JP7395164B1 - 杭配置システム、杭配置方法及び杭配置プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】建築物の杭配置の設計を支援する為の新規な技術を提供することを課題とする。【解決手段】建築物の杭配置を配置する杭配置方法であって、建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出ステップと、前記柱軸力に基づいて、配置される前記杭の必要最低本数を決定する決定ステップと、前記必要最低本数に基づいて、前記杭の配置場所を決定する配置ステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、杭配置システム、杭配置方法及び杭配置プログラムに関する。

建築物は、複数の柱が屋根や床等の重さを支え、地震や風等の外力に抵抗する構造となっている。そして、建築物の構造や部材、間取り等によって柱毎にかかる力は大きく異なる。このそれぞれにかかる垂直な力を柱軸力と呼ぶ。柱軸力は建築物の基礎を通して地面に伝わるため、地盤が不安定な柔らかい地盤では、改良工事（杭工事）が必要になる。改良工事においては、軸力の大きな柱下に杭がない場合は基礎の変形が大きく、構造上問題を起こす可能性があり、また軸力の小さな柱下に杭がある場合は構造的にも、コスト的にも無駄になってしまい、杭の配置が非常に重要である。そして、このような杭配置を支援する技術の一例が、例えば特許文献１において提案されている。

特許文献１には、建物形状、荷重要素、基礎伏図等を入力する入力手段と、荷重を算出するための係数を記憶する記憶手段と、上記入力されたパラメータと荷重の係数に基づいて１階柱軸力を算出する算出手段と、基礎伏図の出入隅部、Ｔ字部、十字部、及び算出された前記１階柱軸力が所定値以上の柱の直下に杭を配置し、且つ、配置した前記杭の前記基礎梁下の杭間が所定間隔以上である場合に、その杭間を等分した位置に杭を配置する杭配置手段と、を備える技術が開示されている。

特開２００６－１２７１８６号公報

しかし、特許文献１のような技術においては、柱軸力が所定値以上の柱直下に杭を配置し、且つ、配置した杭の基礎梁下の杭間が所定間隔以上である場合に、その杭間を等分した位置に杭を配置するのであって、不要な箇所に杭を配置してしまう可能性があり、コスト的な無駄が生じてしまうという問題があった。

上記事情に鑑みて、本発明は、建築物の杭配置の設計を支援する為の新規な技術を提供することを、解決すべき課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、建築物の杭を配置する杭配置方法であって、建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出ステップと、前記柱軸力に基づいて、配置される前記杭の必要最低本数を決定する決定ステップと、前記必要最低本数に基づいて、前記杭の配置場所を決定する配置ステップと、を含む。

また、本発明は、建築物の杭配置の設計を支援する杭配置システムであって、建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出手段と、前記柱軸力に基づいて、配置される杭の必要最低本数を決定する決定手段と、前記必要最低本数に基づいて、前記杭を配置する場所を決定する配置手段と、を備える。

また、本発明は、建築物の杭配置の設計を支援する杭配置プログラムであって、前記杭配置プログラムは、コンピュータを建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出手段と、前記柱軸力に基づいて、配置される杭の必要最低本数を決定する決定手段と、前記必要最低本数に基づいて、前記杭を配置する場所を決定する配置手段と、として機能させる。

このような構成とすることで、柱軸力を用いて算出した杭の必要最低本数に基づいて、杭の配置場所を決定することができる。これにより、不要に杭が配置されることがなくなり、コストを削減することができる。

より好ましい形態では、
前記杭配置方法は、杭特定ステップを更に含み、前記杭特定ステップでは、所定間隔に３本以上の杭が配置された場合に、端点となる前記杭を特定し、前記配置ステップでは、前記所定間隔において該特定された杭のみを配置する。

このような構成とすることで、所定間隔に複数の杭が配置された場合に、端点以外に配置された杭を除くことができる。これにより、所定間隔に杭が不要に密集しないように、杭を配置することができる。

より好ましい形態では、前記配置ステップは、判定ステップを含み、前記判定ステップでは、前記配置された杭と前記杭が配置された梁に沿って並ぶ杭又は該梁に連結する柱との間隔、前記杭が配置された梁に連結する柱にかかる前記柱軸力、及び該間隔毎における前記柱軸力の上限を示す柱軸力制限に基づいて、前記杭を配置するか否かを判定する。

このような構成とすることで、杭と杭又は梁の間隔、柱軸力、及び該間隔毎における柱軸力の上限を示す柱軸力制限に基づいて、杭を配置することができる。これにより、該間隔毎に応じた柱軸力制限を考慮して、杭を配置するか否かを決定することできる。

より好ましい形態では、前記判定ステップでは、前記建築物の建物角に前記杭が配置されていない場合であって、前記建物角からの所定区間に前記杭が配置されている場合に、前記建物角の柱及び該杭の間隔と、該間隔における前記柱軸力制限と、前記建物角の柱にかかる前記柱軸力とに基づいて、前記建物角に前記杭を配置するか否かを判定する。

このような構成とすることで、建物角から所定の範囲に杭が配置されているか否かに応じて、建物角に杭を配置するかどうかを決定することできる。これにより、不要に建物角に杭を配置することを防止することができる。

より好ましい形態では、前記判定ステップでは、前記建物角の柱及び該杭の間隔における前記柱軸力制限に基づいて、前記柱軸力が該柱軸力制限よりも大きい場合に、前記建物角に前記杭を配置するものと判定する。

このような構成とすることで、建物角の柱にかかる柱軸力が柱軸力制限よりも大きい場合に、杭を配置することができる。

より好ましい形態では、前記杭配置方法は、柱特定ステップを更に含み、前記柱特定ステップでは、前記所定区間に配置した杭のうち、前記柱軸力が最小の柱を特定し、前記配置ステップでは、該特定された柱軸力が最小の柱下に配置した前記杭に代えて、前記建物角に前記杭を配置する。

