JP4712075B2 - コンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法 - Google Patents

Description

本発明は、目的の建物に於ける各階層毎の外壁及び、又は間仕切り壁に耐力壁を適正に配置することが出来るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法及びそれを含むコンピュータプログラムに関するものである。

建物の構造設計を行う場合、建物に作用する地震や風等の水平力を想定すると共に屋根や壁或いは床等の構造要素の重量や重心点を計算し、この計算結果に基づいて各方向の壁に耐力壁を適数配置することが行われている。この計算は煩雑であり、コンピュータを利用して部分的な演算を実行し得るものの、耐力壁の配置等は設計者が適宜割り付けている。

最近では、コンピュータを用いて耐力壁の割り付けを含めた構造設計の支援を行うことが提案されている。例えば、特開平９−３０２７６５号公報に開示された技術は、コンピュータの画面上で住宅の外壁ラインと屋根の仕様に関するデータを入力することにより、コンピュータに横，縦方向の耐力壁の目安数と重心の位置を算出させてこの結果を画面上に表示させ、この表示を参照しながら外壁ラインに沿って耐力壁を入力した後、入力した耐力壁によって必要強度を付与できるか否かを判定させて結果を画面に表示させ、判定により必要強度を付与できないと判明したとき、耐力壁の配置の修正を行って再度強度判定を行うものである。この技術では、目的の住宅に於ける外壁に耐力壁を配置して強度の判定を行うことが出来るため、構造計画の支援方法として有利である。

特開平９−３０２７６５号公報

しかし上記技術では、耐力壁の入力位置（配置位置）が住宅の外壁に限定されているため、必然的に耐力壁を外壁に集中配置せざるを得ず、外壁に設ける開口部の位置や大きさに制約が生じる場合がある。また住宅全体としての耐力壁の不足や配置の偏りが生じて構造計画上の必要強度が得られず、目的の平面計画を断念せざるを得ない場合も発生し得る。

本発明の目的は、予め設定された各階層毎の平面形状や各方向毎の耐力壁の数に基づき、外壁及び間仕切り壁の任意位置に耐力壁を配置したパターンを設定して各パターン毎に評価点を付与し、付与された評価点に基づいて耐力壁を配置することで、熟練度の低い者であっても耐力壁の適正配置を実現することが出来る耐力壁の配置方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の第１の構成は、コンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法であって、予め建物の各階層の外壁及び間仕切り壁を含む平面形状と、該建物の各階層に作用する水平荷重と標準的な耐力壁の許容荷重とを使用して算出した各階層に於ける各方向の標準的な耐力壁の必要耐力壁数と、をコンピュータに入力して設定する工程と、前記各階層に設定された平面形状を構成する外壁及び間仕切り壁の位置を、耐力壁が配置され得る部位として前記コンピュータが認識し、前記各階層及び各方向の必要耐力壁数よりも多い数の標準的な耐力壁を前記耐力壁が配置され得る部位に配置して、前記平面形状を構成する外壁及び間仕切り壁に対する耐力壁の複数の配置パターンを前記コンピュータの演算で作成する配置パターン作成工程と、前記配置パターン作成工程で作成された全ての配置パターンに対し、予め設定された耐力壁の柱隣接度、平面的分散度、立面的分散度の評価項目に基づいて前記コンピュータで演算した各耐力壁の点数を使用して、各階層及び各方向の耐力壁の配置パターンに評価点を付与して前記コンピュータの演算で点数付けを行う点数付け工程とを有し、前記点数付け工程に於いて付与された各階層及び各方向における耐力壁の配置パターンの評価点に基づいて一つの配置パターンを選択することにより各階層及び各方向における耐力壁の配置を決定することを特徴とするものである。

