JP2015219562A - 建物の設計支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】建物の設計に際して材料やコストの無駄を抑えるようにする。
【解決手段】建物は様々な部位で構成されており、例えば、内壁には下地材や断熱材や仕上材などがその順序で配置されている。そして、建物を設計する際には、これらの部位に使用する材料を種々の材料（候補材料）の中から選択することとなるが、各候補材料の寿命や部位どうしの位置関係のデータが第１データ記憶手段２に記憶されており、“室内から見て奥にある部位（例えば、断熱材）の寿命”が“室内から見て手前にある部位（例えば、仕上材）の寿命”よりも長くなる材料を前記候補材料から材料選択手段３が選択するようになっている。このように、本発明に係る設計支援システム１は、材料の寿命を考慮した適切な材料選択を行うように構成されているので、材料やコストの無駄を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の各部位に使用する材料の選択に関して建物の設計を支援する建物の設計支援システムに関する。

従来、建物の設計を支援する建物の設計支援システムについては種々のタイプのものが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

例えば、
・ 建物を設計する段階で、設備管理費や清掃費や警備費などのコストを考慮するためのシステムや、
・ レイアウトに関して支援を行うためのシステム
など、多岐にわたっている。

特開２００３−１４１１７８号公報 特開２０１１−１４５９７９号公報

ところで、建物の各部位に使用する材料の選択に関して支援するようなシステムも望まれているが、適切な機能を有するものは提案されていない。

本発明は、上述の問題を解消することのできる、建物の設計支援システムを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、図１に例示するものであって、建物の各部位に使用する材料の選択に関して建物の設計を支援する、建物の設計支援システム（１）において、
材料を選択する際の候補となる材料を“候補材料”と称し、建物における一の部位の手前側に配置される他の部位であって該一の部位を取り替え又は修繕する際に取り除かなければならない部位を該一の部位に関しての“手前側部位”と称し、該手前側部位の奥側に配置される前記一の部位を“奥側部位”と称する場合に、
各部位についてどの部位が手前側部位又は奥側部位となるかという部位どうしの相対的な位置関係を示すデータ（以下、“位置関係データ”とする）、及び各候補材料についての寿命のデータ（以下、“寿命データ”とする）、を少なくとも記憶する第１データ記憶手段（２）と、
該第１データ記憶手段（２）に記憶された前記位置関係データと前記寿命データとに基づいて、奥側部位の寿命がその手前側部位の寿命よりも長くなるように各部位の材料を各候補材料から選択する材料選択手段（３）と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、各候補材料についての材料コストのデータ、及び各候補材料についての取り替え工事又は修繕工事のコストのデータを少なくとも記憶する第２データ記憶手段（４）と、
前記第１及び第２データ記憶手段（２，４）に記憶されている各データに基づいて、前記奥側部位の取り替え又は修繕とそれに伴う手前側部位の取り替えとに掛かるコスト（以下、“修繕コスト”とする）を、各部位に使用される各候補材料に関連付けて計算する修繕コスト計算手段（５）と、
建物の目標耐用年数と、該修繕コスト計算手段（５）により計算された修繕コストと、前記第１データ記憶手段（２）に記憶された寿命データと、に基づいて、建物の目標耐用年数に到達するまでに建物全体に掛かる修繕コストの総和（以下、“ライフサイクルコスト”とする）を計算するライフサイクルコスト計算手段（６）と、
該ライフサイクルコスト計算手段（６）により計算されたライフサイクルコストを、各部位に使用される各候補材料に関連付けて記憶するライフサイクルコスト記憶手段（７）と、
を備え、
前記材料選択手段（３）は、奥側部位の寿命が手前側部位の寿命よりも長くなると共に前記ライフサイクルコストが低く抑えられるように各部位の材料を各候補材料から選択するように構成されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、各候補材料の取り替え又は修繕に際してどのような施工法を用いるかのデータを各候補材料に関連付けたデータとして記憶する第３データ記憶手段（８）、
を備え、
前記修繕コスト計算手段（５）は、複数の部位の取り替え又は修繕に際して同一又は類似の施工法が用いられることにより前記修繕コストが削減される場合にはその削減分も考慮して修繕コストを計算するように構成され、
前記ライフサイクルコスト計算手段（６）は、該削減分も考慮したライフサイクルコストを計算するように構成されたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の発明において、各候補材料についての環境指標のデータ（以下、“環境指標データ”とする）を記憶する第４データ記憶手段（９）、
を備え、
前記材料選択手段（３）は、前記ライフサイクルコストと前記環境指標データとを考慮して材料を選択するように構成されたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、前記環境指標データが、各候補材料についてのＣＯ_２排出量、ＳＯｘ排出量、ＮＯｘ排出量、及びエネルギー消費量の内のいずれかであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明において、前記材料選択手段（３）により選択された材料と、前記第１データ記憶手段（２）に記憶されている寿命データと、に基づいて、建物の長期修繕計画のデータを出力する長期修繕計画出力手段（１０）、を備えたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、前記材料選択手段（３）が、前記奥側部位の寿命が前記手前側部位の寿命の略整数倍となるように各部位の材料を前記候補材料から選択するように構成されたことを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１，２，３及び７に係る発明によれば、材料やコストの無駄を抑えることができる。