このような構成とすることで、所定区間に配置された杭のうち、柱軸力が最小の柱下に配置された杭を建物角の下に移動させることができる。これにより、柱軸力が最小であり最も不要と考えられる杭を、必要と考えられる建物角の柱下の杭として利用することができる。

より好ましい形態では、前記配置ステップでは、前記建築物の建物角に前記杭が配置されていない場合であって、前記建物角を成す梁に沿った所定区間に前記杭が配置されていない場合に、前記建物角に前記杭を配置する。

このような構成とすることで、建物角にも、建物角から所定範囲にも杭が配置されていない場合には、建物角に杭を配置することができる。

より好ましい形態では、前記判定ステップでは、前記２つの杭の間隔における前記柱軸力制限、及び前記杭が配置された梁に連結する柱であって、２つの前記杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力に基づいて、前記２つの杭の間に前記杭を配置するか否かを判定する。

このような構成とすることで、２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力と柱軸力制限を考慮して、２つの杭の間に杭を配置するか否かを決定することができる。

より好ましい形態では、前記杭配置方法は、柱特定ステップを更に含み、前記柱特定ステップでは、前記２つの杭の間に配置されるものと判定された杭上に柱がない場合には、該杭が配置されるものと判定された梁に連結する柱のうち柱軸力が最大の柱を特定する。

このような構成とすることで、柱軸力の総和と柱軸力制限に基づいて２つの杭の間に配置された杭を、柱軸力の大きい柱の下に配置することができる。これにより、より安定した状態で建築物を支持することができる。

より好ましい形態では、前記配置ステップでは、所定の間隔を有する前記２つの杭の間に所定本数以上の杭が配置されている場合に、前記２つの杭の間の柱にかかる柱軸力、及び該間隔における前記柱軸力制限に基づいて、前記２つの杭の間に配置された杭の配置を変更する。

このような構成とすることで、所定の間隔を有する２つの杭の間に不必要に杭が配置されている場合に、２つの杭の間隔、柱軸力、及び柱軸力制限に応じて、２つの間に配置された杭の配置を変更することができる。

より好ましい形態では、前記配置ステップは、判定ステップを含み、前記判定ステップでは、所定間隔内に前記杭が配置されていない柱がある場合に、該柱にかかる前記柱軸力に基づいて、該柱下に前記杭を配置するか否かを判定し、前記所定間隔内に前記杭が配置されていない柱がなくなるまで、柱下に前記杭を配置するか否かを判定し、前記配置場所が決定された杭の本数が前記必要最低本数よりも多い場合に、所定間隔内に所定本数以上杭が配置されている箇所について、該箇所の柱にかかる前記柱軸力に基づいて、前記杭の配置を変更するか否かを判定し、前記配置ステップでは、前記判定ステップの判定結果に基づいて前記杭の配置場所を決定する。

このような構成とすることで、所定間隔内に杭が配置されていない場所には、杭を配置するか否かを判定し、所定間隔内に杭が配置されていない柱がなくなるまで杭を配置し、必要最低本数よりも配置した杭の数が多い場合には、不要と考えられる杭の配置を検討し、杭の配置場所を決定することができる。これにより、杭が必要な箇所、不要な箇所について杭の配置を検討することができ、最適な位置で杭を配置することできる。30

本発明は、建築物の杭配置の設計を支援する為の新規な技術を提供することができる。

一実施の形態のシステムの構成を示すブロック図。 一実施の形態のシステムのハードウェア構成図。 一実施の形態のシステムの機能ブロック図。 一実施の形態のシステムにおける処理手順の一例を示す図。 一実施の形態のシステムにおける軸力図の一例。 一実施の形態のシステムにおける軸力図に杭を配置した杭伏図の一例。 一実施の形態のシステムにおける具体的な処理手順の一例を示す図。 一実施の形態のシステムにおける具体的な処理手順の一例を示す図。 一実施の形態のシステムにおける杭を配置した杭伏せ図の一例。 一実施の形態のシステムにおける建物角における杭配置検討の説明図の一例。 一実施の形態のシステムにおける具体的な処理手順の一例を示す図。 一実施の形態のシステムにおける杭が配置されていない場合の杭配置検討についての説明図の一例。 一実施の形態のシステムにおける具体的な処理手順の一例を示す図。 一実施の形態のシステムにおける所定間隔に所定本数以上の杭が配置された箇所がある場合の杭配置検討についての説明図の一例。 一実施の形態のシステムにおける具体的な処理手順の一例を示す図。

以下、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

例えば、本実施形態では杭配置システムの構成、動作等について説明するが、実行される方法、装置、コンピュータプログラム等によっても、同様の作用効果を奏することができる。また、杭配置方法の１又は全部のステップを人が実行することによっても、同様の作用効果を奏することができる。本実施形態では、クライアント端末でその機能を実現する為に外部のコンピュータにおいて当該プログラムを起動させる、いわゆるサーバ・クライアント型の杭配置システムについて説明する。ここでプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一過性の記録媒体として提供されてもよいし、外部のサーバからダウンロード可能に提供されてもよい。この記録媒体を用いれば、例えばコンピュータにプログラムをインストールすることができ、これにより情報処理装置、杭配置システムを構成することができる。

＜１．システム構成＞
図１は、一実施の形態のシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、杭配置システム０は、情報処理装置１（サーバ）及び利用者端末装置３（クライアント）を備え、これらがネットワークＮＷを介して通信可能に構成される。

情報処理装置１として、汎用のサーバ向けのコンピュータやパーソナルコンピュータ等を利用することが可能である。利用者端末装置３として、パーソナルコンピュータやスマートフォン、タブレット端末、ウェアラブルデバイス等を利用することができる。

ネットワークＮＷは、本実施形態では、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークであるが、通信プロトコルの種類に制限はなく、更に、ネットワークの種類、規模にも制限はない。

