JP5963527B2 - 建物の設計方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造設計と意匠設計とを効率的に行うことの可能な、建物の設計方法に関するものである。

建物の設計にあたっては、建物のスケルトン（柱、梁、床等の構造躯体）についての構造設計と、インフィル（住戸内の内装、設備等）についての意匠設計を行う必要がある。本来、構造設計と意匠設計とは同時に行うことが理想であるが、施主の窓口となる比較的小規模の工務店等では、間取りの相談を受けて意匠設計をすることはできても、最終的な構造設計をして構造計算を行うことができない場合が多い。従って、一旦基本となる構造計算を行ったとしても、施主の要望より間取りが変更されて新たな意匠設計を行うと、柱や耐力壁の配置も変更されて、新たに構造計算を行う必要があり、時間も費用も余分に必要となっていた。

また近年は、建物のスケルトン・インフィル化（建物のスケルトンとインフィルとを分離した設計手法。以下、「ＳＩ化」という。）の要請が、木造の一戸建住宅にも及んでいる。一戸建住宅の１階及び２階をＳＩ化するためには、大きな柱スパンを有する大空間の設計を必要とし、構造設計の難易度も高くなる。さらに、性能表示基準の耐震等級の確保も標準となりつつある。

これに対して特許文献１には、基準長の整数倍の外形寸法からなる機能別に分類された箱型ユニットを組み合わせた、ユニット化住宅に関する発明が記載されている。また、特許文献２には、用途別の複数種の基本区画の長さに基準を設けて、居住区域に複数の基本区画を隙間なく配置するようにした、建物の間取りの設計方法に関する発明が記載されている。

一方、特許文献３には、耐力壁を含む壁線である耐力壁線によって区画を分けて、それぞれの区画内に複数種類のユニットを設置する、工業化住宅の設計方法に関する発明が記載されている。また、特許文献４には、建物の外壁線よりも内側に基本線を設定し、構造柱と耐力壁を基本線上にのみ配置するようにした、建物の設計方法に関する発明が記載されている。

特許第２６５９４４８号公報 特開２０００−３５６０４５号公報 特許第３７８０３５３号公報 特開２００９−５７７７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明によれば、箱型ユニットが機能別に規格品として用意されており、意匠設計の自由度が低い。また、特許文献２に記載された発明によれば、間取りの設計の効率化はできるが、構造設計への対応が不明である。

さらに、特許文献３に記載された発明によれば、耐力壁線で区画を分けた後は、複数種類のユニットから選択したユニットを配置するので、意匠設計の自由度が低い。また、特許文献４に記載された発明によれば、基本線上の構造柱や耐力壁の配置をどうするか別途構造計算に基づいた設計が必要である。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、意匠設計の自由度を高めて施主の要望に柔軟に対応しつつ、構造設計と意匠設計とを効率的に行うことの可能な建物の設計方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の建物の設計方法は、予め所定の耐震性能を確保するように構造設計が行われ、必要な耐力壁の枚数と、耐力壁の選択可能な配置パターンとが指定された複数の基本ＢＯＸの中から、使用する基本ＢＯＸを選択する第１ステップと、選択した基本ＢＯＸの耐力壁の配置を決定する第２ステップと、耐力壁の配置を決定した基本ＢＯＸの間取りを決定する第３ステップとを有することを特徴とする。

また好ましくは、前記第１ステップにおいて、基本ＢＯＸに接続可能な複数の付足しＢＯＸの中から、使用する付足しＢＯＸを選択して接続することを特徴とする。

本発明では、第１ステップにおいて、複数の基本ＢＯＸの中から、使用する基本ＢＯＸを選択する。その複数の基本ＢＯＸは、予め所定の耐震性能を確保するように構造設計が行われ、必要な耐力壁の枚数と、耐力壁の選択可能な配置パターンとが指定されているので、耐力壁の枚数と配置パターンに従うだけで、基本ＢＯＸの耐震性能を容易に確保することができる。そして、第２ステップにおいて、選択した基本ＢＯＸの耐力壁の配置を決定するので、予め用意された基本ＢＯＸであっても耐力壁の配置に選択肢があるため、意匠設計の自由度を高めることができる。そして、第３ステップにおいて、耐力壁の配置に合わせて間取りを決定することができる。

