JP7034751B2 - 基礎設計システム - Google Patents

Description

本発明は、基礎設計システムに関する。

この種のシステムとして、特許文献１には、ユニット式建物の基礎についてその断面設計を行うシステムが開示されている。この特許文献１のシステムでは、建物ユニットの柱から基礎に加わる軸力がユーザによって入力されるようになっており、その入力された軸力に基づいて断面設計が行われるようになっている。具体的には、当該システムでは、軸力の入力に際し、あらかじめ用意された軸力の一覧がディスプレイ上に表示されるようになっており、その一覧からユーザが適切な軸力を選択することで軸力の入力が行われるようになっている。

特開２００４－６２２６９号公報

ところで、上記特許文献１のシステムでは、ユーザが軸力の一覧からいずれかの軸力を選択し入力するようになっているため、例えば実際に建物から基礎に加わるよりも過大な軸力が入力（設定）される場合が想定される。その場合、その過大な軸力に基づいて基礎の断面設計が行われることになるため、当該建物の基礎としては、過剰品質な基礎が設計されてしまうことになる。つまり、上記特許文献１のシステムでは、建物の実際の荷重状況に応じた基礎断面を設計するのが困難な場合が想定され、その点で未だ改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、建物の荷重状況に応じた最適な基礎断面を設計することができる基礎設計システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決すべく、第１の発明の基礎設計システムは、柱及び梁を有してなる複数の建物ユニットが互いに連結されて構成されるユニット式の建物の基礎について設計を行う基礎設計システムであって、前記基礎上には、前記建物ユニットの前記柱が設置されることで前記建物が設けられ、前記建物の設計データを取得する取得手段と、その取得手段により取得した前記建物の設計データに基づき、前記柱から前記基礎に作用する荷重を算出する荷重算出手段と、その荷重算出手段により算出した荷重に基づき、前記基礎の断面設計を行う断面設計手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基礎上に設けられるユニット式建物の設計データが取得され、その取得された建物の設計データに基づき、建物において基礎上に設置される柱から基礎に作用する荷重（換言すると支点反力）が算出される。そして、その算出された柱からの荷重に基づき、基礎の断面設計が行われる。この場合、建物の柱から基礎に対して実際に作用する荷重に応じて基礎の断面設計を行うことができるため、建物の荷重状況に応じた最適な基礎断面を設計することができる。

第２の発明の基礎設計システムは、第１の発明において、前記基礎は、地盤に埋設されるフーチング部と、そのフーチング部から上方に立ち上がり地盤から露出される立ち上がり部とを有する布基礎であり、前記荷重算出手段は、前記柱から前記基礎に作用する鉛直荷重を算出し、前記荷重算出手段により算出した鉛直荷重に基づき、地盤から前記フーチング部底面に作用する接地圧を算出する接地圧算出手段を備え、前記断面設計手段は、前記算出した接地圧に基づいて、前記フーチング部の幅を決定することを特徴とする。

本発明によれば、建物の柱から基礎に作用する鉛直荷重が算出され、その算出された鉛直荷重に基づき、地盤から基礎のフーチング部底面に作用する接地圧が算出される。そして、基礎の断面設計に際しては、その算出された接地圧に基づき、フーチング部の幅が決定される。例えば、接地圧が地盤の地耐力以下となるようにフーチング幅が決定される。この場合、建物の荷重状況（鉛直荷重の状況）に応じた最適なフーチング幅で基礎断面を設計することができる。

第３の発明の基礎設計システムは、第２の発明において、前記基礎において、前記立ち上がり部を含み当該基礎の上下方向全域に亘る部分は基礎梁部となっており、前記荷重算出手段は、前記柱から前記基礎に作用する水平荷重を算出し、前記荷重算出手段により算出した水平荷重に基づき、その水平荷重が前記基礎に対して作用する水平荷重作用時に前記基礎梁部に生じる応力を基礎梁応力として算出する応力算出手段を備え、前記断面設計手段は、前記応力算出手段により算出した基礎梁応力に基づき、前記基礎梁部の断面形状を含む基礎梁断面を決定することを特徴とする。

