときに、表の次の行に記憶されている建物ユニットを選んで置き換える。なお、表の順番に従って建物ユニットを選定しない場合もあるが、そのような例外ルールについては実施例で説明する。

ここで、交換ユニット抽出手段５１で抽出された建物ユニット１が許容剪断耐力表（Pa'表）の最下位にあり、置き換えが可能な建物ユニットが存在しない場合がある。そのような場合は、再抽出手段５２によって、基準の達成度が次に低い部分を含む建物ユニットを抽出して、一部変更手段３２に送る。

そして、一部変更手段３２で別の建物ユニットに置き換えることで新たに構成が設定されたユニット建物１０に対して、水平耐力検定手段４で検定を行う。水平耐力検定手段４で検定を行った結果、基準を満たしていると判定されたユニット建物１０は、決定された構成として出力手段６に出力される。

次に、図３を参照しながら、ユニット建物１０の構造設計の流れについて説明する。

まず、ステップＳ１でプランの決定を行う。ここでいう「プラン」とは、使用する建物ユニット１の外形（平面形状及び立面形状）、組み合わせ及び配置、並びに使用する外壁１４及び間仕切りの種類及び配置などを決めることで、ユニット建物１０の全体構成を決めることを言う。

続いてステップＳ２では、プランで決めた建物ユニット１の外形と固定荷重に合った許容剪断耐力表（Pa'表）を、計算表データベース２の中から選択して読み込む。

例えば図４に示したユニット建物１０は、すべて同じ平面形状（図示されていないが立面形状も同じ）であるため、固定荷重も同じ場合は同じ許容剪断耐力表（Pa'表）を使用することができる。これに対して図１６に示すような平面形状の小さなＳユニット１Ａには、Ｌユニット１Ｂと同じ許容剪断耐力表（Pa'表）を使用することはできない。

また、固定荷重の違いによっても、使用する許容剪断耐力表（Pa'表）が変わることになる。この固定荷重は、付加メニュー（建物ユニットの付加物）の有無、外壁の種類、屋根の種類、積雪荷重などによって変わる。このため、計算表データベース２には、複数の許容剪断耐力表（Pa'表）が記憶されている。

許容剪断耐力表（Pa'表）に記憶された複数の建物ユニットの種類の中から、最初に建物ユニットを選定する場合は、基本的には表の一番上に記憶されている建物ユニットを選ぶ。なお、実施例で説明するように配置関係によっては選定できない建物ユニットもあるため、その場合はそれを除いて最も一番上にある建物ユニットを選定する。

そしてユニット建物１０を構成するすべての建物ユニット１，・・・を計算表データベース２から選ぶことによって、ユニット建物１０の最初の内部構成（構成メンバー）が選定されたことになる（ステップＳ３）。以下で説明するように、この初期設定されたユニット建物１０の検定結果がすべて基準を満たしていれば、そのままユニット建物１０の構成として決定されることになる。

続いてステップＳ４では、ユニット建物１０の通り毎に、設計水平力（設計地震力、設計風圧力）、ねじれ補正係数、偏心率、剛性率などを算出する。本実施の形態では、図２を使って説明したように、ユニット建物１０は水平構面１０１によって建物ユニット１，１間で水平剪断力が伝達されるようになっている。

そこで、図４に示すように桁梁１２及び妻梁１３の位置に合わせた通り毎に１次設計の検討を行う。Ｘ方向には、２つの建物ユニット１，１の妻梁１３，１３が並ぶＸ１列からＸ４列までの通りがある。また、Ｙ方向には、２つの建物ユニット１，１の桁梁１２，１２が並ぶＹ１列からＹ４列までの通りがある。

この通り毎に、以下の式１を使って設計地震力Pkを算出する。
一方、設計風圧力Pwは、図５のＹ１列に例示したように、見附面積Anに対して以下の式２を使って算出する。
ここで、式２は３階建てのユニット建物１０の計算式を例示している。なお、1F,2F,3Fは、それぞれ１階、２階、３階を示す。

図６には、設計地震力Pk及び設計風圧力Pwの計算結果を、階毎、通り毎にまとめて表にした一例を示した。なお、この図６の表は、図４，５に基づいて計算した結果ではなく、単なる例示である。

そして、図７の表には、設計地震力Pkと設計風圧力Pwに加えて、各通りのねじれ補正係数α、ユニット建物１０の各階の偏心率や剛性率などを示した。なお、この図７の表についても、図４−６とは関係なく単なる例示である。

