JP2023049849A - Design support apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和2年12月3日 2020年度GBRC構造技術セミナーにて公開 令和3年1月22日 JSCA関西 新年研究会にて公開 令和3年2月10日 JFEエンジニアリング株式会社 土木建築専門部会にて公開 令和3年3月12日 (一社)日本建築構造技術者協会関西出版「JSCA関西 4月号会誌」にて公開Applied for application of
本発明は、設計支援装置に関する。 The present invention relates to a design support device.
従来、強度部材が配設されるべき座標上の基線を特定し、要素部材と基線との位置関係からグループ化する要素部材を識別可能にして、個々の有限要素データに特別な識別タグを付すような手間暇を必要とする入力作業を必要とせず、基線の特定だけでグルーピング作業をコンピュータに実行させる骨組構造最適化設計装置が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a coordinate base line on which strength members should be arranged is specified, the element members to be grouped can be identified from the positional relationship between the element members and the base line, and a special identification tag is attached to each finite element data. There is known a frame structure optimization design device that causes a computer to perform grouping work only by specifying a baseline without requiring such time-consuming input work (for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の技術では、特定された、強度部材が配設されるべき座標上の基線から、要素部材のグルーピング作業を行う。しかし、上記特許文献1には、入力された複数の設計条件の各々に対し、構造部材の断面構造を計算し、構造部材のグルーピングを行い、その結果を比較可能に表示することについては記載されていない。
In the technique described in
本発明は上記事実を考慮して、複数の設計条件の各々に対し、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を比較することができることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above facts, it is an object of the present invention to be able to compare the structural design of a building using an appropriate number of groups of structural members for each of a plurality of design conditions.
本発明に係る設計支援装置は、設計対象の建物であって、複数の構造部材を含む建物をモデル化した建物モデル、及び前記設計対象の建物に関する複数の設計条件を受け付ける入力部と、前記複数の設計条件の各々に対し、前記設計条件に基づいて、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、前記複数の構造部材を、同一の構造断面とすべき構造部材からなる複数のグループに分類するグルーピングを行うグルーピング処理部と、前記複数の設計条件の各々についての前記グルーピングの結果を、比較可能に表示する表示部と、を含んで構成されている。 A design support apparatus according to the present invention includes an input unit that receives a building model that is a building to be designed and that includes a plurality of structural members, and a plurality of design conditions related to the building to be designed; For each of the design conditions of , for each of the plurality of structural members of the building, based on the design conditions, the cross-sectional structure of the structural member should be calculated, and the plurality of structural members should have the same structural cross-section. A grouping processing unit that performs grouping for classifying structural members into a plurality of groups, and a display unit that displays the results of the grouping for each of the plurality of design conditions so that they can be compared.
本発明に係る設計支援装置によれば、入力部によって、設計対象の建物であって、複数の構造部材を含む建物をモデル化した建物モデル、及び前記設計対象の建物に関する複数の設計条件を受け付ける。グルーピング処理部によって、前記複数の設計条件の各々に対し、前記設計条件に基づいて、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、前記複数の構造部材を、同一の構造断面とすべき構造部材からなる複数のグループに分類するグルーピングを行う。そして、表示部によって、前記複数の設計条件の各々についての前記グルーピングの結果を、比較可能に表示する。 According to the design support device of the present invention, the input unit receives a building model, which is a building to be designed and includes a plurality of structural members, and a plurality of design conditions related to the building to be designed. . A grouping processing unit calculates, for each of the plurality of design conditions, a cross-sectional structure of each of the plurality of structural members of the building based on the design conditions, and divides the plurality of structural members into: Grouping is performed to classify structural members into a plurality of groups that should have the same structural cross section. Then, the display unit displays the results of the grouping for each of the plurality of design conditions so that they can be compared.
このように、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、前記複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、前記複数の構造部材を分類するグルーピングを行い、グルーピングの結果を、比較可能に表示することにより、複数の設計条件の各々に対し、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を比較することができる。 Thus, for each of the plurality of design conditions received, for each of the plurality of structural members of the building, the cross-sectional structure of the structural member is calculated, and the plurality of Grouping is performed to classify the plurality of structural members based on the characteristic amounts of each of the structural members, and the results of grouping are displayed in a comparable manner, thereby providing an appropriate number of groups for each of a plurality of design conditions. The structural design of buildings using structural members can be compared.
