JP4648578B2 - 構造解析支援システム、及び、構造解析システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造解析プログラム実行用データ群を生成自在な構造解析支援システム、及び、構造解析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造解析システムによって構造解析を実施するためには、膨大な量のデータが必要となる。即ち、地上・地下の階数、柱の本数、梁の本数、各柱の配置状況、各梁の配置状況、各スラブの配置状況、各壁の配置状況、各構造部材への荷重状況、各構造部材の使用材料、各構造材料の許容応力度、各柱の構造種別、各梁の構造種別、各スラブの構造種別、各壁の構造種別、各柱の寸法形状、各梁の寸法形状、各スラブの寸法形状、各壁の寸法形状等、構造体の細かな１パーツに至るまで、数量、形状、荷重状況、物性を用意すると共に、それらの各パーツをどのように配置・連結するかと言った全体構造を示すデータを用意する必要があり、これら構造解析プログラム実行用データ群を構成する各入力データの数は、構造解析の対象となる構造体が特殊なものでなかったにしても、数千〜数百万にも達することが多い。
従って、このような膨大なデータを、人力によって一つずつコンピュータに入力するには多大なる労力が必要となり、現実味に欠ける。
従来、この種の構造解析支援システムとしては、構造解析に伴うデータ入力を効率よく実施するために、例えば、特開平１１−１１７３８３号公報のように、構造解析を行う上で基礎となる複数の基礎データ（例えば、建物の柱の配置・スパン長・建物構造・使用材料・屋根仕様・床仕様・壁仕様・壁開口率・床荷重・地震力等）を設定して、その基礎データのみをコンピュータに入力することによって、所定のアルゴリズムに則って前記構造解析プログラム実行用データ群の各データを生成できるようにしたものがあった。
また、従来の構造解析システムとしては、上述の構造解析支援システムによって生成された構造解析プログラム実行用データ群の各データを受け取って構造解析を実施するように構成してあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構造解析支援システム、及び、構造解析システムによれば、初期の段階におけるコンピュータへのデータ入力の数は減ったものの、それら各入力データに応じて、構造解析プログラム実行用データ群が生成されるわけであるから、各データの入力値が少し変わるだけでも、その影響は、各生成値に反映されることとなり、生成される構造解析プログラム実行用データ群の各値は大きく変化する可能性がある。従って、各入力データの吟味がより高度に要求されることとなり、各入力データ相互の関連性や、解析対象の建物の特性を熟知した熟練者によるデータ入力が必要となる。
一般に、建物に纏わる基礎データを設定するについては、その建物の種類（用途）によって設計上好ましい（又は、最もよく採られる）対応がある。その一例としては、工場や倉庫やショッピングセンター等の広い床面積を必要とする建物においては、小梁の設置は、１スパンおきに交互配置となる市松配置をとるのが好ましいことであるとか、集合住宅やホテルの客室等の建物においては、平面形状は、一方向に長く伸びた一文字形状が好ましいことであるとか、工場においては、内部柱を少なくする方が好ましい等、様々な事柄が過去の実績・経験から関係づけられている。
従って、これらの過去の実績・経験を基にして、前記入力データを吟味することが好ましい。
即ち、従来の構造解析支援システム、及び、構造解析システムによれば、入力行為そのものは手間が掛からなくなっても、豊富な建築知識の無い者が入力すると、上述のような設計上好ましい対応をとることができないから、生成された構造解析プログラム実行用データ群そのものの妥当性に問題を含んでいる可能性が高く、それを補うためのデータ修正作業に手間取る等の問題点があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、誰もが簡単に使用でき、妥当性の高いデータを生成することが可能な構造解析支援システム、及び、構造解析システムを提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、図２に例示するごとく、構造解析プログラム実行用データ群Ｄを生成自在な構造解析支援システムにおいて、第１ステップで建物に関する複数の解析モデル候補ｍから、該当する解析モデルＭを選択自在な選択手段６を設け、前記選択手段６によって選択された解析モデルＭに応じた前記構造解析プログラム実行用データ群Ｄを生成するための基礎となる複数の基礎データｄを第２ステップで生成する基礎データ生成手段７を設け、前記基礎データ生成手段７によって生成された複数の基礎データｄを変更自在な基礎データ変更手段８を設け、前記基礎データ生成手段７によって生成、又は、前記基礎データ変更手段８によって変更された複数の基礎データｄを基に前記構造解析プログラム実行用データ群Ｄを生成するデータ群生成手段９を設けてあるところにある。