続いてステップＳ５では、ユニット建物１０全体で、ねじれ補正係数を考慮した各通りにかかる負担水平力Bd（負担地震力Bk,負担風圧力Bw）の算出を行う。

負担地震力Bkと負担風圧力Bwは、図８に示すように、Ｙ方向をｎ列とし、Ｘ方向をｍ番目として、以下の式３，４によって算出できる。
ここで、各建物ユニットの桁梁１２又は妻梁１３で表現できる部分をユニットフレーム（ｎ列ｍ番目）としている。

そして、図９に示した計算表データベース２の許容剪断耐力表のPa'の値を使って、通り毎に負担地震力Bkと負担風圧力Bwとの検定を行う（ステップＳ６）。

ここで、図９の構成部材の欄には板厚のみを示している。それ以外の寸法については、例えばＣ形鋼で形成される屋根梁は、梁の高さを200mm、フランジの幅を75mmとすることができる。また、床梁の場合は、梁の高さを150mm、フランジの幅を75mmとすることができる。さらに、柱１１には、一辺100mmの角形鋼管を使用することができる。

ステップＳ６の検定では、「設計値／許容値≦1」の検定を行う。すなわち、負担地震力Bk／許容剪断耐力Pa'≦1、かつ、負担風圧力Bw／許容剪断耐力Pa'≦1の両方の基準を満たしているか否かを通り毎に検定する。

ここまでのステップが１次設計となる。以下のステップでは、２次設計について説明する。

ステップＳ７では、ユニット建物１０全体の構造特性係数Ds'と、保有水平耐力ΣQeyを算出する。保有水平耐力ΣQey及び構造特性係数Ds'は、図１０Ａを参照しながら次の式５，６により算出することができる。
ここで、各建物ユニットのユニットフレームｎの保有水平耐力Qey_nの合計が同一平面内の保有水平耐力ΣQey_nとなる。

なお、図１０Ｂに示すように、保有水平耐力ΣQey及び構造特性係数Ds'を予め計算しておき、その計算結果を表形式で計算表データベース２に記憶させておくことができる。こうすることによって、許容剪断耐力（Pa'）と同様に必要な時に計算データベース表２から読み込むことができる。

続いてステップＳ８では、保有水平耐力ΣQeyが必要保有水平耐力ΣQunを上回っているかの検定を行う。すなわち、ΣQey／ΣQun≧1であれば、基準を満たしていることになる。

ここで、必要保有水平耐力ΣQunは、次の式７により算出することができる。
図１１に、検定結果の一例を示す。ここで、２次設計の保有水平耐力の検定では、「許容値／設計値≧1」となることが「基準を満たす」ことになるため、数値が小さいほど基準の達成度が低いことになる。なお、図１１の表の「ユニットＦ」は、各建物ユニットの桁梁１２又は妻梁１３で表現できるユニットフレームを指す。

次に、上述してきた検定によって、最初に設定された構成メンバーが基準を満たさなかった場合について説明する。すなわち、図１２のステップＳ１１及びステップＳ１２が、図３のフローチャートで説明したステップＳ３−Ｓ８に該当する。そして、最初の構成メンバーで検定を通過した場合は、そのまま最初に設定された構成メンバーに決定される（ステップＳ１３）。

これに対して、最初の構成メンバーの検定結果が、１次設計又は２次設計の少なくともいずれか一方で基準を満たさなかった場合は、ステップＳ１４に移行する。ここでは、交換ユニット抽出手段５１によって、最初に設定されたユニット建物１０の構成メンバーの中から、一つだけ交換する建物ユニット１を抽出する。

図１３は、交換ユニット抽出手段５１を説明するための具体例を示した図である。この図に示されたユニット建物７０Ａは、５つの建物ユニット７１Ａ−７１Ｅを連結することで構成されている。なお、７Ａはユニット建物７０Ａの剛心の位置を示している。

そして、各建物ユニット７１Ａ−７１Ｅの妻梁を含むユニットフレームの横には、１次設計の検定値（（負担地震力Bk又は負担風圧力Bw）／許容剪断耐力Pa'））が記載されている。この検定値は1以下であれば基準を満たしていることになるので、図１３の右上の建物ユニット７１Ａの右側のユニットフレーム７１１のみが、検定値を満たしていないことになる。

