JP5439129B2 - ユニット式建物の構造計算装置 - Google Patents

Description

本発明は、ユニット式建物の構造計算装置に関する。

従来、建物ユニットのフレームの立体モデルを作成し、この立体モデルに基づいて構造解析する構造解析方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の構造解析方法では、立体モデルを形成するために、建物ユニットを立体的に配置するための入力作業が必要であり、各ユニットに設定された項目についての入力作業も必要であった。そこで、このような入力作業を容易にする検討がなされている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２に記載の構造計算装置では、建物を構成するユニット毎に格子状の立面グリッドを仮想設定している。そして、この立面グリッドに含まれる柱および梁が形成する長方形枠をフレームの二次元モデルとし、この二次元モデルに基づいて構造計算をする構成が採られている。

特開２０００−５７１８１号公報 特開２００１−２８２８７２号公報

しかしながら、特許文献２に記載のような構成では、ユニット毎に格子状の立面グリッドを仮想設定しているため、複数のユニットを上下あるいは左右に並べたユニット式建物の構造計算をする場合、個々のユニットに対応した単層フレーム（単層のフレーム）毎にデータを入力する必要がある。また、ユニット式建物は、運用や認定範囲の拡大により多様化されているため、この多様化された建物毎に単層フレーム作成のための入力作業を繰り返さなければならず、データ入力作業の繁雑さは十分に解消されていない。

本発明の目的は、様々な建物に対してフレームデータの入力作業を容易にするユニット式建物の構造計算装置を提供することにある。

本発明のユニット式建物の構造計算装置は、図面を参照して説明すると、複数の建物ユニットを組み合わせたユニット式建物の構造計算装置１であって、前記建物ユニットの側面を表す格子状の立面補助線を設定する立面補助線設定手段６３２と、前記建物ユニットのフレームＦ１，Ｆ２を構成する柱および梁の部材を前記立面補助線に沿って設定するとともに、前記部材同士の接合状態を入力する部材入力手段６３３と、データ記憶部５と、前記データ記憶部５に単層フレームデータＲを保存する単層フレームデータ出力制御手段と、前記データ記憶部に記憶された単層フレームデータから前記フレームＦ１，Ｆ２を複数連接して形成される連層フレームＲを設定する連層フレーム設定手段６６と、を備え、前記連層フレーム設定手段は計算用データ生成手段を備え、前記計算用フレームデータ生成手段は、前記連層フレームを構成する単層のフレームのフレームデータに基づいて、前記連層フレームの部材に関する連層フレームデータを生成し、入力操作に基づく所定の名称を付して前記データ記憶部に記憶させる連層フレームデータ生成処理と、所定の前記連層フレームの部材に割り当てる荷重を指定する入力操作を認識すると、前記荷重に関する荷重データを生成し、前記所定の連層フレームの連層フレームデータの名称と一部が一致する名称を付して前記データ記憶部に記憶させる荷重データ指定処理と、前記所定の連層フレームの部材に荷重を割り当てる旨の入力操作を認識すると、前記所定の連層フレームの連層フレームデータと名称の一部が一致する前記荷重データに基づいて、前記計算用フレームデータを生成する計算用フレームデータ生成処理と、を実施することを特徴とする。

この発明によれば、フレームデータ５３を登録済みの単層のフレームＦ１，Ｆ２を指定することで連層フレームＲをあらかじめ設定することができ、複数のユニットを上下あるいは左右に並べた様々なユニット式建物の構造計算をする場合、個々の単層のフレームＦ１，Ｆ２のフレームデータ５３を新たに入力する必要がなく、データ入力操作が容易になる。

しかも、名称の一部が一致する連層フレームデータ５６と荷重データ５４，５５とをデータ記憶部５から検索するだけの簡単な処理で、連層フレームＲの部材に適切な荷重を割り当てた計算用フレームデータ５６を生成できる。

また、本発明のユニット式建物の構造計算装置は、複数の建物ユニットを組み合わせたユニット式建物の構造計算装置であって、前記建物ユニットの側面を表す格子状の立面補助線を設定する立面補助線設定手段と、前記建物ユニットのフレームを構成する柱および梁の部材を前記立面補助線に沿って設定するとともに、前記部材同士の接合状態を入力する部材入力手段と、データ記憶部５と、前記データ記憶部に単層フレームデータを保存する単層フレームデータ出力制御手段と、前記データ記憶部に記憶された単層フレームデータから前記フレームを複数連接して形成される連層フレームを設定する連層フレーム設定手段と、を備え、前記データ記憶部５は前記連層フレームの部材に割り当てる荷重に関する荷重データを記憶し、前記連層フレーム設定手段は計算用データ生成手段６６を備え、前記計算用フレームデータ生成手段６６は、前記連層フレームＲを構成する単層のフレームＦ１，Ｆ２のフレームデータ５３に基づいて、前記連層フレームＲの部材に関する連層フレームデータ５６を生成し、入力操作に基づく所定の名称を付して前記データ記憶部５に記憶させる連層フレームデータ生成処理と、所定の前記連層フレームＲの部材に割り当てる荷重として前記データ記憶部５に記憶された前記荷重データ５４，５５の荷重を指定する入力操作を認識すると、前記指定された荷重データ５４，５５のコピーに前記所定の連層フレームＲの連層フレームデータ５６の名称と一部が一致する名称を付して前記データ記憶部５に記憶させる荷重データ指定処理と、前記所定の連層フレームＲの部材に荷重を割り当てる旨の入力操作を認識すると、前記所定の連層フレームＲの連層フレームデータ５６と名称の一部が一致する前記荷重データ５４，５５に基づいて、前記計算用フレームデータ５６を生成する計算用フレームデータ生成処理と、を実施することを特徴とする。
この構成によれば、データ記憶部５に記憶されている荷重データ５４，５５のコピーに連層フレームデータ５６の名称と一部が一致する名称を付してデータ記憶部５に記憶させるため、記憶済みの荷重データ５４，５５を様々な連層フレームＲの計算用フレームデータ５６の生成に利用でき、計算用フレームデータ５６の生成ごとに荷重データ５４，５５を新たに生成する必要がなくなる。