請求項４及び５に係る発明によれば、ライフサイクルコスト及び環境指標を考慮して建物を設計することができる。

請求項６に係る発明によれば、詳細な長期修繕計画を得ることができる。

図１は、本発明に係る建物の設計支援システムの構成の一例を示すブロック図である。 図２は、建物における各部位の配置状態（序列）の一例を示すブロック図である。 図３(a) 〜(c) は、順に配置された３つの部位の寿命の関係を模式的に例示する図である。

以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係る建物の設計支援システムは、建物の各部位に使用する材料の選択に関して建物の設計を支援するシステムであって、特に集合住宅の設計に用いて好適なシステムである。

ここで、建物の各部位とは、例えば外壁の下地材（図２の符号Ｈ参照）や仕上材（同図の符号Ｉ参照）などのように、建物を建築した後の修繕工事などにおいて取り替えや修繕を行う必要がある部位のことをいう。また、建物を設計する際には、各部位に使用する材料を複数の候補となる材料から選択することが行われるが、該候補となる材料を本明細書では“候補材料”と称することとする。例えば、外壁下地材（部位）Ｈに用いる材料として、あるメーカーの下地材Ｈ１、同じ又は別のメーカーの下地材Ｈ２、及び同じ又は別のメーカーの下地材Ｈ３が候補となる場合、それら３つの下地材Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が外壁下地材Ｈの候補材料となり、外壁仕上材（部位）Ｉに用いる材料として、あるメーカーの仕上材Ｉ１、及び同じ又は別のメーカーの仕上材Ｉ２が候補となる場合、それら２つの仕上材Ｉ１，Ｉ２が外壁仕上材Ｉの候補材料となる。また、建物における一の部位の手前側（作業スペースの側から見て手前側をいう）に配置される他の部位であって該一の部位を取り替え又は修繕する際に取り除かなければならない部位を該一の部位に関しての（つまり、該一の部位との関係において）“手前側部位”と称し、該手前側部位の奥側（作業スペースの側から見て奥側をいう）に配置される前記一の部位を（前記他の部位との関係において）“奥側部位”と称することとする。例えば、図２に示すように、下地材Ｄ、断熱材Ｅ及び仕上材Ｆが、作業スペースの奥側から手前側に掛けてその順序で配置されているとすると、断熱材Ｅは下地材Ｄに関して手前側部位と称することができると共に仕上材Ｆに関して奥側部位と称することができ、仕上材Ｆは下地材Ｄ及び断熱材Ｅに関して手前側部位と称することができ、逆に、下地材Ｄ及び断熱材Ｅは仕上材Ｆに関して奥側部位と称することができる。