本発明によれば、建物の柱から基礎に作用する水平荷重が算出され、その算出された水平荷重に基づき、水平荷重の基礎への作用時に基礎梁部に生じる応力（基礎梁応力）が算出される。そして、基礎の断面設計に際しては、その算出された基礎梁応力に基づき、基礎梁部の断面（基礎梁断面）が決定される。例えば、基礎梁応力が基礎梁部の許容耐力以下となるように基礎梁断面が決定される。この場合、建物の荷重状況（水平荷重の状況）に応じた最適な基礎梁断面を得ることができる。

第４の発明の基礎設計システムは、第３の発明において、前記断面設計手段により決定される前記基礎梁断面には、前記基礎梁部の断面形状に加え、前記基礎梁部に設けられる鉄筋の情報が含まれていることを特徴とする。

本発明によれば、建物の荷重状況に応じて、基礎梁部の断面形状に加え基礎梁部に設けられる鉄筋（配筋）についても決定することができる。なお、基礎梁部における鉄筋の情報としては、鉄筋の径や配置、本数等の情報が挙げられる。

基礎設計装置の概略構成を示す図。 基礎の断面構成を示す縦断面図。 ユニット式建物の概略を示す斜視図。 基礎断面データベースに記憶されている断面データを説明するための図。 基礎設計処理を示すフローチャート。 （ａ）が基礎の平面形状を示す平面図であり、（ｂ）が基礎が複数の基礎領域に区分された状態を示す平面図。 基礎断面設計処理を示すフローチャート。

以下に、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、ユニット式建物の基礎の設計を行う基礎設計装置について具体化している。図１は、その基礎設計装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、基礎設計装置１０は、パーソナルコンピュータにより構成され、建物や基礎の設計を行うためのＣＡＤプログラムを有している。基礎設計装置１０は、制御部１１と記憶部１２と操作部１３と表示部１４とを備え、制御部１１には、記憶部１２、操作部１３及び表示部１４がそれぞれ接続されている。なお、基礎設計装置１０が基礎設計システムに相当する。

制御部１１は、基礎の設計を行う基礎設計処理を行うものである。記憶部１２には、基礎設計処理に必要な各種情報が記憶されており、制御部１１は、その記憶部１２に記憶されている各種情報を基に基礎設計処理を行う。操作部１３は、基礎設計処理に必要な情報等、各種情報を入力するためのもので、キーボードやマウス等を有して構成されている。また、表示部１４は、基礎設計処理に関する各種情報を表示するもので、ディスプレイを有して構成されている。

次に、基礎設計装置１０により設計される基礎の構成について図２を用いながら簡単に説明する。図２は、基礎の断面構成を示す縦断面図である。

図２に示すように、基礎２１は、鉄筋コンクリート造りの布基礎とされている。基礎２１は、地盤に埋設されるフーチング部２２と、そのフーチング部２２から上方に立ち上がり地盤上に露出する立ち上がり部２３とを有している。基礎２１において、フーチング部２２は水平方向に延びており、立ち上がり部２３は上下方向に延びている。

基礎２１のうち、立ち上がり部２３を含んで基礎２１の高さ方向（上下方向）全域に亘って延びる部分は基礎梁部２４となっている。基礎梁部２４には、鉄筋が埋設されている。基礎梁部２４には、鉄筋として、基礎２１の長手方向に延びる複数の横鉄筋２６～２８と、上下方向に延びて各横鉄筋２６～２８に連結されたあばら筋２９とが設けられている。複数の横鉄筋２６～２８には、上端筋２６、下端筋２７及び腹筋２８が含まれている。また、あばら筋２９は、基礎２１の長手方向に所定の間隔で複数配置されている。

フーチング部２２には、基礎梁部２４と同様、鉄筋が埋設されている。フーチング部２２には、鉄筋として、基礎２１の長手方向に延びる一対のベース配力筋３１と、フーチング部２２の幅方向に延びて各ベース配力筋３１に連結されたベース筋３２とが設けられている。ベース筋３２は、基礎２１の長手方向に所定の間隔で複数配置されている。

次に、基礎２１上に設置されるユニット式建物について図３を用いながら簡単に説明する。図３は、ユニット式建物の概略を示す斜視図である。

図３に示すように、ユニット式建物４０は、直方体状の建物ユニット４１が複数組み合わされることにより構成される。図３の例では、ユニット式建物４０が二階建てとなっており、一階部分と二階部分とにそれぞれ建物ユニット４１が複数ずつ配置されている。建物ユニット４１は、その四隅に配設される４本の柱４２と、各柱４２の上端部及び下端部をそれぞれ連結する各４本の天井大梁４３及び床大梁４４とを備える。建物ユニット４１では、それら柱４２、天井大梁４３及び床大梁４４により直方体状の枠体４５が形成され、その枠体４５に天井材や床材、壁材、屋根材等が取り付けられている。また、ユニット式建物４０では、各建物ユニット４１の枠体４５により架構体４７（躯体）が構成されている。