また、本発明のユニット式建物の構造計算装置では、前記連層フレーム設定手段６６は、梁の長さおよび柱の長さがそれぞれ共通する前記建物ユニットの単層のフレームＦ１，Ｆ２を上下に連接して前記連層フレームＲを設定する構成が好ましい。
この構成によれば、梁の長さおよび柱の長さがそれぞれ共通する単層のフレームＦ１，Ｆ２からなる、標準的な連層フレームＲをあらかじめ設定するため、汎用性を向上できる。さらに、梁の長さまたは柱の長さが共通しない単層のフレームＦ１，Ｆ２からなる連層フレームＲと比べて、使用頻度が高い連層フレームＲをあらかじめ設定することで、入力作業が容易になる。

また、本発明のユニット式建物の構造計算装置では、前記フレームデータ５３は、フレームＦ１，Ｆ２の種別およびモジュールに関する情報を含む構成が好ましい。
この構成によれば、特定のフレームＦ１，Ｆ２の種別やモジュールに対応するフレームデータ５３を容易に識別でき、データ管理や編集が容易になる。

本発明の一実施形態に係るユニット式建物の構造計算装置の概略構成を示すブロック図である。 前記構造計算装置の単層フレームデータ生成手段の概略構成を示すブロック図である。 デザイナメニューを示す模式図である。 新規フレームメニューを示す模式図である。 フレーム情報メニューを示す模式図である。 立面補助線が表示された新規フレームメニューを示す模式図である。 部材入力ダイアログを示す模式図である。 立面補助線上に部材が設定された新規フレームメニューを示す模式図である。 条件設定メニューを示す模式図である。 連層フレームが表示されたデザイナメニューを示す模式図である。 一括処理メニューを示す模式図である。 計算結果出力メニューを示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態のユニット式建物の構造計算装置１が示されている。この構造計算装置１は、コンピュータであり、柱の上下端を梁で連結した立体的なフレームを備えた建物ユニットが複数組み合わされたユニット式建物の構造計算を行うものである。
なお、建物ユニットのフレームは、柱に梁を剛接合やピン接合した、いわゆるラーメン構造となっている。また、建物ユニットとしては、四隅の柱の上下端を梁で連結した直方体状のフレームを有する標準建物ユニット、直方体状のフレームから玄関部分の床梁を省略した玄関用建物ユニット、四隅の柱の上端を連結する天井梁の少なくとも一部が傾斜した台形ユニット、平面視で床梁よりも室内側へ外壁部が後退したセットバックユニット、内部に階段室が設けられた階段建物ユニット、下階の天井が上階の天井と同じ高さレベルに設けられる吹き抜け室を形成するための吹き抜け用建物ユニット、建物の外壁面に突設されるバルコニーユニット、エレベータシャフトが設けられるエレベータユニット、および、内部に車庫が設けられるとともに、車庫部の床梁が省略されたカーポートユニットなどが例示できる。
そして、この構造計算装置１は、キーボードやマウスなどから構成される操作手段２と、出力手段としてのモニタ３と、出力手段としてのプリンタ４と、データ記憶部５と、演算部６と、を備えている。

データ記憶部５には、断面構成リスト５１と、メンバーリスト５２と、単層フレームデータ５３と、荷重データとしての設計荷重データ５４と、荷重データとしての荷重割当データ５５と、連層フレームデータとしても機能する計算用フレームデータ５６と、計算結果データ５７と、計算結果グラフィックデータ５８と、などが保存されている。

断面構成リスト５１は、柱メンバーや梁メンバーのそれぞれに対して関係づけられた、ユニット配置、建設地域、階数、躯体仕様、モジュール、階のデータから構成されている。
メンバーリスト５２は、柱メンバー自体や梁メンバー自体の部材コード、部材名、部材種別、ヤング係数、断面積、断面二次モーメント、断面係数、塑性断面係数、断面二次半径などのデータから構成されている。このメンバーリスト５２は、断面構成リスト５１の編集に用いられる。
単層フレームデータ５３は、ユニット式建物に設けられる各種の建物ユニットのフレームのデータであり、「Ｆｒａｍｅ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
設計荷重データ５４は、ユニット式建物に加わる固定荷重、積載荷重、積雪荷重、柱自重、荷重負荷方向（荷重を長辺梁または短辺梁に負担させるか）などのデータであり、「Ｌｏａｄ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
荷重割当データ５５は、設計荷重データの荷重がフレームの柱や梁にどのような比率で割り当てられるかを表すデータであり、「Ｓｈａｒｅ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
計算用フレームデータ５６は、連接された複数のフレームから構成される連層フレームに関するデータであり、「Ｍｉｓｕｃ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
計算結果データ５７は、構造計算結果を表すデータであり、「Ｒｅｓｕｌｔ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
計算結果グラフィックデータ５８は、構造計算結果をモニタ３で表示させたり、プリンタ４で印刷させたりするためのデータであり、「Ｇｒａｐｈｉｃ．ｘｍｌ」という拡張子を有している。
なお、各データの拡張子として、上記のもの以外を適用してもよい。