【０００６】
請求項１の発明の特徴構成によれば、解析する建物に相当する解析モデルを、前記選択手段によって、複数の解析モデル候補から選択する操作を行えば、選択された解析モデルに応じた構造解析プログラム実行用データ群を生成するための基礎となる複数の基礎データを、基礎データ生成手段によって生成することが可能となり、引き続き、前記複数の基礎データを基に構造解析プログラム実行用データ群をデータ群生成手段によって生成することが可能となる。
即ち、解析モデルを選択するだけで、構造解析プログラム実行用データ群を生成することが可能となり、従来では、非常に手間が掛かっていたデータ入力を、極めて簡単に、且つ、迅速に実施することが可能となった。
また、複数の基礎データを生成するに当たって、前述のような設計上好ましい対応をとりながら解析モデルに対応した複数の基礎データを生成できるように前記基礎データ生成手段を構成することが可能となり、その結果、データ入力者が、必ずしも豊富な建築知識を備えた熟練者でなかっても、選択する解析モデルさえ適切であれば、妥当性の高い構造解析プログラム実行用データ群を生成することが可能となる。従って、誰もが簡単に操作でき、且つ、妥当性の高いデータを生成することが可能となる。
更には、前記基礎データ生成手段によって生成された複数の基礎データを変更自在な基礎データ変更手段を設けてあるから、複数の基礎データの何れか（又は、全て）を前記基礎データ変更手段によって変更することが可能となり、それに伴って解析条件をより現実に近いものにしたり、肌理細かな補正を行うことが可能となり、より精度の高い前記構造解析プログラム実行用データ群を生成することが可能となる。
【０００７】
請求項２の発明の特徴構成は、前記解析モデル候補ｍが、構造体の形状と構造部材の配置との条件別に複数用意されているところにある。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、例えば、構造体の形状としては、矩形平面、一文字平面、円形平面、楕円平面等が挙げられ、構造部材の配置に関しては、柱配置が全グリッド配置、柱配置が外周のみの配置、耐震要素の配置が外周配置等が挙げられ、それらを組み合わせて複数の解析モデル候補を設定することによって、建物構造の特徴を反映した前記複数の基礎データ、及び、前記構造解析プログラム実行用データ群を生成することが可能となる。
【０００９】
請求項３の発明の特徴構成は、前記解析モデル候補ｍは、実在する構造体の種別によって複数用意されているところにある。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成によれば、請求項１又は２の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、構造体として、例えば、○○体育館、××工場、△△ショッピングセンタ、□□ホテル等、解り易い具体例を解析モデル候補として挙げることによって、解析モデル候補を絞り込むことが可能となり、より使い易く、妥当性の高いデータ生成を叶えることが可能となる。
【００１１】
請求項４の発明の特徴構成は、図２に例示するごとく、前記解析モデル候補ｍは、用途に応じて複数用意されてあり、それらそれぞれに前記用途に該当する解析モデル名を付けてあるところにある。
【００１２】
請求項４の発明の特徴構成によれば、請求項１〜３の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、用途として、集合住宅（マンション）、ショッピングセンター、ホテル、工場、倉庫等、より解り易い具体例を解析モデル候補として挙げることによって、データ入力をより簡単に実施しやすく、データ入力上のミスを少なくすることが可能となる。
【００１３】
請求項５の発明の特徴構成は、図１に例示するごとく、請求項１〜４の何れかの構造解析支援システムを備え、前記構造解析支援システムによって生成された構造解析プログラム実行用データ群Ｄを基に構造解析を行う構造解析手段１Ｂを設けてあるところにある。
【００１４】