＜１．１．ハードウェア構成＞
図２は、ハードウェア構成図である。図２（ａ）に示すように、情報処理装置１は、処理部１０１、記憶部１０２及び、通信部１０３を備える。

処理部１０１は、命令セットを実行可能なＣＰＵなどのプロセッサを有し、本発明に係る杭配置プログラム、ＯＳやその他のアプリケーションを実行することで、情報処理装置１の動作処理全体を制御する。
記憶部１０２は、命令セットを記憶可能なＲＡＭなどの揮発性メモリ、ＯＳ及び杭配置プログラムなどを記録可能なＨＤＤやＳＳＤなどの不揮発性の記録媒体を有する。
通信部１０３は、ネットワークに接続する為の通信インタフェース装置を有し、ネットワークＮＷとの通信制御を実行して、情報の入出力を行う。

図２（ｂ）に示すように端末装置９０（利用者端末装置３）は、処理部９０１、記憶部９０２、通信部９０３、入力部９０４及び、表示部９０５を有する。

処理部９０１は、命令セットを実行可能なＣＰＵなどのプロセッサを有し、ＯＳやその他のアプリケーションを実行することで、端末装置９０の動作処理全体を制御する。
記憶部９０２は、命令セットを記憶可能なＲＡＭなどの揮発性メモリ、ＯＳ等を記録可能なＨＤＤやＳＳＤなどの不揮発性の記録媒体を有する。
通信部９０３は、ネットワークに接続する為の通信インタフェース装置を有し、ネットワークＮＷとの通信制御を実行して、情報の入出力を行う。
入力部９０４は、キーボードやタッチパネルなどの入力処理が可能な入力デバイスを有する。
表示部９０５は、ディスプレイなどの表示処理が可能な表示デバイスを有する。

＜１．２．情報処理装置の機能構成＞
図３は、杭配置システム０の機能ブロック図である。図３に示すように、情報処理装置１は、配信手段１１、算出手段１２、強度算出手段１３、決定手段１４、配置手段１５、判定手段１６、杭特定手段１７、柱特定手段１８、図面作成手段１９、及びデータベース２を備える。また、利用者端末装置３は、表示処理手段３１、及びデータ格納手段３２を備える。これは、ソフトウェア（記憶部１０２に記憶されている）による情報処理がハードウェア（処理部１０１）によって具体的に実現されたものである。

なお、利用者端末装置３は、情報処理装置１が備える各機能構成（手段）の一部又は全部を備えてもよい。例えば、利用者端末装置３が、算出手段１２、強度算出手段１３、決定手段１４、配置手段１５、判定手段１６、杭特定手段１７、柱特定手段１８、図面作成手段１９等を備え、情報処理装置１は、柱軸力を算出する為の種々のデータ（以下、軸力算出データと呼ぶ）等を記録管理するクラウドストレージであってもよい。

また、本実施形態では、杭配置システム０は、情報処理装置利用プログラムを実行した利用者端末装置３を介して利用されるが、利用者端末装置３に対して杭配置プログラムをインストールすることで、情報処理装置１を構成してもよい。また、情報処理装置１は、ネットワークＮＷ又は別のネットワークにより情報の送受信が可能になされた複数のコンピュータにより構成されてもよい。

＜２．処理フローチャート＞
次いで、図４～図１５を参照して、本発明における杭配置方法について説明する。図４は、杭配置方法についての処理フローチャートである。また、杭配置方法は、大きく分けて、ＳＡとして杭配置に用いる情報を取得する事前段階、ＳＢとして杭を配置する配置段階、ＳＣとして軸力図に杭を配置した杭伏図を出力する出力段階を含む。

＜２．１．事前段階ＳＡ＞
事前段階ＳＡには、ステップＳ１（以下、「ステップＳＸＸ」を「ＳＸＸ」と呼ぶ）からＳ４が含まれ、杭を配置する予定の建築物に関する情報を受け付けることで、杭配置に利用される数値の算出や、図の作成が実行される。

＜２．１．１．柱軸力の計算＞
まず、Ｓ１において、算出手段１２は、柱にかかる柱軸力を算出する。算出手段１２は、データベース２に格納される軸力算出データ、及びユーザから入力される建築物の図面情報に基づいて、柱軸力を算出する。ここで、本実施形態において図面情報は平面図、立面図、及び矩形図である。また、軸力算出データは、建物概要、建築物自体の重量を示す固定荷重、建築物内部に積載される重量を示す積載荷重を含む。建物概要は、例えば、構造、軒高、階高、屋根の形状、軒の出幅、外壁素材、基礎形状等を含む。固定荷重は、例えば、屋根、内壁、外壁、２階床、１階床、基礎等のそれぞれの重量を含む。積載荷重は、例えば、住宅の居室、事務室等のそれぞれの重量を含む。

＜２．１．２．軸力図の作成＞
そして、Ｓ２において図面作成手段１９は、軸力図を作成する。図面作成手段１９は、建築物の図面情報、及び算出手段１２が算出した柱軸力に基づいて、柱毎の柱軸力を示す軸力図を作成する。

図５は、作成された軸力図の一例を示す図である。本実施形態において軸力図は、建築物の間取り、柱、及び基礎梁を含む平面図と、算出手段１２が算出した柱軸力の数値を柱毎に表示する。また軸力図は、柱を中心とし、柱軸力の大きさに基づく範囲を有する円を柱毎に表示する。ここで、図５中の「Ｐ」は、１Ｐ（ピッチ）の長さを示す。ここで、１Ｐの長さは、建築物の基準となる単位寸法に基づいて決定され、例えば、単位寸法が「尺」の場合は０．９１ｍ、単位寸法が「メートル」の場合は１ｍである。なお、以下本明細書では、１Ｐは０．９１ｍとする。

なお、本実施形態において算出手段１２は、２階建ての建築物について、１階の柱にかかる柱軸力を算出し、図面作成手段１９が軸力図を作成する。一方、３階建て以上の建築物の場合には、ユーザから軸力図を受け付けて、データベース２に格納される。また、図面作成手段１９は、２階の軸力図を作成可能に構成され、これらの軸力図を用いて１階部分の軸力図を作成してもよい。