本発明に係る設計支援装置において、前記設計条件は、検定比の目標値、保有耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、柱軸力比の目標値、各階の変形角の目標値、柱梁ブレースのランク指定、又は強度の指定を含むことができる。これにより、検定比の目標値、保有耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、柱軸力比の目標値、各階の変形角の目標値、柱梁ブレースのランク指定、又は強度の指定を満たす、建物の構造設計を支援することができる。 In the design support device according to the present invention, the design conditions include a target value for verification ratio, a target value for retained strength margin, the number of iterative calculations, a target value for column axial force ratio, a target value for deformation angle of each floor, and a column and beam. Brace rank designations or strength designations may be included. This satisfies the target value of the verification ratio, the target value of the retained strength margin, the number of repetition calculations, the target value of the column axial force ratio, the target value of the deformation angle of each floor, the rank specification of the column beam brace, or the specification of strength , can support the structural design of buildings.
本発明に係る設計支援装置において、前記表示部は、前記複数の設計条件の各々についての前記グルーピングの結果として、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、又は前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる前記構造部材の特徴量を、比較可能に表示することができる。これにより、複数の設計条件の各々について、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、又は前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる前記構造部材の特徴量を、比較可能に表示することができる。 In the design support device according to the present invention, the display unit displays the yield value, the number of structural members, the number of types of structural members, or stress analysis for the building model as a result of the grouping for each of the plurality of design conditions. The feature values of the structural members obtained from the results can be displayed for comparison. As a result, for each of a plurality of design conditions, the yield value, the number of structural members, the number of types of structural members, or the characteristic amounts of the structural members obtained from the stress analysis results for the building model can be displayed in a comparable manner. can be done.
本発明に係る設計支援装置において、前記グルーピング処理部は、前記複数の設計条件の各々に対し、前記設計条件に基づいて、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、前記構造断面の計算結果を有する前記複数の構造部材を含む前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、前記複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、前記グルーピングを行うことができる。 In the design support device according to the present invention, the grouping processing unit, for each of the plurality of design conditions, calculates a cross-sectional structure of each of the plurality of structural members of the building based on the design conditions. The grouping may be performed based on the feature amount of each of the plurality of structural members obtained from the result of stress analysis for the building model including the plurality of structural members having the calculation result of the structural cross section. can.
本発明に係る設計支援装置において、前記設計条件は、検定比の目標値、保有耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、柱軸力比の目標値、各階の変形角の目標値、柱梁ブレースのランク指定、又は強度の指定を含むことができる。 In the design support device according to the present invention, the design conditions include a target value for verification ratio, a target value for retained strength margin, the number of iterative calculations, a target value for column axial force ratio, a target value for deformation angle of each floor, and a column and beam. Brace rank designations or strength designations may be included.
本発明に係る設計支援装置において、前記グルーピング処理部は、前記設計条件に対して前記断面構造を計算する際に、前記構造断面の計算結果を有する前記複数の構造部材を含む前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、前記複数の構造部材の各々の断面構造を変更することを、前記設計条件を満たすまで繰り返すことができる。 In the design support device according to the present invention, when calculating the cross-sectional structure with respect to the design conditions, the grouping processing unit calculates the stress on the building model including the plurality of structural members having the calculation result of the structural cross-section. Changing the cross-sectional structure of each of the plurality of structural members based on the analysis results can be repeated until the design conditions are satisfied.
以上説明したように、本発明の設計支援装置によれば、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、前記複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、前記複数の構造部材を分類するグルーピングを行い、グルーピングの結果を、比較可能に表示することにより、複数の設計条件の各々に対し、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を比較することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the design support apparatus of the present invention, for each of the received plurality of design conditions, for each of the plurality of structural members of the building, the cross-sectional structure of the structural member is calculated, and the building model Based on the feature quantity of each of the plurality of structural members obtained from the stress analysis results for the plurality of structural members, grouping is performed to classify the plurality of structural members, and the grouping results are displayed in a comparable manner. The advantage is that for each of the design conditions, the structural design of the building with the appropriate number of groups of structural members can be compared.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
<本発明の第1の実施の形態の設計支援装置の構成>
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る設計支援装置100は、CPU12、グラフィックカード13、GPU14、RAM16、HDD18、通信インタフェース21、及びこれらを相互に接続するためのバス23を備えている。
[First embodiment]
<Configuration of the design support device according to the first embodiment of the present invention>
As shown in FIG. 1, the
CPU12、GPU14は、各種プログラムを実行する。RAM16は、CPU12による各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられる。記録媒体としてのHDD18には、後述する設計支援処理ルーチンを実行するためのプログラムを含む各種プログラムや各種データが記憶されている。
The
本実施の形態における設計支援装置100を、設計支援処理ルーチンを実行するためのプログラムに沿って、機能ブロックで表すと、図2に示すようになる。設計支援装置100は、入力部10、演算部20、及び出力部50を備えている。
FIG. 2 shows the
入力部10は、設計担当者の操作により、設計対象の建物であって、複数の構造部材(柱、梁、壁、ブレース等)を含む建物をモデル化した建物モデルの入力を受け付けるとともに、設計対象の建物に関する設計条件を複数受け付ける。
The
例えば、設計担当者の操作により、建物モデルに対して、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、複数の構造部材を配置させる。そして、設計担当者の操作により、図3の入力画面により、複数の設計条件を受け付ける。 For example, a plurality of structural members are arranged for each type of structural member (column, beam, wall, brace, etc.) in the building model by the operation of the person in charge of design. Then, a plurality of design conditions are accepted on the input screen of FIG. 3 by the operation of the person in charge of design.
