JP3737196B2

JP3737196B2 - 住宅の水平ブレース配置方法

Info

Publication number: JP3737196B2
Application number: JP15510496A
Authority: JP
Inventors: ひとみ砂川; 健太大軒
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2016-06-17
Also published as: JPH102004A

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は、住宅の設計時にコンピュータを用いて水平ブレースの配置を決定する住宅の水平ブレース配置方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅の設計に際しては、梁、柱及び水平ブレース等の配置を定めた後、これらの各部材により前記住宅に充分な強度を付与できるか否かを構造計算により判定し、強度不足の場合、設計の変更を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記のような住宅の設計に際して、水平ブレースの強度を判定する場合、水平ブレースに加わり得るせん断力と、許容せん断力とをともに算出して比較するようにすると、計算が極めて煩雑になる問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決して、住宅の床面に沿って配置した水平ブレースによって、地震、風等により前記住宅に加わり得る最大せん断力に対応できるか否かの判定をコンピュータを用いて容易に行える住宅の水平ブレース配置方法を提供することを目的とする。
そのため、請求項１に係る水平ブレース配置方法は、住宅の床面に沿う水平ブレースの配置を、水平ブレース構面数が、予め定めた最小構面数以上となるように決定した後、コンピュータに、前記住宅の仕様データ及び形状データを入力して地震又は風により前記住宅に加わり得る最大せん断力を算出させるとともに、隣接する梁に挟まれた領域を１ラインとした際の最小構面数と該１ラインの水平ブレースのライン方向の長さの合計値とに基づく許容せん断力とを算出させ、地震による最大せん断力又は風による最大せん断力のいずれか大きい方をせん断力線とし、前記許容せん断力を最小許容せん断力線として、Ｘ方向及びＹ方向のせん断力図を画面上に表示させ、画面上に表示された最大せん断力が最小許容せん断力より大きい場合、実際の水平ブレースの配置における前記１ラインに配置された各組の水平ブレースのＸ方向の長さ及びＹ方向の長さに基づく実際の許容せん断力を、Ｘ及びＹ方向の長さの異なる種々のサイズの水平ブレースの構面について各々Ｘ方向及びＹ方向の許容せん断力を示した許容せん断力早見表に基づいて算出して前記最大せん断力と比較し、この最大せん断力が実際の許容せん断力より大きい場合、水平ブレースの配置を修正するようにしたことを特徴とするものである。
【０００５】
ここでは、住宅の設計時に、当該設計によって前記住宅の床面に沿って配置した水平ブレースにより、前記住宅に加わり得る最大せん断力に対応できるか否かの判定をコンピュータを用いて行うようにしている。その場合、前記住宅がせん断力に対する充分な強度を保持できるように、予め各階毎の水平ブレースの最小構面数（Ｘ字形に交差配置される１組の水平ブレースが１構面を構成し、構面数とは前記構面の個数をいう）を定めておき、実際に配置される水平ブレースの構面数がこの最小構面数以上となるように前記水平ブレースの配置を行う。
【０００６】