本発明に係る設計支援システムは、図１に符号１で例示するものであって、
・ 各部位についてどの部位が手前側部位又は奥側部位となるかという部位どうしの相対的な位置関係を示すデータ（以下、“位置関係データ”とする）と、
・ 各候補材料についての寿命のデータ（以下、“寿命データ”とする）と、
を少なくとも記憶する第１データ記憶手段２を備えている。また、該設計支援システム１は、該第１データ記憶手段２に記憶された前記位置関係データと前記寿命データとに基づいて、奥側部位の寿命がその手前側部位の寿命よりも長くなるように各部位の材料を各候補材料から選択する材料選択手段３、を備えている。ここで、前記寿命データは、例えば、ある候補材料の寿命が５年であるとか１０年であるとかのデータである。

いま、建物を建設した後で ある部位（奥側部位）を取り替えたり修繕したりする場合は、当然ながらその前に手前側部位を取り除かなければならず、該奥側部位を取り替えたり修繕したりした後に新たな手前側部位を設置する必要がある。したがって、手前側部位の寿命が奥側部位の寿命よりも長いと（つまり、手前側部位よりも寿命が短い材料（候補材料）を奥側部位に使用してしまうと）、該手前側部位をその寿命に到達するまで使用することができず、その分、無駄が生じてしまう。しかしながら、本発明によれば、前記材料選択手段３による材料の選択は、奥側部位の寿命がその手前側部位の寿命よりも長くなるように行われるため、その点において材料（コスト）の無駄を抑えることができる。

この場合、上述した材料選択手段３は、前記奥側部位の寿命が前記手前側部位の寿命の略整数倍となるように各部位の材料を前記候補材料から選択するように構成しておくと良い。ここで、図３(a) 〜(c) は、順に配置された３つの部位の寿命の関係を模式的に例示する図であり、同図(a) は、最も奥側にある部位（下地材１）の寿命の周期（言い換えれば、修繕の周期）を示し、同図(b) は、その手前側にある部位（下地材２）の寿命の周期を示し、同図(c) は、さらに手前側にある部位（仕上材）の寿命の周期を示している。このようにした場合には、材料（コスト）の無駄をさらに抑えることができる。

一方、前記設計支援システム１には、各候補材料についての材料コストのデータを少なくとも記憶する第２データ記憶手段４、を設けておいても良い。また、候補材料は、修繕工事において取り替える必要がある候補材料と、取り替えずに修繕で足りる候補材料と、に分かれるが、該第２データ記憶手段４には、
・ 取り替えが必要な候補材料についての取り替え工事のコストのデータと、
・ 修繕で足りる候補材料についての修繕工事のコストのデータと、
を記憶させておくと良い。

これらの２つのコスト（つまり、取り替え工事のコストと、修繕工事のコスト）は、いずれも１つの部位（候補材料）を単独で取り替えたり修繕したりする際に掛かるコストである。しかしながら、ある部位（手前側部位）の奥側に配置されている部位（奥側部位）を取り替えたり修繕したりするには、（該奥側部位の取り替え又は修繕の際に）該手前側部位の取り替え工事を一緒に行う必要があるので、該奥側部位の取り替え又は修繕に必要なコストには、
・ 該奥側部位の取り替え工事又は修繕工事のコスト
・ その手前側にある１つ又は複数の部位（手前側部位）の取り替え工事のコスト
・ 修繕ではなく取り替える部位については、該部位に使用する材料のコスト（材料コスト）
を含める必要がある。そこで、前記設計支援システム１には、
・ 前記第１及び第２データ記憶手段２，４に記憶されている各データに基づいて、
・ 奥側部位の取り替えが必要な場合には、該奥側部位の取り替えとそれに伴う手前側部位の取り替えとに掛かるコスト（以下、“修繕コスト”とする）を各部位に使用される各候補材料に関連付けて計算し、
・ 奥側部位が修繕で足りる場合には、該奥側部位の修繕とそれに伴う手前側部位の取り替えとに掛かる修繕コストを各部位に使用される各候補材料に関連付けて計算する、
修繕コスト計算手段５を設けておくと良い。