耐力壁の配置は、構造計算により予め定められた必要枚数と配置パターンに応じて決定すればよいので、構造設計についての知識をあまり持ち合わせていなくても、容易に行うことができる。そして、設計過程で施主の注文等により間取りを変更する場合には、再度第１ステップから開始して基本ＢＯＸを変更して対応してもよいし、同じ基本ＢＯＸを使用して第２ステップにおいて耐力壁の配置を変更して対応してもよい。いずれにしても、耐力壁の配置に選択肢があるため、耐震性能を確保しながら容易に間取りを変更することができる。

さらに、構造設計についての知識をあまり持ち合わせていなくても、一戸建住宅の１階及び２階をＳＩ化するための、大きな柱スパンを有する大空間の設計への対応が容易となる。

また本発明によれば、第１ステップにおいて、基本ＢＯＸに接続可能な複数の付足しＢＯＸの中から、使用する付足しＢＯＸを選択して接続するので、基本ＢＯＸだけではなく付足しＢＯＸを接続して設計することができ、意匠設計の自由度をさらに高めることができる。

このように、本発明の建物の設計方法は、構造設計に従事する専門職の者ではなく、広範な設計者等による耐震性能を考慮したプラン設計を可能とするものである。また、部材の標準化とアイテム削減ができるので、積算、見積りの効率化、施工の標準化につながり、コストダウンが達成できる。さらに、受注段階での営業スキルの平準化とスピードアップが実現できる。

以上、本発明によれば、意匠設計の自由度を高めて施主の要望に柔軟に対応しつつ、構造設計と意匠設計とを効率的に行うことの可能な建物の設計方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る基本ＢＯＸの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る付足し部屋ＢＯＸの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る付足し玄関ポーチＢＯＸの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る付足し持出ＢＯＸの構成を示す平面図である。 基本ＢＯＸと付足しＢＯＸを接続した構成を示す平面図である。 耐力壁を配置した状態を示す平面図である。 耐力壁を配置した状態を示す平面図である。

次に、図１乃至図７を参照して、本発明の実施形態に係る建物の設計方法について説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る建物の設計方法で使用する基本ＢＯＸ１０について説明する。図１は、基本ＢＯＸ１０の構成を示す平面図である。

基本ＢＯＸとは、本実施形態に係る建物の設計方法における建物の基本構成となるものである。図１に示すように、基本ＢＯＸ１０は、正方形の複数のマスからなる格子状のＢＯＸであり、このうち図１（ａ）に示す基本ＢＯＸ１１は、６マス（行）×８マス（列）の格子状ＢＯＸであり、図１（ｂ）に示す基本ＢＯＸ１２は、６マス×１０マスの格子状ＢＯＸである。１マスの辺の長さ（１モジュール）は、例えば、設計単位として使用されることの多い９１０ｍｍとすることができる。図１に示した基本ＢＯＸ１０は一例であり、その他にも様々な大きさの基本ＢＯＸ１０を使用することができる。

基本ＢＯＸ１０には、予め複数の柱３の位置が指定されている。柱３の数は、図１（ａ）に示す基本ＢＯＸ１１では９本、図１（ｂ）に示す基本ＢＯＸ１２では１２本となっている。

また、基本ＢＯＸ１０には、階段室５が設けられている。階段室５は、４マス分の広さの区画であり、対向する辺には太線で示す「階段コア耐力壁」１ａ，１ｂが配置されている。

さらに、基本ＢＯＸ１０の周縁部の４辺（図面における左辺、右辺、上辺、下辺）には、矢印とともに各辺に配置する必要のある耐力壁の枚数が示されている。これらは、耐力壁の選択可能な配置パターンであり、図１（ａ）に示す基本ＢＯＸ１１の場合、左辺に３枚、右辺に０枚、上辺に３枚、下辺に３枚がそれぞれ表示されている。従って、例えば左辺であれば、６マス分の長さの左辺のどこかに、耐力壁を３枚配置する必要がある。このとき、３枚の耐力壁は連続して配置してもよいし、分離して配置してもよい。

