JP2023079753A - Design support device - Google Patents
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Abstract
Description
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、建築部材の断面について、所定の基準を満たす構造設計を支援する設計支援装置が知られている(例えば、特許文献1)。この設計支援装置は、構造部材を含む建築部材の配置を示す建築物の三次元モデルを記憶装置から読み出し、当該三次元モデルに含まれる建築部材の断面を仮の大きさに設定した構造計算用の構造解析モデルに変換するモデル生成部と、構造解析モデルを用いて構造計算を行い、所定の基準を満たすまで、構造解析モデルに含まれる構造部材の断面の拡大を繰り返すことで断面算定を行う断面算定部とを備える。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a design support device that supports structural design that satisfies a predetermined standard for cross sections of building members (for example, Patent Literature 1). This design support device reads from a storage device a three-dimensional model of a building showing the arrangement of building members including structural members, and sets the cross-sections of the building members included in the three-dimensional model to temporary sizes for structural calculation. Structural calculation is performed using the model generation unit that converts to a structural analysis model and the structural analysis model, and the cross section is calculated by repeatedly enlarging the cross section of the structural member included in the structural analysis model until a predetermined standard is met. and a cross section calculator.
上記特許文献1に記載の技術では、構造解析モデルを用いて構造計算を行い、所定の基準を満たすまで、構造解析モデルに含まれる構造部材の断面の拡大を繰り返すことで断面算定を行う。しかし、上記特許文献1には、長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、各階の層間変形角の目標値、必要保有水平耐力の順に、それぞれを満たすように、建物モデルの複数の構造部材の各々に既定部材を割り当て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、設計条件の入力だけで、適切な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ことを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to support the structural design of a building using appropriate structural members only by inputting 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長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、及び各階の層間変形角の目標値を含む設計条件を受け付ける入力部と、部材情報が予め定められた既定部材を格納した部材リストから各々選択された既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、長期応力に関する条件を満たし、かつ、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材の断面が最小となるように、前記複数の構造部材の各々に前記既定部材を割り当てる第1割当部と、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、短期応力に関する条件を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第2割当部と、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、各階の層間変形角の目標値を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第3割当部と、前記複数の構造部材の各々に割り当てられる前記既定部材から、必要保有水平耐力を計算し、前記建物モデルに対する応力解析の結果が、前記計算された必要保有水平耐力を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第4割当部と、を含む。 A design support device according to the present invention includes a building model that is a building to be designed and includes a plurality of structural members, a long-term stress condition, a short-term stress condition, and each floor an input unit for receiving design conditions including a target value of inter-story drift angle; Based on the result of stress analysis for the building model, each of the plurality of structural members satisfies the conditions related to long-term stress and the predetermined member assigned to each of the plurality of structural members has a minimum cross section. a first assigning unit that assigns a predetermined member; and based on the result of stress analysis for the building model that assigns the predetermined member to each of the plurality of structural members, the plurality of structural members so as to satisfy a condition related to short-term stress. and a second assigning unit that changes the default member assigned to each of the plurality of structural members, based on the result of stress analysis for the building model in which the default member is assigned to each of the plurality of structural members, the target value of the inter-story drift angle of each floor Calculate the required horizontal strength from the third assigning unit that changes the default member assigned to each of the plurality of structural members and the default member assigned to each of the plurality of structural members so as to satisfy the a fourth assigning unit that changes the default member assigned to each of the plurality of structural members so that the result of the stress analysis on the building model satisfies the calculated required horizontal strength.
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長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、及び各階の層間変形角の目標値を含む設計条件を受け付ける。 According to the design support device according to the present invention, the input unit inputs a building model, which is a building to be designed and includes a plurality of structural members, a long-term stress condition related to the building to be designed, a short-term Design conditions are accepted, including stress conditions and target story drift angles for each floor.
そして、第1割当部によって、部材情報が予め定められた既定部材を格納した部材リストから各々選択された既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、長期応力に関する条件を満たし、かつ、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材の断面が最小となるように、前記複数の構造部材の各々に前記既定部材を割り当てる。第2割当部によって、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、短期応力に関する条件を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する。 Then, the first assigning unit assigns each of the plurality of structural members a predetermined member selected from a member list storing predetermined members whose member information is predetermined, based on the result of the stress analysis for the building model. Then, the predetermined member is assigned to each of the plurality of structural members such that a condition regarding long-term stress is satisfied and the cross section of the predetermined member assigned to each of the plurality of structural members is minimized. Based on the result of the stress analysis for the building model in which the predetermined member is assigned to each of the plurality of structural members, the second assigning unit assigns the predetermined member to each of the plurality of structural members so as to satisfy a condition regarding short-term stress. Change the default member.