ところで、上述のように各候補材料の寿命データは記憶されているので、建物を設計する段階でその建物の目標耐用年数を決めておくと、各候補材料の取り替え又は修繕が何回必要かが分かる。該候補材料を使用する部位の１回の修繕コストは前記修繕コスト計算手段５により計算されるので、
・ 建物の目標耐用年数と、
・ 該修繕コスト計算手段５により計算された修繕コストと、
・ 前記第１データ記憶手段２に記憶されている各候補材料の寿命データと、
に基づいて、建物の目標耐用年数に到達するまでに建物全体に掛かる修繕コストの総和（生涯費用であり、以下、“ライフサイクルコスト”とする）を計算するライフサイクルコスト計算手段６を設けておくと良い。なお、各部位の寿命やコスト（材料コストや、取り替え工事又は修繕工事のコスト）は、用いる材料（候補材料）によって異なるので、前記ライフサイクルコストも、各部位に用いる材料の組み合わせによって異なることとなる。したがって、前記ライフサイクルコスト計算手段６は、種々の候補材料の組み合わせに関するライフサイクルコストを計算するように構成しておくと良い。ここで、本明細書における“建物のライフサイクルコスト”は、少なくとも、
・ 建物の各部位の取り替え工事又は修繕工事のコストと、
・ 該取り替え工事の際に掛かる材料コストと、
を含むものであれば良いが、
・ 建物建設の際の工事のコストと、
・ 建物建設の際に掛かる材料コストと、
を含むものであっても良い。

また、該ライフサイクルコスト計算手段６により計算されたライフサイクルコストを、各部位に使用される各候補材料に関連付けてライフサイクルコスト記憶手段７に記憶させておいて、上述した材料選択手段３は、奥側部位の寿命が手前側部位の寿命よりも長くなると共に前記ライフサイクルコストが低く抑えられるように各部位の材料を各候補材料から選択するように構成しておくと良い。

以上のように構成した場合には、建物の設計段階で材料を選択するに際して、材料の寿命だけを判断するのではなく、取り替え工事又は修繕工事のコストや、各候補材料の材料コストをも総合的に判断することとなり、材料やコストの無駄を効果的に抑えることができる。

さらに、各候補材料の取り替え又は修繕に際してどのような施工法を用いるかのデータ（どのような技能を持つ職人が必要であるかとか、足場が必要であるかとかのデータである）を各候補材料に関連付けたデータとして記憶する第３データ記憶手段８を設けておいて、前記修繕コスト計算手段５は、複数の部位の取り替え又は修繕に際して同一又は類似の施工法が用いられることにより前記修繕コストが削減される場合にはその削減分も考慮して修繕コストを計算するように構成し、前記ライフサイクルコスト計算手段６は、該削減分も考慮したライフサイクルコストを計算するように構成しておくと良い。以下、２つの部位（部位Ｊと部位Ｋ）を例にして具体的に説明する。

今、これら２つの部位ＪとＫとは、上述した奥側部位と手前側部位の関係（つまり、取り替え又は修繕するタイミングが拘束される関係）には無く、それぞれ別々のタイミングで取り替え又は修繕を行って良い部位であるとする。そして、これら２つの部位Ｊ，Ｋの寿命は異なり、修繕工事をしなければならないタイミングも異なる一方で、該２つの部位Ｊ，Ｋの修繕にはほぼ同じ位置に足場を組む必要があるとする。そのような場合には、それらの部位Ｊ，Ｋの修繕を別々に行うよりも一緒に行った方がその足場を共に利用でき、別々に足場を組む場合に比べて工事コストを削減でき、建物全体のライフサイクルコストを削減できる場合がある。そのようなことは、足場に限るものではない。例えば、部位ＪとＫの修繕が“同じ技能を持つ作業者（職人）”で行えるような場合は、部位Ｊの修繕工事のため、及び部位Ｋの修繕工事のために一々作業者が現場まで足を運ぶよりも該部位Ｊの修繕と該部位Ｋの修繕を同時にやった方が工事コストを削減でき、建物全体のライフサイクルコストを削減できる場合がある。このような点までを考慮して前記修繕コスト計算手段５が修繕コストを計算するようにすると良い。