＜２．１．３．杭の必要最低本数の決定＞
次いでＳ３において、決定手段１４は、建築物を支持する為に必要な杭の最低本数を決定する。決定手段１４は、柱軸力に基づいて、配置される杭の必要最低本数を決定する。具体的には、決定手段１４は、柱軸力、１階床重量、及び基礎重量の合計値である建物総重量を杭の耐荷重で除算し、その結果得られる商を超える最小の整数を必要最低本数として決定する。

＜２．１．４．杭の間隔と基礎梁の許容応力度の計算＞
次いでＳ４において、強度算出手段１３は、基礎梁の許容応力度を算出する。強度算出手段１３は、基礎断面図を含む計算書に基づいて、杭同士の間隔（以下、杭間と呼ぶ）毎又は杭と柱の間隔毎における基礎梁（以下、単に梁と呼ぶ）の許容応力度である柱軸力制限を算出する。具体的に、強度算出手段１３は、基礎断面図に基づいて、梁の断面幅、梁高、梁を構成する鉄筋量、鉄筋断面積、及び鉄筋の許容応力度等の梁に関する基礎梁情報を特定し、該基礎梁情報に基づいて杭間毎又は杭と柱の間隔毎における柱軸力制限を算出する。なお、本実施形態において強度算出手段１３は、基礎断面図に基づいて基礎梁情報を特定する。一方、基礎梁情報と梁の種類が紐づけられてデータベース２に格納されており、強度算出手段１３は、梁の種類の指定を受け付けることで基礎梁情報を特定してもよい。

＜２．２．配置段階ＳＢ＞
配置段階ＳＢには、Ｓ５～Ｓ１３が含まれ、Ｓ３で決定した必要最低本数、及びＳ４で算出した柱軸力制限に基づいて、杭の配置が決定される。

＜２．２．１．杭の均等配置の検討＞
まずＳ５において、判定手段１６は、必要最低本数が柱総本数よりも小さいか否かを判定する。本実施形態において判定手段１６は、Ｓ３において決定された必要最低本数が図面情報から得られる柱総本数よりも小さいと判定した場合（Ｓ５でＹＥＳ）に、次のステップ（Ｓ６）に進む。一方、判定手段１６が、必要最低本数が柱総本数よりも大きいと判定した場合（Ｓ５でＮＯ）には、梁に沿って杭を均等間隔で配置する（Ｓ７）。

＜２．２．２．柱軸力の大きさに基づく杭配置＞
図６は、軸力図に杭を配置した杭伏図の一例を示す図である。配置手段１５は、必要最低本数に基づいて、杭の配置場所を決定する。本実施形態においては、建物角（建物外周角ＢＯＣ、建物内部角ＢＩＣ）、建物内部、建物外周部のいずれか柱下に杭が配置され、配置手段１５は、まずこれらの柱下のうち、柱軸力が大きい順に必要最低本数分の杭を配置する。なお図示例の番号（１～２１）は、アノテーションを示す番号である。

＜２．２．３．所定間隔内の杭本数に基づく杭配置の検討＞
次いでＳ８において、配置手段１５は、所定間隔内の杭本数に基づいて杭を配置する。図７は、所定間隔内の杭本数に基づいて杭を配置するか否かの検討を行う具体的な処理フローチャートである。ここで、一般的な地盤改良設計では、杭を均等に配置する場合、一般的に杭は２Ｐ毎に配置される。つまり、２Ｐ以内に３本以上の杭が配置されることはない。したがって、本実施形態においては、該所定間隔を、２Ｐとして、２Ｐ以内に３本以上の杭があるかないかを判定する。

Ｓ８０１において、杭特定手段１７は、梁に沿った所定間隔（２Ｐ）内に３本以上の杭が配置されている場合（Ｓ８０１でＹＥＳ）に、所定間隔内の端点となる杭を特定する。そして、配置手段１５は、該所定間隔内において該特定された杭のみを配置して（Ｓ８０２）、杭配置を終了する（Ｓ８０３）。即ち、所定間隔内の端点となる杭に挟まれる杭は排除して、端点となる杭のみを配置する。一方、所定間隔内に３本以上の杭が配置されていない場合（Ｓ８０１でＮＯ）には、杭を配置せず杭配置を終了する（Ｓ８０２）。

＜２．２．４．柱軸力の大きさに基づく杭配置の検討＞
Ｓ９～Ｓ１１において、配置手段１５は、判定手段１６の判定結果に基づいて、杭を配置する。本実施形態において判定手段１６は、配置された杭と杭が配置された梁に沿って並ぶ杭又は該梁に連結する柱との間隔、杭が配置された梁に連結する柱にかかる柱軸力、及び該間隔における柱軸力制限に基づいて、杭を配置するか否かを判定する。

＜２．２．４．１．建物角における杭配置の検討＞
Ｓ９において、配置手段１５は、判定手段１６の判定結果に基づいて、建物外周角に杭を配置する。図８は、建物角について杭を配置するか否かの検討を行う具体的な処理フローチャートである。ここで図８（ａ）は、建物外周角における杭配置の検討、図８（ｂ）は、建物内部角における杭配置の検討、についての処理フローチャートである。

＜２．２．４．２．建物外周角における杭配置の検討＞
Ｓ９０１において判定手段１６は、建物外周角に杭が配置されているか否かを判定し、全ての建物外周角に杭が配置されている場合（Ｓ９０１でＹＥＳ）は、杭配置を終了する（Ｓ９０７）。一方、判定手段１６は、建物外周角に杭が配置されていない場合（Ｓ９０１でＮＯ）には、該建物外周角からの所定区間に杭が配置されているか否かを判定する（Ｓ９０２）。ここで、本実施形態においては、建物外周角から離れすぎない位置に配置された杭を建物外周角に配置する為、所定区間として、建物角から梁に沿った１又は全ての方向に１Ｐの長さを有する区間を用いる。なお、以下では、簡単のため１又は全ての方向をＸ及びＹ軸として説明する。