ユニット式建物４０は、基礎２１上に設置される。この場合、ユニット式建物４０において一階部分の各建物ユニット４１が基礎２１上に設置される。詳しくは、それら各建物ユニット４１の柱４２がそれぞれ基礎２１（立ち上がり部２３）上に設置され、それにより、各建物ユニット４１が基礎２１上に設置される。したがって、ユニット式建物４０では、当該建物４０の荷重が建物ユニット４１の柱４２を介して基礎２１上に伝達されるようになっている。

続いて、基礎設計装置１０（制御部１１）により行われる基礎２１の設計処理について説明する。ここでは、上述したユニット式建物４０（以下、略して建物４０という）の基礎２１について設計を行うことを想定しており、記憶部１２には、その建物４０の設計データがあらかじめ記憶されている。

制御部１１は、基礎設計処理として、基礎２１の平面形状の設計を行う。つまり、制御部１１は、基礎２１の平面図、すなわち基礎伏図の設計（作成）を行う。制御部１１は、記憶部１２から建物４０の設計データを取得し、その設計データに基づき基礎２１の平面図を設計する。

制御部１１は、基礎設計処理として、基礎２１の平面図の設計に加え、基礎２１の断面設計を行う。制御部１１は、断面設計に際し、まず基礎２１の平面図と建物４０の設計データとに基づき、基礎２１上に設置される建物４０の各柱４２を特定し（図６（ａ）も参照）、それら柱４２から基礎２１上に作用する荷重（支点反力）をそれぞれ算出する。この際、制御部１１は、例えば建物４０の設計データに含まれる架構体４７のデータを用いて当該架構体４７の応力解析を実施し、その応力解析の結果に基づき各柱４２から基礎２１に作用する荷重を算出する。そして、制御部１１は、その算出した柱４２から基礎２１に作用する荷重に基づき基礎２１の断面設計を行う。

また、本基礎設計装置１０では、図１に示すように、記憶部１２に基礎２１の断面データ（詳しくは縦断面データ）を記憶する基礎断面データベース１７が構築されている。そして、制御部１１は、その基礎断面データベース１７を用いて基礎２１の断面設計を行うこととしている。以下、この基礎断面データベース１７について図４を参照しながら説明する。図４は基礎断面データベース１７に記憶されている断面データを説明するための図である。

図４に示すように、基礎断面データベース１７には、基礎２１の断面データＸが断面図データとして記憶（登録）されている。基礎２１の断面データＸには、基礎２１の断面形状（縦断面形状）に加え、基礎２１に設けられた鉄筋２６～２９に関する鉄筋情報が含まれている。基礎２１の断面形状（断面形状データ）には、基礎２１の外形寸法（断面寸法）が含まれており、詳しくは基礎２１におけるフーチング部２２の幅Ｗ（フーチング幅Ｗ）や基礎梁部２４の高さＨ、幅Ｂ等の寸法が含まれている。なお、基礎梁部２４の高さＨは基礎２１の高さに相当する。また、鉄筋情報には、鉄筋２６～２９，３１，３２の径や本数、配置等に関する情報が含まれている。

基礎断面データベース１７には、フーチング幅Ｗの異なる複数の断面データＸが記憶されているとともに、基礎梁部２４の断面形状（詳しくは高さＨ，幅Ｂ）が異なる複数の断面データＸが記憶されている。例えば、基礎断面データベース１７には、同じフーチング幅Ｗであって基礎梁部２４の断面形状が異なる複数の断面データＸが記憶されている。また、基礎断面データベース１７には、鉄筋２６～２９，３１，３２の径や本数、配置が異なる複数の断面データＸが記憶されている。