続いて、コンピュータに前記住宅の仕様データ、例えば、屋根の形状や各部の材料等を入力するとともに、前記住宅の形状データ、例えば、各階の外周ラインや耐力壁の配置等を入力する。そして、これらの仕様データ及び形状データに基いて、前記コンピュータに地震又は風によって前記住宅に加わり得る最大せん断力を算出させ、算出された最大せん断力を許容せん断力と比較する。この場合、実際の水平ブレースの配置に基いて実際の許容せん断力を算出し、前記最大せん断力をこの実際の許容せん断力と比較することもできるが、ここでは、水平ブレースの構面数が前記最小構面数と等しい場合の許容せん断力、つまり、最小許容せん断力を予め求めておいて、前記コンピュータで算出された最大せん断力を、まず、この最小許容せん断力と比較する。
【０００７】
実際に配置する水平ブレースの構面数は前記最小構面数以上であるから、実際の許容せん断力は必ず前記最小許容せん断力以上となる。従って、前記コンピュータで算出された最大せん断力が前記最小許容せん断力より小さい場合、最大せん断力は必ず実際の許容せん断力より小さくなるから、前記設計により配置した水平ブレースは最大せん断力に対応できることになる。このように、コンピュータで算出された最大せん断力を、まず、最小許容せん断力と比較し、最小許容せん断力より小さい場合は、その時点で水平ブレースの配置が的確であることが判断できるので、実際の許容せん断力を算出する手間が省けることになる。
【０００８】
一方、最大せん断力が最小許容せん断力より大きい場合、続いて、実際の水平ブレースの配置に基いて、設計者が実際の許容せん断力を紙上計算又は卓上計算器等で計算する。そして、最大せん断力を実際の許容せん断力と比較して、最大せん断力が実際の許容せん断力より大きい場合、最大せん断力を実際の許容せん断力以下となるように水平ブレースの配置を修正する。一方、最大せん断力が実際の許容せん断力より小さい場合、水平ブレースの配置が的確であることが判定できたので、そのまま水平ブレースの配置作業を終了する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下、図面に基いて説明する。本発明では、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）を用いて、住宅の設計を行い、その際、水平ブレースが地震又は風に伴う最大せん断力に対応できるか否か等の強度判定を同時に行うようになっている。以下、図１及び図２に１Ｆ（１階）及び２Ｆ（２階）の平面図を、図３及び図４に東側立面図及び南側立面図を各々示す２階建て住宅について、パソコンを用いて住宅の設計及び水平ブレース等の強度評価を行う手順を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１０】
図５において、Ｓ１で各種条件を入力し、続いて、Ｓ２で、１Ｆ、２Ｆの各々の建物形状（外壁ライン）をパソコンの画面で入力する。すなわち、パソコンの画面に図６に示す建物形状入力画面を表示させ、まず、前記住宅の１Ｆの外形ラインＬ１をパソコンの画面上で線図を描きながら入力する。具体的には、パソコンに付属したマウス１等の入力具を用いて、図３の平面図を参照しながら、外壁ラインＬ１を折れ線で入力する。入力方法としては、多角形の各頂点を指定して該多角形を描かせる多角形入力、ＢＯＸ、つまり、長方形の対角線上に位置する２つの頂点を指定して該長方形を描かせるＢＯＸ入力等、適宜の方法を使用すればよい。
【００１１】
続いて、図７に示すように、前記住宅の２Ｆの外壁ラインＬ２を図４の平面図を参照しながら入力する。この際、入力済の１Ｆの外壁ラインＬ１を実線或いは点線等で表示しておくと、１Ｆと２Ｆの外壁ラインＬ１、Ｌ２の相互位置が把握し易くなるので、好適である。
【００１２】