全ての該所定区間に杭が配置されていない場合（Ｓ９０２でＮＯ）は、配置手段１５は、該建物外周角に杭を配置する（Ｓ９０３）。一方、判定手段１６は、建物外周角からＸ及びＹ軸それぞれに１Ｐ以内に杭が配置されている場合（Ｓ９０２でＹＥＳ）には、建物外周角から１Ｐ以内に配置されている杭上の柱にかかる柱軸力、及び該建物外周角の柱と該杭の間隔の柱軸力制限に基づいて、杭を配置するか否かを判定する。具体的には、判定手段１６は、建物外周角から１Ｐ以内に配置された杭上の柱にかかる柱軸力が、該建物外周角の柱と該杭の間隔の柱軸力制限よりも小さいか否かを判定する（Ｓ９０４）。そして、該柱軸力が該建物外周角の柱と該杭の間隔毎の柱軸力制限よりも小さい場合（Ｓ９０４でＹＥＳ）には、建物外周角に杭を配置する必要がない為、Ｓ９０７に進む。一方、該柱軸力が該建物外周角の柱と該杭の間隔毎の柱軸力制限よりも大きい場合（Ｓ９０４でＮＯ）には、判定手段１６は、該建物外周角に杭を配置するものと判定し、柱特定手段１８は、該所定区間に配置された杭のうち、柱軸力が最小の柱を特定する。そして、配置手段１５は、該特定された柱軸力が最小の柱下に配置された杭に代えて、該建物外周角に杭を配置する（Ｓ９０５）。

Ｓ９０６において配置手段１５は、建物外周角から梁に沿ったＸ及びＹ軸何れか１つの方向の１Ｐ以内に杭がない場合には、該建物外周角に杭を配置して、建物外周角における杭配置を終了する（Ｓ９０７）。ここで、図９は、建物外周角における杭配置の検討後に配置された杭ＢＯＣＰを表示する杭伏図の一例を示す図である。

図１０（ａ）は、建物外周角から該建物外周角を成す梁に沿った所定区間に杭が配置されている場合における杭配置検討の説明図の一例である。また、図１０（ｂ）は、建物外周角から所定区間に配置された杭を該建物外周角に配置する場合における杭配置検討の説明図の一例である。また、算出手段１２によって、基礎断面図に基づいて作成される以下の表１は、杭配置の検討を行う杭の位置（外周部又は内部）毎、杭と柱の間隔毎の柱軸力制限を表す表である。図示例における建物外周角（Ａ）では、該建物外周角の柱軸力が「３．６４１ｋＮ」、建物外周角（Ａ）の柱と杭の間隔は１Ｐ（０．９１ｍ）である。また、表１から、建物外周角柱と杭の間隔（表１では、長期柱軸力の限度）が０．９１ｍの場合の柱軸力制限は「３．５ｋＮ」である。

したがって、柱軸力が柱軸力制限よりも大きい為、判定手段１６は、建物外周角（Ａ）に杭を配置するものと判定する。そして、柱特定手段１８は、建物外周角（Ａ）から１Ｐ以内の間隔に杭が配置された柱（柱１６、柱２１）上の柱にかかる柱軸力を比較し、柱１６にかかる柱軸力が「５．８１６ｋＮ」、柱２１にかかる柱軸力が「７．４２３ｋＮ」であることから、柱軸力が最小な柱として柱１６を特定する。そして、配置手段１５は、柱１６の下に配置された杭に代えて、建物外周角（Ａ）に杭ＢＯＣＰを配置する。

＜２．２．４．３．建物内部角における杭配置の検討＞
次いで、Ｓ１０において配置手段１５は、判定手段１６の判定結果に基づいて、建物内部角に杭を配置する。Ｓ１００１において判定手段１６は、建物内部角があるか否かを判定し、建物内部角がない場合（Ｓ１００１でＮＯ）は、杭配置を終了する（Ｓ１００７）。一方、判定手段１６は、建物内部角がある場合（Ｓ１００１でＹＥＳ）には、Ｓ１００２～Ｓ１００６において、Ｓ９０２～Ｓ９０６（建物外周角における杭配置の検討）と同様の判定を行い、建物内部角における杭配置の検討を行う。なお、図示例では、既に建物内部角において杭が配置されている為、杭配置の検討を行わない。

＜２．２．４．４．建物内部又は建物外部における杭配置の検討＞
次いで、Ｓ１１において配置手段１５は、判定手段１６の判定結果に基づいて、杭がない箇所に杭を配置する。図１１は、杭を配置するか否かの検討を繰り返し行う具体的な処理フローチャートである。

＜２．２．４．４．１．杭間が３Ｐ以上の箇所における杭配置の検討＞
Ｓ１１０１において判定手段１６は、杭間が所定間隔以上の箇所の有無を判定し、該箇所がない場合（Ｓ１１０１でＮＯ）は、該所定間隔以上の箇所の杭配置を終了する（Ｓ１１０７）。ここで、一般的な地盤改良設計では、杭を均等に配置する場合、杭は２Ｐ毎に配置される。しかし、２Ｐ毎に配置した場合に、柱軸力が柱軸力制限を超えることがないことが経験上わかっている。したがって、本実施形態においては、まず杭の配置を検討する場合には、該所定間隔として、２Ｐ以上である例えば３Ｐを用いる。

杭間が所定間隔（３Ｐ）以上の箇所がある場合（Ｓ１１０１でＹＥＳ）には、判定手段１６は、杭が配置された梁に連結する柱であって、２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力と、該２つの杭の杭間における柱軸力制限とに基づいて、２つの杭の間に前記杭を配置するか否かを判定する。具体的には、算出手段１２は、杭が配置された梁に連結する柱であって、２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力の総和を算出し、判定手段１６は、該柱軸力の総和が、該柱軸力制限よりも大きい場合（Ｓ１１０２でＮＯ）は、２つの杭の間に杭を配置するものと判定する。そして、配置手段１５は、該２つの杭の間に杭を配置する（Ｓ１１０３）。一方、該柱軸力の総和が該柱軸力制限よりも小さい場合（Ｓ１１０２でＹＥＳ）には、該所定間隔以上の箇所の杭の配置を終了する（Ｓ１１０７）。ここで、より好ましい形態では、Ｓ１１０３において判定手段１６は、２つの杭の中間に杭を配置するものと判定する。

