JP7033027B2 - 配筋支援システム - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート製の構造部材に設けられる複数本の主筋からなる主筋群に対して、当該構造部材に接合される被接合部に環状に設けられる複数本の接合筋からなる接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記主筋群及び前記接合筋群における配筋作業を支援する配筋支援システムに関する。

この種のシステムとして、互いに交差する梁や柱に設けられる主筋同士が干渉しないように自動的に主筋の再配置を行って、再配置した結果に基づく施工図を作成する施工図作図システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
このシステムは、全ての梁における全ての鉄筋について柱の鉄筋に干渉しているか否かを判定し、干渉している場合には予め記憶された優先度やルールに基づいて干渉している鉄筋の一方を移動させて再配置するように構成されている。

特開２００９－０３０４０３号公報

特許文献１に記載のシステムでは、柱梁接続部において柱と梁の鉄筋同士を干渉しないように自動的に再配置することはできるものの、梁に設けられる主筋群に対して当該梁に接合される被接合部に環状に設けられる接合筋群を直交状態で配置する場合において、これら主筋群と接合筋群における配筋作業を合理的且つ適切に支援し得るものとしては構成されていなかった。また、このシステムでは、全ての鉄筋について総当りで干渉を判定して再配置を行うことから、結果を得るまでに多くの時間が必要となる場合があった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、鉄筋コンクリート製の梁等の構造部材に設けられる主筋群に対して、当該構造部材に接合される被接合部に環状に設けられる接合筋群を直交状態で配置するにあたり、当該主筋群及び当該接合筋群における配筋作業を合理的且つ適切に支援可能な配筋支援システムを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、鉄筋コンクリート製の構造部材に設けられる複数本の主筋からなる主筋群に対して、当該構造部材に接合される被接合部に環状に設けられる複数本の接合筋からなる接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記主筋群及び前記接合筋群における配筋作業を支援する配筋支援システムであって、
前記主筋群及び前記接合筋群の緒元情報の入力を受け付ける入力部と、
前記緒元情報に基づいて、前記主筋群及び前記接合筋群の夫々での配筋状態として、干渉を回避可能な提案配筋状態を求める演算部と、
前記提案配筋状態を出力する出力部と、を備え、
前記演算部が、前記主筋群の最外縁に位置する最外縁主筋に対して干渉を回避して前記複数本の接合筋を環状に配置した前記接合筋群の提案配筋状態を求める接合筋群配筋ステップと、当該接合筋群配筋ステップで求めた前記接合筋群の提案配筋状態における各接合筋に対して干渉を回避して前記複数本の主筋を配置した前記主筋群の提案配筋状態を求める主筋群配筋ステップとを順に実行する点にある。

本構成によれば、演算部において入力された緒元情報に基づいて主筋群及び接合筋群の夫々の提案配筋状態を求めるにあたり、上記接合筋群配筋ステップを上記主筋群配筋ステップの前に実行して、接合筋群の提案配筋状態を、主筋群の提案配筋状態よりも前に求める。このことで、前段の接合筋群配筋ステップにおいては、接合筋群の提案配筋状態を求めるにあたり、主筋群での最外縁主筋以外の主筋については考慮することなく、主筋群での最外縁主筋に対して干渉を回避することのみを目的とし、自由度をもってバランスよく各接合筋を配置させる状態で、接合筋群の提案配筋状態を求めることができる。そして、後段の主筋配筋ステップにおいては、接合筋群の提案配筋状態を求めた上で、その提案配筋状態における接合筋群での各接合筋に対して干渉を回避することを目的とし、主筋の配筋条件を満足しながらできるだけ多くの主筋を配置する状態で、主筋群の提案配筋状態を求めることができる。よって、このように求めた主筋群及び接合筋群の夫々の提案配筋状態が出力されるので、その出力情報を参考に主筋群及び接合筋群における配筋作業を行うことができる。
従って、本発明により、鉄筋コンクリート製の梁等の構造部材に設けられる主筋群に対して、当該構造部材に接合される被接合部に環状に設けられる接合筋群を直交状態で配置するにあたり、当該主筋群及び当該接合筋群における配筋作業を合理的且つ適切に支援可能な配筋支援システムを提供することができる。

本発明の第２特徴構成は、第１方向に延びる第１構造部材と当該第１方向と交差する第２方向に延びる第２構造部材との交差部において、前記第１構造部材に設けられた複数本の第１主筋からなる第１主筋群及び前記第２構造部材に設けられた複数本の第２主筋からなる第２主筋群に対して、前記被接合部の接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記第１主筋群、前記第２主筋群、及び前記接合筋群における配筋作業を支援するシステムとして構成され、
前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記第１主筋群及び前記第２主筋群の夫々の前記最外縁主筋に対して干渉を回避する形態で前記接合筋群の提案配筋状態を求めると共に、前記主筋群配筋ステップにおいて、前記第１主筋群及び前記第２主筋群の夫々の提案配筋状態を求める点にある。