一方、各候補材料についての環境指標のデータ（以下、“環境指標データ”とする）を記憶する第４データ記憶手段９、を設けておいて、前記材料選択手段３は、前記ライフサイクルコストと前記環境指標データとを考慮して材料を選択するように構成しておいても良い。前記環境指標データは、各候補材料についてのＣＯ_２排出量、ＳＯｘ排出量、ＮＯｘ排出量、及びエネルギー消費量の内のいずれかであるようにしても良い。つまり、目的関数を２つ（具体的には、ライフサイクルコストと、ＣＯ_２排出量等の環境指標）又はそれ以上（具体的には、ライフサイクルコストと、複数の環境指標）設けておいて前記材料選択手段３は最適解を求めるようにすると良い。この場合、求めた解はパレート最適解（集合）となるので、建物全体の材料選択を１つの最適解を満たすように行うのではなく、ある最適解を満たす部分と、別の最適解を満たす部分とに分かれるような材料選択を行うようにしても良い。例えば、建物が集合住宅の場合には、通常は、各専有部の所有者の好みや希望は異なるので、各所有者がどの最適解を選ぶか（つまり、ライフサイクルコストを重視するか、環境指標を重視するか、或いはそれらのバランスを重視するか）を選択できるようにしても良い。

ところで、本発明に係る設計支援システム１には、建物の長期修繕計画のデータを出力する長期修繕計画出力手段１０、を設けておいても良い。このような長期修繕計画のデータは、前記材料選択手段３により選択された材料（建物に実際に使用する材料）と、前記第１データ記憶手段２に記憶されている寿命データ（建物に実際に使用する各材料の寿命データ）と、に基づいて作成及び出力されるようにすると良く、該長期修繕計画出力手段１０にはモニター（不図示）やプリンタ（不図示）を接続しておいて、該長期修繕計画のデータを可視化できるようにしておくと良い。そのようにした場合には、詳細な長期修繕計画をほぼ自動入力によって作成することができる。なお、その出力の形態は、建物のどの部位をいつ修繕すれば良いかが分かるものであればどのような形態でも良く、表（長期修繕計画表）の形態で行うようにしても、或いは、グラフの形態で行うようにしても、どちらでも良い。また、各部位に実際に使用する材料を手入力できる入力装置（例えば、キーボードとかマウスなど）を設けておいて、前記材料選択手段３により選択された材料を使用しなかった部位については材料変更を手入力で行えるようにしても良い。

ところで、本発明に係る設計支援システム１がマンション等の集合住宅に使用される場合においては、該長期修繕計画は共用部だけでなく専有部についても提案されることとなり、共用部だけでなく専有部も含めた大規模の修繕工事を計画的に実施することが可能となる。専有部について修繕工事を行うかどうかの判断は各専有部の所有者に委ねられることとなるが、他の専有部や共用部の修繕工事と一緒に工事を行う場合には修繕工事に必要は設備や道具や作業者を効率的に利用できることとなって修繕コストも（別個に独自で修繕工事を行う場合に比べて）安くなるというメリットがある。

１ 建物の設計支援システム
２ 第１データ記憶手段
３ 材料選択手段
４ 第２データ記憶手段
５ 修繕コスト計算手段
６ ライフサイクルコスト計算手段
７ ライフサイクルコスト記憶手段
８ 第３データ記憶手段
９ 第４データ記憶手段
１０ 長期修繕計画出力手段