上記コンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法では、目的の建物の平面形状を設定することによって、各階層毎の外壁や間仕切り壁の位置が設定される。そして前記外壁及び、又は間仕切り壁が耐力壁を配置し得る部位として認識される。目的の建物の各階層毎の平面形状が設定されたとき、各方向に必要な耐力壁の数を設定する方法は特に限定するものではない。即ち、目的の建物が設定されたとき、熟練した技術者では経験的に耐力壁の数を設定することが可能である。また目的の建物の重量を計算し或いは想定し、地震時に各方向に対し作用する水平力を計算して各方向毎の必要耐力壁数を設定することも出来る。

配置パターン作成工程では、上記の如く目的の建物に対し予め設定された各階層毎の平面形状と各階層，各方向毎の必要耐力壁数に基づいて、必要数の耐力壁を外壁及び間仕切り壁に対し任意に配置した多数の配置パターンを作成することが出来る。このとき、耐力壁の外壁及び間仕切り壁に対する配置は、窓や出入口等の開口部を除く耐力壁を配置し得る部位に機械的に行われるものであり、作成された個々の配置パターンは単なる可能性を示すものにすぎない。従って、配置パターン作成工程では、多数の配置パターンが作成される。

点数付け工程では、上記配置パターン作成工程で作成された多数の配置パターンに対し、夫々、配置された耐力壁が構造上必要な柱に接しているか否かに着目した柱隣接度、同一の壁内に複数の耐力壁が配置されている場合に隣接する耐力壁から離れているか否かに着目した平面的分散度、同一壁線上であって下層階に配置された耐力壁から離れているか否かに着目した立面的分散度、に基づいて点数付けを行い、各耐力壁に付与された点数を合計して個々の配置パターン毎の点数を計算する。

その後、上記点数付け工程に於いて付与された各階層及び各方向における耐力壁の配置パターンの評価点に基づいて一つの配置パターンを抽出し、抽出された配置パターンに基づいて、予め設定された平面形状に対し耐力壁を配置する。

上記の如くして予め目的の建物に於ける各階層の平面形状と各階層毎に且つ各方向毎に必要な耐力壁の数とを設定することによって、建物の径面形状を規定する外壁及び又は間仕切り壁に対し合理的に耐力壁を配置することが出来る。

特に、目的の建物を構成する各階層毎に全ての耐力壁の配置パターンを想定し、想定された全ての配置パターンに対し同一の観点から点数を付与して優劣を判定するので、熟練した設計者或いは設計者でなくとも同一の配置パターンを得ることとなり、設計者の違いによる構造性能のバラツキを発生することがない。

また、本発明に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記各階層に於ける各方向の標準的な耐力壁の必要耐力壁数は、建物の荷重を算出する各条件を前記コンピュータで入力し、前記コンピュータの演算処理で算出した該建物の各階層に作用する水平荷重と、前記コンピュータに記憶させた標準的な耐力壁の許容荷重とを使用して、前記コンピュータの演算で算出して設定したことを特徴とする。

また、本発明に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の第３の構成は、前記第１、第２の構成において、前記配置パターン作成工程において、耐力壁が配置され得る部位が、耐力壁を配置するための耐力壁線上の外壁又は間仕切り壁であることを特徴とする。

また、本発明に係る建物の構造計算に使用されるコンピュータプログラムは、前記第１〜第３の構成のコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法を含むことを特徴とする。

本発明に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法では、予め建物の外壁及び間仕切り壁を含む平面形状を設定すると共に各階層に於ける各方向毎の必要耐力壁数を設定し、配置パターン作成工程に於いて、設定された平面形状及び各方向の必要耐力壁数に基づいて外壁及び、又は間仕切り壁に対する耐力壁の複数の配置パターンを作成することが出来る。また点数付け工程に於いて、配置パターン作成工程で作成された全ての配置パターンに対し、各方向毎に、予め設定された柱隣接度，平面的分散度，立面的分散度に基づいて点数付けを行うことで、各配置パターン毎に点数を付け、これらの総点数を比較することが出来る。そして、点数付け工程に於いて付与された各階層及び各方向における耐力壁の配置パターンの評価点に基づいて各方向毎の一つの配置パターンを決定し、該配置パターンに基づいて各階層毎に耐力壁の配置を決定することで、複数の耐力壁を合理的に配置することが出来る。