請求項５の発明の特徴構成によれば、請求項１〜４の何れかの発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、当該構造解析システム内において、構造解析支援システムから構造解析手段へのデータの受け渡しを実施でき、迅速に構造解析を実施することが可能となる。
【００１５】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の構造解析システムの一実施形態である建築構造解析システム部１を備えた総合解析システムＳを示すコンピュータシステム概念図である。
【００１８】
前記総合解析システムＳは、データの入力によって解析モデルＭをモデリングしてモデリングデータ（構造解析プログラム実行用データ群に相当）Ｄを生成するモデリングシステム部（構造解析支援システムに相当）１Ａをはじめ、図に示すように、前記モデリングデータＤを中心に、前記モデリングデータＤを基にして構造解析を行う構造解析アプリケーション部（構造解析手段に相当）１Ｂ、及び、モデリングデータＤを基にして具体的な建築設計を行う設計システム部２、及び、モデリングデータＤを基にして建築の見積を行う見積システム部３、及び、前記解析モデルＭに関する施工時応力検討を行う施工検討システム部４、及び、他の実行プログラム（例えば、特殊解析プログラム・特殊設計プログラム・耐震診断プログラム・意匠設計プログラム・設備設計プログラム・詳細見積プログラム・施工図作成プログラム等）とのやり取りを行うアプリケーションインターフェースシステム部５を備えて構成してある。
因みに、前記モデリングシステム部１Ａと構造解析アプリケーション部１Ｂとを合わせて、建築構造解析システム部１と言う。
そして、前記総合解析システムは、何れのシステム部から解析をスタートさせることも可能な事に加えて、複数のシステム部を併行させて実行させることも可能で、解析結果によって、モデリングデータＤを訂正することも可能である。
因みに、前記モデリングデータＤとは、地上・地下の階数、柱の本数、梁の本数、各柱の配置状況、各梁の配置状況、各スラブの配置状況、各壁の配置状況、各構造部材への荷重状況、各構造部材の使用材料、各構造材料の許容応力度、各柱の構造種別、各梁の構造種別、各スラブの構造種別、各壁の構造種別、各柱の寸法形状、各梁の寸法形状、各スラブの寸法形状、各壁の寸法形状等、構造体の細かな１パーツに至るまでの、数量、形状、荷重状況、物性を示すデータ群、及び、それらの各パーツをどのように配置・連結するかと言った全体構造を示すデータ群のことを言う。
【００１９】
前記設計システム部２は、前記モデリングデータＤを基にして、例えば、荷重計算（上部架構、基礎架構）、剛性計算（上部架構、基礎架構）、柱設計計算、梁設計計算（上部架構、基礎架構）、ブレース設計計算、耐力壁設計計算、スラブ設計計算（上部架構、基礎架構）、杭設計計算、基礎設計計算、保有耐力準備計算、保有耐力計算、柱二次設計計算、梁二次設計計算、地盤限界計算、損傷限界計算、限界変形角・塑性率計算、安全限界計算等を実施できるようにプログラム構成してある。
【００２０】
前記見積システム部３は、前記モデリングデータＤを基にして、仮設費、調査費、使用材料費、消耗材料費、労務費、機械器具損料費、運搬費等、建築費用の概算を算出できるようにプログラム構成してある。従って、モデリングデータＤの精度が高ければ、当該見積システム部３によって算出された建築費用も、精度の高いものとなる。
【００２１】
前記施工検討システム部４は、解析モデルＭとなっている建築物を建て上げるに際して、各構造部材の組立過程毎に、構造部材への荷重状態を割り出し、合理的、且つ、より安全な施工手順を検討できるようにプログラム構成してある。
【００２２】
前記アプリケーションインターフェースシステム部５は、前記モデリングデータＤを基にして他の実行プログラム（例えば、特殊解析プログラム・特殊設計プログラム・耐震診断プログラム・意匠設計プログラム・設備設計プログラム・詳細見積プログラム・施工図作成プログラム等）を実行させるに当たり、受け渡しするデータの整合性をとる必要のある場合に稼働し、シームレスな解析を実施できるように構成してある。
【００２３】
次に、前記建築構造解析システム部１について説明する。
建築構造解析システム部１は、前述の通り、前記モデリングシステム部１Ａと構造解析アプリケーション部１Ｂとによって構成してある。
【００２４】