Claims (7)

1. 建物の各部位に使用する材料の選択に関して建物の設計を支援する、建物の設計支援システムにおいて、
   材料を選択する際の候補となる材料を“候補材料”と称し、建物における一の部位の手前側に配置される他の部位であって該一の部位を取り替え又は修繕する際に取り除かなければならない部位を該一の部位に関しての“手前側部位”と称し、該手前側部位の奥側に配置される前記一の部位を“奥側部位”と称する場合に、
   各部位についてどの部位が手前側部位又は奥側部位となるかという部位どうしの相対的な位置関係を示すデータ（以下、“位置関係データ”とする）、及び各候補材料についての寿命のデータ（以下、“寿命データ”とする）、を少なくとも記憶する第１データ記憶手段と、
   該第１データ記憶手段に記憶された前記位置関係データと前記寿命データとに基づいて、奥側部位の寿命がその手前側部位の寿命よりも長くなるように各部位の材料を各候補材料から選択する材料選択手段と、
   を備えたことを特徴とする、建物の設計支援システム。
2. 各候補材料についての材料コストのデータ、及び各候補材料についての取り替え工事又は修繕工事のコストのデータを少なくとも記憶する第２データ記憶手段と、
   前記第１及び第２データ記憶手段に記憶されている各データに基づいて、前記奥側部位の取り替え又は修繕とそれに伴う手前側部位の取り替えとに掛かるコスト（以下、“修繕コスト”とする）を、各部位に使用される各候補材料に関連付けて計算する修繕コスト計算手段と、
   建物の目標耐用年数と、該修繕コスト計算手段により計算された修繕コストと、前記第１データ記憶手段に記憶された寿命データと、に基づいて、建物の目標耐用年数に到達するまでに建物全体に掛かる修繕コストの総和（以下、“ライフサイクルコスト”とする）を計算するライフサイクルコスト計算手段と、
   該ライフサイクルコスト計算手段により計算されたライフサイクルコストを、各部位に使用される各候補材料に関連付けて記憶するライフサイクルコスト記憶手段と、
   を備え、
   前記材料選択手段は、奥側部位の寿命が手前側部位の寿命よりも長くなると共に前記ライフサイクルコストが低く抑えられるように各部位の材料を各候補材料から選択するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の、建物の設計支援システム。
3. 各候補材料の取り替え又は修繕に際してどのような施工法を用いるかのデータを各候補材料に関連付けたデータとして記憶する第３データ記憶手段、
   を備え、
   前記修繕コスト計算手段は、複数の部位の取り替え又は修繕に際して同一又は類似の施工法が用いられることにより前記修繕コストが削減される場合にはその削減分も考慮して修繕コストを計算するように構成され、
   前記ライフサイクルコスト計算手段は、該削減分も考慮したライフサイクルコストを計算するように構成された、
   ことを特徴とする請求項２に記載の、建物の設計支援システム。
4. 各候補材料についての環境指標のデータ（以下、“環境指標データ”とする）を記憶する第４データ記憶手段、
   を備え、
   前記材料選択手段は、前記ライフサイクルコストと前記環境指標データとを考慮して材料を選択するように構成された、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の、建物の設計支援システム。
5. 前記環境指標データは、各候補材料についてのＣＯ_２排出量、ＳＯｘ排出量、ＮＯｘ排出量、及びエネルギー消費量の内のいずれかである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の、建物の設計支援システム。
6. 前記材料選択手段により選択された材料と、前記第１データ記憶手段に記憶されている寿命データと、に基づいて、建物の長期修繕計画のデータを出力する長期修繕計画出力手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の、建物の設計支援システム。
7. 前記材料選択手段は、前記奥側部位の寿命が前記手前側部位の寿命の略整数倍となるように各部位の材料を前記候補材料から選択するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の、建物の設計支援システム。

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