演算部６は、複数の機能を同時に並行処理するマルチタスク機能を有している。この演算部６は、各種プログラムにより構成された、断面構成リスト編集手段６１と、メンバーリスト編集手段６２と、単層フレームデータ生成手段６３と、設計荷重データ生成手段６４と、荷重割当データ生成手段６５と、連層フレーム設定手段としての計算用フレームデータ生成手段６６と、計算手段６７と、計算結果出力手段６８と、を備えている。

断面構成リスト編集手段６１とメンバーリスト編集手段６２とは、操作手段２からの操作信号に基づいて、断面構成リスト５１、メンバーリスト５２をそれぞれ編集したり、モニタ３で表示させたり、プリンタ４で印刷したりする。

単層フレームデータ生成手段６３は、単層フレームデータ５３を生成する。この単層フレームデータ生成手段６３は、図２に示すように、基本情報入力手段６３１と、立面補助線設定手段６３２と、部材入力手段６３３と、節点入力手段６３４と、単層フレームデータ出力制御手段としての単層フレームデータ保存手段６３５と、を備えている。

基本情報入力手段６３１は、図３に示すようなデザイナメニューＡ１０が表示されている状態において、操作手段２から新規ボタンＡ１０１が選択された旨の操作信号を取得すると、図４に示すような新規フレームメニューＡ１５をモニタ３に表示させる。そして、新規フレームメニューＡ１５上部のファイルボタンＡ１６１、図示しないフレーム作成ボタンが当該順序で選択されたことを認識すると、フレーム作成メニューＡ２０を表示させる。このフレーム作成メニューＡ２０は、作図エリアＡ２１と、レイヤ選択エリアＡ２２と、コマンド選択エリアＡ２３と、から構成されている。また、作図エリアＡ２１には、基準Ｘ軸Ｌｘ０と、基準Ｙ軸Ｌｙ０とが表示されている。

また、基本情報入力手段６３１は、新規フレームメニューＡ１５上部の情報ボタンＡ１７６が選択されると、図５に示すフレーム情報メニューＡ２５を表示させ、各種情報の入力を促す。このフレーム情報メニューＡ２５は、日付欄Ａ２５１と、作成者欄Ａ２５２と、種別欄Ａ２５３と、フレーム名欄Ａ２５４と、モジュール欄Ａ２５５と、下部ダミー欄Ａ２５６と、備考欄Ａ２５７と、を備えている。種別欄Ａ２５３には、フレームの種別として標準、玄関、サブフレーム、ダミーフレーム、Ｒ階梁などのうちのいずれか１つが入力される。下部ダミー欄Ａ２５６には、フレームの下に配置するダミーフレームが特定のものに限定される場合、当該ダミーフレームが入力される。
そして、基本情報入力手段６３１は、ＯＫボタンＡ２５８が選択されると、各欄Ａ２５１〜Ａ２５７に入力されている情報を保存する。

立面補助線設定手段６３２は、部材と節点の入力にあたり、建物ユニットの側面を表す格子状の立面補助線を作図エリアＡ２１に追加する。具体的には、立面補助線設定手段６３２は、図４に示すように、レイヤ選択エリアＡ２２の補助線ボタンＡ２２２が選択され、かつ、コマンド選択エリアＡ２３の複写ボタンＡ２３４が選択された状態において、複写する基準Ｘ軸Ｌｘ０または基準Ｙ軸Ｌｙ０が選択されたことを認識すると、図示しない複写ダイアログを表示させる。この複写ダイアログは、基準Ｘ軸Ｌｘ０や基準Ｙ軸Ｌｙ０の複写距離の設定入力を促すものである。また、複写距離は、ｍｍ（ミリメートル）単位の他、モジュール寸法でも入力することができる。
そして、立面補助線設定手段６３２は、Ｘ方向またはＹ方向の複写距離が設定入力されると、基準Ｘ軸Ｌｘ０または基準Ｙ軸Ｌｙ０から複写距離だけ移動した位置に補助線を追加する。例えば、立面補助線設定手段６３２は、設定入力に基づいて、図６に示すように、基準Ｘ軸Ｌｘ０と基準Ｙ軸Ｌｙ０の交点を原点としたＸ座標が１８２０（ｍｍ）の位置に玄関柱位置を表すＹ補助線Ｌｙ１を表示させ、Ｘ座標が５５１９（ｍｍ）（６Ｍ（モジュール））の位置にユニット右端の位置を表すＹ補助線Ｌｙ２を表示させる。また、Ｙ座標が２６２２（ｍｍ）の位置に、ユニット上端を表すＸ補助線Ｌｘ１を表示させる。このＸ補助線Ｌｘ１のＹ座標は、ユニットの標準時の階高に対応している。さらに、原点から玄関柱までの間の中央位置であるＸ座標が９１０（ｍｍ）の位置と、玄関柱からユニット右端までの間の中央位置であるＸ座標が３６６９．５（ｍｍ）の位置とに、たわみ計算節点用のＹ補助線Ｌｙ３，Ｌｙ４をそれぞれ表示させる。