前記モデリングシステム部１Ａは、所定のデータをコンピュータに入力することによって解析モデルＭのモデリングデータＤを生成できるように構成してあり、図２に示すように、複数の解析モデル候補ｍから、該当する解析モデルＭを選択自在な選択手段６を設け、前記選択手段６によって選択された解析モデルＭに応じたモデリングデータＤを生成するための基礎となる複数の基礎データｄを生成する基礎データ生成手段７を設け、前記基礎データ生成手段７によって生成された複数の基礎データｄを変更自在な基礎データ変更手段８を設け、前記基礎データ生成手段７によって生成、又は、前記基礎データ変更手段８によって変更された複数の基礎データｄを基にモデリングデータＤを生成するデータ群生成手段９を設けて構成してある。
【００２５】
前記解析モデル候補ｍは、用途に応じて複数用意してあり、それらそれぞれに前記用途に該当する解析モデル名を付けてある。
具体的には、当該実施形態における解析モデル候補ｍは、『集合住宅』・『ショッピングセンター』・『ホテル』・『工場』・『倉庫』の５種類設定してあり、それぞれに同様の解析モデル名を付けてある。そして、図３に示す入力画面において、プルダウンメニューに、上述の各解析モデル名が表示され、それらの中から、何れかの解析モデル名を選択することで、解析する対象となる解析モデルＭを特定することが可能となる。
前記プルダウンメニューが、前記選択手段６に該当する。
【００２６】
前記解析モデルＭが特定されると、前記基礎データ生成手段７によって複数の基礎データｄが生成される。
因みに、前記基礎データｄは、図４に示すように、『基本グリッド』・『一般階の積載荷重』・『構造種別』・『小梁・スラブの形式』・『外壁開口率』・ 『屋根・床・外壁仕様』・『構造材料仕様』に別れ、各解析モデル候補ｍに応じて、その解析モデル候補ｍに最も広く採用されている該当データが割り当てられる。
その一例として、例えば、解析モデルＭが、集合住宅の場合、図５に示すように、前記『基本グリッド』としては、平面形状は、「細長い矩形形状」に設定され、柱の配置は、「平面の全域にわたって分散配置」に設定され、耐震要素の配置は、「全外周壁に配置」に設定され、外壁形態は、「一方跳ね出し」に設定され、基本となる各階構成は、「一階を除いた階を一般階とする構成」に設定される。
また、『一般階の積載荷重』には、スラブ設計用：１８００Ｎ／ｍ² 、小梁設計用：１５５０Ｎ／ｍ² 、架構計算用：１３００Ｎ／ｍ² 、地震荷重計算用：６００Ｎ／ｍ² が設定される。
『構造種別』には、ＳＲＣ造が設定される。
『小梁・スラブの形式』には、図５に示すように、「一方向配置」が設定される。
『外壁開口率』には、長手方向：０％（外壁無し）、短手方向：１００％（無開口壁）が設定される。
『屋根・床・外壁仕様』には、屋根が露出防水、床がカーペット、外壁がモルタル塗りとして設定される。
『構造材料仕様』には、標準的な材料仕様として、コンクリート：ＦＣ２４、鉄筋：ＵＤ２９、柱鉄骨：ＳＭ４９０、梁鉄骨：ＳＳ４００が設定される。
因みに、解析モデル候補ｍに割り当てられる各基礎データｄは、基礎データテーブルを更新することによって変更することも可能である。
【００２７】
上述のようにそれぞれ設定された各基礎データｄは、任意に画面上で確認することが可能である。
また、その画面上で、前記基礎データｄを変更することも可能で、例えば、画面表示された基礎データｄ上に、新たな数値を入力することによって、簡単に基礎データｄを変更更新することが可能となる。これは、図２に示すように、前記基礎データ変更手段８を設けてあることで可能となっている。
【００２８】
次に、前記基礎データ生成手段７によって生成（又は、前記基礎データ変更手段８によって変更）された複数の基礎データｄと、前記選択手段６によって選択された解析モデルＭとを基に、前記データ群生成手段９の独自のアルゴリズムによって前記モデリングデータＤの各データが生成され、データベースの領域に記録される。
尚、当該実施形態の建築構造解析システム部１においては、先の選択手段６を使用してモデリングデータＤを生成する方法に限らず、当初から前記各基礎データｄを直接的に入力したり、又は、モデリングデータＤそのものを直接的に入力したりすることも、画面上のメニュー選択によって自由に切り替えることが可能である。
【００２９】
前記構造解析アプリケーション部１Ｂは、前記データベース領域に記録された前記モデリングデータＤを基にして、解析モデルＭの構造体から、各パーツに至るまで応力解析を実施し、各設定の妥当性を検証できるように構成してあり、その結果は、画面上に表示することができる。