例えば、設計条件は、検定比の目標値、保有耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、柱軸力比の目標値、各階の変形角の目標値、柱梁ブレースのランク指定、又は強度の指定を含む。 For example, the design conditions include the target value of the verification ratio, the target value of the retained strength margin, the number of repetition calculations, the target value of the column axial force ratio, the target value of the deformation angle of each floor, the rank designation of the column beam brace, or the strength including designation.
図3の入力画面では、検定比の目標値、保有耐力余裕度の目標値、偏心率の調整有無、柱梁耐力比の目標値、S柱のグルーピング層数、繰り返し計算回数、RC部材の検討実施の有無、耐力壁の検討実施の有無、一次設計時のτレベルの目標値、及び柱長期軸力比の目標値を受け付ける例を示している。また、この入力画面では、各階について、変形角の目標値、柱梁ブレースのランク指定、及び強度の指定を受け付ける例を示している。 On the input screen in Fig. 3, the target value of the verification ratio, the target value of the retained strength margin, whether or not to adjust the eccentricity ratio, the target value of the column-to-beam strength ratio, the number of grouping layers of the S column, the number of repetition calculations, and the consideration of RC members It shows an example of receiving the presence/absence of implementation, the presence/absence of study implementation of load-bearing walls, the target value of τ level at the time of primary design, and the target value of column long-term axial force ratio. Also, this input screen shows an example of receiving a target value of the deformation angle, designation of the rank of the beam-column brace, and designation of strength for each floor.
本実施の形態では、入力部10は、上記入力画面により、設計条件を繰り返し受け付けることにより、複数の設計条件を受け付ける。
In the present embodiment, the
演算部20は、断面構造計算部22、グルーピング処理部28、及び表示部30を備えている。断面構造計算部22及びグルーピング処理部28は、グルーピング処理部の一例である。
The
断面構造計算部22は、建物モデルの構造部材の各々について、構造部材の部材情報に基づいて、後述する学習装置200により予め学習した断面構造計算用の学習済みモデルを用いて、構造部材の断面構造を計算し、計算結果を表示する。例えば、計算結果として、計算された断面構造を反映した構造部材を、建物のボリュームに重畳させて視覚的に表示したり、計算された構造部材の断面構造を用いた、数量、重さ、コストの計算結果を表示したりする。
For each structural member of the building model, the cross-sectional
断面構造計算用の学習済みモデルは、部材情報(図4の長さL、角度θ、建物内の位置(高さ方向の位置、平面上の位置)、階高、部材密度(スパン)、負担面積、荷重条件、所属するフレームのせん断力負担率、等)を入力データとし、断面構造を表す断面情報(図4の部材幅D、部材成B、部材厚t、材料強度、部材重量、部材性能、等)とを出力データとする(図5参照)。例えば、図5に示されるように、モデルの一例としてニューラルネットワークを用いることができ、学習アルゴリズムの一例としてディープラーニングを用いることができ、学習用データの部材情報を入力したときに、当該学習用データの断面情報が出力されるように、断面構造計算用の学習済みモデルが学習される。 The learned model for cross-sectional structure calculation includes member information (length L in Fig. 4, angle θ, position in the building (position in the height direction, position on the plane), floor height, member density (span), load Area, load conditions, shear force burden ratio of the frame to which it belongs, etc.) are input data, and cross-sectional information representing the cross-sectional structure (member width D, member composition B, member thickness t, material strength, member weight, member performance, etc.) are output data (see FIG. 5). For example, as shown in FIG. 5, a neural network can be used as an example of a model, and deep learning can be used as an example of a learning algorithm. A learned model for cross-sectional structure calculation is learned so that cross-sectional information of the data is output.