部材入力手段６３３は、建物ユニットのフレームを構成する柱および梁の部材を立面補助線（基準Ｘ，Ｙ軸Ｌｘ０，Ｌｙ０、Ｘ補助線Ｌｘ１、Ｙ補助線Ｌｙ１〜Ｌｙ４）に沿って設定するとともに、各部材同士の接合状態を入力する。具体的には、部材入力手段６３３は、図６に示すような立面補助線が表示されている状態において、柱ボタンＡ２２３、梁ボタンＡ２２４、および、その他ボタンＡ２２５のうちのいずれかが選択されるとともに、追加ボタンＡ２３１が選択されると、部材の追加モードを実行する。そして、作図エリアＡ２１の立面補助線上において、部材の始点と終点が指定されると、部材を示す線分を立面補助線上に描画するとともに、図７に示すような部材入力ダイアログＡ３０を表示させる。この部材入力ダイアログＡ３０は、左端座標移動欄Ａ３１と、右端座標移動欄Ａ３２と、接合条件欄Ａ３３と、部材欄Ａ３４と、を備えている。なお、図７は、梁ボタンＡ２２４が選択された場合の部材入力ダイアログＡ３０を示している。

左端座標移動欄Ａ３１には、部材の左上端座標がモジュールあるいは階高により移動する場合に、その座標が入力される。この左端座標移動欄Ａ３１は、Ｘ座標が移動する場合にチェックされるＸ方向チェック欄Ａ３１１と、特定のモジュールに限定してＸ座標が指定される場合にモジュールおよびＸ座標がそれぞれ入力されるモジュール欄Ａ３１２およびＸ座標欄Ａ３１３と、Ｚ座標が移動する場合にチェックされるＺ方向チェック欄Ａ３１４と、特定の階高に限定してＺ座標が指定される場合に階高およびＺ座標がそれぞれ入力される階高欄Ａ３１５およびＺ座標欄Ａ３１６と、を備えている。
右端座標移動欄Ａ３２は、部材の右下端座標がモジュールあるいは階高により移動する場合に、その座標を入力するための欄であり、左端座標移動欄Ａ３１と同様の情報を設定するための欄を有している。
接合条件欄Ａ３３は、部材の左上端の接合状態が入力される左端接合欄Ａ３３１と、部材の右下端の接合状態が入力される右端接合欄Ａ３３２と、を備えている。この各接合欄Ａ３３１，Ａ３３２には、剛接合またはピン接合である旨が入力される。
部材欄Ａ３４は、種別欄Ａ３４１と、メンバー欄Ａ３４２と、を備えている。種別欄Ａ３４１には、梁の種別として、天井梁、床梁、中間床梁、Ｒ階梁のうちのいずれかが入力される。なお、柱ボタンＡ２２３が選択されている柱の追加モードでの種別欄Ａ３４１には、柱の種別として、主柱、または、間柱が入力される、また、その他ボタンＡ２２５が選択されているその他部材の追加モードでの種別欄Ａ３４１には、その他部材の種別として、サブフレーム、ラチス、軸ブレース、ダミーフレーム、その他部材のうちのいずれかが入力される。メンバー欄Ａ３４２には、部材種別が柱または梁でありメンバーが計算条件（システム、配置、建設地域、階数、躯体仕様、モジュール）から自動取得される場合、空欄とされ、それ以外の場合、メンバーが入力される。

そして、部材入力手段６３３は、ＯＫボタンＡ３０１が選択されると、立面補助線設定手段６３２で設定された立面補助線に関する情報と、各欄Ａ３１〜Ａ３４に入力されている情報と、立体補助線上に描画する部材を示す線分とを保存する。なお、上記追加モードで部材が追加されると、部材入力手段６３３により部材両端に節点が追加されるが、オペレータは、追加された節点の座標移動、拘束条件などを別途設定する必要がある。

節点入力手段６３４は、フレームの節点を追加する。具体的には、節点入力手段６３４は、フレーム作成メニューＡ２０の節点ボタンＡ２２６が選択されるとともに、立体補助線上に節点が指定されたことを認識すると、この指定された位置に節点を設定する。また、節点の指定位置が部材の途中の場合には、部材を分割するか否かの入力を促す画面を表示させ、オペレータの入力に基づく内容を設定する。そして、節点入力手段６３４は、入力内容を保存する旨の設定入力に基づき保存処理を保存するとともに、作図エリアＡ２１を図８に示すような内容に変更する。
具体的には、作図エリアＡ２１の立面補助線上には、柱、梁、または、その他部材を青い線分で表す部材線Ｎａ（ａは１以上の整数）と、節点を赤い丸で表す節点マークＳｂ（ｂは１以上の整数）と、ピン接合の接合部分を青い白抜きの丸で表すピン接合マークＰｃ（ｃは１以上の整数）とを表示させる。さらに、ピン支点を赤い三角で表すピン支点マークＱｄ（ｄは１以上の整数）を表示させる。なお、図８において、部材線Ｎ４は、節点マークＳ３〜Ｓ５の節点を結ぶ１つの部材を表している。