特に、耐力壁の配置位置を外壁のみならず、間仕切り壁を含んで配置しなければ設計し得ないような建物、例えばアパート等の規模が大きい建物，店舗等の採光上或いは用途上外壁部に充分な量の耐力壁を配置し得ないような建物であっても、容易に且つ合理的に耐力壁の配置を行うことが出来る。

以下、上記コンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は本実施例に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の手順を説明するフローチャートである。図２は１階の平面形状を示すと共に外壁線，間仕切り壁線，グリッドを示す図である。図３は２階の平面形状を示すと共に外壁線，間仕切り壁線，グリッドを示す図である。図４は屋根伏図である。図５は１階に必要な耐力壁をＹ方向（南北方向、図に於ける上下方向）に配置した配置パターンの例を示す図である。図６は予め１階に耐力壁線を設定すると共に各耐力壁線に耐力壁を割り付けた状態を示す図である。図７は柱隣接度を説明する図である。図８は平面的分散度を説明する図である。図９は立体的分散度を説明する図である。図10は目的の建物の１階及び２階の平面形状を示す図である。

本実施例の耐力壁の配置方法の説明に先立って、図10により建物の例を説明する。図に於いて、目的の建物は１階Ａと２階Ｂとからなる２階建て住宅として構成されている。各階Ａ，Ｂには、建物の外部を構成する外壁１、及び建物の内部に設けた間仕切り壁２が構成されており、これらの壁１，２によって建物内部の間取りが構成されている。また１階Ａには床面を構成する玄関ポーチ３が構成され、２階Ｂには同様に床面を構成するベランダ４が構成されている。このような平面形状は、目的の建物に居住する家族構成等の条件に対応して設定される。

目的の建物を構成する外壁や間仕切り壁に耐力壁を配置する場合、該建物に作用する水平力に影響される。このため、建物の平面形状が設定された後、該建物を構成する各階層毎の重量を算出し、算出された重量（垂直荷重）に応じて各階層毎に且つ各方向毎に地震時に作用する水平力が算出される。従って、地震時に作用する水平力は２階Ｂよりも１階Ａの方が大きい。

また、例えばコンピュータに耐力壁の許容荷重のデータ及び他の構造設計に必要なデータを記憶させておき、設計に際し、作用する水平力に対し最適な耐力壁を選択するように構成することが可能である。

特に、複数種類の耐力壁には夫々予め許容荷重が設定されているため、建物に作用する水平荷重が設定されたとき、この水平荷重と許容荷重とから、設計者が容易に各方向毎の必要耐力壁数を算出することが可能である。このように、各階層毎及び各方向毎の耐力壁の数はコンピュータを利用して設定することが可能であり、また手計算によって設定することも可能である。

次に図１に示すフローチャートに従って本実施例に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法を説明し、合わせて各ステップに対応して外壁或いは間仕切り壁に対する耐力壁の配置手順について図２〜図９により説明する。

尚、前述したように、耐力壁は、各階層毎に且つ各方向毎に設定される。このため、本実施例に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法も建物の例えば南北方向（Ｙ方向）及び東西方向に実行され、各階層毎に且つ各方向に対する耐力壁の配置が終了して完成することになる。しかし、耐力壁の配置手順は各方向共に同一であり、説明が煩雑になる虞があるため、以下の実施例では、建物の１階Ａに於ける南北方向（Ｙ方向）に対する耐力壁の配置手順について説明し、東西方向、及び２階Ｂに対する配置手順の説明を省略するものとする。

また本発明に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法は設計者或いは営業技術者が手作業で進行させることが可能である。しかし、多数の配置パターンを作成する作業や、作成された配置パターン毎に点数付けする作業は単調なものであり、コンピュータを利用するのが有利である。このため、本実施例では必要な情報をコンピュータに入力して所定のプログラムに従って演算し、これにより、各階層毎に且つ各方向毎に形成された外壁１，間仕切り壁２に合理的に耐力壁５を配置し得るように構成している。