そして、第3割当部によって、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、各階の層間変形角の目標値を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する。第4割当部によって、前記複数の構造部材の各々に割り当てられる前記既定部材から、必要保有水平耐力を計算し、前記建物モデルに対する応力解析の結果が、前記計算された必要保有水平耐力を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する。 Then, based on the result of stress analysis for the building model in which the predetermined member is assigned to each of the plurality of structural members, the third assigning unit assigns the plurality of structural members so as to satisfy the target value of the inter-story drift angle of each floor. Modifying the default member assigned to each of the structural members. A fourth assigning unit calculates the required horizontal bearing capacity from the predetermined members assigned to each of the plurality of structural members, and the result of the stress analysis for the building model satisfies the calculated required horizontal bearing capacity. Second, the default member assigned to each of the plurality of structural members is changed.
このように、設計対象の建物に関する長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、各階の層間変形角の目標値、及び必要保有水平耐力の順に、それぞれを満たすように、構造部材に既定部材を割り当てることにより、設計条件の入力だけで、適切な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 this way, assign predetermined members to structural members so as to satisfy the long-term stress condition, short-term stress condition, target story drift angle of each floor, and required horizontal strength in the order of the building to be designed. By simply inputting the design conditions, it is possible to support the structural design of buildings using appropriate structural members.
本発明に係る設計支援装置において、前記第1割当部は、前記複数の構造部材の配置により定まる上面視での重心と、前記複数の構造部材に割り当てられる既定部材の断面により定まる上面視での剛心とを対応させるように、前記複数の構造部材の各々に前記既定部材を割り当てることができる。これにより、上面視での重心と剛心とを対応させるように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 first assigning unit includes: a center of gravity in a top view determined by the arrangement of the plurality of structural members; The predetermined member can be assigned to each of the plurality of structural members so as to correspond to the center of rigidity. As a result, it is possible to support the structural design of the building so that the center of gravity and the center of rigidity in top view correspond to each other.
本発明に係る設計支援装置において、前記設計条件は、更に、柱梁耐力比の目標値を含み、前記第4割当部は、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、前記柱梁耐力比の目標値を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更した後に、前記複数の構造部材の各々に割り当てられる前記既定部材から、必要保有水平耐力を計算し、前記建物モデルに対する応力解析の結果が、前記計算された必要保有水平耐力を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更することができる。これにより、設計条件の入力だけで、計算量を抑えて、必要保有水平耐力を満たす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 the design support device according to the present invention, the design condition further includes a target value of a column-to-beam yield strength ratio, and the fourth assigning unit assigns the predetermined member to each of the plurality of structural members in the building model. After changing the default member assigned to each of the plurality of structural members so as to satisfy the target value of the column-to-beam yield strength ratio based on the result of the stress analysis for the calculating the required horizontal bearing capacity from the prescribed members, and changing the prescribed members assigned to each of the plurality of structural members so that the result of the stress analysis on the building model satisfies the calculated required horizontal bearing capacity; be able to. This makes it possible to support the structural design of a building using structural members that satisfy the required horizontal bearing capacity by reducing the amount of calculation only by inputting design conditions.
本発明に係る設計支援装置において、前記設計条件は、部材ランクの範囲を更に含み、前記部材リストは、部材ランク毎に用意された部材リストであり、前記部材リストから、前記構造部材に割り当てる既定部材を選択する際に、前記部材ランクの範囲に含まれる部材ランクの部材リストから、既定部材を選択することができる。これにより、部材ランクの範囲を満たす、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 condition further includes a range of member ranks, and the member list is a member list prepared for each member rank. When selecting a member, a default member can be selected from a member list of member ranks included in the member rank range. This makes it possible to support the structural design of a building that satisfies the range of member ranks.
本発明に係る設計支援装置において、前記設計条件は、ブレース又は耐力壁の分担率の目標値、検定比の目標値、保有水平耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、又は材料強度の指定を更に含むことができる。これにより、ブレース又は耐力壁の分担率の目標値、検定比の目標値、保有水平耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、又は材料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 the share ratio of the brace or load-bearing wall, a target value for the verification ratio, a target value for the retained horizontal bearing capacity margin, the number of repetition calculations, or designation of material strength. can further include: As a result, it is possible to support the structural design of a building that satisfies the target value of the share ratio of braces or load-bearing walls, the target value of the verification ratio, the target value of the retained horizontal bearing capacity margin, the number of repetition calculations, or the specified material strength. can.
本発明に係る設計支援装置において、既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた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、前記複数の構造部材を、同一の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を更に含むことができる。これにより、より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 the design support device according to the present invention, the plurality of can be further included a grouping processing unit that performs grouping for classifying the structural members into a plurality of groups of structural members that should have the same cross section. This makes it possible to support the structural design of a building using a more appropriate number of groups of structural members.