本構成によれば、互いに交差する第１構造部材と第２構造部材との交差部に非接合部を接合する場合であっても、演算部において、主筋群配筋ステップを実行して、第１主筋群及び第２主筋群の夫々の最外縁主筋に対して干渉を回避して複数本の接合筋を環状に配置した接合筋群の提案配筋状態を求め、主筋群配筋ステップを実行して、第１主筋群及び第２主筋群の夫々の提案配筋状態を求めることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記構造部材の横断面に対して各接合筋が対称に配置され、且つ、前記最外縁主筋により分割される各配置領域内において各接合筋が等間隔に配置されるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める点にある。

本構成によれば、主筋群配筋ステップにおいて、効率良く合理的に主筋群の提案配筋状態を求めることができる。即ち、接合筋群配筋ステップで求めた接合筋群の提案配筋状態では、構造部材の横断面に対して各接合筋が対称に配置され、且つ、最外縁主筋により分割される各配置領域内において各接合筋が等間隔に配置されている。よって、主筋群配筋ステップでは、構造部材の横断面の一方側において、略等間隔となる各接合筋の隣接間に挿通させる形態で主筋を合理的に配置することができ、このようにすれば、構造部材の横断面の他方側においても自動的に各接合筋に対して各主筋の干渉を回避させた状態とすることができる。

本発明の第４特徴構成は、第１方向に延びる第１構造部材と当該第１方向と交差する第２方向に延びる第２構造部材との交差部において、前記第１構造部材に設けられた複数本の第１主筋からなる第１主筋群及び前記第２構造部材に設けられた複数本の第２主筋からなる第２主筋群に対して、前記被接合部の接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記第１主筋群、前記第２主筋群、及び前記接合筋群における配筋作業を支援するシステムとして構成され、
前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記第１構造部材及び前記第２構造部材のうち、主筋の本数が多い方である特定構造部材の横断面に対して、各接合筋が対称に配置されるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める点にある。

本構成によれば、互いに交差する第１構造部材と第２構造部材との交差部に非接合部を接合する場合であっても、主筋群配筋ステップにおいて、効率良く合理的に主筋群の提案配筋状態を求めることができる。即ち、接合筋群配筋ステップで求めた接合筋群の提案配筋状態では、主筋の本数が多い方である特定構造部材の横断面に対して各接合筋が対称に配置されている。よって、主筋群配筋ステップでは、上記特定構造部材の横断面の一方側において、略等間隔となる各接合筋の隣接間に挿通させる形態で、本数が多い当該特定構造部材の主筋を合理的に配置することができ、このようにすれば、特定構造部材の横断面の他方側においても自動的に各接合筋に対して各主筋の干渉を回避させた状態とすることができる。

本発明の第５特徴構成は、前記主筋群配筋ステップにおいて、前記最小主筋間隔以上の配置間隔で各主筋が配置され、且つ、主筋の本数が最大となるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める点にある。

本構成によれば、主筋群配筋ステップにおいて、各主筋の配置間隔を所望の最小主筋間隔以上に保ちながら主筋の本数を最大とすることを目的として、高強度且つ高品質な構造部材を構築可能な主筋群の提案配筋状態を求めることができる。

本発明の第６特徴構成は、前記出力部が、前記提案配筋状態で配置した前記接合筋群及び前記主筋群の画像情報を表示画面上に表示する形態で、前記提案配筋状態を出力する点にある。

本構成によれば、提案配筋状態で配置した接合筋群及び主筋群の画像情報が表示画面上に表示されるので、利用者は、表示画面上に表示される接合筋群及び主筋群の画像情報により、主筋群及び接合筋群の提案配筋情報を明確に認識することができる。よって、例えば、主筋群及び接合筋群の提案配筋情報を表示画面上に表示される画像情報で確認しながら、入力部で入力する緒元情報を逐次変更することで、最適な提案配筋状態を探索することもできる。

梁と杭との接合状態を説明する斜視図 主筋群と接続筋群との交差状態を示す立面図 配筋支援システムの概略構成図 配筋支援システムにより実行される演算処理の詳細を示すフロー図 接合筋群配筋ステップの詳細を示す処理フロー図 主筋群配筋ステップの詳細を示す処理フロー図 接合筋群配筋ステップの実行時に出力される第１配筋状態を示す図 接合筋群配筋ステップの実行時に出力される第２配筋状態を示す図 主筋群配筋ステップの実行時に出力される第３配筋状態を示す図 主筋群配筋ステップの実行時に出力される第４配筋状態を示す図