耐力壁を配置する場合、建物の平面形状の設定が必須となる。このため、ステップＳ１では、建物の形状を入力する。即ち、図２に示す１階Ａの外壁１（外壁線１），間仕切り壁２を入力し、同様に図３に示す２階Ｂの外壁線１，間仕切り壁２を入力する。このとき、外壁１，間仕切り壁２に形成される窓や扉等の開口部、及び浴槽やシンク，押し入れ等の建具の位置も入力する。そして本実施例では、入力した外壁１，間仕切り壁２に於ける開口部を除く全ての部位を耐力壁５を配置し得る部位（設置可能部）とし、この設置可能部に耐力壁５を配置することとしている。

また各階Ａ，Ｂに、各頂点に柱10が配置された長方形或いは矩形のグリッドＡｇ１〜Ａｇ６，Ｂｇ１〜Ｂｇ６を設定して夫々の頂点の位置を入力する。前記頂点の位置は、各階層毎に左下の位置を原点Ｏとした座標値で設定される。

耐力壁５は外壁１及び間仕切り壁２に配置されるため、上記の如く各階層Ａ，Ｂの平面形状を構成する外壁１と間仕切り壁２の位置が設定されれば良く、更に点数付け工程で利用する各グリッドの頂点の位置が設定されていれば良い。尚、各階層毎に設定するグリッドＡｇ１〜Ａｇ６，Ｂｇ１〜Ｂｇ６は後述する点数付け工程に於いて柱隣接度の点数付けを行う際に利用されるものであるが、この点数付け工程では必ずしもグリッドＡｇ１〜Ａｇ６，Ｂｇ１〜Ｂｇ６を必要とせず、従って、本発明に於いて前記各グリッドを設定することが必須ではない。

しかし、建物の構造計算を実行する場合、建物の重量を算出することが必要である。このため、ステップＳ１では、１階Ａの平面形状を構成する躯体の輪郭線６，玄関ポーチ３を含む床面外周線７を入力し、同様に２階Ｂの平面形状を構成する躯体の輪郭線６，ベランダ４を含む床面外周線７を入力し、更に、図４に示す屋根Ｃの形状を入力する。また建物の重量を計算する上で必要となる床の仕様（例えば目的の建物が個建住宅である場合の一般床か集合住宅である場合の重量床か、更に床を構成する材料や厚さ等），屋根の仕様（例えば屋根材が瓦か石綿セメント板か、等），耐火被覆の有無、及び他の条件を入力する。

上記各条件を入力することによって、コンピュータでは、１階Ａ，２階Ｂ，屋根Ｃの各階層の重量を演算し、且つ建物の躯体を構成する梁や柱10の仕様等を演算することが可能である。

次いで、ステップＳ２では、各階層Ａ，Ｂ毎に、及び各方向毎に、必要な耐力壁５の数を入力する。この必要耐力壁数は、コンピュータに記憶させたプログラムに従ってステップＳ１で演算した結果から演算して入力しても良く、またコンピュータを操作する技術者が入力しても良い。

即ち、前述したように、予め標準的な耐力壁５の許容荷重が判明している場合、建物の重量が判明したとき、該重量と地震力による係数との積によって建物に作用する水平力の値が判明する。従って、前記水平力を耐力壁５の許容荷重で割ることで必要耐力壁数を計算することが可能である。このような計算をコンピュータが行うか、或いは技術者が行うかについては何ら限定するものではない。

本実施例では１階Ａを構成するＹ方向に必要な耐力壁５の数として６が入力されたとし、この６個の耐力壁５をＹ方向の複数の外壁１，間仕切り壁２に配置するものとする。

ステップＳ３は、入力された必要耐力壁数を外壁１，間仕切り壁２に配置して複数の配置パターンを作成する配置パターン作成工程となるものである。ステップＳ３に於いて、ステップＳ1で入力された平面形状及びステップＳ２で入力された必要耐力壁数に基づいて、耐力壁５を外壁１，間仕切り壁２に配置する場合、外壁１，間仕切り壁２に於ける耐力壁５を設置し得る部位（設置可能部）が入力された必要耐力壁数よりも多い場合、個々の設置可能部に対し任意に耐力壁５を配置した複数の配置パターンが作成される。