なお、基礎断面データベース１７には、操作部１３の操作により断面データＸを登録（記憶）することが可能となっている。

次に、制御部１１により実行される基礎設計処理について図５に示すフローチャートに基づき説明する。なお、本処理は、操作部１３に対する処理開始操作に基づき開始される。

図５に示すように、まずステップＳ１１では、記憶部１２から建物４０の設計データを読み出して取得する（取得手段に相当）。なお、建物４０の設計データを記憶部１２からでなく、基礎設計装置１０の外部から取得するようにしてもよい。

ステップＳ１２では、建物４０の設計データに基づき、基礎２１（以下、基礎２１Ｋという）の平面図つまり基礎伏図を作成（設計）する。この場合、例えば建物４０の外形形状や建物４０の柱４２位置等に基づき、基礎伏図を作成する。図６（ａ）には、その作成された基礎伏図が示されている。なお、図６（ａ）では、説明の便宜上、基礎２１Ｋ上に設置される建物４０（建物ユニット４１）の各柱４２を併せて示している。また、図６（ａ）では、基礎２１により囲まれた内側に独立基礎３５が配置され、その独立基礎３５上に設置される柱４２についても併せて示している（図６（ｂ）も同様）。

ステップＳ１３では、建物４０の設計データに基づき、建物４０の各柱４２から基礎２１Ｋに作用する荷重（支点反力）を算出する（荷重算出手段に相当）。具体的には、本ステップでは、各柱４２ごとに、柱４２から基礎２１Ｋに作用する鉛直荷重Ｆｔと、柱４２から基礎２１Ｋに作用する水平荷重Ｆｓとをそれぞれ算出する。これら柱４２ごとに算出された鉛直荷重Ｆｔ及び水平荷重Ｆｓは記憶部１２に一時的に記憶される。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で作成された基礎伏図に基づいて、基礎２１Ｋを複数の領域（以下、基礎領域２１ａという）に区分する。図６（ｂ）には、基礎２１Ｋが複数の基礎領域２１ａに区分された状態が示されている。なお、基礎２１Ｋの区分の仕方は任意であるが、各基礎領域２１ａ上にそれぞれ柱４２が位置するように区分する。

ここで、本基礎設計処理では、上記区分された各基礎領域２１ａごとに、基礎２１Ｋの断面設計を行うこととしている。そこで、ステップＳ１５では、各基礎領域２１ａのうちいずれの基礎領域２１ａについて断面設計を行うか、つまり断面設計を行う対象の基礎領域２１ａを決定する。なお、以下では、この基礎領域２１ａを対象基礎領域２１ａといい、図６（ｂ）ではその対象基礎領域２１ａにドットハッチを付して示している。

ステップＳ１６では、対象基礎領域２１ａについて断面設計を行う基礎断面設計処理を実施する。以下、この基礎断面設計処理について図７に示すフローチャートに基づき説明する。

基礎断面設計処理では、図７に示すように、まずステップＳ２１において、対象基礎領域２１ａに対して基礎断面を初期設定する。この場合、例えば基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸの中から断面の大きさが最小の断面データＸを抽出し、その抽出した断面データＸを対象基礎領域２１ａの基礎断面として初期設定する。

ステップＳ２２～Ｓ２７では、対象基礎領域２１ａのフーチング部２２の幅Ｌを決定するための処理を行う。まずステップＳ２２では、対象基礎領域２１ａ上に設置された柱４２（以下、柱４２ａという）を特定し、その柱４２ａから当該対象基礎領域２１ａに作用する鉛直荷重Ｆｔを記憶部１２より読み出す。詳しくは、記憶部１２には、建物４０の各柱４２ごとに柱４２から基礎２１Ｋに作用する鉛直荷重Ｆｔが記憶されているため（ステップＳ１３参照）、その記憶部１２より柱４２ａから作用する鉛直荷重Ｆｔを読み出して取得する。

ステップＳ２３では、対象基礎領域２１ａの重量Ｇを算出する。この場合、対象基礎領域２１ａの長さＬａと、対象基礎領域２１ａの断面積（縦断面の断面積）とに基づき、対象基礎領域２１ａの重量Ｇを算出する。具体的には、対象基礎領域２１ａの長さＬａ（図６（ｂ）参照）と断面積とを乗算することで対象基礎領域２１ａの体積を求め、その体積に基づき対象基礎領域２１ａの重量Ｇを算出する。