以上説明したように、本発明の設計支援装置によれば、設計対象の建物に関する長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、各階の層間変形角の目標値、及び必要保有水平耐力の順に、それぞれを満たすように、構造部材に既定部材を割り当てることにより、設計条件の入力だけで、適切な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、という効果が得られる。 As described above, according to the design support system of the present invention, the conditions related to long-term stress, the conditions related to short-term stress, the target value of the interstory drift angle of each floor, and the required horizontal strength in the order of the building to be designed are set. By assigning the predetermined members to the structural members so as to satisfy the requirements, it is possible to obtain the effect that the structural design of the building using appropriate structural members can be supported only by inputting the design conditions.
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、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材の情報を受け付ける。
The
例えば、設計担当者の操作により、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材の各々について、部材ランク、断面係数、断面積、及び外形サイズを含む部材情報を受け付ける。 For example, member information including member rank, section modulus, cross-sectional area, and external size is received for each of a plurality of predetermined members, which are structural members of a building whose member information is predetermined, by the operation of the person in charge of design.
また、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受け付ける。
In addition, 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、柱梁ブレースのランク範囲の指定を含む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, the input screen shown in FIG. 3 is operated by the person in charge of design to receive the design conditions including the designation of the rank range of the beam-column brace.
例えば、設計条件は、設計対象の建物に関する長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、及び各階の層間変形角の目標値を含む。 For example, the design conditions include a long-term stress condition, a short-term stress condition, and a target story drift angle for each floor of the building to be designed.
また、設計条件は、更に、ブレース分担率及び耐力壁分担率の目標値、検定比の目標値、保有水平耐力余裕度の目標値、繰り返し計算回数、柱梁耐力比の目標値、柱梁ブレース耐力壁のランク範囲の指定、又は材料強度の指定を含む。 In addition, the design conditions further include the target values of the brace share and load-bearing wall share, the target value of the verification ratio, the target value of the retained horizontal bearing capacity margin, the number of repetition calculations, the target value of the beam-to-column strength ratio, and the beam-to-column brace. Includes designation of bearing wall rank range, or designation of material strength.
図3の入力画面では、検定比の目標値、保有水平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、層間変形角の目標値、柱梁ブレースのランク範囲の指定、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 horizontal strength margin, whether or not to adjust the eccentricity ratio, the target value of the beam strength ratio, the number of grouping layers of the S column, the number of repetition calculations, the number of RC members It shows an example of accepting the presence/absence of examination, the presence/absence of examination 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. In addition, this input screen shows an example of receiving the target value of the story drift angle, the specification of the rank range of the column-to-beam brace, and the specification of the strength for each floor.
演算部20は、部材リスト生成部22、断面構造計算部24、及びグルーピング処理部28を備えている。
The
部材リスト生成部22は、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材の情報に基づいて、構造部材に関する部材ランク毎に、複数の既定部材を格納した部材リストであって、断面係数、断面積、又は外形サイズで昇順となるように配列された部材リストを生成する。
The member
例えば、部材ランク毎に、断面係数、断面積、及び外形サイズの組み合わせが昇順に並べ替えるように、既定部材を選択し(図4)、昇順に配列された部材リストを生成する(図5)。 For example, for each member rank, select default members so that the combinations of section modulus, cross-sectional area, and external size are sorted in ascending order (Fig. 4), and generate a member list arranged in ascending order (Fig. 5). .
より具体的には、当該部材ランクの複数の既定部材から、断面係数、断面積、及び外形サイズが全て最小となる既定部材を、最初に選択し、その後、一つ前に選択された既定部材より、断面係数が同一又は大きく、かつ、断面積が同一又は大きく、かつ、外形サイズが同一又は大きくなるように、既定部材を選択することを繰り返すことにより、断面係数、断面積、及び外形サイズの組み合わせが昇順となるように並べ替えた既定部材からなる部材リストを生成する。図4では、一つ前に選択された既定部材より、断面係数が同一又は大きく、かつ、断面積が同一又は大きく、かつ、外形サイズが同一又は大きくなるように選択された既定部材を示すドットを、丸く囲んだ例を示している。図5では、部材リストにおいて、選択された既定部材が右上に向かって並んだ順に既定部材が配列される例を示している。 More specifically, from a plurality of predetermined members of the member rank, first select a predetermined member with the smallest section modulus, cross-sectional area, and external size, and then select the previously selected predetermined member By repeating the selection of the predetermined member so that the section modulus is the same or larger, the cross-sectional area is the same or larger, and the external size is the same or larger, the section modulus, cross-sectional area, and external size Generates a member list consisting of default members sorted so that the combinations of are in ascending order. In FIG. 4, a dot indicating a predetermined member selected so that the section modulus is the same or larger, the cross-sectional area is the same or larger, and the external size is the same or larger than the previously selected predetermined member. is shown in the circled example. FIG. 5 shows an example in which the default members are arranged in the order in which the selected default members are arranged toward the upper right in the member list.