即ち、図５（ａ）〜（ｄ）は１階Ａに於けるＹ方向の耐力壁５の配置パターンのいくつかの例を示している。例えば、同図（ａ）は、耐力壁５を原点Ｏ側の外壁１，間仕切り壁２に集中的に配置したものであり、グリッドＡｇ１に４個の耐力壁５が配置されるものの、グリッドＡｇ３には全く配置されていないという配置パターンである。

また同図（ｂ）は、耐力壁５を比較的各グリッドＡｇ１〜Ａｇ６に分散して配置したものであり、３個の耐力壁５を外壁１に配置し、同様に３個の耐力壁５を間仕切り壁２に配置した配置パターンである。また同図（ｃ）は５個の耐力壁５を外壁１に配置し、１個の耐力壁５を間仕切り壁２に配置した配置パターンである。更に、同図（ｄ）は全ての耐力壁５を原点Ｏから最も離隔した部位に集中して配置した配置パターンである。

上記各配置パターンは何れもステップＳ３の配置パターン作成工程で作成されたものであり、上記例以外に、外壁１，間仕切り壁２に於ける耐力壁５の設置可能部の数と必要耐力壁数とに対応した数の配置パターンが作成される。従って、耐力壁５の設置可能部の数が多くなると非常に多くの配置パターンが作成されることになる。このため、後述する点数付け工程に於いて、作成された個々の配置パターンに対して点数付けを行う際の作業量が増加することとなる。

コンピュータの処理能力が無制限に大きければ、配置パターンの数が如何に多くなっても大きな問題ではない。しかし、実際上処理能力が無限のコンピュータは存在しないため、配置パターンを作成するに際し、設計技術者や営業技術者或いは他の技術者等（技術者）が介在してやることで、配置パターンの数を削減することが好ましい。この場合、耐力壁５を配置するための耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４のみを指定する介在の仕方と、耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４及び夫々の耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置すべき耐力壁５の数を指定する介在の仕方がある。

以下、技術者が１階Ａを構成するＹ方向の外壁１，間仕切り壁２の中から耐力壁５を配置すべき複数の耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４を指定（図６参照）した場合について説明する。

前述したように、ステップＳ１，ステップＳ２で入力された建物の形状や予め算出されたＹ方向に作用する水平力と、予め記憶されている標準的な耐力壁５の許容荷重とに基づいて、Ｙ方向に必要な耐力壁５の目安枚数（Ｎｙ）を算出する。このとき、耐力壁５の目安枚数は必ずしも整数ではなく、小数点以下の数値が算出されることがある。

次に、指定された耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４毎に耐力壁５の目安数を算出する。このとき、例えば、指定された各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４の負担面積及び上階の耐力壁線との位置関係、床面に作用する剪断力等の条件を考慮する。この結果、各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置すべき耐力壁５の目安数が設定される。この数値に基づいて技術者が例えば小数点以下の数値を繰り上げたり、切り捨てるような調整を行うことで各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に耐力壁５を分配することが可能である。

この場合、単に各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置すべき耐力壁５の数が決定されたということであって、各耐力線Ｙ１〜Ｙ４に於ける何れの位置に配置するかが決定されるものではない。しかし、配置パターンの数を大幅に削減することが可能である。

次に、技術者が図６に示すように、１階Ａを構成するＹ方向の外壁１，間仕切り壁２の中から耐力壁５を配置すべき複数の耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４を指定すると共に、各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置すべき耐力壁５の数を指定した場合について説明する。この場合であっても、配置パターンの数を大幅に削減することが可能である。