このように基準の達成度が最も低い検定値を含む建物ユニット７１Ａが一つしかない場合は、次のステップＳ１５に移行することができる。ステップＳ１５では、許容剪断耐力表（Pa'表）の現在選ばれている建物ユニット７１Ａの構成の次の行の建物ユニットを選んで、建物ユニット７１Ａと交換する。

ここで許容剪断耐力表（Pa'表）に、現在選ばれている建物ユニット７１Ａの構成の次の行に建物ユニットが存在しない場合は、再抽出手段５２によって基準の達成度が次に低い検定値を探すことになる（ステップＳ１６）。なお、図１３に示した例では、「基準の達成度が次に低い検定値」が複数存在することになるので、そのような場合は以下のステップＳ１７と同様の処理が行われる。

ステップＳ１４で複数の建物ユニット１，１が選定される場合は、ステップＳ１７に移行して剛心距離判定手段５３により処理を行うことになる。図１４は、剛心距離判定手段５３を説明するための具体例を示した図である。この図に示されたユニット建物７０Ｂは、５つの建物ユニット７２Ａ−７２Ｅを連結することで構成されている。

このユニット建物７０Ｂでは、右上の建物ユニット７２Ａの右側のユニットフレーム７２２の検定値と、左中の建物ユニット７２Ｅの左側のユニットフレーム７２１の検定値とが同じ値（1.03）で、基準の達成度が最も低い検定値となっている。

このような場合は、剛心距離判定手段５３で剛心７Ｂからのユニットフレーム７２１，７２２の距離（新座標ｒ）を判定する。そして、剛心７ＢからのＸ方向の距離（新座標ｒ）が遠いユニットフレーム７２１を含む建物ユニット７２Ｅを、交換するための建物ユニットとして抽出する。

このように剛心７Ｂからの距離が離れている建物ユニット７２Ｅを補強しても、ユニット建物７０Ｂ全体の捩じれが大きくなって他の建物ユニット７２Ａ−７２Ｄの負担が意図せずに増加するという事態の発生を防ぐことができる。すなわち捩じれの変化が最も少なくなるような変更にすることで、検定の繰り返しを最小限に抑えることができる。

一方、一方向の距離だけでは交換する建物ユニットを一つに絞れない場合があるため、ステップＳ１８で処理を続ける。図１５に示されたユニット建物７０Ｃは、５つの建物ユニット７３Ａ−７３Ｅを連結することで構成されている。

このユニット建物７０Ｃでは、右側の建物ユニット７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの右側のユニットフレーム７３１，７３２，７３３の検定値がすべて同じ値（1.03）で、基準の達成度が最も低い検定値となっている。また、これらのユニットフレーム７３１，７３２，７３３の剛心７ＣからのＸ方向の距離（新座標ｒ）も同じである。

そこで、Ｘ方向に直交する方向となるＹ方向の距離で比較する。その結果、右下の建物ユニット７３Ｃの距離が最も剛心７Ｃから遠くなるため、ユニットフレーム７３３を含む建物ユニット７３Ｃを、交換するための建物ユニットとして抽出する。

以上のようにして図３のステップＳ６及びステップＳ８の両方の基準を満たす構成メンバーが決定した後に、ユニット建物１０の水平構面１０１の検定を行う（ステップＳ９）。この水平構面１０１の検定で基準が満たされなかった場合は、水平構面１０１の補強仕様を変更して、再度検定を行うことになる。

次に、本実施の形態の構造設計支援システムの作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の構造設計支援システムは、複数種類の梁材（１２，１３）と柱１１との組み合わせによって特定される建物ユニット１毎に予め許容剪断耐力（Pa'）が計算された結果を、許容剪断耐力表（Pa'表）として計算表データベース２に記憶させておく。

そして、計算表データベース２に記憶された建物ユニットを組み合わせて構成が設定されたユニット建物１０に対して、水平耐力検定手段４で検定を行い、基準を満たさなかった場合には、基準の達成度が最も低い建物ユニット１のみを交換して、再度検定を行う。

このため、最初に設定したユニット建物１０の構成を大きく変えることなく、再検定を行うことで、設計者が望むユニット建物１０の構成を容易に得ることができる。

また、許容剪断耐力表（Pa'表）を設計者が望む優先順位で作成しておくことで、設計者が望むユニット建物１０に迅速にたどり着くことができる。さらに、基準の達成度が最も低い建物ユニット１の置き換えができない場合でも、再抽出手段５２を設けることで、自動的に基準を満たすユニット建物１０の構成を決定させることができる。