なお、対象基礎領域２１ａの長さＬａは、基礎２１Ｋの伏図に基づき求められる。この場合、この長さＬａは、例えば対象基礎領域２１ａの幅方向の中心を通る中心線を想定した場合、その中心線の全長に相当する。また、対象基礎領域２１ａの断面積は、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データＸ）に基づき求められる。

ステップＳ２４では、対象基礎領域２１ａの底面積、つまり対象基礎領域２１ａにおけるフーチング部２２の底面積Ｓを算出する。この場合、対象基礎領域２１ａの長さＬａとフーチング部２２の幅Ｗとに基づき、詳しくはＬａとＷとを乗算することでフーチング部２２の底面積Ｓを算出する。フーチング部２２の幅Ｗは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データＸ）に基づき取得する。

ステップＳ２５では、柱４２ａから対象基礎領域２１ａに作用する鉛直荷重Ｆｔと、対象基礎領域２１ａの重量Ｇと、対象基礎領域２１ａの底面積Ｓとに基づき、地盤から対象基礎領域２１ａのフーチング部２２底面に作用する接地圧を算出する（接地圧算出手段に相当）。接地圧とは、地盤からフーチング部２２の底面に作用する単位面積当たりの荷重のことである。この場合、接地圧は、鉛直荷重Ｆｔと対象基礎領域２１ａの重量Ｇとの和をフーチング部２２の底面積Ｓで割ることにより算出される。

ステップＳ２６では、上記算出された接地圧が地盤の地耐力以下であるか否かを判定する。地盤の地耐力とは、基礎２１Ｋが構築される地盤の地耐力のことである。この地耐力はあらかじめ記憶部１２に記憶されている。接地圧が地耐力以下である場合にはステップＳ２８に進む。一方、接地圧が地耐力よりも大きくなっている場合にはステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７では、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面のフーチング幅Ｗを変更する。この場合、基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸの中から、対象基礎領域２１ａに（今現在）設定されている基礎断面（断面データ）よりもフーチング幅Ｗの大きい断面データＸを読み出し（抽出し）、その断面データＸを新たに対象基礎領域２１ａの基礎断面として設定する。詳しくは、基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸのうち、対象基礎領域２１ａに設定されている断面データの次にフーチング幅Ｗの大きい断面データＸを読み出し、それを新たな基礎断面として設定する。また、この場合、基礎断面データベース１７から読み出す断面データＸは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データ）と同じ基礎梁断面（基礎梁部２４の断面）を有するものとされる。したがって、本ステップでは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面の基礎梁断面については維持しながらフーチング幅Ｗが変更される。

ステップＳ２７の後、ステップＳ２３に戻り、対象基礎領域２１ａに新たに設定された基礎断面、すなわちフーチング幅Ｗが大きくされた基礎断面に基づき、再度ステップＳ２３～Ｓ２６の処理を行う。このように、本処理では、ステップＳ２６にて接地圧が地耐力以下と判定されるまで、繰り返しステップＳ２３～Ｓ２７の処理が行われるようになっている。

ステップＳ２６にて接地圧が地耐力以下と判定されると、対象基礎領域２１ａのフーチング幅Ｗ（ひいてはフーチング部２２の断面）が決定され、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８～Ｓ３１，Ｓ３３では、対象基礎領域２１ａの基礎梁断面を決定するための処理を行う。まず、ステップＳ２８では、対象基礎領域２１ａのフーチング部２２底面に地盤から作用する地反力を算出する。地反力は、ステップＳ２３～Ｓ２５で算出した対象基礎領域２１ａの重量Ｇ及び底面積Ｓと、対象基礎領域２１ａに作用する接地圧とに基づき算出される。詳しくは、地反力は、接地圧から、対象基礎領域２１ａの重量Ｇを底面積Ｓで割った値を差し引くことで求められる。

ステップＳ２９では、柱４２ａから対象基礎領域２１ａに作用する水平荷重Ｆｓを記憶部１２より読み出して取得する。詳しくは、記憶部１２には、建物４０の各柱４２ごとに柱４２から基礎２１Ｋに作用する水平荷重Ｆｓが記憶されているため（ステップＳ１３参照）、その記憶部１２より柱４２ａから基礎２１Ｋ（対象基礎領域２１ａ）に作用する水平荷重Ｆｓを読み出して取得する。