例えば、Ｙ方向に沿った３本の外壁１に夫々耐力壁線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ４を指定すると共に間仕切り壁２に耐力壁線Ｙ３を指定し、耐力壁線Ｙ１，Ｙ４には２個の耐力壁５を指定すると共にＹ２，Ｙ３に１個の耐力壁５を指定した場合、耐力壁線Ｙ１上には２個の設置可能部が形成されるのみであって全く自由度がないことになり、耐力壁線Ｙ１に対する耐力壁５の配置は一義的に決まり、耐力壁線Ｙ２には１個の設置可能部が形成されるため、該耐力壁線Ｙ２に対する耐力壁５の配置も一義的に決まり、耐力壁線Ｙ３は２個の設置可能部を有するため、２個の配置パターンが形成され、耐力壁線Ｙ４には５個の設置可能部が形成されるため、１０個の配置パターンが形成される。従って、全体では２０個の配置パターンが形成されることとなり、耐力壁５を任意の状態で外壁１，間仕切り壁２に形成された全ての設置可能部に配置して得た配置パターンの数を大幅に削減することが可能である。

上記の如く、予め耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４を指定し、或いは耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４を指定すると共に各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置すべき耐力壁５の数を指定して配置パターンを作成した場合であっても、得られた配置パターンは、前述した外壁１，間仕切り壁２に於ける耐力壁５の設置可能部に対し入力された必要数の耐力壁５を任意に配置して作成した配置パターンに含まれるのであって、両者は何ら異なるものではない。

ステップＳ４は点数付け工程であり、ステップＳ３で得た全ての配置パターンに対し、表１の項目に基づいて点数付けを行い、付与された点数を合計して個々の配置パターン毎の総点数とする。

柱隣接度は、配置された耐力壁５が各グリッドの頂点に配置された柱に接しているか否かによる点数であり、図７に示すように、耐力壁線Ｙ４に２個の耐力壁５ａ，５ｂを配置したとき、個々の耐力壁５ａ，５ｂは各グリッドＡｇ３，Ａｇ６の頂点に配置された柱10に接している場合４０点が付与され、また頂点の柱10に接していない場合であっても構造上必要な柱（図示しないキャンティ持ち出し梁下の柱、或いは図２のポーチ３の部分に示す外壁１の出隅部の柱11）に接する場合３０点が付与され、前記以外は０点が付与される。従って、図７の場合、耐力壁５ａはグリッドＡｇ３の頂点の柱10に接しているため４０点が付与されるが、耐力壁５ｂはグリッドＡｇ６の頂点の柱10とも、他の構造上必要な柱10とも接していないため０点が付与される。そして図７の合計点は４０点となる。

平面的分散度は、耐力壁５の平面的な分散に伴う平面形状に於ける偏心の少なさ、捩じり剛性の高さを評価するものである。同一の耐力壁線Ｙ４に複数の耐力壁５ａ，５ｂが配置される場合、例えば図８（ａ）〜（ｃ）に示すように耐力壁線Ｙ４に２個の耐力壁５ａ，５ｂが配置された場合、耐力壁５ａ，５ｂの距離の絶対値（ＨＰ）の１０％が点数として付与される。同図（ａ）に示すように、２個の耐力壁５ａ，５ｂが隣接して配置されている場合、耐力壁５の幅寸法が座標値の絶対値（ＨＰ）となる。また同図（ｂ）は耐力壁５ａの位置が変化せずに耐力壁５ｂがグリッドＡｇ３のＹ方向の寸法まで離隔している。このため、付与される点数は同図（ａ）の場合よりも大きい値となる。更に、同図（ｃ）は耐力壁５ｂが耐力壁線Ｙ４に於ける端部まで離隔している。このため、三者のなかでは最も大きい点数が付与される。

ここで、ＨＰの値は予め設定した基準値として設定されるものであり、この値が如何なる数値であるかは限定するものではない。例えば本実施例では、610mmを１ＨＰとして設定している。従って、例えば図８（ｃ）に示すように、耐力壁５ｂが耐力壁線Ｙ４に於ける端部まで離隔しており、耐力壁５ａ，５ｂの距離が5400mm離隔していたとすると、絶対値（ＨＰ）は5400÷610＝8.8となり、この絶対値（ＨＰ）の１０％（0.88）が点数として付与される。

