JPH0230543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術はコンピユータ制御により規格化され
た鉄骨住宅の設計範囲内での自由度を有する構造
設計を行うシステム技術の分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は鉄骨構造物の民生用
住宅等の建築物が設定種類数のタイプにモジユー
ル化されており、選択された設定規格モジユール
に対して柱、大梁、耐力壁、間柱等の鉄骨部材を
入力していくシステムと該入力鉄骨部材の予め記
憶された強度等を基に所定計算により強度計算を
行う演算システムと、該演算システムからの出力
データについて合否判断を行うチエツクシステム
が設けられている鉄骨建築物構造設計システムに
関する発明であり、特に、上記各鉄骨部材の入力
システムが選定モジユールに従う設定鉄骨部材の
自動生成と設定自由度の範囲内での鉄骨柱、大梁
等の設置と修正が可能であるようにされた入力シ
ステムとされ、又、上記チエツクシステムがその
合否の判定結果、或は、該判定結果、及び、過不
足分を出力データとし、これと上記各鉄骨部材の
入力システムの生成出力データと共にCRTにア
ナログ、或は、アナログデジタル表示され、１人
の設計者が所望に規格モジユール内での設計図、
表等が得られるようにした鉄骨建築物の構造設計
システムに係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、建築物には各種のものがあるが、
これらのうち、ビル、プラント屋舎等、発注によ
る単一構造のものもあるが、鉄骨プレハブ住宅、
コンクリート壁組付鉄骨住宅等の規格モジユール
を多種有する中から選択的に特定モジユールを発
注する様な多様な注文住宅等の鉄骨建築物があ
る。

而して、該種規格モジユール鉄骨住宅について
は一般に基本モジユール、及び、後付けの柱、
梁、壁間の鉄骨部材等も、型式が予め規格化され
ており、強度、抗力等も決められている。

又、発注側の要望に対処して基本モジユールに
ある程度の設計の自由度の範囲内での各規格鉄骨
部材の選択、配列、組合せも許容されるようにさ
れ、要望のバラエテイに応える構造の多様化を許
容するようにされている。

そのため、要望されたタイプにかなう構造設計
が速やかに、且つ、可及的正確さで、しかも、コ
スト的に見合うようになされることが強く求めら
れてきている。

この場合、基本的には自由度の範囲内で選択さ
れた、或は、選択される規格モジユールに対する
各鉄骨部材の構造物としての適合性、即ち、架構
体チエツクと、風力や地震力等に対する適応性、
即ち、偏心のチエツクが欠かせず、これに加えて
部材選択における低コスト化の追及が求められる
ことになる。

これに対処するに従来は多くの設計者が適合し
得る複数、又は、１つの規格モジユールに対して
鉄骨の柱、大梁等の生成、及び、修正を計算尺や
計算機等により可及的に迅速に計算を行い、柱や
大梁の生成後の架構体チエツクや偏心のチエツク
等を人手作業を波状的に試行錯誤的に行つてい
た。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、該種人海作戦的作業は相当の時間を
要し、多くの労力とエネルギーを使うことからコ
スト的にも合わず、データ集成過程での計算ミス
も避けられない欠点があり、したがつて、結果的
に設計の多様化にネツクが生じ、予めせつかく用
意した多数のモジユールのメリツトが生かされな
いという不具合があつた。

これに対し、近時周知の如く、優れた機能を有
するコンピユータの出現と、これの装置のマイク
ロ化、高速化の促進とが、多種大量の入力データ
の高速演算処理を可能にし、正確な出力データの
多様化を可能にしたことにより、原則的には上述
旧来技術によるネツクは解消されるに至つてき
た。

さりながら、上述の如くコンピユータによる架
構体チエツクや偏心チエツクは、出力データが、
デジタル化されているため、膨大な出力データは
フアイル化やデータストツクには良いものの、ア
ナログ化されたデータとしてリアルタイム的に設
計に即応出来ない欠点があり、特に、架構体チエ
ツクや偏心チエツクに対して最適データに修正を
加えて変更処理する場合の対応に遅れを生じ、結
果的に多様化された潜在的な構造設計の現出の要
望に充分には応え難いという難点があつた。