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態の配筋支援システム５０（図３参照）は、図１及び図２に示すように、鉄筋コンクリート製の梁１０，２０（構造部材の一例）に設けられる複数本の主筋１１，２１からなる主筋１１，２１群に対して、当該梁１０，２０に接合される杭頭３０に環状に設けられる複数の杭頭補強筋である複数本の接合筋３１からなる接合筋３１群を直交状態で配置するにあたり、これら主筋１１，２１群及び接合筋３１群における配筋作業を支援するものとして構成されている。
尚、図１及び図２では、夫々の梁１０，２０において、主筋１１，２１群の最外縁に位置する最外縁主筋１１ａ，２１ａを記載しているが、それ以外の主筋１１ｂ、２１ｂ（図１０参照）については省略している。

本実施形態において、上記梁１０，２０は、第１方向Ｘ１に延びる第１梁１０（第１構造部材の一例）と、当該第１方向Ｘ１と交差する第２方向Ｘ２に延びる第２梁２０（第２構造部材の一例）とが設けられている。更に、それら第１梁１０及び第２梁２０の交差部において、第１梁１０に設けられた複数本の第１主筋１１からなる第１主筋１１群、及び、第２梁２０に設けられた複数本の第２主筋２１からなる第２主筋２１群に対して、杭頭３０の接合筋３１群が直交状態で配置される。

そして、本実施形態の配筋支援システム５０は、図３に示すように、パーソナルコンピュータが所定のアプリケーションソフトウェアを実行することにより機能する入力部５１、演算部５２、及び出力部５３により構成される。また、この配筋支援システム５０には、利用者から所定の情報を入力するためのキーボード５５や、利用者へ所定の画像情報を出力するための表示画面５６が設けられている。また、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）６０を介して所定の配筋データベース６１に所定の情報を格納し、当該格納した情報を任意に抽出可能に構成されている。
以下、配筋支援システム５０の詳細構成と共に、当該配筋支援システム５０で実行される演算処理の詳細について説明する。

入力部５１は、キーボード５５等からの入力操作により、主筋１１，２１群及び接合筋３１群の緒元情報の入力を受け付けるものとして構成されている（図３のステップ＃１）。ここで、入力される主筋１１，２１群の緒元情報としては、その主筋１１，２１群に含まれる鉄筋のサイズなどの情報に加えて、最外縁主筋１１ａ，２１ａに関する最外縁主筋情報や、互いに隣接する主筋同士の間隔の下限界値を示す最小梁主筋間隔などが含まれている。また、最外縁主筋情報には、最外縁主筋１１ａ，２１ａのサイズや位置を示す情報が含まれており、かかる最外縁主筋１１ａ，２１ａの位置を示す情報としては、夫々の主筋１１，２１群全体の大きさや位置関係等からも得ることができる。

演算部５２は、後述する接合筋群配筋ステップ（図４のステップ＃２）及び主筋群配筋ステップ（図４のステップ＃３）を順に実行することで、上記入力部５１で入力された緒元情報に基づいて、主筋１１，２１群及び接合筋３１群の夫々での配筋状態として、干渉を回避可能な提案配筋状態を求めるものとして構成されている。
そして、出力部５３は、上記演算部５２で求められた提案配筋状態で配置した接合筋３１群及び主筋１１，２１群の画像情報を表示画面５６上に表示する形態（例えば図１０を参照。）で、当該提案配筋状態を出力するものとして構成されている（図４のステップ＃４）。例えば、表示画面５６には、後述する接合筋群配筋ステップ及び主筋群配筋ステップの実行に沿って変化する主筋１１，２１群及び接合筋３１群の配筋状態が第１～第４配筋状態として表示される。

先ず、演算部５２で実行される接合筋群配筋ステップの詳細について、図５、及び図７～図８に基づいて以下に説明を加える。
接合筋群配筋ステップは、第１主筋１１群及び第２主筋２１群の夫々の最外縁主筋１１ａ，２１ａに対して干渉を回避して複数本の接合筋３１を環状に配置した接合筋３１群の提案配筋状態を求めるステップとして構成されている。
具体的に、この接合筋群配筋ステップでは、先ず、接合筋３１群を配置可能な配置領域３２Ａ～３２Ｈが認識される（図５のステップ＃２１）。この配置領域３２Ａ～３２Ｈは、図７に示すように、杭頭３０の外周に配置される接合筋３１の中心を通る接合筋中心軌跡３２上の領域として認識される。即ち、この接合筋中心軌跡３２は、平面視において杭頭３０と同心円で、且つ、その直径が杭頭３０の直径と接合筋３１の直径との和に設定される。そして、接合筋３１群の配置領域３２Ａ～３２Ｈは、この接合筋中心軌跡３２上において、最外縁主筋１１ａ，２１ａにより分割される各領域として認識される。