また、図１（ｂ）に示す基本ＢＯＸ１２の場合、左辺に２枚、右辺に２枚、上辺に４枚、下辺に４枚がそれぞれ表示されている。従って、例えば上辺であれば、１０マス分の長さの上辺のどこかに耐力壁を４枚配置する必要がある。このとき、４枚の耐力壁は連続して配置してもよいし、分離して配置してもよい。

以下において、基本ＢＯＸ１０の周縁部の４辺に配置する耐力壁を「通り指定耐力壁」と称する。

なお、図１に示す基本ＢＯＸ１０には示されていないが、さらに大きな基本ＢＯＸの場合には、必要に応じて基本ＢＯＸ内で自由に配置することのできる耐力壁を「ＢＯＸ内耐力壁」として設定し、必要枚数を表示することもできる。「ＢＯＸ内耐力壁」は、例えばＸ方向とＹ方向の枚数をそれぞれ表示することができる。

「通り指定耐力壁」や「ＢＯＸ内耐力壁」の必要枚数と、どこに何枚配置するかという耐力壁の選択可能な配置パターンは、予め所定の耐震性能を確保するように構造計算が行われた結果、指定されるものである。例えば、耐震性能として耐震等級２とするか耐震等級３とするか、柱の太さや耐力壁の厚み等の使用する材料の強度、軽屋根と重屋根、その他の設計ルールの存在等により異なる。従って、本実施形態に係る建物の設計方法を実施するにあたっては、予めこれらの諸条件を設定しておく必要がある。

次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係る建物の設計方法で使用する付足しＢＯＸについて説明する。付足しＢＯＸには、図２に示す付足し部屋ＢＯＸ２０、図３に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３０、及び図４に示す付足し持出ＢＯＸ４０がある。付足しＢＯＸは、本実施形態に係る建物の設計方法における建物の追加構成となるものである。なお、付足しＢＯＸは、これら以外の用途のものであってもよい。

付足し部屋ＢＯＸ２０は、基本ＢＯＸに接続して部屋としての区画を提供するＢＯＸである。図２に示すように、付足し部屋ＢＯＸ２０は、正方形の複数のマスからなる格子状のＢＯＸであり、このうち図２（ａ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２１は、１マス（行）×２マス（列）の格子状ＢＯＸであり、図２（ｂ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２２は、１マス×３マスの格子状ＢＯＸである。１マスの辺の長さは、基本ＢＯＸ１０と同一の長さであり、例えば、設計単位として使用されることの多い９１０ｍｍとすることができる。図２に示した付足し部屋ＢＯＸ２０は一例であり、その他にも様々な大きさの付足し部屋ＢＯＸ２０を使用することができる。

付足し部屋ＢＯＸ２０には、予め複数の柱３の位置が指定されている。柱３の数は、図２（ａ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２１では４本、図２（ｂ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２２も同様に４本となっている。また、付足し部屋ＢＯＸ２０の上辺部分が基本ＢＯＸ１０との接続部になっている。

付足し玄関ポーチＢＯＸ３０は、基本ＢＯＸに接続して玄関ポーチとしての区画を提供するＢＯＸである。図３に示すように、付足し玄関ポーチＢＯＸ３０は、正方形の複数のマスからなる格子状のＢＯＸであり、このうち図３（ａ）に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３１は、１マス（行）×２マス（列）の格子状ＢＯＸであり、図３（ｂ）に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３２は、１マス×３マスの格子状ＢＯＸである。１マスの辺の長さは、基本ＢＯＸ１０と同一の長さであり、例えば、設計単位として使用されることの多い９１０ｍｍとすることができる。図３に示した付足し玄関ポーチＢＯＸ３０は一例であり、その他にも様々な大きさの付足し玄関ポーチＢＯＸ３０を使用することができる。