なお、設計者の使用頻度が高い既定部材を分析し、部材リストに採用することにより、設計者に近い部材選択を可能にしてもよい(図6)。図6では、既定部材を、使用頻度の降順に並べ替えた例を示しており、上位N個の既定部材を用いて、部材リストを生成する。 It should be noted that by analyzing the default members frequently used by the designer and adopting them in the member list, it is possible to select members close to the designer (FIG. 6). FIG. 6 shows an example in which default members are sorted in descending order of frequency of use, and a member list is generated using the top N default members.
断面構造計算部24は、受け付けた設計条件を満たすように、建物モデルの構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更する。このとき、長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、各階の層間変形角の目標値、必要保有水平耐力の順に、それぞれを満たすように、建物モデルの複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
具体的には、断面構造計算部24は、図7に示すように、第1割当部30、第2割当部32、第3割当部34、及び第4割当部36を備えている。
The cross-sectional
Specifically, the
第1割当部30は、建物モデルの構造部材の各々について、設計条件に関する値と、構造部材の位置情報を含む部材情報とを入力とし、後述する学習装置200により予め学習した断面計算用の学習済みモデルを用いて、構造部材の断面を計算し、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を用いた、数量、重さ、コストの計算結果を表示したりする。
The first assigning
断面計算用の学習済みモデルは、部材情報(図8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、断面を表す断面情報(図8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9参照)。例えば、図9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、断面計算用の学習済みモデルが学習される。 The learned model for cross section calculation includes member information (length L in FIG. 8, angle θ, position in the building (position in the height direction, position on the plane), floor height, member density (span), burden 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 section (member width D, member composition B, member thickness t, material strength, member weight, member performance, etc.) are output data (see FIG. 9). For example, as shown in FIG. 9, 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 section calculation is trained so that section information of the data is output.
そして、第1割当部30は、複数の構造部材の各々について、構造部材の断面と、部材ランク毎に予め用意された、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材を格納した部材リストのうち、設計条件を満たす部材ランクの部材リストとに基づいて、各構造部材に既定部材を割り当てる。
Then, for each of the plurality of structural members, the first assigning
具体的には、建物モデルに含まれる複数の構造部材の各々について、断面の計算結果に基づいて、指定されたランク範囲の部材リストから選択された既定部材を割り当てる。このとき、断面の計算結果に対応する既定部材を、部材リストから選択する。 Specifically, for each of a plurality of structural members included in the building model, a default member selected from a member list within a designated rank range is assigned based on the cross-sectional calculation result. At this time, a default member corresponding to the calculation result of the cross section is selected from the member list.
このとき、指定されたランク範囲に、複数の部材ランクが含まれる場合には、複数の部材ランクの各々の部材リストを統合した統合部材リストを生成し、統合部材リストから既定部材を選択する。部材リストを統合する場合には、断面係数、断面積、及び外形サイズの組み合わせが昇順となるように、複数の部材ランクの部材リストに含まれる既定部材から既定部材を選択し、昇順に配列された統合部材リストを生成する。 At this time, when a plurality of member ranks are included in the designated rank range, an integrated member list is generated by integrating the member lists of the plurality of member ranks, and a default member is selected from the integrated member list. When merging the member lists, select the default members from the member lists of multiple member ranks and arrange them in ascending order so that the combinations of section modulus, cross-sectional area, and external size are in ascending order. Generate an integrated parts list.
ここで、複数の構造部材の各々に割り当てられた既定部材の配置により、図10に示すように、上面視での重心Gと剛心Rとが決定される。図10では、丸印で示される構造部材の配置により決定される、上面視での重心Gの例と、構造部材に割り当てられる既定部材の断面により決定される、上面視での剛心Rの例とを示している。 Here, as shown in FIG. 10, the center of gravity G and the center of rigidity R in top view are determined by the arrangement of the default members assigned to each of the plurality of structural members. FIG. 10 shows an example of the center of gravity G in the top view determined by the arrangement of the structural members indicated by the circles, and the center of rigidity R in the top view determined by the cross section of the default member assigned to the structural member. Examples and shows.
そして、第1割当部30は、既定部材が割り当てられた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、長期応力に関する条件を満たし、かつ、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材の断面が最小となるように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
Then, the first assigning
このとき、複数の構造部材の配置により定まる上面視での重心Gと、複数の構造部材に割り当てられる既定部材の断面により定まる上面視での剛心Rとを対応させるように、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。 At this time, the plurality of structural members are arranged so that the center of gravity G in the top view determined by the arrangement of the plurality of structural members corresponds to the center of rigidity R in the top view determined by the cross section of the predetermined member assigned to the plurality of structural members. Assign a default member to each of the
具体的には、柱軸力が多い柱の断面を大きくする。柱の断面を大きくすることにより、柱の水平剛性が増加するため、水平力の負担も大きくなる。 Specifically, the cross section of the column having a large column axial force is increased. By increasing the cross-section of the column, the horizontal rigidity of the column increases, so the burden of horizontal force also increases.