また耐力壁線に１個の耐力壁５ｃのみが配置された場合、例えば図８（ｄ）に示す耐力壁線Ｙ３に配置された耐力壁５ｃの平面的分散度は、隣接する耐力壁線に配置された耐力壁５の平均座標値の絶対値（ＨＰ）の１０％が点数として付与される。この場合、隣接する耐力壁線とは目的の耐力壁線Ｙ３よりも原点Ｏ側の耐力壁線Ｙ２であり、該耐力壁線Ｙ２に配置された耐力壁５ｅの座標値（線12で示す）からの離隔距離の１０％が点数として付与されることとなる。

立面的分散度は耐力壁５に取りつく柱10や梁或いは基礎の応力を小さくすることを評価するものである。この立面的分散度は上階の点数付けを行う際に利用するものであり、図９に示すように、上階に配置された耐力壁５ｆが下階に配置された耐力壁５ｇからの離隔距離に応じて点数が付与される。従って、１階Ａの点数付けでは利用されることがない。

同図（ａ）に示すように、上階（２階Ｂ）に配置された耐力壁５ｆが下階（１階Ａ）に配置された耐力壁５ｇから離隔している場合、即ち、耐力壁５ｆと５ｇが一致した位置にない場合１００点が付与され、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、上階に配置された耐力壁５ｆの始点又は終点が下階の耐力壁５ｇの始点又は終点と一致する場合２０点が付与され、更に、上階の耐力壁５ｆと下階の耐力壁５ｇとが全く一致した場合０点が付与される。

上記の如くして各項目毎に点数付けを行い、付与された全ての点数を加算することで個々の配置パターンの最終得点を計算し、これにより、全ての配置パターン毎に点数付けを行うことが可能である。

その後、ステップＳ５にて配置を決定する。本実施形態では、ステップＳ４に於いて点数付けされた配置パターンの中から、最高点が付与された配置パターン（例えば図５（ｃ））を選択して該配置パターンに基づいて外壁１及び間仕切り壁２に対する耐力壁５の配置を決定する。

次いで、ステップＳ６では、ステップＳ５で配置された耐力壁５の位置に基づいて構造計算を行う。即ち、目的の建物の構造設計を実施する際に必要である耐力壁５以外の部材を生成し、モデル化、荷重生成、これに伴う応力の解析、前記部材の断面検定等の一貫処理を行う。

またステップＳ６に於ける構造計算は、耐力壁５に対して作用する水平力と許容荷重との関係を個々の耐力壁５毎に計算することで行われる。そして過度の水平力が作用し、或いは作用する水平力が極端に少ないような耐力壁５が存在する場合、現在の耐力壁５の配置が否定される。

このように、ステップＳ５までの手順を経て配置された耐力壁５の位置に支障がある場合、ステップＳ７に移行して、個々の耐力壁５が略均等な水平力を負担し得るように耐力壁５を追加し或いは移動させて再配置を行う。そして、耐力壁５を再配置した後、ステップＳ６に戻り、該ステップＳ６に於いて再配置された耐力壁５の位置に基づいて再度構造計算を行う。

上記耐力壁５の再配置は、ステップＳ６に於いて構造計算を満足するまで繰り返し、ステップＳ６に於ける構造計算の結果が満足し得る値となったとき、一連の手順を終了し、耐力壁５の配置方法が終了する。

尚、上記した手順では、建物の１階Ａで且つ南北方向に沿った方向（Ｙ方向）の外壁１，間仕切り壁２に複数の耐力壁５を配置する場合のみについて説明したが、前記方向と交差する方向（東西方向）に対して耐力壁５を配置する方法も、２階Ｂの各方向に耐力壁５を配置する方法も何ら変わることはなく、全く同一の手順を経ることで、合理的に配置することが可能である。