付足し玄関ポーチＢＯＸ３０には、予め複数の柱３の位置が指定されている。柱３の数は、図３（ａ）に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３１では４本、図３（ｂ）に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３２も同様に４本となっている。また、付足し玄関ポーチＢＯＸ３０の上辺部分が基本ＢＯＸ１０との接続部になっている。

付足し持出ＢＯＸ４０は、基本ＢＯＸに接続して、バルコニーや居室等としての区画を提供するＢＯＸである。図４に示すように、付足し持出ＢＯＸ４０は、正方形の複数のマスからなる格子状のＢＯＸであり、このうち図４（ａ）に示す付足し持出ＢＯＸ４１は、１マス（行）×２マス（列）の格子状ＢＯＸであり、図４（ｂ）に示す付足し持出ＢＯＸ４２は、１マス×３マスの格子状ＢＯＸである。１マスの辺の長さは、基本ＢＯＸ１０と同一の長さであり、例えば、設計単位として使用されることの多い９１０ｍｍとすることができる。図４に示した付足し持出ＢＯＸ４０は一例であり、その他にも様々な大きさの付足し持出ＢＯＸ４０を使用することができる。

付足し持出ＢＯＸ４０には、予め複数の柱３の位置が指定されている。柱３の数は、図４（ａ）に示す付足し持出ＢＯＸ４１では２本、図４（ｂ）に示す付足し持出ＢＯＸ４２も同様に２本となっている。また、付足し持出ＢＯＸ４０の上辺部分が基本ＢＯＸ１０との接続部になっている。

なお、図２乃至図４に示す付足しＢＯＸ２０，３０，４０には示されていないが、さらに大きな付足しＢＯＸの場合には、必要に応じて基本ＢＯＸ１０と同様に、周縁部の４辺に配置する「通り指定耐力壁」や、付足しＢＯＸ内で自由に配置することのできる「フリー耐力壁」を設定し、必要枚数を表示することもできる。

次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施形態に係る建物の設計方法の各ステップについて説明する。

（第１ステップ）
第１ステップでは、図１に示す複数の基本ＢＯＸ１１，１２の中から、使用する基本ＢＯＸを選択する。本実施形態では、図１（ａ）に示す基本ＢＯＸ１１を選択して、１階と２階の基本構成とする。なお、１階と２階の基本ＢＯＸは、同じものを使用する。また、第１ステップでは、図２乃至図４に示す複数の付足しＢＯＸ２１，２２，３１，３２，４１，４２の中から、使用する付足しＢＯＸを選択する。本実施形態では、１階用に、図２（ａ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２１を１つ、図２（ｂ）に示す付足し部屋ＢＯＸ２２を２つ、図３（ａ）に示す付足し玄関ポーチＢＯＸ３１を１つ選択する。また、２階用に、図４（ａ）に示す付足し持出ＢＯＸ４１を選択する。

図５は、選択した基本ＢＯＸと付足しＢＯＸとを接続した構成を示す平面図である。このうち、図５（ａ）は１階を示しており、基本ＢＯＸ１１に、付足し部屋ＢＯＸ２１、付足し部屋ＢＯＸ２２，２２、及び付足し玄関ポーチＢＯＸ３１が接続されている。また、図５（ｂ）は２階を示しており、基本ＢＯＸ１１に、付足し持出ＢＯＸ４１が接続されている。なお、本実施形態においては、２階の柱の直下には必ず１階の柱が存在するようになっている。

（第２ステップ）
第２ステップでは、第１ステップで選択した基本ＢＯＸの耐力壁の配置を決定する。図６は、基本ＢＯＸに耐力壁（太線）を配置した状態を示す平面図である。なお、付足しＢＯＸの大きさによっては、付足しＢＯＸにも耐力壁を配置する必要があり、その場合には付足しＢＯＸについても同様に耐力壁の配置を決定する。

図６（ａ）は、１階における耐力壁の配置を示しており、「通り指定耐力壁」として、上辺に耐力壁１ｃが、左辺に耐力壁１ｄ，１ｅが、下辺に耐力壁１ｆ，１ｇが、それぞれ配置されている。