ステップＳ３０では、対象基礎領域２１ａに柱４２ａより水平荷重Ｆｓが作用する水平荷重時に対象基礎領域２１ａの基礎梁部２４に生じる応力（詳しくはせん断応力）を算出する（応力算出手段に相当）。この場合、上記ステップＳ２８で算出した地反力と、上記ステップＳ２９で取得した水平荷重Ｆｓとに基づき、基礎梁部２４に生じる応力（以下、基礎梁応力という）を算出する。

ステップＳ３１では、上記算出された基礎梁応力が、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データＸ）の許容耐力以下であるか否かを判定する。本実施形態では、基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸごとに許容耐力があらかじめ定められており、同データベース１７には、各断面データＸにそれぞれ対応付けて許容耐力が記憶されている。そして、本ステップでは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データＸ）に対応する許容耐力を基礎断面データベース１７から読み出し、その読み出した許容耐力との対比で上記の判定を行う。

ステップＳ３１にて、基礎梁応力が許容耐力以下である場合にはステップＳ３２に進む。一方、基礎梁応力が許容耐力を上回っている場合にはステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面のうち基礎梁断面（基礎梁部２４の断面）について変更する。この場合、基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸのうち、対象基礎領域２１ａに（今現在）設定されている基礎断面（断面データＸ）よりも基礎梁部２４の耐力（詳しくは許容耐力）が大きい断面データＸを読み出し（抽出し）、その断面データＸを新たに対象基礎領域２１ａの基礎断面として設定する。詳しくは、基礎断面データベース１７に記憶されている各断面データＸのうち、対象基礎領域２１ａに設定されている断面データＸの次に基礎梁部２４の耐力が大きい断面データＸを読み出し、それを新たな基礎断面として設定する。また、この場合、基礎断面データベース１７から読み出す断面データＸは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面（断面データ）と同じフーチング幅Ｗを有するものとされる。したがって、本ステップでは、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面のフーチング幅Ｗ（ひいてはフーチング部２２の断面）については維持しながら基礎梁断面が変更される。

基礎梁断面の変更に際しては、上述したように、対象基礎領域２１ａに（今現在）設定されている基礎断面（以下、現基礎断面という）よりも基礎梁部２４の耐力が大きい断面データＸを基礎断面データベース１７から読み出し（抽出し）、それを対象基礎領域２１ａの新たな基礎断面として設定する。ここで、現基礎断面よりも基礎梁部２４の耐力が大きい断面データＸを抽出するに際しては、例えば現基礎断面よりも基礎梁部２４の幅Ｂが大きい断面データＸを抽出することが考えられる。また、その他に、例えば現基礎断面よりも基礎梁部２４に設けられた鉄筋２６～２９が高強度とされている断面データＸを抽出することが考えられる。詳しくは、この場合、現基礎断面よりも少なくともいずれかの鉄筋２６～２９の径が大きくされている断面データを抽出することが考えられる。

ステップＳ３３の後、ステップＳ３０に戻り、対象基礎領域２１ａに新たに設定された基礎断面、すなわち基礎梁部２４の断面が高耐力のものに変更された基礎断面に基づき、再度ステップＳ３０，Ｓ３１の処理を行う。このように、本処理では、ステップＳ３１にて基礎梁応力が許容耐力以下と判定されるまで、繰り返しステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３３の処理が行われるようになっている。

ステップＳ３１にて、基礎梁応力が許容耐力以下と判定されると、ステップＳ３２に進む。この場合、対象基礎領域２１ａのフーチング幅Ｗ（ひいてはフーチング断面）に加え基礎梁断面についても決定される。ステップＳ３２では、対象基礎領域２１ａに設定されている基礎断面を当該対象基礎領域２１ａの基礎断面として決定する。これにより、対象基礎領域２１ａの基礎断面が作成（設計）される。その後、本処理を終了する。

図５の説明に戻って、ステップＳ１６（基礎断面設計処理）の後のステップＳ１７では、すべての対象基礎領域２１ａについて断面設計が終了したか否かを判定する。まだ断面設計が終了していない対象基礎領域２１ａがある場合にはステップＳ１５に戻り、新たに対象基礎領域２１ａを決定し、その対象基礎領域２１ａについて基礎断面設計処理（ステップＳ１６）を行う。また、すべての対象基礎領域２１ａについて断面設計が終了した場合にはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、基礎設計処理の結果を表示部１４に出力する。具体的には、ステップＳ１２で作成された基礎２１Ｋの平面図（伏図）を表示部１４に表示するとともに、ステップＳ３１で作成された各基礎領域２１ａの基礎断面を表示部１４に表示する。その後、本処理を終了する。