上記耐力壁５の配置方法を実行した後、耐力壁５が合理的に配置されているとして判定されたとき、該耐力壁５以外の部材に対する判定を行うことが好ましい。この判定は、例えば各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４に配置された耐力壁５に水平力が作用したとき、各耐力壁線Ｙ１〜Ｙ４を構成する個々の梁に作用する応力を判定し、過度の応力が作用する梁が存在する場合、部材の配置が否定される。この結果、耐力壁５以外の部材の再配置を行う。この作業は、全ての部材に対して行われる。

上記の如くして、耐力壁５以外の全ての部材に対する判定の結果、これらの部材が合理的に配置されているとして判定されると、目的の建物に対する構造設計が終了する。

本発明の活用例として、目的の建物に於ける各階層毎の外壁及び、又は間仕切り壁に耐力壁を適正に配置することが出来るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法及びそれを含むコンピュータプログラムに適用出来る。

本実施例に係るコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法の手順を説明するフローチャートである。 １階の平面形状を示すと共に外壁線，間仕切り壁線，グリッドを示す図である。 ２階の平面形状を示すと共に外壁線，間仕切り壁線，グリッドを示す図である。 屋根伏図である。 １階に必要な耐力壁をＹ方向（南北方向、図に於ける上下方向）に配置した配置パターンの例を示す図である。 予め１階に耐力壁線を設定すると共に各耐力壁線に耐力壁を割り付けた状態を示す図である。 柱隣接度を説明する図である。 平面的分散度を説明する図である。 立体的分散度を説明する図である。 目的の建物の１階及び２階の平面形状を示す図である。

Ａ…１階
Ｂ…２階
Ｃ…屋根
Ａｇ１〜Ａｇ，Ｂｇ１〜Ｂｇ６…グリッド
Ｙ１〜Ｙ４…耐力壁線
１…外壁
２…間仕切り壁
３…玄関ポーチ
４…ベランダ
５…耐力壁
６…躯体の輪郭線
７…床面外周線
10，11…柱

Claims (4)

1. コンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法であって、
   予め建物の各階層の外壁及び間仕切り壁を含む平面形状と、該建物の各階層に作用する水平荷重と標準的な耐力壁の許容荷重とを使用して算出した各階層に於ける各方向の標準的な耐力壁の必要耐力壁数と、をコンピュータに入力して設定する工程と、
   前記各階層に設定された平面形状を構成する外壁及び間仕切り壁の位置を、耐力壁が配置され得る部位として前記コンピュータが認識し、前記各階層及び各方向の必要耐力壁数よりも多い数の標準的な耐力壁を前記耐力壁が配置され得る部位に配置して、前記平面形状を構成する外壁及び間仕切り壁に対する耐力壁の複数の配置パターンを前記コンピュータの演算で作成する配置パターン作成工程と、
   前記配置パターン作成工程で作成された全ての配置パターンに対し、予め設定された耐力壁の柱隣接度、平面的分散度、立面的分散度の評価項目に基づいて前記コンピュータで演算した各耐力壁の点数を使用して、各階層及び各方向の耐力壁の配置パターンに評価点を付与して前記コンピュータの演算で点数付けを行う点数付け工程と、
   を有し、
   前記点数付け工程に於いて付与された各階層及び各方向における耐力壁の配置パターンの評価点に基づいて一つの配置パターンを選択することにより各階層及び各方向における耐力壁の配置を決定する、ことを特徴とするコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法。
2. 前記各階層に於ける各方向の標準的な耐力壁の必要耐力壁数は、
   建物の荷重を算出する各条件を前記コンピュータで入力し、前記コンピュータの演算処理で算出した該建物の各階層に作用する水平荷重と、前記コンピュータに記憶させた標準的な耐力壁の許容荷重とを使用して、前記コンピュータの演算で算出して設定したことを特徴とする請求項１に記載したコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法。
3. 前記配置パターン作成工程において、耐力壁が配置され得る部位が、耐力壁を配置するための耐力壁線上の外壁又は間仕切り壁であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載したコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のコンピュータを利用した建物の構造計算に使用される耐力壁の配置方法を含むことを特徴とする建物の構造計算に使用されるコンピュータプログラム。

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