図６（ｂ）は、２階における耐力壁の配置を示しており、「通り指定耐力壁」として、上辺に耐力壁２ｃが、左辺に耐力壁２ｄ，２ｅが、下辺に耐力壁２ｆ，２ｇが、それぞれ配置されている。

なお、本実施形態においては、２階の耐力壁の直下には、必ず１階の耐力壁が存在するようになっている。また、１階の耐力壁１ｅ及び２階の耐力壁２ｃ，２ｅ，２ｆを配置するために、１階及び２階に黒塗りの四角形で示す複数の柱４が追加されている。

図７は、別のパターンとして、基本ＢＯＸに耐力壁を配置した状態を示す平面図である。前述したように、耐力壁は連続して配置してもよいし、分離して配置してもよい。

図７（ａ）は、１階における耐力壁の配置を示しており、「通り指定耐力壁」として、上辺に耐力壁１ｈ，１ｉが、左辺に耐力壁１ｊ，１ｋが、下辺に耐力壁１ｌ，１ｍが、それぞれ配置されている。

図７（ｂ）は、２階における耐力壁の配置を示しており、「通り指定耐力壁」として、上辺に耐力壁２ｈ，２ｉが、左辺に耐力壁２ｊ，２ｋが、下辺に耐力壁２ｌ，２ｍが、それぞれ配置されている。

なお、本実施形態においては、２階の耐力壁の直下には、必ず１階の耐力壁が存在するようになっている。また、１階の耐力壁１ｉ，１ｊ，１ｌ及び２階の耐力壁２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌを配置するために、１階及び２階に黒塗りの四角形で示す複数の柱４が追加されている。

（第３ステップ）
第３ステップでは、耐力壁の配置を決定した基本ＢＯＸの間取りを決定する。また、付足しＢＯＸについても同様に間取りを決定する。以上の各ステップにより、本実施形態に係る建物の設計方法による設計が行われる。

本実施形態に係る建物の設計方法では、第１ステップにおいて、複数の基本ＢＯＸ１０の中から、使用する基本ＢＯＸ１１を選択する。その複数の基本ＢＯＸ１０は、予め所定の耐震性能を確保するように構造設計が行われ、必要な耐力壁の枚数と、耐力壁の選択可能な配置パターンとが指定されているので、耐力壁の枚数と配置パターンに従うだけで、基本ＢＯＸ１０の耐震性能を容易に確保することができる。そして、第２ステップにおいて、選択した基本ＢＯＸ１１の耐力壁１，２の配置を決定するので、予め用意された基本ＢＯＸ１１であっても耐力壁１，２の配置に選択肢があるため、意匠設計の自由度を高めることができる。そして、第３ステップにおいて、耐力壁１，２の配置に合わせて間取りを決定することができる。

耐力壁１，２の配置は、構造計算により予め定められた必要枚数と配置パターンに応じて決定すればよいので、構造設計についての知識をあまり持ち合わせていなくても、容易に行うことができる。そして、設計過程で施主の注文等により間取りを変更する場合には、再度第１ステップから開始して基本ＢＯＸ１０を変更して対応してもよいし、同じ基本ＢＯＸ１１を使用して第２ステップにおいて耐力壁１，２の配置を変更して対応してもよい。いずれにしても、耐力壁１，２の配置に選択肢があるため、耐震性能を確保しながら容易に間取りを変更することができる。

さらに、構造設計についての知識をあまり持ち合わせていなくても、一戸建住宅の１階及び２階をＳＩ化するための、大きな柱スパンを有する大空間の設計への対応が容易となる。

また本実施形態に係る建物の設計方法によれば、第１ステップにおいて、基本ＢＯＸ１０に接続可能な複数の付足しＢＯＸ２０，３０，４０の中から、使用する付足しＢＯＸ２１，２２，３１，４１を選択して接続するので、基本ＢＯＸ１１だけではなく付足しＢＯＸ２１，２２，３１，４１を接続して設計することができ、意匠設計の自由度をさらに高めることができる。