次に、図５のＳ３で壁等の荷重要素、屋根、床等の種類を入力し、Ｓ４で屋根形状を入力する。すなわち、図８に示す屋根形状入力画面において、パソコンにクロスハッチングＡで示す葺下ろし部を入力するとともに、屋根の形状を入力する。ここでは、屋根の形状が、例えば、タイプ１からタイプ９の９通りに分類され、各タイプ毎の形状モデルが前記屋根形状入力画面の右端部近傍に表示される。操作者は、Ｘ方向及びＹ方向の各々について、屋根がタイプ１乃至タイプ９のいずれに属するかを選択して、パソコンに入力する。
【００１３】
前記住宅のＸ方向の屋根（２Ｆ部分の屋根）の形状は、図１の東側立面図に基いて、タイプ３であると見做して、キーボード等で数字“３”を入力する。タイプ３の形状モデルと東側立面図における屋根の形状とは左右対称であるが、左右対称のものは、同一タイプに属するものとする。一方、Ｙ方向の屋根（２Ｆ部分）の形状は、図２の南側立面図からタイプ７であるものと見做して、数字“７”を入力する。又、該住宅の棟高−軒高の高さ〔単位はｍ〕を、Ｘ及びＹ方向の各々について入力する。
【００１４】
続いて、図５のＳ５で前記外壁ラインを下絵にした画面上で、２Ｆの耐力壁の配置を入力する。具体的には、図９の耐力壁配置画面で、まず、前記住宅の２Ｆの外壁ラインＬ２の適宜位置に所望数の耐力壁２を配置すると、これらの耐力壁２が太線で表示される。その後、図５のＳ６でパソコンは入力された各耐力壁２の負担水平力、偏心率（地震荷重時）を算出し、必要により画面に表示する。いずれかの耐力壁２で負担水平力が許容範囲を超えている場合等は、Ｓ５に戻って、２Ｆの耐力壁２の配置を修正する。
【００１５】
Ｓ６で２Ｆの耐力壁の負担水平力、偏心率が許容範囲内であれば、続いて、Ｓ７及びＳ８で１Ｆの耐力壁について、前記Ｓ５及びＳ６と同様の操作を行う。続いて、Ｓ９で荷重まとめ、つまり、荷重計算の結果をまとめて、図１０に示すように、パソコンの画面に表示する。この荷重まとめ画面中の左側領域には、１Ｆ及び２Ｆの耐力壁の配置が表示される。
【００１６】
又、右側の領域の上部には、前記各種入力データに基いてコンピュータにより計算された１Ｆ及び２Ｆの水平荷重が表示される。この水平荷重は、Ｘ及びＹ方向の各々について、地震による値と、風による値とが表示される。括弧内の数値は、地震荷重心と風荷重心の座標（Ｘ座標又はＹ座標）である。荷重まとめ画面中の右側領域の中央部には、２Ｆ及び１Ｆの耐力壁のＸ及びＹ方向の最大負担力（地震又は風による負担力の内の大きい方の負担力）と地震又は風による偏心率とが表示される。更に、右側領域の下部には、１Ｆ及び２Ｆの耐力壁の重なり合力の大きいものが、地震及び風の各々に付いて各々４個表示され、これらを下欄の許容重なり合力と比較することにより、１Ｆ及び２Ｆの重なりチェックを行う。チェック結果が不可であれば、図５のＳ５に戻る。
【００１７】
一方、Ｓ９のチェック結果が可であれば、引き続き、Ｓ１０で水平ブレースの配置が的確であるか否かを判定するために、せん断力チェックを行う。すなわち、前記住宅の設計に際しては、予め、前記仕様及び形状データをパソコンへ入力する前に、図１１に示すような梁伏図を紙面上に描いておく。この梁伏図は、２Ｆの床面に対応するもので、梁３と、梁３を支持する柱４、１Ｆの耐力壁５及び水平ブレース６が書き込まれている。
【００１８】
ここでは、１ライン、つまり、隣接する２本の梁３に挟まれた領域の最小構面数として“２”が設定され、図１２に示すように、１ライン毎に、Ｘ字形に交差する水平ブレース６を最小限２組配置することが、第１条件として義務付けられている。又、１ラインの水平ブレース６のライン方向の長さＢ１、Ｂ２の合計値Ｂを３〔ｍ〕以上とすることが第２条件として義務付けられている。
【００１９】