次いで、Ｓ１１０４において判定手段１６は、Ｓ１１０３において配置するものと判定した杭上に柱があるか否かを判定する。そして、該杭上に柱がある場合（Ｓ１１０４でＹＥＳ）は、該所定間隔以上の箇所の杭配置を終了する（Ｓ１１０７）。一方、該杭上に柱がない場合（Ｓ１１０４でＮＯ）には、柱特定手段１８は、該杭が配置されるものと判定された梁に連結する柱のうち、柱軸力が最大の柱を特定する。そして、配置手段１５は、該特定された柱の下に、Ｓ１１０３において２つの杭の中間に配置されるものと判定された杭を配置する（Ｓ１１０５）。

そして、杭間が所定間隔（３Ｐ）以上の箇所がある場合（Ｓ１１０６でＹＥＳ）には、Ｓ１１０３～Ｓ１１０６の処理を繰り返し、杭間が所定間隔（３Ｐ）以上の箇所がない場合（Ｓ１１０６でＮＯ）には、所定間隔（３Ｐ）以上の杭配置を終了する（Ｓ１１０７）。

図１２は、杭が配置されていない場合の杭配置検討についての説明図の一例である。また、算出手段１２によって、基礎断面図に基づいて作成される以下の表２は、杭配置の検討を行う杭の位置（外周部又は内部）毎、柱軸力の総和を取る柱数毎、杭間毎の柱軸力制限を示す表である。なお、柱軸力の総和を取る柱数が２以上の場合は、「２スパン、多スパン」の表を用いる。

図１２における、所定間隔が４Ｐである建物外周部（Ｂ）では、該所定間隔の端点となる杭の間にある複数の柱にかかる柱軸力の総和が「１４．９５５（＝５．５９１＋４．２９１＋５．０７３）ｋＮ」、所定間隔は４Ｐ（３．６４ｍ）である。そして、表２より、杭の位置が外部、柱軸力の総和を取る柱数が３、杭間が３．６４ｍである場合の柱軸力制限は６．６ｋＮである。したがって、柱軸力の総和が柱軸力制限よりも大きい為、判定手段１６は、該端点となる杭の中間に杭ＢＯＰを配置するものと判定する。

＜２．２．４．４．２．杭間が２Ｐの箇所における杭配置の検討＞
次いでＳ１１０８において判定手段１６は、杭間が所定間隔の箇所の有無を判定し、該箇所がない場所（Ｓ１１０８でＮＯ）には、該所定間隔の箇所の杭配置を終了する（Ｓ１１１１）。ここで、一般的な地盤改良設計では、杭を均等に配置する場合、一般的に杭は２Ｐ毎に配置される。したがって、本実施形態においては、一般的な地盤改良設計と比べて、杭を配置するかどうかを決定する為、該所定間隔を２Ｐとして、２Ｐ以内に必要本数以上の杭が配置されている箇所の有無を判定する。

一方、判定手段１６は、杭間が所定間隔（２Ｐ）の箇所がある場合（Ｓ１１０８でＹＥＳ）には、Ｓ１１０９～Ｓ１１１３において、Ｓ１１０２～Ｓ１１０６（杭間隔（３Ｐ）以上の箇所がある場合における杭配置の検討）と同様の判定を行い、配置手段１５は、判定結果に基づいて杭間隔（２Ｐ）における杭の配置を行う（Ｓ１１１４）。

例えば、図１２における所定間隔が２Ｐである建物内部（Ｃ）では、該所定間隔の端点となる杭の間にある１の柱にかかる柱軸力が「４．４１０ｋＮ」、所定間隔は２Ｐ（１．８２ｍ）である。そして、表２より、杭の位置が内部、柱軸力の総和を取る柱数が１、杭間が１．８２ｍである場合の柱軸力制限は、１６．１ｋＮである。したがって、柱軸力の総和が柱軸力制限よりも小さい為、判定手段１６は、該端点となる杭の中間に杭を配置しないものと判定する。

＜２．２．５．杭が過剰な箇所における杭配置の検討＞
次いでＳ１２において、配置手段１５は、所定の間隔を有する２つの杭の間に所定本数以上の杭が配置されている場合に、２つの杭の間の柱にかかる柱軸力、及び該間隔における柱軸力制限に基づいて、２つの杭の間に配置された杭の配置を変更する。図１３は、杭を配置するか否かの検討の具体的な処理フローチャートである。

＜２．２．５．１．杭間が４Ｐ以内に４本以上杭が配置されている場合の杭配置の検討＞
まず、判定手段１６は、Ｓ１１までに配置するものと判定された杭本数が必要最低本数よりも大きいか否かを判定する。そして、杭本数が必要最低本数と等しい場合（Ｓ１２０１でＮＯ）は、杭の配置の変更処理を終了する（Ｓ１２０８）。一方、該杭本数が必要最低本数よりも大きい場合（Ｓ１２０１でＹＥＳ）には、判定手段１６は、所定間隔内に４本以上の杭が配置されているか否かを判定する（Ｓ１２０２）。ここで、一般的な地盤改良設計では、杭を均等に配置する場合、杭は２Ｐ毎に配置される。つまり、４Ｐ毎に４本の杭が配置される。しかし一般的な地盤改良設計では、柱軸力が柱軸力制限を超えることがないことが経験上わかっている。したがって、本実施形態においては、該所定間隔を、４Ｐとして、４Ｐ以内に４本以上の杭が配置されているか否かを判定する。