そして、断面構造計算部22は、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、当該設計条件を満たすように、建物モデルの構造部材の各々の断面構造を変更する。
Then, the cross-sectional
具体的には、断面構造計算部22は、構造断面の計算結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行い、応力解析の結果に基づいて、設計条件を満たすように、各構造部材の断面構造を変更する。これを、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、当該設計条件を満たすまで繰り返す。
Specifically, the cross-sectional
グルーピング処理部28は、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、構造断面の計算結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、複数の構造部材を、同一の断面構造とすべき構造部材からなる複数のグループに分類するグルーピングを行う。
For each of the received design conditions, the
具体的には、構造部材の種類毎に、グルーピングさせるべき構造部材群の特徴量の分布に基づいて、グルーピングを行う。このグルーピングが、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、繰り返し行われ、複数の設計条件の各々に対してグルーピング結果が得られる。グルーピングのアルゴリズムの一例として、クラスタリング手法を用いることができる。 Specifically, grouping is performed for each type of structural member based on the distribution of the characteristic amount of the structural member group to be grouped. This grouping is repeated for each of the received multiple design conditions, and a grouping result is obtained for each of the multiple design conditions. A clustering method can be used as an example of a grouping algorithm.
例えば、構造断面の計算結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行い、応力解析の結果に基づいて、構造部材群の特徴量を求め、構造部材の種類毎に、構造部材群の特徴量の分布に基づいて、構造部材群のクラスタリングを行い、同一クラスタの構造部材の断面構造を統一するように、断面構造を変更し、変更後の構造断面を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行い、応力解析の結果を出力する。特徴量は、応力解析の結果として得られる、長期軸力、短期モーメント、短期軸力や、柱の長さ、柱の座標などを含む。 For example, stress analysis is performed on a building model including a plurality of structural members having structural cross section calculation results, and based on the results of the stress analysis, the feature values of the structural member group are obtained, and for each type of structural member, A group of structural members is clustered based on the distribution of the feature values of the group of structural members, the cross-sectional structures of the structural members in the same cluster are changed so as to unify the cross-sectional structures, and a plurality of structures having the changed structural cross-sections. Stress analysis is performed on the building model including members, and the stress analysis result is output. The feature values include long-term axial force, short-term moment, short-term axial force, column length, column coordinates, etc. obtained as a result of stress analysis.
表示部30は、複数の設計条件の各々についてのグルーピングの結果を、比較可能に表示する。
具体的には、表示部30は、図6に示すように、複数の設計条件の各々についてのグルーピングの結果として、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、又は前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる前記構造部材の特徴量を、比較可能に表示する。図6では、複数の設計条件の各々について、断面構造計算部22及びグルーピング処理部28の各処理の実行状態、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、及び建物モデルに対する応力解析の結果から得られる構造部材の特徴量(耐震要素水平力負担率平均値、検定比)を表示する例を示している。
The
Specifically, as shown in FIG. 6, the
また、図7に示すように、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、又は前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる前記構造部材の特徴量の関係をグラフにして表示してもよい。図7左に、歩掛り値と構造部材の種類数の関係を表すグラフを表示する例を示している。このグラフは、設計条件の各々について得られた歩掛り値と構造部材の種類数の組み合わせをプロットしたものである。また、図7右に、グラフ上で選択されたプロットに対応する設計条件についてのグルーピング結果の詳細情報(建物モデルの上面図、検定比分布など)を表示する例を示している。 Further, as shown in FIG. 7, the relationship between the yield value, the number of structural members, the number of types of structural members, or the feature amount of the structural members obtained from the result of stress analysis for the building model may be displayed in the form of a graph. good. The left side of FIG. 7 shows an example of displaying a graph representing the relationship between the yield value and the number of types of structural members. This graph plots the combination of the yield value and the number of types of structural members obtained for each design condition. The right side of FIG. 7 shows an example of displaying detailed information of the grouping result (top view of building model, test ratio distribution, etc.) for the design condition corresponding to the plot selected on the graph.