以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

基礎２１Ｋ上に設けられるユニット式建物４０の設計データが取得され、その取得された建物４０の設計データに基づき、建物４０において基礎２１Ｋ上に設置される柱４２から基礎２１Ｋに作用する荷重が算出される。そして、その算出された柱４２からの荷重に基づき、基礎２１Ｋの断面設計が行われる。この場合、建物４０の柱４２から基礎２１Ｋに対し実際に作用する荷重に応じて基礎２１Ｋの断面設計を行うことができるため、建物４０の荷重状況に応じた最適な基礎断面を設計することができる。

建物４０の柱４２から基礎２１Ｋに作用する鉛直荷重Ｆｔが算出され、その算出された鉛直荷重Ｆｔに基づき、地盤から基礎２１Ｋのフーチング部２２底面に作用する接地圧が算出される。そして、基礎２１Ｋの断面設計に際しては、その算出された接地圧に基づき、フーチング部２２の幅Ｗが決定される。具体的には、この場合、接地圧が地盤の地耐力以下となるようにフーチング幅Ｗが決定される。この場合、建物４０の荷重状況（鉛直荷重の状況）に応じた最適なフーチング幅で基礎断面を設計することができる。

建物４０の柱４２から基礎２１Ｋに作用する水平荷重Ｆｓが算出され、その算出された水平荷重Ｆｓに基づき、水平荷重の基礎２１Ｋへの作用時に基礎梁部２４に生じる応力（基礎梁応力）が算出される。そして、基礎２１Ｋの断面設計に際しては、その算出された基礎梁応力に基づき、基礎梁部２４の断面（基礎梁断面）が決定される。具体的には、基礎梁応力が基礎梁部２４の許容耐力以下となるように基礎梁断面が決定される。この場合、建物の荷重状況（水平荷重の状況）に応じた最適な基礎梁断面を有する基礎断面を設計することができる。

本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記実施形態では、基礎断面データベース１７に、基礎２１の断面データを断面図データとして記憶したが、断面図データではなく、数値（寸法）データ（例えば、フーチング幅Ｗ、基礎梁部２４の幅Ｂ、高さＨ等の外形寸法や鉄筋２６～２９の径等）として記憶するようにしてもよい。この場合、ステップＳ２１（図７）において対象基礎領域２１ａの基礎断面を初期設定することに代え、基礎断面データベース１７から基礎断面を特定するのに必要な各種数値データ（フーチング幅Ｗ、基礎梁部２４の幅Ｂ、高さＨ等の数値データ）を読み出し、それら読み出した数値データを対象基礎領域２１ａの基礎寸法（基礎断面寸法）として初期設定することが考えられる。また、この場合、ステップＳ２７（図７）においてフーチング幅Ｗを変更するにあたっては、基礎断面データベース１７から対象基礎領域２１ａに設定されているフーチング幅Ｗよりも値の大きいフーチング幅Ｗを読み出し、その読み出したフーチング幅Ｗを対象基礎領域２１ａのフーチング幅として新たに設定することが考えられる。また、ステップＳ３３（図７）において基礎梁断面を変更するにあたっては、基礎断面データベース１７から対象基礎領域２１ａに設定されている基礎梁断面に関する寸法（基礎梁部２４の幅Ｂや高さＨ等の基礎梁寸法）よりも基礎梁断面の耐力を大きくする基礎梁寸法を読み出し、その読み出した基礎梁寸法を対象基礎領域２１ａの基礎梁寸法として新たに設定することが考えられる。そして、ステップＳ３２（図７）では、対象基礎領域２１ａに設定されている各種数値データ（基礎寸法）を基に、対象基礎領域２１ａの基礎断面を作成（設計）することが考えられる。

・上記実施形態では、基礎２１を複数の基礎領域２１ａに区分し、それら各基礎領域２１ａごとに断面設計を行ったが、基礎２１を複数の基礎領域２１ａに区分せず基礎２１全体を対象として断面設計を行ってもよい。