また、基準の達成度が最も低い建物ユニット１，１が複数、抽出された場合であっても、剛心からの距離を基準にした剛心距離判定手段５３によって一つの建物ユニットを抽出することができ、変更による捩じれの影響を最小限に抑えることができる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例について、図１６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一符号又は同一用語を使って説明する。

前記実施の形態では、許容剪断耐力表（Pa'表）の上から順番に建物ユニットを抽出していく場合について説明した。これに対して本実施例では、建物ユニット１，・・・の配置関係などの制限によって選択不能な建物ユニットが存在する場合について説明する。

図１６に示したユニット建物１０Ａは、右側が桁サイズの長い建物ユニットであるＬユニット１Ｂと、桁サイズの短い建物ユニットであるＳユニット１Ａとによって構成されている。

このような場合は、Ｓユニット１Ａとの連結部材１５がＬユニット１Ｂの桁梁１２の途中に接続されることになるため、補強梁１６が必要になるだけでなく、Ｌユニット１Ｂの部材に最低断面寸法という制限ができる。

この最低断面寸法は、Ｌユニット１Ｂの桁サイズによっても異なるが、一辺100mmの角形鋼管の柱１１と組み合わせる場合は、例えば桁サイズが5514mmのときに、屋根梁の最低断面寸法は梁の高さが200mm、フランジの幅が75mm，板厚が3.2mmとなる。

このため、許容剪断耐力表（Pa'表）の上位に、この最低断面寸法よりも小さい断面の屋根梁が組み込まれた建物ユニットがあったとしても、それを選定することはできない。許容剪断耐力表（Pa'表）を下がっていき、この最低断面寸法を満たす屋根梁が組み込まれた建物ユニットを選定することになる。

このような特殊な配置は、図１６に示した例だけでなく、様々な例がある。このように建物ユニットの配置関係などの制限によって選択不能となる建物ユニットが許容剪断耐力表（Pa'表）に存在する場合であっても、それらを除く例外ルールを設定しておくことで、許容剪断耐力表（Pa'表）から建物ユニットを適切に選定させることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

１０，１０Ａ ユニット建物
１ 建物ユニット
１Ａ Ｓユニット（建物ユニット）
１Ｂ Ｌユニット（建物ユニット）
１１ 柱（柱材）
１２ 桁梁（梁材）
１３ 妻梁（梁材）
２ 計算表データベース
３１ 建物構成設定手段
３２ 一部変更手段
４ 水平耐力検定手段
５１ 交換ユニット抽出手段
５２ 再抽出手段
５３ 剛心距離判定手段

Claims (5)

1. 鋼製の梁材及び柱材によって骨組みが形成される複数の建物ユニットを連結させて構築されるユニット建物の水平力に対する構造設計支援システムであって、
   複数種類の梁材と柱材との組み合わせによって特定される建物ユニット毎に予め許容剪断耐力が計算された結果が表形式で記憶された計算表データベースと、
   前記計算表データベースに記憶された建物ユニットを組み合わせてユニット建物の構成を設定する建物構成設定手段と、
   前記建物構成設定手段で設定された前記ユニット建物が前記水平力に対して基準を満たしているか否かの検定を行う水平耐力検定手段と、
   前記水平耐力検定手段で基準を満たさないと判定された場合に、前記設定されたユニット建物を構成する複数の建物ユニットの中から前記基準の達成度が最も低い部分を含む建物ユニットを抽出する交換ユニット抽出手段と、
   前記交換ユニット抽出手段で抽出された建物ユニットを、前記計算表データベースに記憶された別の建物ユニットに置き換えて新たなユニット建物の構成を設定する一部変更手段とを備えたことを特徴とする構造設計支援システム。
2. 前記計算表データベースには、所定の優先順位に従って建物ユニットが並べられた許容剪断耐力表が記憶されており、前記一部変更手段では、その優先順位に基づいて置き換える建物ユニットを選定することを特徴とする請求項１に記載の構造設計支援システム。
3. 前記計算表データベースに記憶された建物ユニットでは置き換えができない場合に、前記基準の達成度が次に低い部分を含む建物ユニットを抽出する再抽出手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造設計支援システム。
4. 前記交換ユニット抽出手段で複数の建物ユニットが一度に抽出された場合に、剛心からの距離を基準にいずれか一つの建物ユニットを抽出する剛心距離判定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の構造設計支援システム。
5. 前記建物構成設定手段及び一部変更手段は、選択不能に設定された建物ユニットを除いて前記計算表データベースから建物ユニットを選定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の構造設計支援システム。