単層フレームデータ保存手段６３５は、各メニューＡ２０，Ａ２５、部材入力ダイアログＡ３０に入力された各種データを単層フレームデータ５３としてデータ記憶部５に保存する。具体的には、新規フレームメニューＡ１５の保存ボタンＡ１７４が選択されると、ファイル名の入力を促し、入力されたファイル名を付した単層フレームデータ５３を保存する。また、上書ボタンＡ１７３が選択されると、保存対象のデータを保存済みの単層フレームデータ５３に上書きする。さらに、単層フレームデータ保存手段６３５は、印刷ボタンＡ１７５が選択されると、例えば、図８に示すような、部材線Ｎａ、各マークＳｂ，Ｐｃ，Ｑｄが表示されたフレーム作成メニューＡ２０を、すなわち単層フレームデータ５３の内容をプリンタ４で印刷させる。

設計荷重データ生成手段６４は、図３に示すデザイナメニューＡ１０の荷重ボタンＡ１０７が選択された際に表示される図示しない荷重ポップアップメニューから設計荷重設定ボタンが選択されると、設計荷重の設定を促すメニューを表示させる。そして、入力された設計荷重に関するデータにファイル名を付して設計荷重データ５４として保存する。
荷重割当データ生成手段６５は、荷重ポップアップメニューから荷重割当設定ボタンが選択されると、荷重割当の設定を促すメニューを表示させ、入力された荷重割当に関するデータにファイル名を付して荷重割当データ５５として保存する。ここで、荷重割当データ５５は、部材（Ｒ階梁、天井梁、床梁、中間梁）、荷重種別（固定荷重、積載荷重、積雪荷重など）、加力点（荷重種別が集中荷重の場合、部材左端から加力点までの距離）、負担比率（指定した加力点が負担する荷重の比率）、モジュール、などに関するデータから構成されている。

計算用フレームデータ生成手段６６は、単層フレームデータ５３が登録されたフレームを複数連接して形成される連層フレームを設定する。そして、デザイナメニューＡ１０の条件ボタンＡ１０６が選択されると、１個の連層フレームに関する計算用フレームデータ５６を生成する単独生成処理を実施し、一括ボタンＡ１０９が選択されると、複数個の連層フレームに関する計算用フレームデータ５６を生成する一括生成処理を実施する。

具体的には、計算用フレームデータ生成手段６６は、デザイナメニューＡ１０の条件ボタンＡ１０６が選択されて単独生成処理を実施する場合、図９に示すような条件設定メニューＡ３５を表示させる。
この条件設定メニューＡ３５は、日付や担当者などが入力される管理情報欄Ａ３６と、建物に関する情報が入力される建物情報欄Ａ３７と、を備えている。また、建物情報欄Ａ３７は、システム種別が入力されるシステム欄Ａ３７１と、ユニット配置が並列または直交である旨が入力される配置欄Ａ３７２と、建設地域が入力される建設地域欄Ａ３７３と、階数が入力される階数欄Ａ３７４と、躯体仕様が入力される躯体仕様欄Ａ３７５と、通りが外通りまたは内通りである旨が入力される通り欄Ａ３７６と、下屋フレームの種別が入力される下屋欄Ａ３７７と、Ｒ階梁である場合にチェックされるＲ階梁チェック欄Ａ３７８と、を備えている。さらに、建物情報欄Ａ３７は、モジュール欄Ａ３７９と、Ｒ階梁フレーム欄Ａ３８０と、各階ダミーフレーム欄Ａ３８１と、各階フレーム欄Ａ３８２と、を備えている。

モジュール欄Ａ３７９には、長辺、短辺のそれぞれについて、１つずつのモジュールに関する情報が入力可能である。
Ｒ階梁フレーム欄Ａ３８０は、Ｒ階梁チェック欄Ａ３７８がチェックされた場合に表示され、チェックされていない場合に表示されない。このＲ階梁フレーム欄Ａ３８０には、長辺、短辺のそれぞれのＲ階梁に使用する単層フレームデータ５３のファイル名が入力される。
各階ダミーフレーム欄Ａ３８１と各階フレーム欄Ａ３８２とは、階数欄Ａ３７４で設定された階数と同じ数だけ表示される。各階ダミーフレーム欄Ａ３８１と各階フレーム欄Ａ３８２には、各階の長辺、短辺のそれぞれについて、１つずつのダミーフレーム、フレームに使用する単層フレームデータ５３のファイル名と、高さ寸法と、に関する情報が入力可能である。
ここで、計算用フレームデータ生成手段６６は、各欄Ａ３８０〜Ａ３８２の入力を促す場合、オペレータにより該当するセルが選択されると、フレームの種別に応じてデータ記憶部５に保存されている単層フレームデータ５３のファイル名とともに、当該単層フレームデータ５３に対応するフレームの構面を表す図形を表示させる。そして、いずれかのファイル名が選択されると、この選択されたファイル名を各欄Ａ３８０〜Ａ３８２に表示させる。