・上記実施形態では、基礎２１の断面データＸに、基礎２１の断面形状に加え鉄筋情報を含めたが、鉄筋情報は含めず断面形状だけ含めるようにしてもよい。

・上記実施形態では、布基礎２１の断面設計を行うにあたり、本発明の基礎設計装置を用いたが、べた基礎や杭基礎等、布基礎以外の基礎の断面設計を行う際にも本基礎設計装置を用いることができる。

・例えば、杭基礎の断面設計に本発明を適用する場合には、対象基礎領域２１ａに柱４２ａから作用する鉛直荷重を算出した後、その鉛直荷重に基づき各杭に生じる応力を算出し、その算出した応力が杭耐力以下となるように杭の本数を決定することが考えられる。この場合、建物の荷重状況に応じた最適な本数で杭を配置することができる。

１０…基礎設計装置、１１…制御部、１２…記憶部、１７…基礎断面データベース、２１…基礎、２２…フーチング部、２３…立ち上がり部、２４…基礎梁部、４０…ユニット式建物、４１…建物ユニット、４２…柱。

Claims (3)

1. 柱及び梁を有してなる複数の建物ユニットが互いに連結されて構成されるユニット式の建物の基礎を対象として、その対象基礎について設計を行う基礎設計システムであって、
   前記対象基礎は、地盤に埋設されるフーチング部と、そのフーチング部から上方に立ち上がり地盤から露出される立ち上がり部とを有する布基礎であり、
   前記対象基礎上には、前記建物ユニットの前記柱が設置されることで前記建物が設けられ、
   前記建物の設計データを取得する取得手段と、
   その取得手段により取得した前記建物の設計データに基づき、前記柱から前記対象基礎に作用する荷重を算出する荷重算出手段と、
   その荷重算出手段により算出した荷重に基づき、前記対象基礎の断面設計を行う断面設計手段と、を備え、
   前記荷重算出手段は、前記柱から前記対象基礎に作用する鉛直荷重を算出し、
   基礎の断面データとして、前記フーチング部の幅の異なる複数の断面データが記憶されている基礎断面データベースを備え、
   前記基礎断面データベースから断面データを抽出し、その抽出した断面データを前記対象基礎の基礎断面として設定するようになっており、
   前記対象基礎に設定された基礎断面を基に前記対象基礎の前記フーチング部の幅を取得し、その取得した前記フーチング部の幅に基づき、前記対象基礎の前記フーチング部の底面積を算出する底面積算出手段と、
   前記底面積算出手段により算出した前記フーチング部の底面積と、前記荷重算出手段により算出した鉛直荷重とに基づき、地盤から前記フーチング部の底面に作用する接地圧を算出する接地圧算出手段と、
   前記算出した接地圧が地盤の地耐力以下であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記算出した接地圧が地盤の地耐力よりも大きいと判定された場合に、前記基礎断面データベースに記憶されている各断面データの中から前記対象基礎に設定されている基礎断面よりも前記フーチング部の幅の大きい断面データを抽出し、その抽出した断面データを新たに前記対象基礎の基礎断面として設定する手段と、を備え、
   前記対象基礎の基礎断面が新たに設定された後、その新たな基礎断面に基づき、前記底面積算出手段による算出と、前記接地圧算出手段による算出と、前記判定手段による判定とが再度行われるようになっており、
   前記断面設計手段は、前記判定手段により前記算出した接地圧が地盤の地耐力以下であると判定された場合に、前記対象基礎に設定されている基礎断面の前記フーチング部の幅を当該対象基礎の前記フーチング部の幅として決定することを特徴とする基礎設計システム。
2. 前記対象基礎において、前記立ち上がり部を含み当該基礎の上下方向全域に亘る部分は基礎梁部となっており、
   前記荷重算出手段は、前記柱から前記対象基礎に作用する水平荷重を算出し、
   前記荷重算出手段により算出した水平荷重に基づき、その水平荷重が前記対象基礎に対して作用する水平荷重作用時に前記基礎梁部に生じる応力を基礎梁応力として算出する応力算出手段を備え、
   前記断面設計手段は、前記応力算出手段により算出した基礎梁応力に基づき、前記基礎梁部の断面形状を含む基礎梁断面を決定することを特徴とする請求項１に記載の基礎設計システム。
3. 前記断面設計手段により決定される前記基礎梁断面には、前記基礎梁部の断面形状に加え、前記基礎梁部に設けられる鉄筋の情報が含まれていることを特徴とする請求項２に記載の基礎設計システム。

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