そして、所定間隔（４Ｐ）内に４本以上の杭が配置されていない場合（Ｓ１２０２でＮＯ）は、杭の配置の変更処理を終了する（Ｓ１２０８）。一方、杭間が所定間隔（４Ｐ）以上の箇所がある場合（Ｓ１２０２でＹＥＳ）には、判定手段１６は、杭が配置された梁に連結する柱であって、２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力と、該２つの杭の杭間における柱軸力制限とに基づいて、２つの杭の間に前記杭を配置するか否かを判定する（Ｓ１２０３）。具体的には、算出手段１２は、杭が配置された梁に連結する柱であって、２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力の総和を算出し、判定手段１６は、該柱軸力の総和が、該柱軸力制限よりも大きい場合に、２つの杭の間に杭を配置するものと判定する。そして、配置手段１５は、該２つの杭の間にある杭のうち、該配置するものと判定された杭のみを配置する（Ｓ１２０４）。即ち、該所定間隔内に配置するものと判定された複数の杭に代えて、該配置するものと判定された杭を端点となる杭の中間に配置する。ここで、より好ましい形態では、Ｓ１２０４において配置手段１５は、２つの杭の中間に杭を配置する。

図１４（ａ）は、所定間隔（４Ｐ）の箇所がある場合の杭配置検討についての説明図の一例である。図１４（ａ）における、所定間隔が４Ｐである建物外周部（Ｄ）では、該所定間隔の端点となる杭の間にある複数の柱にかかる柱軸力の総和が「１４．８４６（＝７．４２３＋７．４２３）ｋＮ」、所定間隔は改良体間隔の２倍の間隔（３．６４ｍ）である。そして、表２より、杭の位置が外周部、柱軸力の総和を取る柱数が２、杭間が３．６４ｍである場合の柱軸力制限は２．３ｋＮである。したがって、柱軸力の総和が柱軸力制限よりも大きい為、判定手段１６は、該端点となる杭の中間に杭を配置するものと判定する。そして、配置手段１５は、該所定間隔内の杭のうち、該配置するものと判定された杭ＢＯＰのみを配置する。

＜２．２．５．２．杭間３Ｐ以内に３本以上杭が配置されている場合の杭配置の検討＞
次いでＳ１２０５において判定手段１６は、杭間が所定間隔の箇所の有無を判定し、該箇所がない場合（Ｓ１２０５でＮＯ）には、該所定間隔の箇所の杭配置を終了する（Ｓ１２０８）。ここで、本実施形態においては、任意のピッチにおいて杭を配置するか否かを判定するが、該所定間隔としては、３Ｐを用いる。

一方、判定手段１６は、杭間が所定間隔（３Ｐ）の箇所がある場合（Ｓ１２０５でＹＥＳ）には、Ｓ１２０６～Ｓ１２０７において、Ｓ１２０３～Ｓ１２０４（杭間隔（４Ｐ）の箇所がある場合における杭配置の検討）と同様の判定を行い、配置手段１５は、判定結果に基づいて杭間隔（３Ｐ）の箇所がある場合における杭の配置を行う（Ｓ１２０７）。

図１４（ｂ）は、所定間隔が３Ｐの箇所がある場合の杭配置検討についての説明図の一例である。図１４（ｂ）における、所定間隔が３Ｐである建物外周部（Ｅ）では、該所定間隔の端点となる杭の間にある複数の柱にかかる柱軸力が「７．０８５ｋＮ」、所定間隔は改良体間隔の１．５倍の間隔（２．７３ｍ）である。そして、表２より、杭の位置が外周部、柱軸力の総和を取る柱数が１、杭間が２．７３ｍである場合の柱軸力制限は１３．1ｋＮである。したがって、柱軸力の総和が柱軸力制限よりも小さい為、判定手段１６は、該端点となる杭の間に杭を配置しないものと判定する。

＜２．２．６．柱軸力のない梁における杭配置の検討＞
次いでＳ１３において、配置手段１５は、柱軸力のない梁に対して杭を配置する。図１５は、杭を配置するか否かの検討の具体的な処理フローチャートである。

まずＳ１３０１において、判定手段１６は、柱軸力のない所定の長さを有する梁があるか否かを判定し（Ｓ１３０１）、該梁がない場合（Ｓ１３０１でＮＯ）には、梁への杭配置を終了する（Ｓ１３０４）。一方、該梁がある場合（Ｓ１３０１でＹＥＳ）には、判定手段１６は、柱軸力制限が「０．０」である梁があるか否かを判定する。そして、柱軸力制限が「０．０」である梁がない場合（Ｓ１３０２でＮＯ）は、梁への杭配置を終了する（Ｓ１３０４）。一方、柱軸力制限が「０．０」である梁がある場合（Ｓ１３０２でＹＥＳ）には、配置手段１５は、該梁の中間に杭を配置し（Ｓ１３０３）、梁への杭配置を終了する（Ｓ１３０４）。

＜２．３．出力段階ＳＣ＞
以上、配置手段１５によって杭の配置場所が決定されると、Ｓ１４において図面作成手段１９は、杭伏図を作成し、データベース２に杭伏図を格納する。本実施形態において図面作成手段１９は、事前段階ＳＡにおいて作成した軸力図に、配置段階ＳＢにおいて決定された杭の配置場所を重畳した杭伏図を作成する。そして、配信手段１１は、格納された杭伏図を利用者端末装置３に対して配信し、データ格納手段３２は、配信された杭伏図を記憶部９０２に格納する。また、表示処理手段３１は、配信された杭伏図を表示処理し、表示処理結果を表示部９０５に送信することで、杭伏図を利用者端末装置３において表示させる。

以上、建築物の平面図の入力を受け付けることで柱毎の柱軸力の概算を算出し、基礎断面図の入力を受け付けることで、改良体間隔と基礎梁の許容応力度を算出し、柱軸力及び基礎梁許容応力度に基づいて、杭を配置する必要がある柱軸力が大きい柱の下に優先的に杭を配置することができる。これにより、杭を配置する必要がない柱軸力の小さい柱の下には、杭を配置することがなくなり、杭の配置にかかるコストを削減することができる。