そして、計算用フレームデータ生成手段６６は、ＯＫボタンＡ３５１が選択されると、各欄Ａ３７１〜Ａ３８２の内容を保存する。さらに、計算用フレームデータ生成手段６６は、各欄Ａ３７９〜Ａ３８２に入力されているファイル名の単層フレームデータ５３を取得して、各欄Ａ３８１，Ａ３８２のフレームを連接して連層フレームを設定するとともに、図１０に示すように、当該連層フレームをデザイナメニューＡ１０の作図エリアＡ１３に表示させる。具体的には、１階のフレームＦ１と、２階のフレームＦ２と、から構成された連層フレームＲを表示させる。また、計算用フレームデータ生成手段６６は、連層フレームＲの表示の際、各階のフレームをモジュール、階高に合わせて配置する。さらに、ダミーフレームなどの節点が部材途中に配置され、かつ、ダミーフレーム作成時に節点位置での部材分割が有効とされている場合、節点位置で部材を自動的に分割する。また、節点および部材に長辺または短辺である旨を示す長短フラグをセットするとともに、節点番号、部材番号をそれぞれ割り付ける。さらに、計算用フレームデータ生成手段６６は、断面構成リストから図９に示す条件設定メニューＡ３５の各欄Ａ３７１〜Ａ３７５，Ａ３７９の設定条件に合致する部材コードを抽出し、この部材コードを柱、梁にメンバーとして割り付ける。
そして、計算用フレームデータ生成手段６６は、連層フレームＲを構成するフレームＦ１，Ｆ２の単層フレームデータ５３に基づいて、連層フレームＲに関する計算用フレームデータ５６を生成し、オペレータにより入力されたファイル名を付して、データ記憶部５に保存する（連層フレームデータ生成処理）。

また、計算用フレームデータ生成手段６６は、計算用フレームデータ５６に対応する連層フレームＲの各部材に荷重を割り付ける。具体的には、計算用フレームデータ生成手段６６は、デザイナメニューＡ１０の荷重ボタンＡ１０７、荷重ポップアップメニューの設計荷重設定ボタンが選択され、所定の設計荷重データを指定する旨の要求を認識すると、計算用フレームデータ５６と同じフォルダに、計算用フレームデータ５６と同じファイル名の設計荷重データ５４が保存されているか否かを判断する。そして、保存されている場合には、設計荷重データ５４の内容を表示させる。

一方、保存されていない場合には、設計荷重の入力を促すメニューを表示させ、オペレータにより新たに入力された内容を指定する旨の入力を認識すると、この入力に基づく設計荷重データ５４を生成し、計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付して計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する（荷重データ指定処理）。
さらに、計算用フレームデータ５６と違うファイル名の設計荷重データ５４を指定する旨の入力を認識すると、この設計荷重データ５４のコピーに計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付して計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する（荷重データ指定処理）。

また、計算用フレームデータ生成手段６６は、所定の荷重割当データ５５を指定する旨の要求を認識すると、設計荷重データ５４の指定処理と同様の処理を実施して、オペレータにより新たに入力された荷重割当データ５５を、計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付して計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する（荷重データ指定処理）。また、計算用フレームデータ５６と違うファイル名を有しデータ記憶部５に保存された荷重割当データ５５のコピーに計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付して計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する（荷重データ指定処理）。
つまり、計算用フレームデータ５６と名称の一部が一致する設計荷重データ５４と荷重割当データ５５とを、計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する。

そして、計算用フレームデータ生成手段６６は、図１０に示すように、梁および梁の長さがそれぞれ共通するフレームＦ１，Ｆ２からなる連層フレームＲが表示された状態で、デザイナメニューＡ１０の荷重ボタンＡ１０７、荷重ポップアップメニューの荷重割付ボタンが選択されると、表示中の連層フレームＲに対応する計算用フレームデータ５６と同じファイル名の設計荷重データ５４と荷重割当データ５５とに基づいて、連層フレームＲの節点荷重、部材荷重を算出する。そして、この算出した節点荷重を節点に、部材荷重を部材にそれぞれ割り付けて、この割り付けた内容を計算用フレームデータ５６に追加して更新する（計算用フレームデータ生成処理）。

また、計算用フレームデータ生成手段６６は、デザイナメニューＡ１０の一括ボタンＡ１０９が選択されて一括生成処理を実施する場合、図１１に示すような一括処理メニューＡ４０を表示させる。この一括処理メニューＡ４０は、条件設定欄Ａ４１と、荷重ファイル欄Ａ４２と、組合せ欄Ａ４３と、を備えている。
条件設定欄Ａ４１には、図９に示す条件設定メニューＡ３５の各欄Ａ３７１〜Ａ３７８と同様の内容が入力される。
荷重ファイル欄Ａ４２には、設計荷重データ５４と、荷重割当データ５５とが保存されているフォルダが入力される。
組合せ欄Ａ４３には、条件設定メニューＡ３５の各欄Ａ３７９〜Ａ３８２と同様の内容が入力される。なお、組合せ欄Ａ４３には、長辺、短辺のそれぞれについて、複数ずつのモジュール、ダミーフレーム、フレームに関する情報が入力可能である。

そして、計算用フレームデータ生成手段６６は、一括処理メニューＡ４０のファイル作成ボタンＡ４０３が選択されるとともに、計算用フレームデータ５６の保存先が入力されると、計算用フレームデータ５６の生成を開始する。図１１に示すような設定の場合、２階建てで、長辺モジュールとして７通り、短辺モジュールとして４通り、２階長辺フレームとして３通り、１階長辺フレームとして３通りとなっているため、組合せは、２５２（＝７×４×３×３）通りとなる。このため、計算用フレームデータ生成手段６６は、単独生成処理と同様の処理により、２５２個の計算用フレームデータ５６を一括生成して保存する。