<本発明の第1の実施の形態の学習装置の構成>
上記図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る学習装置200は、設計支援装置100と同様に、CPU12、グラフィックカード13、GPU14、RAM16、HDD18、通信インタフェース21、及びこれらを相互に接続するためのバス23を備えている。
<Structure of the learning device according to the first embodiment of the present invention>
As shown in FIG. 1, the
CPU12、GPU14は、各種プログラムを実行する。RAM16は、CPU12による各種プログラムの実行時におけるワークエリア等として用いられる。記録媒体としてのHDD18には、学習処理を実行するためのプログラムを含む各種プログラムや各種データが記憶されている。
The
本実施の形態における学習装置200を、学習処理を実行するためのプログラムに沿って、機能ブロックで表すと、図8に示すようになる。学習装置200は、入力部110、演算部120、及び出力部150を備えている。
FIG. 8
入力部110は、建物の実績情報から構造部材(柱、梁、壁、ブレース等)の各々について得られる、構造部材の位置情報を含む部材情報と、構造部材の断面構造との組み合わせを含む学習用データを入力として受け付ける。
The
演算部120は、学習部122を備えている。
The
学習部122は、入力部10により受け付けた複数の学習用データに基づいて、構造部材の種類毎に、断面構造計算用の学習済みモデルを得る。
The
本実施の形態では、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、断面構造計算用の学習済みモデルを生成し、設計支援装置100に対して、出力部150により出力する。
In this embodiment, a learned model for cross-sectional structure calculation is generated for each type of structural member (column, beam, wall, brace, etc.) and output to the
<学習装置の動作>
次に、本発明の第1の実施の形態に係る学習装置200の動作について説明する。
<Operation of learning device>
Next, operation of the
入力部110によって、建物の実績情報から構造部材(柱、梁、壁、ブレース等)の各々について得られる、構造部材の位置情報を含む部材情報と、構造部材の断面構造との組み合わせを含む学習用データを入力として受け付ける。そして、学習部122は、入力部110により受け付けた複数の学習用データに基づいて、断面構造計算用の学習済みモデルを得る。
Learning including combinations of member information including position information of structural members and cross-sectional structures of structural members obtained from the
<設計支援装置の動作>
次に、本発明の第1の実施の形態に係る設計支援装置100の動作について説明する。
<Operation of design support device>
Next, operation of the
入力部10によって、設計担当者の操作により、設計対象の建物であって、複数の構造部材(柱、梁、壁、ブレース等)を含む建物をモデル化した建物モデルの入力を受け付けるとともに、設計対象の建物に関する複数の設計条件を受け付けると、設計支援装置100によって、図9に示す設計支援処理ルーチンが実行される。
The
まず、ステップS100において、断面構造計算部22は、入力された複数の構造部材を含む建物モデルを取得する。
First, in step S100, the
ステップS102では、断面構造計算部22は、建物モデルの構造部材の各々について、構造部材の部材情報に基づいて、断面構造計算用の学習済みモデルを用いて、構造部材の断面構造を計算し、計算結果を表示する。
In step S102, the cross-sectional
そして、ステップS104~S106が、複数の設計条件の各々を対象として繰り返される。
ステップS104では、断面構造計算部22は、対象の設計条件を満たすように、上記ステップS102で計算された建物モデルの構造部材の各々の断面構造を変更する。
Steps S104 to S106 are then repeated for each of the plurality of design conditions.
In step S104, the
ステップS106では、グルーピング処理部28は、構造断面の計算結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、複数の構造部材を、同一の断面構造とすべき構造部材からなる複数のグループに分類するグルーピングを行う。
In step S106, the
ステップS108では、受け付けた全ての設計条件について、上記ステップS102~S106を実行したか否かを判定する。上記ステップS102~S106を実行していない設計条件が存在する場合には、当該設計条件を対象として上記ステップS102へ戻る。一方、受け付けた全ての設計条件について、上記ステップS102~S106を実行した場合には、ステップS109へ進む。 In step S108, it is determined whether or not steps S102 to S106 have been executed for all the received design conditions. If there is a design condition for which steps S102 to S106 have not been executed, the process returns to step S102 for that design condition. On the other hand, if steps S102 to S106 have been executed for all the received design conditions, the process proceeds to step S109.
ステップS109では、表示部30は、複数の設計条件の各々についてのグルーピングの結果を、比較可能に表示し、設計支援処理ルーチンを終了する。
In step S109, the
上記ステップS104は、図10に示す処理ルーチンによって実現される。 The above step S104 is implemented by the processing routine shown in FIG.
ステップS110では、断面構造計算部22は、各構造部材の断面構造を変更する。
In step S110, the
ステップS112では、断面構造計算部22は、構造断面の計算結果又は変更結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行う。
In step S112, the cross-sectional
ステップS114では、断面構造計算部22は、応力解析の結果に基づいて、対象の設計条件を満たすか否かを判定する。対象の設計条件を満たさない場合には、上記ステップS110へ戻る。一方、対象の設計条件を満たす場合には、対象の設計条件を満たす各構造部材の断面構造が得られたと判断し、当該処理ルーチンを終了する。
In step S114, the cross-sectional
上記ステップS106は、図11に示す処理ルーチンによって実現される。 The above step S106 is realized by the processing routine shown in FIG.