このように、本実施形態に係る建物の設計方法は、構造設計に従事する専門職の者ではなく、広範な設計者等による耐震性能を考慮したプラン設計を可能とするものである。また、部材の標準化とアイテム削減ができるので、積算、見積りの効率化、施工の標準化につながり、コストダウンが達成できる。さらに、受注段階での営業スキルの平準化とスピードアップが実現できる。

以上、本実施形態に係る建物の設計方法によれば、意匠設計の自由度を高めて施主の要望に柔軟に対応しつつ、構造設計と意匠設計とを効率的に行うことの可能な建物の設計方法を提供することができる。

なお、本実施形態においては、基本ＢＯＸに付足しＢＯＸを接続して設計したが、基本ＢＯＸだけで構成して設計してもよい。また、選択する基本ＢＯＸは１種類だけでなく、複数種類を選択して組み合わせてもよい。

また、本実施形態においては、２階の柱の直下には必ず１階の柱が存在するようにし、２階の耐力壁の直下には必ず１階の耐力壁が存在するようになっており、基本的には耐震性能の観点からこのように構成することが効果的である。ただし、設計上の諸条件によっては、これに限定されるものではない。

例えば、「梁を支える柱の間隔が所定の間隔（例えば４モジュール＝３６４０ｍｍ）を超えるような梁の上には耐力壁を配置しないという条件の下で、１階と２階の耐力壁の異なる位置への配置を認める。」とか、「１本の柱を１モジュールずつ左右に分割して２本にすることができるという条件の下で、１階と２階の柱の異なる位置への配置を認める。」といったルールを別途定めることが可能である。

ただし、こうした別途定めるルールは、「通り指定耐力壁」や「ＢＯＸ内耐力壁」の必要枚数と、どこに何枚配置するかという耐力壁の選択可能な配置パターンの決定に影響を与える事項である。従って、耐震性能として耐震等級２とするか耐震等級３とするか、柱の太さや耐力壁の厚み等の使用する材料の強度、軽屋根と重屋根、その他の設計ルールの存在等と合わせて、全体として所定の耐震性能を確保できるように定めることが必要である。

１ａ〜１ｂ 階段コア耐力壁（１階）
１ｃ〜１ｍ 通り指定耐力壁（１階）
２ａ〜２ｂ 階段コア耐力壁（２階）
２ｃ〜２ｍ 通り指定耐力壁（２階）
３ 柱
４ 柱
５ 階段室
１０ 基本ＢＯＸ
１１ 基本ＢＯＸ
１２ 基本ＢＯＸ
２０ 付足し部屋ＢＯＸ
２１ 付足し部屋ＢＯＸ
２２ 付足し部屋ＢＯＸ
３０ 付足し玄関ポーチＢＯＸ
３１ 付足し玄関ポーチＢＯＸ
３２ 付足し玄関ポーチＢＯＸ
４０ 付足し持出ＢＯＸ
４１ 付足し持出ＢＯＸ
４２ 付足し持出ＢＯＸ

Claims (2)

1. 正方形の複数のマスからなる格子状の基本ＢＯＸを複数用意して行う建物の設計方法であって、
   各々の前記基本ＢＯＸの周縁部の４辺には、予め所定の耐震性能を確保するように行われた構造設計により、１マスの辺に対応する長さの耐力壁を１枚として各辺に配置が必要な耐力壁の枚数が指定されており、かつ前記指定された枚数の耐力壁は対応する各辺の任意の位置に配置可能であり、
   前記複数の基本ＢＯＸの中から、使用する基本ＢＯＸを選択する第１ステップと、
   前記選択した基本ＢＯＸの周縁部の４辺について、前記指定された枚数の耐力壁の配置を決定する第２ステップと、
   前記耐力壁の配置を決定した基本ＢＯＸの間取りを決定する第３ステップとを有することを特徴とする建物の設計方法。
2. 前記第１ステップにおいて、基本ＢＯＸに接続可能な複数の付足しＢＯＸの中から、使用する付足しＢＯＸを選択して接続することを特徴とする請求項１に記載の建物の設計方法。