次に、接合筋３１群の提案配筋状態が作成される（図５のステップ＃２２）。この接合筋３１群の提案配筋状態の作成は、例えば、図８に示すように、第１梁１０及び第２梁２０のうち、主筋１１，２１の本数が多い方である第１梁１０を特定梁（特定構造部材の一例）に指定し、当該第１梁１０の横断面Ｓ１に対して各接合筋３１が対称に配置されて、且つ、最外縁主筋１１ａ，２１ａにより分割される各配置領域３２Ａ～３２Ｈ内においてその弧の長さに応じた本数の接合筋３１が等間隔で配置されるとの条件を満足するように行われる。

次に、演算部５２で実行される主筋群配筋ステップの詳細について、図６、及び図９～図１０に基づいて以下に説明を加える。
主筋群配筋ステップは、上述した接合筋群配筋ステップで求めた接合筋３１群の提案配筋状態における各接合筋３１に対して干渉を回避して複数本の主筋１１，２１を配置した主筋１１，２１群の提案配筋状態を求めるステップとして構成されている。

具体的に、この主筋群配筋ステップでは、先ず、接合筋群配筋ステップで求めた接合筋３１群の提案配筋状態から、第１主筋１１の配筋可能範囲が識別される（図６のステップ＃３１）。ここで、第１主筋１１の配筋可能範囲は、接合筋３１群の提案配筋状態で示される夫々の接合筋３１に対して干渉を回避しながら当該第１主筋１１の既に配置された第１最外縁主筋１１ａ以外の主筋１１ｂを配置できる範囲として識別される。また。提案配筋状態で示される夫々の接合筋３１は、第１方向Ｘ１と直行する第１梁１０の横断面Ｓ１に対して対称に配置されていることから、当該第１方向Ｘ１に延びる第１主筋１１については、横断面Ｓ１を挟んで一方側に配置された接合筋３１に対してのみ干渉を回避すれば、他方側に配置された接合筋３１に対しても干渉が回避されることになる。

そして、図９にも示すように、識別された第１主筋１１の配筋可能範囲に第１主筋１１ｂを配置して、第１主筋１１群の提案配筋状態が作成される（図６のステップ＃３２）。この第１主筋１１群の提案配筋状態の作成は、例えば、夫々の第１主筋１１が、配筋可能範囲内において予め定められた最小主筋間隔以上の配置間隔で配置され、且つ、当該配置された第１主筋１１の本数が最大となるとの条件を満足するように行われる。

ここで、これらの条件を満足して第１主筋１１群の提案配筋状態を作成する方法としては、各接合筋３１の隣接間に最小主筋間隔を保った状態で第１主筋１１を挿通させる全ての配筋状態を求め、第１主筋１１の本数が最も多いものを提案配筋状態とするというような遺伝的アルゴリズムを用いた方法を採用することができる。

また、上記第１主筋１１群の提案配筋状態の作成と同様に、第２主筋２１の配筋可能範囲が識別され（図６のステップ＃３３）、図１０に示すように、第２主筋２１群の提案配筋状態が作成される（図６のステップ＃３４）。尚、第１主筋１１群の提案配筋状態の作成と第２主筋２１群の提案配筋状態の作成との実行順序については、適宜変更することができ、例えばこれらを同時に行っても構わない。

以上のように作成した接合筋３１群及び主筋１１，２１群の提案配筋状態については、上述したように、出力部５３により画像情報として表示画面５６に出力される以外に、ＬＡＮ６０を介して配筋データベース６１に蓄積される。そして、配筋データベース６１に蓄積された複数の提案配筋状態については、後の提案配筋状態の作成のための学習用のデータとして利用することができる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記実施形態の接合筋群配筋ステップでは、第１主筋１１群の第１最外縁主筋１１ａで区画される各領域において夫々の接合筋３１を等間隔に配置した上で、第２主筋２１群の第２最外縁主筋２１ａに対して干渉する接合筋３１ｘを移動させることで、第１最外縁主筋１１ａ及び第２最外縁主筋２１ａの両方に対して夫々の接合筋３１を干渉無く配置する構成したが、この構成については、適宜改変することができる。例えば、夫々の接合筋３１を一旦杭頭３０の外周において等間隔に配置し、その状態において第１最外縁主筋１１ａ又は第２最外縁主筋２１ａに干渉している接合筋３１を移動させるように構成することもできる。