ステップS120では、グルーピング処理部28は、構造断面の計算結果を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行う。
In step S120, the
ステップS122では、グルーピング処理部28は、応力解析の結果に基づいて、構造部材群の特徴量を取得する。
In step S122, the
ステップS124では、グルーピング処理部28は、構造部材の種類毎に、構造部材群の特徴量の分布に基づいて、構造部材群のクラスタリングを行う。
In step S124, the
ステップS126では、グルーピング処理部28は、同一クラスタの構造部材の断面構造を統一するように、各構造部材の断面構造を変更する。
In step S126, the
ステップS128では、グルーピング処理部28は、変更後の構造断面を有する複数の構造部材を含む建物モデルに対して、応力解析を行い、応力解析の結果を出力し、当該処理ルーチンを終了する。
In step S128, the
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る設計支援装置によれば、受け付けた複数の設計条件の各々に対し、建物の複数の構造部材の各々について、構造部材の断面構造を計算し、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、複数の構造部材を分類するグルーピングを行い、グルーピングの結果を、比較可能に表示することにより、複数の設計条件の各々に対し、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を比較することができる。 As described above, according to the design support device according to the first embodiment of the present invention, for each of the plurality of received design conditions, for each of the plurality of structural members of the building, the cross-sectional structure of the structural member is calculated, and grouping is performed to classify multiple structural members based on the feature values of each of the multiple structural members obtained from the results of stress analysis on the building model, and the grouping results are displayed for comparison. allows comparing the structural design of a building with an appropriate number of groups of structural members for each of a plurality of design conditions.
また、受け付けた設計条件に基づいて、建物の複数の構造部材の各々について、構造部材の断面構造を計算し、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、複数の構造部材を分類するグルーピングを行うことにより、設計条件の入力だけで、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を支援することができる。 In addition, based on the received design conditions, the cross-sectional structure of each of the structural members of the building is calculated, and the feature values of each of the structural members obtained from the stress analysis results for the building model are calculated. By grouping a plurality of structural members based on the above, it is possible to support the structural design of a building using an appropriate number of groups of structural members only by inputting design conditions.
[第2の実施の形態]
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態の設計支援装置及び学習装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described. Note that the configurations of the design support device and the learning device of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, so the same reference numerals are assigned and the description thereof is omitted.
第2の実施の形態では、教師あり学習を用いてグルーピングを行う点が、第1の実施の形態と異なっている。 The second embodiment differs from the first embodiment in that grouping is performed using supervised learning.
<本発明の第2の実施の形態の学習装置の構成>
本発明の第2の実施の形態に係る学習装置200の入力部110は、上記第1の実施の形態と同様に、断面構造計算用の学習用データを入力として受け付ける。また、入力部110は、建物の実績情報から構造部材について得られる、すべての構造部材のうちの2つの構造部材からなる構造部材ペアの各々についての、2つの構造部材の各々の構造部材情報に基づいてグルーピングされているか否かを判断した判断結果と、2つの構造部材の各々の構造部材情報と、を含む学習用データを入力として受け付ける。
<Structure of the learning device according to the second embodiment of the present invention>
The
具体的には、建物の実績情報から、すべての構造部材のうちの2つの構造部材からなる構造部材ペアについて、2つの構造部材の部材情報(上記図4の長さL、角度θ、建物内の位置(高さ方向の位置、平面上の位置)、階高、部材密度(スパン)、負担面積、その他部材を特徴付ける情報(上記図4の部材幅D、部材成B、部材厚tなど))と、2つの構造部材の各々の構造部材情報に基づいてグルーピングされているか否かを判断した判断結果とを含む学習用データを作成しておく。そして、構造部材ペア毎に、2つの構造部材の部材情報とグルーピングされているか否かの判断結果との組み合わせを含む学習用データを受け付ける。 Specifically, from the performance information of the building, member information of the two structural members (length L, angle θ, position (height direction position, position on the plane), floor height, member density (span), bearing area, other information that characterizes members (member width D, member composition B, member thickness t, etc. in Fig. 4 above) ) and the result of determining whether or not the two structural members are grouped based on the structural member information of each of them. Then, for each structural member pair, learning data including a combination of member information of two structural members and a determination result as to whether or not they are grouped is received.
本実施の形態では、この学習用データを、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に受け付ける。 In the present embodiment, this learning data is received for each type of structural member (column, beam, wall, brace, etc.).