また、部材リスト又は統合部材リストの配列順に沿って、割り当てる既定部材を変更する。これを、長期応力に関する条件を満たすまで繰り返す。 Also, the default members to be assigned are changed according to the arrangement order of the member list or integrated member list. This is repeated until the condition for long-term stress is met.
そして、第2割当部32は、既定部材が割り当てられた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、短期応力に関する条件を満たすように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
Then, the second assigning
具体的には、短期応力に対して不足している部材断面のみを必要分だけ大きくする。このとき、部材リスト又は統合部材リストの配列順に沿って、割り当てる既定部材を変更する。これを、短期応力に関する条件を満たすまで繰り返す。 Specifically, only the cross section of the member that is insufficient for the short-term stress is increased by the necessary amount. At this time, the default members to be assigned are changed according to the arrangement order of the member list or integrated member list. This is repeated until the conditions for short-term stress are met.
そして、第3割当部34は、既定部材が割り当てられた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、各階の層間変形角の目標値を満たすように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
Then, the third assigning
このとき、平面的な剛性バランスが整っているため、これ以降、層単位で部材断面を変更することにより、平面的な剛性バランスを変更しないようにする。 At this time, since the planar rigidity balance is in place, the member cross section is changed for each layer thereafter so as not to change the planar rigidity balance.
また、部材リスト又は統合部材リストの配列順に沿って、割り当てる既定部材を変更する。これを、各階の層間変形角の目標値を満たすまで繰り返す。 Also, the default members to be assigned are changed according to the arrangement order of the member list or integrated member list. This is repeated until the target value of the story drift angle of each floor is satisfied.
第4割当部36は、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、柱梁耐力比の目標値を満たすように、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更する。
The
このように、平面的な剛性バランスを整えた後に、柱梁耐力比の目標値を満たすように既定部材を割り当てる。これは、平面的な剛性バランスを整える前にすると、平面的な剛性バランス調整と競合してしまうためである。 In this way, after the planar rigidity balance is adjusted, the default members are assigned so as to satisfy the target value of the beam-to-column strength ratio. This is because if it is done before adjusting the planar rigidity balance, it will compete with the planar rigidity balance adjustment.
また、保有水平耐力計算を行う前に、柱梁耐力比の目標値を満たすように既定部材を割り当てる。これは、保有水平耐力計算を行った後にすると、崩壊形が変わる可能性があるためである。 Also, prior to carrying out the retained horizontal strength calculation, default members are assigned so as to satisfy the target value of the column-to-beam strength ratio. This is because the shape of collapse may change after calculating the retained horizontal strength.
また、部材リスト又は統合部材リストの配列順に沿って、割り当てる既定部材を変更する。これを、柱梁耐力比の目標値を満たすまで繰り返す。
そして、第4割当部36は、複数の構造部材の各々に割り当てられる既定部材の部材ランクから、構造特性係数を求め、構造特性係数から必要保有水平耐力を計算する。
Also, the default members to be assigned are changed according to the arrangement order of the member list or integrated member list. This is repeated until the target value of the beam-to-column strength ratio is satisfied.
Then, the fourth assigning
構造特性係数を求める際には、柱及び梁の部材群の部材ランク、ブレースの部材群の部材ランク、ブレース分担率βμの各組み合わせに対する構造特性係数を格納したテーブル(図11A参照)を参照して、複数の構造部材の各々に割り当てられる既定部材の部材ランクと、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、ブレース分担率とから、各階の構造特性係数を求める。
また、柱及び梁の部材群の部材ランク、耐力壁の部材群の部材ランク、耐力壁分担率βμの各組み合わせに対する構造特性係数を格納したテーブル(図11B参照)を参照して、複数の構造部材の各々に割り当てられる既定部材の部材ランクと、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、耐力壁分担率とから、各階の構造特性係数を求める。なお、図11A、図11Bのテーブルは、平成19年5月18日国土交通省告示第596号に基づくものである。
When calculating the structural characteristic coefficient, refer to the table (see Fig. 11A) that stores the structural characteristic coefficient for each combination of the member rank of the member group of columns and beams, the member rank of the member group of braces, and the brace distribution ratio βμ . Then, the structural characteristic coefficient of each floor is obtained from the member rank of the predetermined member assigned to each of the plurality of structural members and the brace share obtained from the stress analysis result for the building model.
Also, referring to a table (see FIG. 11B) storing structural characteristic coefficients for each combination of the member rank of the member group of columns and beams, the member rank of the member group of bearing walls, and the bearing wall share ratio βμ , a plurality of Structural characteristic coefficients for each floor are obtained from the member ranks of the default members assigned to each structural member and the load-bearing wall share obtained from the stress analysis results for the building model. 11A and 11B are based on May 18, 2007 Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification No. 596.
また、必要保有水平耐力を計算する際には、構造特性係数を含む計算式から、必要保有水平耐力を計算する。 In addition, when calculating the required horizontal strength, the required horizontal strength is calculated from a formula including structural characteristic coefficients.