（２）上記実施形態では、鉄筋コンクリート製の構造部材を梁１０，２０として説明したが、別の構造部材を対象としても構わない。また、この構造部材に接合される被接合部を杭頭３０とし、接合筋群配筋ステップにおいて提案配筋状態が求められる接合筋３１を、当該杭頭３０に環状に設けられる杭頭補強筋としたが、別の接合筋を対象に提案配筋状態を求めることができる。例えば、被接合部としての柱脚や免震装置に設けられるアンカー筋や、被接合部としての鉄筋コンクリート製の柱の主筋を、上記接合筋として提案配筋状態を求めることができる。

１０ 第１梁（第１構造部材、特定梁）
１１ 第１主筋
１１ａ 第１最外縁主筋
２０ 第２梁（第２構造部材）
２１ 第２主筋
２１ａ 第２最外縁主筋
３０ 杭頭（被接合部）
３１ 接合筋
３２Ａ～３２Ｈ 配置領域
５０ 配筋支援システム
５１ 入力部
５２ 演算部
５３ 出力部
５６ 表示画面
Ｓ１ 横断面
Ｘ１ 第１方向
Ｘ２ 第２方向

Claims (6)

1. 鉄筋コンクリート製の構造部材に設けられる複数本の主筋からなる主筋群に対して、当該構造部材に接合される被接合部に環状に設けられる複数本の接合筋からなる接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記主筋群及び前記接合筋群における配筋作業を支援する配筋支援システムであって、
   前記主筋群及び前記接合筋群の緒元情報の入力を受け付ける入力部と、
   前記緒元情報に基づいて、前記主筋群及び前記接合筋群の夫々での配筋状態として、干渉を回避可能な提案配筋状態を求める演算部と、
   前記提案配筋状態を出力する出力部と、を備え、
   前記演算部が、前記主筋群の最外縁に位置する最外縁主筋に対して干渉を回避して前記複数本の接合筋を環状に配置した前記接合筋群の提案配筋状態を求める接合筋群配筋ステップと、当該接合筋群配筋ステップで求めた前記接合筋群の提案配筋状態における各接合筋に対して干渉を回避して前記複数本の主筋を配置した前記主筋群の提案配筋状態を求める主筋群配筋ステップとを順に実行する配筋支援システム。
2. 第１方向に延びる第１構造部材と当該第１方向と交差する第２方向に延びる第２構造部材との交差部において、前記第１構造部材に設けられた複数本の第１主筋からなる第１主筋群及び前記第２構造部材に設けられた複数本の第２主筋からなる第２主筋群に対して、前記被接合部の接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記第１主筋群、前記第２主筋群、及び前記接合筋群における配筋作業を支援するシステムとして構成され、
   前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記第１主筋群及び前記第２主筋群の夫々の前記最外縁主筋に対して干渉を回避する形態で前記接合筋群の提案配筋状態を求めると共に、前記主筋群配筋ステップにおいて、前記第１主筋群及び前記第２主筋群の夫々の提案配筋状態を求める請求項１に記載の配筋支援システム。
3. 前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記構造部材の横断面に対して各接合筋が対称に配置され、且つ、前記最外縁主筋により分割される各配置領域内において各接合筋が等間隔に配置されるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める請求項１又は２に記載の配筋支援システム。
4. 第１方向に延びる第１構造部材と当該第１方向と交差する第２方向に延びる第２構造部材との交差部において、前記第１構造部材に設けられた複数本の第１主筋からなる第１主筋群及び前記第２構造部材に設けられた複数本の第２主筋からなる第２主筋群に対して、前記被接合部の接合筋群を直交状態で配置するにあたり、前記第１主筋群、前記第２主筋群、及び前記接合筋群における配筋作業を支援するシステムとして構成され、
   前記接合筋群配筋ステップにおいて、前記第１構造部材及び前記第２構造部材のうちの主筋の本数が多い方である特定構造部材の横断面に対して各接合筋が対称に配置されるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める請求項３に記載の配筋支援システム。
5. 前記主筋群配筋ステップにおいて、前記最小主筋間隔以上の配置間隔で各主筋が配置され、且つ、主筋の本数が最大となるように、前記接合筋群の提案配筋状態を求める請求項１～４の何れか１項に記載の配筋支援システム。
6. 前記出力部が、前記提案配筋状態で配置した前記接合筋群及び前記主筋群の画像情報を表示画面上に表示する形態で、前記提案配筋状態を出力する請求項１～５の何れか１項に記載の配筋支援システム。

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