そして、構造解析の結果、図６に示すように、各設定が妥当であると検証された場合、その時点でのモデリングデータＤを基として、前述のように、具体的な建築設計を行ったり、建築の見積を行ったり、施工時の応力検討を行ったり、他の実行プログラム（例えば、特殊解析プログラム・特殊設計プログラム・耐震診断プログラム・意匠設計プログラム・設備設計プログラム・詳細見積プログラム・施工図作成プログラム等）によって各種処理を実施したりすることが可能となる。
また、構造解析の結果、妥当でない設定が検証された場合には、各設定の妥当性が検証されるまで、前記基礎データｄやモデリングデータＤを変更して、再度、応力解析を実施する（図６参照）。
【００３０】
当該モデリングシステム部１Ａ、及び、建築構造解析システム部１によれば、数多くのデータ入力を、解析モデルＭを選択するだけの簡単な操作によって、未熟なものでも、それ相当の精度で目的とした用途の建物に関するモデリングデータＤを生成することが可能となり、使用性、解析効率の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００３２】
〈１〉 前記選択手段は、先の実施形態で説明した用途に応じて複数用意された解析モデル候補（解析モデル名）を選択するものに限るものではなく、例えば、構造体の形状と構造部材の配置との条件別に複数用意された解析モデル候補から選択するものや、実在する構造体の種別によって複数用意されている解析モデル候補から選択するものであってもよく、それらを総称して、選択手段という。
また、選択操作に関しては、先の実施形態で説明したプルダウンメニューから該当するものを選択するものに限らず、例えば、個別に解析モデル名をキーボードから打ち込んだり、複数の解析モデル名を表形式に表した画面上で、該当するものを選択するものであってもよい。
また、解析モデル候補を用途に応じて用意するについて、先の実施形態で説明した『集合住宅』・『ショッピングセンター』・『ホテル』・『工場』・『倉庫』の５種類に限るものではなく、他にも、例えば、『体育館』・『学校』・『病院』・『オフィスビル』等、さまざまなものが候補として挙げられる。
〈２〉 前記基礎データは、先の実施形態で説明した『基本グリッド』・『一般階の積載荷重』・『構造種別』・『小梁・スラブの形式』・『外壁開口率』・ 『屋根・床・外壁仕様』・『構造材料仕様』の各項目に限るものではなく、他の項目を組み込んだり、他の項目と入れ替えたり、項目を少なくしたりして前記基礎データを設定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】総合解析システムを示す概念図
【図２】モデリングシステム部を示す概念図
【図３】入力画面を示す説明図
【図４】基礎データを示す説明図
【図５】基礎データを示す詳細説明図
【図６】データ生成を示すフローチャート
【符号の説明】
１Ｂ 構造解析手段
６ 選択手段
７ 基礎データ生成手段
８ 基礎データ変更手段
９ データ群生成手段
Ｄ 構造解析プログラム実行用データ群
ｄ 基礎データ
Ｍ 解析モデル
ｍ 解析モデル候補

Claims (5)

1. 構造解析プログラム実行用データ群を生成自在な構造解析支援システムであって、
   第１ステップで建物に関する複数の解析モデル候補から、該当する解析モデルを選択自在な選択手段を設け、前記選択手段によって選択された解析モデルに応じた前記構造解析プログラム実行用データ群を生成するための基礎となる複数の基礎データを第２ステップで生成する基礎データ生成手段を設け、前記基礎データ生成手段によって生成された複数の基礎データを変更自在な基礎データ変更手段を設け、前記基礎データ生成手段によって生成、又は、前記基礎データ変更手段によって変更された複数の基礎データを基に前記構造解析プログラム実行用データ群を生成するデータ群生成手段を設けてある構造解析支援システム。
2. 前記解析モデル候補は、構造体の形状と構造部材の配置との条件別に複数用意されている請求項１に記載の構造解析支援システム。
3. 前記解析モデル候補は、実在する構造体の種別によって複数用意されている請求項１又は２に記載の構造解析支援システム。
4. 前記解析モデル候補は、用途に応じて複数用意されてあり、それらそれぞれに前記用途に該当する解析モデル名を付けてある請求項１〜３の何れか一項に記載の構造解析支援システム。
5. 請求項１〜４の何れかの構造解析支援システムを備え、前記構造解析支援システムによって生成された構造解析プログラム実行用データ群を基に構造解析を行う構造解析手段を設けてある構造解析システム。

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