パソコンは、前記入力された仕様及び形状データに基いて、Ｘ方向及びＹ方向のせん断力を算出し、図１３（Ｘ方向）及び図１４（Ｙ方向）に示すようなせん断力図を画面に切換表示する。図１３のせん断力図中、左半部はＲＦ、右半部は２Ｆのせん断力を示し、図１３の上下方向はＹ座標に対応している。このせん断力図には、地震又は風によるせん断力の大きい方がＹ座標の変化に対応したせん断力線Ｍとして表示される。ＲＦでは地震により加わり得るせん断力が風により加わり得るせん断力より大きいため、地震によるせん断力がせん断力線Ｍとして表示され、２Ｆでは風によるせん断力の方が大きいため、風によるせん断力がせん断力線Ｍとして表示されている。
【００２０】
図１４の上半部はＲＦ、下半部は２Ｆのせん断力を示し、ここでは、いずれの場合でも風により加わり得るせん断力の方が大きいので、風によるせん断力がＸ座標（図１３の上下方向）に対応したせん断力線Ｍとして表示されている。図１３及び図１４中のＬは、最小許容せん断力の大きさを表す最小許容せん断力線である。最小許容せん断力は、前記最小構面数が“２”であることと、前記１ラインの水平ブレース６のライン方向の長さの合計値が３〔ｍ〕以上であることに基いて予め求められた許容せん断力の最小値であり、この場合、Ｘ方向、Ｙ方向とも、２４９２ｋｇである。なお、実際の許容せん断力は、この最小許容せん断力と等しいか、それより大きな値を取る。
【００２１】
前記せん断力図に表示されるせん断力線Ｍが前記最小許容せん断力線Ｌを超えない場合、せん断力は実際の許容せん断力より小さいことになるので、水平ブレース６の配置は的確であることが判明し、その時点で図５中Ｓ１０のせん断力チェックは終了する。図１３及び図１４の場合、せん断力線Ｍはいずれも最小許容せん断力線Ｌの内側に納まっており、水平ブレース６の配置は的確である。
【００２２】
一方、せん断力線Ｍの一部が最小許容せん断力線Ｌを超える場合、続いて、せん断力線Ｍ中の最大値、つまり、最大せん断力が実際の許容せん断力を超えているか否かを判定する。そのために、前記図１１の梁伏図に描かれた実際の水平ブレース６の配置に基づき、実際の許容せん断力を紙上計算又は卓上計算器等により求める。この場合の計算方法を簡単に説明すると、図１５に示すように、Ｘ及びＹ方向の長さ（単位はｍ）の異なる種々のサイズの水平ブレース６の構面について、各々Ｘ及びＹ方向の許容せん断力を示した許容せん断力早見表を準備しておく。
【００２３】
例えば、図１１に示す梁伏図中の２本の梁３ａ、３ｂ間に位置する１つのラインＡの実際の許容せん断力（Ｙ方向）を求める場合、このラインＡに含まれる１組の水平ブレース６ａにおいては、Ｘ方向の長さが２〔ｍ〕、Ｙ方向の長さが３〔ｍ〕であるので、図１５の早見表からＹ方向の許容せん断力は１６９６ｋｇとなる。一方、ラインＡに含まれる他の１組の水平ブレース６ｂにおいては、Ｘ方向の長さが２〔ｍ〕、Ｙ方向の長さが４〔ｍ〕であるので、前記早見表からＹ方向の許容せん断力は１６９６ｋｇとなる。従って、ラインＡ全体でのＹ方向の実際の許容せん断力は、１６９６ｋｇ＋１６９６ｋｇ＝３３９２ｋｇとなる。一方、ラインＡに加わり得る最大せん断力は、ラインＡのＸ座標が０乃至２の範囲であることから、前記図１４の下半部のせん断力線ＬのＸ座標０乃至２の範囲での最大値２１９６ｋｇとなる。
【００２４】
前記のように、万一最大せん断力が最小許容せん断力より大きい場合、図１５の早見表から実際の許容せん断力を算出し、前記最大せん断力と比較する。そして、最大せん断力が実際の許容せん断力より大きければ、図５のＳ１１で実際の許容せん断力が最小許容せん断力以上となるように水平ブレース６の配置を修正した後、図５のフローチャートに基づく強度チェックを終了する一方、最大せん断力が実際の許容せん断力以下であれば、そのまま強度チェックを終了する。