計算手段６７は、単独生成処理により生成された計算用フレームデータ５６が保存された後に、デザイナメニューＡ１０の計算ボタンＡ１０８が選択されると、荷重に対する安全率の入力を促すダイアログを表示させる。この安全率とは、構造計算に使用する荷重に乗ずる倍率である。そして、計算手段６７は、安全率の入力後にＯＫボタンが選択されると、計算用フレームデータ５６と安全率とに基づいて、連層フレームＲを含むユニット式建物の構造計算を実行し、その計算結果データ５７を計算用フレームデータ５６と同じファイル名で計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する。
また、計算手段６７は、一括生成処理により生成された計算用フレームデータ５６が保存された後に、一括処理メニューＡ４０の計算ボタンＡ４０４が選択されると、計算対象の計算用フレームデータ５６の選択を要求するダイアログを表示させる。そして、計算用フレームデータ５６が選択された後に安全率が入力されると、計算対象の計算用フレームデータ５６に関する構造計算を実行して計算結果データ５７を保存する。

計算結果出力手段６８は、計算結果データ５７がデータ記憶部５に保存されると、図１２に示すような計算結果出力メニューＡ４５を表示させる。この計算結果出力メニューＡ４５は、計算結果を表示するフレームを選択するためのフレーム欄Ａ４６と、荷重ケースを選択するための荷重ケース欄Ａ４７と、表示項目を選択するための表示項目欄Ａ４８と、を備えている。
そして、計算結果出力手段６８は、フレーム、荷重ケース、表示項目が選択された状態でＯＫボタンＡ４５６が選択されると、計算結果を例えばテキスト形式で表示させる。
また、計算結果出力手段６８は、表示項目欄Ａ４８の特定項目選択ボタンＡ４８１が選択されると、この選択された特定項目選択ボタンＡ４８１の左側に表示された特定の項目のみの計算結果を表示させる。さらに、この表示された結果を保存する旨、あるいは、プリンタ４で印刷する旨の入力を認識すると、この認識した処理を実施する。
また、計算結果出力手段６８は、計算結果出力メニューＡ４５の応力図タグＡ４５３が選択されると計算結果に基づく応力図（Ｍ図、Ｑ図、Ｎ図）を表示させ、Ｐ−δタグＡ４５４が選択されるとＰ−δグラフを表示させる。そして、表示させているグラフィック（応力図、Ｐ−δグラフ）を保存する旨の入力を認識すると、その計算結果グラフィックデータ５８を計算用フレームデータ５６と同じファイル名で計算用フレームデータ５６と同じフォルダに保存する。
さらに、計算結果出力手段６８は、計算結果出力メニューＡ４５のフレームＤＢタグＡ４５５が選択されると、剛性、許容水平耐力、保有水平耐力を所定のデータベースに出力する。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）構造計算装置１は、フレームデータ５３を登録済みの単層のフレームＦ１，Ｆ２から構成される連層フレームＲをあらかじめ設定している。このため、様々なユニット式建物の構造計算をする場合、個々のフレームＦ１，Ｆ２のフレームデータ５３をオペレータに新たに入力させる必要がなくなり、オペレータに構造計算時のデータ入力作業を容易に実施させることができる。

（２）構造計算装置１は、連層フレームＲの各部材に割り付ける荷重の入力を認識すると、この入力に基づく設計荷重データ５４と荷重割当データ５５とを生成し、連層フレームＲに対応する計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付してデータ記憶部５に保存する。そして、荷重割付ボタンが選択されると、計算用フレームデータ５６と、この計算用フレームデータ５６とファイル名が同じ設計荷重データ５４および荷重割当データ５５と、に基づいて、計算用フレームデータ５６を更新する。このため、構造計算装置１は、計算用フレームデータ５６と名称の一部が一致する設計荷重データ５４および荷重割当データ５５をデータ記憶部５から検索するだけの簡単な処理で、連層フレームＲの部材に適切な荷重を割り当てた計算用フレームデータ５６を生成できる。

（３）構造計算装置１は、保存済みの設計荷重データ５４や荷重割当データ５５を計算用フレームデータ５６の生成に利用する旨の指定を認識すると、設計荷重データ５４や荷重割当データ５５のコピーに計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付して保存する。このため、構造計算装置１は、保存済みの設計荷重データ５４や荷重割当データ５５を様々な連層フレームＲの計算用フレームデータ５６の生成に利用でき、オペレータに、計算用フレームデータ５６の生成ごとに新たな設計荷重データ５４や荷重割当データ５５の入力作業を実施させる必要がなくなる。

（４）構造計算装置１は、図１０に示すように、梁の長さおよび柱の長さがそれぞれ共通する単層のフレームＦ１，Ｆ２を上下に連接して連層フレームＲを設定する。このため、使用頻度が高い連層フレームＲをあらかじめ設定することで、オペレータによる連層フレームデータ５６を生成するための入力作業を容易することができる。

（５）構造計算装置１は、図８に示すような新規フレームメニューＡ１５で表示された単層フレームデータ５３の内容をプリンタ４で印刷する。このため、建築確認申請のために、構造計算過程や計算メカニズムの明確化が求められても、容易に対応することができる。

（６）フレームデータ５３に、フレームＦ１，Ｆ２の種別およびモジュールに関する情報を含ませているため、特定のフレームＦ１，Ｆ２の種別やモジュールに対応するフレームデータ５３を容易に識別でき、データ管理や編集が容易になる。