具体的には、各階の構造特性係数と、建物モデルに対する応力解析の結果から得られる、各階の形状係数、地震時に生じる地震力とから、下記の計算式により、各階の必要保有水平耐力Qunを計算する。 Specifically, from the structural characteristic coefficient of each floor, the shape coefficient of each floor obtained from the results of stress analysis for the building model, and the seismic force generated during an earthquake, the required horizontal strength Qun of each floor is calculated using the following formula. calculate.
Qun =Ds×Fes×Qud
=Ds×Fes×[W×Ci]
=Ds×Fes×[(W×(Z×Rt×Ai×Co)]
Qun = Ds x Fes x Qud
= Ds x Fes x [W x Ci]
= Ds x Fes x [(W x (Z x Rt x Ai x Co)]
ただし、Dsは、各階の構造特性係数である。Fesは、各階の形状係数であり、高さ方向の変形のバランスに基づく剛性率、平面方向の変形のバランス(ねじれの度合い)に基づく偏心率により定まる値である。Qudは、各階に生ずる大地震時の地震力であり、Qud=W×Ci=W×Z×Rt×Ai×Coである。Wは、各階が支える建物の重量であり、Ciは、各階の層せん断力係数であり、Ci=Z×Rt×Ai×Coであり、Zは、過去の地震記録に基づく国土交通省が定める値であり、地震の起きやすさを数値化した値で、住所により定まる。Rtは、振動特性係数であり、地盤の情報と建物の固有周期により定まる値である。建物の固有周期は建物高さと構造種別により求められるため、地盤情報と建物高さと構造種別により定まる。Aiは、地震層せん断力係数の高さ方向の分布であり、Rtを算出した際の建物の固有周期と建物重量により定まる値である。Coは、標準せん断力係数であり、必要保有水平耐力算出時は1.0である。 However, Ds is the structural characteristic factor of each floor. Fes is the shape factor of each story, and is a value determined by the rigidity based on the balance of deformation in the height direction and the eccentricity based on the balance of deformation in the plane direction (degree of twist). Qud is the seismic force at the time of a large earthquake occurring on each floor, and Qud=W*Ci=W*Z*Rt*Ai*Co. W is the weight of the building supported by each floor, Ci is the story shear force coefficient of each floor, Ci = Z × Rt × Ai × Co, Z is determined by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism based on past earthquake records It is a value that quantifies the probability of occurrence of an earthquake, and is determined by the address. Rt is a vibration characteristic coefficient, and is a value determined by the ground information and the natural period of the building. Since the natural period of a building is obtained from the building height and the structure type, it is determined by the ground information, the building height and the structure type. Ai is the distribution of the seismic layer shear force coefficient in the height direction, and is a value determined by the natural period of the building and the weight of the building when calculating Rt. Co is a standard shear force coefficient, and is 1.0 when calculating the required horizontal strength.
そして、第4割当部36は、建物モデルに対する応力解析の結果が、計算された必要保有水平耐力を満たすまで、部材リスト又は統合部材リストから複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更すること、及び必要保有水平耐力を計算することを繰り返す。このとき、部材リスト又は統合部材リストの配列順に沿って、割り当てる既定部材を変更する。
Then, the fourth assigning
グルーピング処理部28は、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた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。
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。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. A clustering method can be used as an example of a grouping algorithm.
例えば、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた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を統一するように、各構造部材に対する既定部材の割り当てを変更し、複数の構造部材の各々に変更後の既定部材を割り当てた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 in which predetermined members are assigned to each of a plurality of structural members. Groups of structural members are clustered based on the distribution of the feature values of the group of members. Perform a stress analysis on the building model to which the default members after the change are assigned, and output the results of the stress analysis. 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.
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られており、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(図12A~図12C)。 In addition, a plurality of parameter sets consisting of parameters related to grouping are predetermined, and grouping is performed using the parameter set for each of the plurality of parameter sets to obtain a plurality of grouping results (FIGS. 12A to 12C ).
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 amount.
図12A~図12C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12A~図12Cの下側には、上側のグルーピング結果のうちの矩形の枠部分を拡大したものが示されている。 FIGS. 12A-12C show examples of displaying three grouping results for three parameter sets. The lower side of FIGS. 12A to 12C shows an enlarged rectangular frame portion of the grouping result of the upper side.