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の水平ブレース配置方法は、住宅の床面に沿う水平ブレースの配置を、水平ブレース構面数が、予め定めた最小構面数以上となるように決定した後、コンピュータに、前記住宅の仕様データ及び形状データを入力して地震又は風により前記住宅に加わり得る最大せん断力を算出させるとともに、隣接する梁に挟まれた領域を１ラインとした際の最小構面数と該１ラインの水平ブレースのライン方向の長さの合計値とに基づく許容せん断力とを算出させ、地震による最大せん断力又は風による最大せん断力のいずれか大きい方をせん断力線とし、前記許容せん断力を最小許容せん断力線として、Ｘ方向及びＹ方向のせん断力図を画面上に表示させ、画面上に表示された最大せん断力が最小許容せん断力より大きい場合、実際の水平ブレースの配置における前記１ラインに配置された各組の水平ブレースのＸ方向の長さ及びＹ方向の長さに基づく実際の許容せん断力を、Ｘ及びＹ方向の長さの異なる種々のサイズの水平ブレースの構面について各々Ｘ方向及びＹ方向の許容せん断力を示した許容せん断力早見表に基づいて算出して前記最大せん断力と比較し、この最大せん断力が実際の許容せん断力より大きい場合、水平ブレースの配置を修正するようにしたので、最大せん断力が前記最小許容せん断力より小さい場合、その時点で水平ブレースの配置が的確であることが判定でき、実際の許容せん断力を算出する手間が省けるので、せん断力の判定が従来より容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法により水平ブレースの配置を行う住宅の１階部分の平面図。
【図２】前記住宅の２階部分の平面図。
【図３】前記住宅の東側立面図。
【図４】前記住宅の南側立面図。
【図５】パーソナルコンピュータを用いて前記住宅の水平ブレース等の強度チェックを行う手順を示すフローチャート。
【図６】前記住宅の１階の外壁ラインを入力する建物形状入力画面を示す説明図。
【図７】前記住宅の２階の外壁ラインを入力する建物形状入力画面を示す説明図。
【図８】前記住宅の屋根の形状を入力する屋根形状入力画面を示す説明図。
【図９】前記住宅の２階の耐力壁を配置する耐力壁配置画面を示す説明図。
【図１０】パーソナルコンピュータによる荷重計算の結果をまとめて表示する画面を示す説明図。
【図１１】前記住宅の梁伏図を示す説明図。
【図１２】前記住宅の床面における１ライン中に配置すべき最小構面数を示す説明図。
【図１３】前記住宅のＸ方向のせん断力図を表示する画面を示す説明図。
【図１４】前記住宅のＹ方向のせん断力図を表示する画面を示す説明図。
【図１５】せん断力早見表を示す説明図。
【符号の説明】
６水平ブレース

Claims

住宅の床面に沿う水平ブレースの配置を、水平ブレース構面数が、予め定めた最小構面数以上となるように決定した後、
コンピュータに、前記住宅の仕様データ及び形状データを入力して地震又は風により前記住宅に加わり得る最大せん断力を算出させるとともに、隣接する梁に挟まれた領域を１ラインとした際の最小構面数と該１ラインの水平ブレースのライン方向の長さの合計値とに基づく許容せん断力を算出させ、地震による最大せん断力又は風による最大せん断力のいずれか大きい方をせん断力線とし、前記許容せん断力を最小許容せん断力線として、Ｘ方向及びＹ方向のせん断力図を画面上に表示させ、
画面上に表示された最大せん断力が最小許容せん断力より大きい場合、実際の水平ブレースの配置における前記１ラインに配置された各組の水平ブレースのＸ方向の長さ及びＹ方向の長さに基づく実際の許容せん断力を、Ｘ及びＹ方向の長さの異なる種々のサイズの水平ブレースの構面について各々Ｘ方向及びＹ方向の許容せん断力を示した許容せん断力早見表に基づいて算出して前記最大せん断力と比較し、この最大せん断力が実際の許容せん断力より大きい場合、水平ブレースの配置を修正するようにしたことを特徴とする住宅の水平ブレース配置方法。