学習部122は、上記第1の実施の形態と同様に、断面構造計算用の学習済みモデルを得る。
The
また、学習部122は、学習用データに基づいて、グルーピング用の学習済みモデルを得る。
Also, the
具体的には、図12に示すように、グルーピング用の学習済みモデルは、2つの構造部材の特徴量を入力データとし、当該2つの構造部材をグルーピングすべき度合いを出力データとする。例えば、モデルの一例としてニューラルネットワークを用いることができ、学習アルゴリズムの一例としてディープラーニングを用いることができる。構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、グルーピング用の学習済みモデルを生成する。 Specifically, as shown in FIG. 12, the trained model for grouping uses the feature amounts of two structural members as input data, and the degree of grouping of the two structural members as output data. For example, a neural network can be used as an example of a model, and deep learning can be used as an example of a learning algorithm. A learned model for grouping is generated for each type of structural member (column, beam, wall, brace, etc.).
<本発明の第2の実施の形態の設計支援装置の構成>
第2の実施の形態の設計支援装置100のグルーピング処理部28は、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、生成したすべての構造部材のうちの2つの構造部材からなる構造部材ペアの各々について、2つの構造部材の各々の特徴量とグルーピング用の学習済みモデルとに基づいて、グルーピングすべき度合いを計算し、指定されたグループ数になるように、グルーピングすべき度合いの降順に、構造部材ペアをグルーピングする。
<Configuration of the design support device according to the second embodiment of the present invention>
The
具体的には、グルーピング処理部28は、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、すべての構造部材のうちの2つの構造部材からなる構造部材ペアの各々について、2つの構造部材の各々の構造部材情報と当該構造部材の種類のグルーピング用の学習済みモデルとに基づいて、グルーピングすべき度合いを計算する。
Specifically, the
例えば、構造部材ペア毎に、2つの構造部材の部材情報(長さ、角度、建物内の位置(高さ方向の位置、平面上の位置)、階高、部材密度(スパン)、負担面積、その他部材を特徴付ける情報)をグルーピング用の学習済みモデルに入力して、グルーピングすべき度合いを求める。 For example, for each structural member pair, member information of two structural members (length, angle, position in the building (position in the height direction, position on the plane), floor height, member density (span), burden area, Other information that characterizes the member) is input to the learned model for grouping to determine the degree of grouping.
そして、グルーピング処理部28は、構造部材の種類(柱、梁、壁、ブレース等)毎に、指定されたグループ数になるように、グルーピングすべき度合いの降順に、構造部材ペアの2つの構造部材を同一グループとすることを繰り返す。これにより、指定されたグループ数のグルーピング結果が得られる。また、グルーピングの数の指定を順に変更して、同様に、構造部材ペアをグルーピングする。これにより、複数のグルーピング案に対するグルーピング結果が得られる。
Then, the
第2の実施の形態の設計支援装置100及び学習装置200の他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
Other configurations and actions of the
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る設計支援装置によれば、受け付けた設計条件に基づいて、建物の複数の構造部材の各々について、構造部材の断面構造を計算し、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、グルーピングすべき度合いを計算し、複数の構造部材を分類するグルーピングを行うことにより、設計条件の入力だけで、適切なグループ数の構造部材を用いた建物の構造設計を支援することができる。 As described above, according to the design support device according to the second embodiment of the present invention, the cross-sectional structure of each of a plurality of structural members of a building is calculated based on the received design conditions. , Based on the feature values of each of the structural members obtained from the stress analysis results for the building model, the degree to which grouping should be performed is calculated, and the design conditions are input by grouping the plurality of structural members. can support the structural design of a building with an appropriate number of groups of structural members.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、一つの建物モデルに対して、受け付けた設計条件の各々について、構造部材の断面構造の計算、及びグルーピングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数の建物モデルに対して、受け付けた少なくとも1つの設計条件の各々について、構造部材の断面構造の計算、及びグルーピングを行うことを繰り返し、建物モデル間においてもグルーピングの結果を比較可能に表示してもよい(図13、図14)。 For example, in the above-described embodiment, the calculation of the cross-sectional structure of structural members and grouping are performed for each of the received design conditions for one building model, but the present invention is limited to this. isn't it. For multiple building models, for each of at least one received design condition, the calculation of the cross-sectional structure of structural members and grouping are repeated, and the results of grouping are displayed so that comparison can be made between building models. (Figs. 13 and 14).