０ ：杭配置システム
１ ：情報処理装置
２ ：データベース
３ ：利用者端末装置
１０１ ：処理部
１０２ ：記憶部
１０３ ：通信部
９０ ：端末装置
９０１ ：処理部
９０２ ：記憶部
９０３ ：通信部
９０４ ：入力部
９０５ ：表示部
１１ ：配信手段
１２ ：算出手段
１３ ：強度算出手段
１４ ：決定手段
１５ ：配置手段
１６ ：判定手段
１７ ：杭特定手段
１８ ：柱特定手段
１９ ：図面作成手段
３１ ：表示処理手段
３２ ：データ格納手段
ＮＷ ：ネットワーク
ＢＯＣ ：建物外周角
ＢＩＣ ：建物内部角
ＢＯＣＰ ：建物外周角に配置された杭
ＢＯＰ ：建物外周部に配置された杭

Claims (12)

1. 建築物の杭を配置する杭配置方法であって、
   コンピュータが、
   建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出ステップと、
   前記柱軸力に基づいて、配置される前記杭の必要最低本数を決定する決定ステップと、
   前記必要最低本数に基づいて、前記杭の配置場所を決定する配置ステップと、を実行し、
   前記配置ステップは、前記配置された杭と前記杭が配置された梁に沿って並ぶ杭又は該梁に連結する柱との間隔、前記杭が配置された梁に連結する柱にかかる前記柱軸力、及び該間隔毎における前記柱軸力の上限を示す柱軸力制限に基づいて、前記杭を配置するか否かを判定する判定ステップを含む杭配置方法。
2. 前記杭配置方法は、杭特定ステップを更に含み、
   前記杭特定ステップでは、所定間隔に３本以上の杭が配置された場合に、端点となる前記杭を特定し、
   前記配置ステップでは、前記所定間隔において該特定された杭のみを配置する、請求項１に記載の杭配置方法。
3. 前記判定ステップでは、前記建築物の建物角に前記杭が配置されていない場合であって、前記建物角からの所定区間に前記杭が配置されている場合に、前記建物角の柱及び該杭の間隔と、該間隔における前記柱軸力制限と、前記建物角の柱にかかる前記柱軸力とに基づいて、前記建物角に前記杭を配置するか否かを判定する、請求項１又は請求項２に記載の杭配置方法。
4. 前記判定ステップでは、前記建物角の柱及び該杭の間隔における前記柱軸力制限に基づいて、前記柱軸力が該柱軸力制限よりも大きい場合に、前記建物角に前記杭を配置するものと判定する、請求項３に記載の杭配置方法。
5. 前記杭配置方法は、柱特定ステップを更に含み、
   前記柱特定ステップでは、前記所定区間に配置された杭のうち、前記柱軸力が最小の柱を特定し、
   前記配置ステップでは、該特定された柱軸力が最小の柱下に配置した前記杭に代えて、前記建物角に前記杭を配置する、請求項４に記載の杭配置方法。
6. 前記配置ステップでは、前記建築物の建物角に前記杭が配置されていない場合であって、前記建物角からの所定区間に前記杭が配置されていない場合に、前記建物角に前記杭を配置する、請求項１又は請求項２に記載の杭配置方法。
7. 前記判定ステップでは、２つの杭の間隔における前記柱軸力制限、及び前記杭が配置された梁に連結する柱であって、前記２つの杭の間にある１又は複数の柱にかかる柱軸力に基づいて、前記２つの杭の間に前記杭を配置するか否かを判定する、請求項１又は請求項２に記載の杭配置方法。
8. 前記杭配置方法は、柱特定ステップを更に含み、
   前記柱特定ステップでは、前記２つの杭の間に配置されるものと判定された杭上に柱がない場合には、該杭が配置されるものと判定された梁に連結する柱のうち柱軸力が最大の柱を特定する、請求項７に記載の杭配置方法。
9. 前記配置ステップでは、所定の間隔を有する２つの杭の間に所定本数以上の杭が配置されている場合に、前記２つの杭の間の柱にかかる柱軸力、及び該間隔における前記柱軸力制限に基づいて、前記２つの杭の間に配置された杭の配置を変更する、請求項１又は請求項２に記載の杭配置方法。
   
10. 前記判定ステップでは、所定間隔内に前記杭が配置されていない柱がある場合に、該柱にかかる前記柱軸力に基づいて、該柱下に前記杭を配置するか否かを判定し、
    前記所定間隔内に前記杭が配置されていない柱がなくなるまで、柱下に前記杭を配置するか否かを判定し、
    前記配置場所が決定された杭の本数が前記必要最低本数よりも多い場合に、所定間隔内に所定本数以上の杭が配置されている箇所について、該箇所の柱にかかる前記柱軸力に基づいて、前記杭の配置を変更するか否かを判定し、
    前記配置ステップでは、前記判定ステップの判定結果に基づいて前記杭の配置場所を決定する、請求項１又は請求項２に記載の杭配置方法。
11. 建築物の杭配置の設計を支援する杭配置システムであって、
    建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出手段と、
    前記柱軸力に基づいて、配置される杭の必要最低本数を決定する決定手段と、
    前記配置された杭と前記杭が配置された梁に沿って並ぶ杭又は該梁に連結する柱との間隔、前記杭が配置された梁に連結する柱にかかる前記柱軸力、及び該間隔毎における前記柱軸力の上限を示す柱軸力制限、並びに前記必要最低本数に基づいて、前記杭を配置するか否かを判定する判定手段と、
    判定結果に基づいて、前記杭の配置場所を決定する配置手段と、を備える杭配置システム。
12. 建築物の杭配置の設計を支援する杭配置プログラムであって、
    前記杭配置プログラムは、コンピュータを、
    建築物の図面情報に基づいて、柱にかかる柱軸力を算出する算出手段と、
    前記柱軸力に基づいて、配置される杭の必要最低本数を決定する決定手段と、
    前記配置された杭と前記杭が配置された梁に沿って並ぶ杭又は該梁に連結する柱との間隔、前記杭が配置された梁に連結する柱にかかる前記柱軸力、及び該間隔毎における前記柱軸力の上限を示す柱軸力制限、並びに前記必要最低本数に基づいて、前記杭を配置するか否かを判定する判定手段と、
    判定結果に基づいて、前記杭の配置場所を決定する配置手段と、として機能させる杭配置プログラム。