<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13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. 13 shows the
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110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 the present embodiment, a learned model for section 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、断面計算用の学習済みモデルを得る。
Learning data including a combination of member information including position information of the structural member and the cross section of the structural member, obtained by 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
まず、入力部10によって、設計担当者の操作により、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材の情報を受け付けると、設計支援装置100の部材リスト生成部22は、部材情報が予め定められた建物の構造部材である複数の既定部材の情報に基づいて、構造部材に関する部材ランク毎に、複数の既定部材を格納した部材リストであって、断面係数、断面積、及び外形サイズの組み合わせの昇順となるように配列された部材リストを生成する。
First, when the
そして、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設計条件を受け付けると、設計支援装置100によって、図14に示す設計支援処理ルーチンが実行される。
Then, the
まず、ステップS100において、断面構造計算部24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、第1割当部30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、学習した断面計算用の学習済みモデルを用いて、構造部材の断面を計算し、計算結果を表示する。そして、第1割当部30は、複数の構造部材の各々について、計算された構造部材の断面と、設計条件を満たす部材ランクの部材リスト又は統合部材リストとに基づいて、各構造部材に既定部材を割り当てる。
In step S102, the first assigning
ステップS104では、第1割当部30~第4割当部36は、受け付けた設計条件を満たすように、部材リスト又は統合部材リストから、建物モデルの構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更する。
In step S104, the first to fourth assigning
ステップS108では、グルーピング処理部28は、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた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。このグルーピングは、グルーピングに関するパラメータセット毎に行われ、複数のグルーピング案が得られる。
In step S108, the
ステップS110では、複数のグルーピング案に対するグルーピング結果を出力部150により表示し、設計支援処理ルーチンを終了する。
In step S110, the
上記ステップS104は、図15に示す処理ルーチンによって実現される。 The above step S104 is realized by the processing routine shown in FIG.
ステップS112では、第1割当部30は、既定部材が割り当てられた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、長期応力に関する条件を満たし、かつ、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材の断面が最小となるように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
In step S112, the first assigning
ステップS114では、第2割当部32は、既定部材が割り当てられた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、短期応力に関する条件を満たすように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
In step S114, the second assigning
ステップS116では、第3割当部34は、既定部材が割り当てられた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、各階の層間変形角の目標値を満たすように、部材リスト又は統合部材リストから、複数の構造部材の各々に既定部材を割り当てる。
In step S116, the third assigning
ステップS118では、第4割当部36は、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、柱梁耐力比の目標値を満たすように、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更する。
In step S118, the fourth assigning
ステップS120では、第4割当部36は、複数の構造部材の各々に割り当てられる既定部材の部材ランクから、構造特性係数を求め、構造特性係数から必要保有水平耐力を計算する。そして、第4割当部36は、建物モデルに対する応力解析の結果が、計算された必要保有水平耐力を満たすまで、部材リスト又は統合部材リストから複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更すること、及び必要保有水平耐力を計算することを繰り返し、当該処理ルーチンを終了する。
In step S120, the fourth assigning
上記ステップS108は、図16に示す処理ルーチンによって実現される。この処理ルーチンは、グルーピングに関するパラメータセット毎に繰り返し実行される。 The above step S108 is realized by the processing routine shown in FIG. This processing routine is repeatedly executed for each parameter set related to grouping.
ステップS130では、グルーピング処理部28は、既定部材を複数の構造部材の各々に割り当てた建物モデルに対して、応力解析を行う。
In step S130, the
ステップS132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 S132, the
ステップS134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 S134, the
ステップS136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を統一するように、各構造部材に対する既定部材の割り当てを変更する。
In step S136, the
ステップS138では、グルーピング処理部28は、複数の構造部材の各々に変更後の既定部材を割り当てた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 S138, 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、設計対象の建物に関する長期応力に関する条件、短期応力に関する条件、各階の層間変形角の目標値、及び必要保有水平耐力の順に、それぞれを満たすように、構造部材に既定部材を割り当てることにより、設計条件の入力だけで、適切な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 first embodiment of the present invention, the conditions related to the long-term stress, the conditions related to the short-term stress, the target value of the story drift angle of each floor, and the necessary By assigning predetermined members to structural members in the order of possessed horizontal strength so as to satisfy each, it is possible to support the structural design of a building using appropriate structural members only by inputting design conditions.
また、構造部材の断面の計算結果と、断面係数、断面積、及び外形サイズで昇順となるように既定部材が配列された部材リストと、に基づいて、構造部材に既定部材を割り当てることにより、設計条件の入力だけで、適切な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。 Further, by assigning the default members to the structural members based on the calculation results of the cross sections of the structural members and the member list in which the default members are arranged in ascending order of section modulus, cross-sectional area, and external size, By simply inputting the design conditions, it is possible to support the structural design of buildings using appropriate structural members.
また、受け付けた設計条件を満たすまで、断面係数、断面積、及び外形サイズで昇順となるように既定部材が配列された部材リストの配列順に、構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更することを繰り返すことにより、設計条件の入力だけで、適切な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, until the accepted design conditions are satisfied, the default members assigned to each structural member are changed in the order of arrangement of the member list in which the default members are arranged in ascending order of section modulus, cross-sectional area, and external size. By repeating the process, it is possible to support the structural design of a building using appropriate structural members only by inputting design conditions.