図13では、モデルA、B、C、Dの各々に対して、受け付けた少なくとも1つの設計条件を各々表示する例を示している。また、図14では、複数の建物モデルに対するグルーピングの結果として、歩掛り値、構造部材数、構造部材の種類数、又は前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる前記構造部材の特徴量の関係をグラフにして表示する例を示している。図14左に、複数の建物モデルに対するグルーピングの結果として、歩掛り値と構造部材の種類数の関係を表すグラフを表示する例を示している。このグラフは、設計条件の各々について得られた歩掛り値と構造部材の種類数の組み合わせをプロットしたものである。また、図14右に、グラフ上で選択されたプロットに対応する設計条件についてのグルーピング結果の詳細情報(建物モデルの上面図、検定比分布など)を表示する例を示している。 FIG. 13 shows an example of displaying at least one received design condition for each of models A, B, C, and D. In FIG. In addition, in FIG. 14, as a result of grouping a plurality of building models, the relationship between the yield value, the number of structural members, the number of types of structural members, or the feature amount of the structural members obtained from the result of stress analysis for the building model is shown. An example of displaying as a graph is shown. The left side of FIG. 14 shows an example of displaying a graph representing the relationship between the yield value and the number of types of structural members as a result of grouping a plurality of building models. This graph plots the combination of the yield value and the number of types of structural members obtained for each design condition. The right side of FIG. 14 shows an example of displaying detailed information of the grouping result (top view of building model, test ratio distribution, etc.) for the design condition corresponding to the plot selected on the graph.
また、グルーピングに関するパラメータからなる複数のパラメータセットが予め定めておき、複数のパラメータセットの各々に対し、当該パラメータセットを用いたグルーピングを行うことにより、グルーピング結果を複数求めるようにしてもよい(図15)。 Further, a plurality of parameter sets consisting of parameters related to grouping may be determined in advance, and grouping may be performed using the parameter set for each of the plurality of parameter sets to obtain a plurality of grouping results (Fig. 15).
パラメータセットは、例えば、クラスタリングに関するKの値や、各特徴量に対する重みからなる重みベクトルを含む。 The parameter set includes, for example, a K value for clustering and a weight vector consisting of weights for each feature quantity.
図15A~図15Cでは、3つのパラメータセットに対する3つのグルーピング結果を表示する例を示している。図15A~図15Cの下側には、上側のグルーピング結果のうちの破線で示す矩形の枠部分を拡大したものが示されている。 15A-15C show examples of displaying three grouping results for three parameter sets. The lower side of FIGS. 15A to 15C shows an enlarged rectangular frame portion indicated by a dashed line in the grouping result of the upper side.
また、上述した実施形態では、学習装置と設計支援装置とが別々の装置として構成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、学習装置と設計支援装置とを一つの装置として構成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the learning device and the design support device are configured as separate devices has been described as an example. may be configured as one device.
また、本発明のプログラムは、記憶媒体に格納して提供するようにしてもよい。 Also, the program of the present invention may be stored in a storage medium and provided.
10、110 入力部
12 CPU
20、120 演算部
22 断面構造計算部
28 グルーピング処理部
30 表示部
100 設計支援装置
122 学習部
200 学習装置
10, 110
20, 120
Claims (5)
前記複数の設計条件の各々に対し、前記設計条件に基づいて、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、前記複数の構造部材を、同一の構造断面とすべき構造部材からなる複数のグループに分類するグルーピングを行うグルーピング処理部と、
前記複数の設計条件の各々についての前記グルーピングの結果を、比較可能に表示する表示部と、
を含む設計支援装置。 an input unit that receives a building model, which is a building to be designed and includes a plurality of structural members, and a plurality of design conditions related to the building to be designed;
for each of said plurality of design conditions, calculating a cross-sectional structure of said structural member for each of said plurality of structural members of said building based on said design conditions; a grouping processing unit that performs grouping for classifying structural members into a plurality of groups;
a display unit that displays the results of the grouping for each of the plurality of design conditions in a comparable manner;
design support equipment including
前記複数の設計条件の各々に対し、
前記設計条件に基づいて、前記建物の複数の構造部材の各々について、前記構造部材の断面構造を計算し、前記構造断面の計算結果を有する前記複数の構造部材を含む前記建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、前記複数の構造部材の各々の特徴量に基づいて、前記グルーピングを行う請求項1又は2記載の設計支援装置。 The grouping processing unit
For each of the plurality of design conditions,
calculating a cross-sectional structure of each of the plurality of structural members of the building based on the design conditions; 3. The design support device according to claim 1, wherein said grouping is performed based on the feature quantity of each of said plurality of structural members obtained from the result.
前記構造断面の計算結果を有する前記複数の構造部材を含む前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、前記複数の構造部材の各々の断面構造を変更することを、前記設計条件を満たすまで繰り返す請求項1~請求項4の何れか1項記載の設計支援装置。 When the grouping processing unit calculates the cross-sectional structure for the design conditions,
Changing the cross-sectional structure of each of the plurality of structural members based on the results of stress analysis for the building model including the plurality of structural members having the calculation results of the structural cross section is repeated until the design conditions are satisfied. The design support device according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
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