なお、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、次に示すような変形などをも含むものである。
すなわち、水平方向に並ぶフレームを複数連接して形成される連層フレームＲを設定してもよい。
また、設計荷重データ５４、荷重割当データ５５、計算用フレームデータ５６に同じのファイル名を付して同じフォルダに保存して、これらのデータに基づいて連層フレームＲに荷重を割り当てたが、設計荷重データ５４、荷重割当データ５５、計算用フレームデータ５６に互いに異なるファイル名を付して同じフォルダに保存して、これらのデータに基づいて連層フレームＲに荷重を割り当ててもよい。また、設計荷重データ５４、荷重割当データ５５、計算用フレームデータ５６に同じファイル名を付して異なるフォルダに保存して、これらのデータに基づいて連層フレームＲに荷重を割り当ててもよい。
さらに、データ記憶部５に保存済みの設計荷重データ５４や荷重割当データ５５のコピーに計算用フレームデータ５６と同じファイル名を付けて保存せずに、連層フレームＲに荷重を割り当てるごとに新たな設計荷重データ５４や荷重割当データ５５を生成してもよい。

本発明は、ユニット式建物の構造計算装置に利用できる。

１…構造計算装置
２…操作手段
３…出力手段としてのモニタ
４…出力手段としてのプリンタ
５…データ記憶部
５４…荷重データとしての設計荷重データ
５５…荷重データとしての荷重割当データ
５６…連層フレームデータとしても機能する計算用フレームデータ
６６…連層フレーム設定手段としての計算用フレームデータ生成手段
６３２…立面補助線設定手段
６３３…部材入力手段
６３５…単層フレームデータ出力制御手段としての単層フレームデータ保存手段

Claims (4)

1. 複数の建物ユニットを組み合わせたユニット式建物の構造計算装置であって、
   前記建物ユニットの側面を表す格子状の立面補助線を設定する立面補助線設定手段と、
   前記建物ユニットのフレームを構成する柱および梁の部材を前記立面補助線に沿って設定するとともに、前記部材同士の接合状態を入力する部材入力手段と、データ記憶部と、前記データ記憶部に単層フレームデータを保存する単層フレームデータ出力制御手段と、前記データ記憶部に記憶された単層フレームデータから前記フレームを複数連接して形成される連層フレームを設定する連層フレーム設定手段と、を備え、
   前記連層フレーム設定手段は計算用データ生成手段を備え、
   前記計算用フレームデータ生成手段は、前記連層フレームを構成する単層のフレームのフレームデータに基づいて、前記連層フレームの部材に関する連層フレームデータを生成し、入力操作に基づく所定の名称を付して前記データ記憶部に記憶させる連層フレームデータ生成処理と、
   所定の前記連層フレームの部材に割り当てる荷重を指定する入力操作を認識すると、前記荷重に関する荷重データを生成し、前記所定の連層フレームの連層フレームデータの名称と一部が一致する名称を付して前記データ記憶部に記憶させる荷重データ指定処理と、
   前記所定の連層フレームの部材に荷重を割り当てる旨の入力操作を認識すると、前記所定の連層フレームの連層フレームデータと名称の一部が一致する前記荷重データに基づいて、前記計算用フレームデータを生成する計算用フレームデータ生成処理と、を実施する
   ことを特徴とするユニット式建物の構造計算装置。
2. 複数の建物ユニットを組み合わせたユニット式建物の構造計算装置であって、
   前記建物ユニットの側面を表す格子状の立面補助線を設定する立面補助線設定手段と、
   前記建物ユニットのフレームを構成する柱および梁の部材を前記立面補助線に沿って設定するとともに、前記部材同士の接合状態を入力する部材入力手段と、データ記憶部と、前記データ記憶部に単層フレームデータを保存する単層フレームデータ出力制御手段と、前記データ記憶部に記憶された単層フレームデータから前記フレームを複数連接して形成される連層フレームを設定する連層フレーム設定手段と、を備え、
   前記データ記憶部は前記連層フレームの部材に割り当てる荷重に関する荷重データを記憶し、
   前記連層フレーム設定手段は計算用データ生成手段を備え、
   前記計算用フレームデータ生成手段は、前記連層フレームを構成する単層のフレームのフレームデータに基づいて、前記連層フレームの部材に関する連層フレームデータを生成し、入力操作に基づく所定の名称を付して前記データ記憶部に記憶させる連層フレームデータ生成処理と、
   所定の前記連層フレームの部材に割り当てる荷重として前記データ記憶部に記憶された前記荷重データの荷重を指定する入力操作を認識すると、前記指定された荷重データのコピーに前記所定の連層フレームの連層フレームデータの名称と一部が一致する名称を付して前記データ記憶部に記憶させる荷重データ指定処理と、
   前記所定の連層フレームの部材に荷重を割り当てる旨の入力操作を認識すると、前記所定の連層フレームの連層フレームデータと名称の一部が一致する前記荷重データに基づいて、前記計算用フレームデータを生成する計算用フレームデータ生成処理と、を実施する
   ことを特徴とするユニット式建物の構造計算装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のユニット式建物の構造計算装置において、
   前記連層フレーム設定手段は、梁の長さおよび柱の長さがそれぞれ共通する前記建物ユニットの単層のフレームを上下に連接して前記連層フレームを設定することを特徴とするユニット式建物の構造計算装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のユニット式建物の構造計算装置において、
   前記フレームデータは、フレームの種別およびモジュールに関する情報を含むことを特徴とするユニット式建物の構造計算装置。

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