また、受け付けた設計条件を満たすように、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更した後に、必要保有水平耐力を計算し、必要保有水平耐力を満たすまで、複数の構造部材の各々に割り当てる既定部材を変更すること、及び必要保有水平耐力を計算することを繰り返すことにより、設計条件の入力だけで、計算の繰り返し回数を抑えて、必要保有水平耐力を満たす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, after changing the default members to be assigned to each of the multiple structural members so as to meet the accepted design conditions, calculate the required horizontal strength and assign it to each of the multiple structural members until the required horizontal strength is satisfied. A building structure using structural members that satisfy the required horizontal strength by changing the default members and calculating the required horizontal strength only by inputting the design conditions and reducing the number of repetitions of calculations. Can assist with design.
[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8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8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 characterizing members (member width D, member composition B, member thickness t, etc. in Fig. 8 above) ) and the result of determining whether or not they are grouped based on the structural member information of each of the two structural members. 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17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. 17, 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、及び必要保有水平耐力に基づいて、建物の複数の構造部材の各々について、既定部材を割り当て、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 predetermined member are assigned, and based on the feature values of each of the multiple structural members obtained from the stress analysis results for the building model, the degree to which grouping should be performed is calculated, and by grouping the multiple structural members, the design conditions , it is possible to support the structural design of a building using 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、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。 For example, 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
21 通信インタフェース
22 部材リスト生成部
24 断面構造計算部
28 グルーピング処理部
30 第1割当部
32 第2割当部
34 第3割当部
36 第4割当部
50、150 出力部
100 設計支援装置
122 学習部
200 学習装置
10, 110
20, 120
Claims (6)
部材情報が予め定められた既定部材を格納した部材リストから各々選択された既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、長期応力に関する条件を満たし、かつ、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材の断面が最小となるように、前記複数の構造部材の各々に前記既定部材を割り当てる第1割当部と、
前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、短期応力に関する条件を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第2割当部と、
前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、各階の層間変形角の目標値を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第3割当部と、
前記複数の構造部材の各々に割り当てられる前記既定部材から、必要保有水平耐力を計算し、前記建物モデルに対する応力解析の結果が、前記計算された必要保有水平耐力を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する第4割当部と、
を含む設計支援装置。 A building model that is a building to be designed and includes a plurality of structural members, a long-term stress condition, a short-term stress condition, and a target value of interstory drift angle of each floor for the building to be designed. an input unit that receives design conditions;
A condition regarding long-term stress is satisfied based on the result of stress analysis for the building model in which each of the predetermined members selected from a member list storing predetermined members whose member information is predetermined is assigned to each of the plurality of structural members. and a first allocation unit that allocates the predetermined member to each of the plurality of structural members so that the cross section of the predetermined member that is allocated to each of the plurality of structural members is minimized;
changing the default members assigned to each of the plurality of structural members so as to satisfy conditions relating to short-term stress based on the result of stress analysis for the building model in which the default member is assigned to each of the plurality of structural members; a second allocation unit;
The default member assigned to each of the plurality of structural members so as to satisfy the target value of the story drift angle of each floor based on the result of stress analysis for the building model in which the default member is assigned to each of the plurality of structural members a third allocation unit that changes the member;
calculating the required horizontal bearing capacity from the predetermined members assigned to each of the plurality of structural members; a fourth assigning unit that changes the default member assigned to each of the members;
design support equipment including
前記第4割当部は、前記既定部材を前記複数の構造部材の各々に割り当てた前記建物モデルに対する応力解析の結果に基づいて、前記柱梁耐力比の目標値を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更した後に、前記複数の構造部材の各々に割り当てられる前記既定部材から、必要保有水平耐力を計算し、前記建物モデルに対する応力解析の結果が、前記計算された必要保有水平耐力を満たすように、前記複数の構造部材の各々に割り当てる前記既定部材を変更する請求項1又は2記載の設計支援装置。 The design conditions further include a target value for the column-to-beam yield strength ratio,
The fourth assigning unit assigns the predetermined member to each of the plurality of structural members, based on a stress analysis result for the building model, so as to satisfy the target value of the beam-to-column strength ratio. After changing the default members assigned to each of the members, the required horizontal strength is calculated from the default members assigned to each of the plurality of structural members, and the result of the stress analysis for the building model is the calculated 3. The design support device according to claim 1, wherein the predetermined member assigned to each of the plurality of structural members is changed so as to satisfy the required horizontal strength.
前記部材リストは、部材ランク毎に用意された部材リストであり、
前記部材リストから、前記構造部材に割り当てる既定部材を選択する際に、前記部材ランクの範囲に含まれる部材ランクの部材リストから、既定部材を選択する請求項1~請求項3の何れか1項記載の設計支援装置。 The design conditions further include a range of member ranks,
The member list is a member list prepared for each member rank,
Any one of claims 1 to 3, wherein, when selecting a default member to be assigned to the structural member from the member list, the default member is selected from a member list of member ranks included in the member rank range. The design support device described.
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