而して、木造住宅等の木造建築物については
CADCAM利用の構造物設計システムがあるが、
木造であるが故に、構造部材の修正入力が出来
ず、構造計算の偏心チエツクや架構体チエツクの
アナログ表示がされず、プレース、梁等の構造部
材の修正が出来ない不都合さがあり、又、トライ
アンドエラーの反復実行が出来ない不具合があつ
た。

そして、これらの技術を鉄骨建造物に適用する
ことは部材の相違により不可能であるという欠点
があつた。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づくコンピ
ユータ利用の鉄骨建築物の多様な構造設計の問題
点を解決すべき技術的課題とし、近時開発されて
いるコンピユータ制御による設計のCADCAMシ
ステムの手法にのつとり、入力、演算、チエツク
のサブシステムをCRTに接続して全ての出力デ
ータをアナログ、或は、アナログデジタル化表示
にしてトライアンドエラーによる最適設計が正
確、且つ、迅速に、しかも、１人の設計者で成し
得るようにし、多様化された鉄骨建築物の規格モ
ジユールの現出が図れるようにして建築産業にお
けるコンピユータ技術利用分野に益する優れた鉄
骨建築物の構造設計システムを提供せんとするも
のである。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要指とす
るこの発明の構成は前述課題を解決するために、
鉄骨住宅等の鉄骨建築物構造設計システムのハー
ドウエアに設けられたデジタル変換入力装置（デ
ジタイザーDTZ）に設定された建物の基本的に
設定された規格モジユールをセツトして該デジタ
イザーにより鉄骨建築物外郭部構成の鉄骨部材を
入力し、柱、大梁等の鉄骨構造部材を自動生成
し、更に設計者の設計感覚にしたがつてバランス
良く配列入力を行い、更に、修正を成し、又、ベ
ランダ、玄関等の外部付属物を入力すると共に間
柱、ブレース等鉄骨部材を入力し、更に、これら
に対して風、地震等の水平力、偏心のチエツクを
コンピユータ内蔵の記録部材データと強度計算式
により演算して行い、その判定の結果を合否のア
ナログ表示、及び、デジタル表示にてCRT上に
行つて合格出力データが得られるまで、修正入力
を反復するようにし、合格出力データが得られた
後は玄関、階段等の建物内部の鉄骨構造部材の入
力を行つて小梁の自動生成、修正を行い、演算に
より梁の耐力が充分であるか否かの架構体のチエ
ツクを行つて、合否判定のアナログ表示をCRT
上に行うことにより迅速に合格の架構体のチエツ
クデータ出力が得られるようにし、最終的に鉄骨
部材番号表示付のアナログ図、及び、表がCRT
表示されると共に印刷出力データとして得られる
ようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の１実施例を図面を参照して説
明すれば以下の通りである。

第１図はこの発明の鉄骨建築物構造設計システ
ム１のハードウエアの機能の説明図であり、基本
モジユールの設計図、部材リスト等の入力データ
２，２′…をキーボード、メニユー、ペンタツチ
操作部、等により入力させるデジタル入力変換装
置DTZ（デジタイザー）３が設けられて入力シス
テム４を成し、コンピユータ５の比較回路６、記
憶回路７に接続されている。

又、該コンピユータ５の比較回路６は設定回路
８と接続されて演算回路CPU９を経て判定回路
１０に接続され、該判定回路１０は記憶回路７と
共にブラウン管等のCRT１１に接続されている。

そして、演算回路９での操作が演算システムを
成し、判定回路１０での操作がチエツクシステム
を成すようにされている。

又、第２図はこの発明のシステムのコンピユー
タ５による操作のフローシートであり、解説の都
合上第３図以下のCRT表示説明図と併せて説明
する。

まず、注文先からの鉄骨住宅等の建築物の所望
タイプの発注に基づいた基本的規格モジユールの
図面をデジタル入力変換装置DTZ（デジタイザ
ー）３（以下デジタイザーDTZと略称）に対し
てセツトし、第２図のフローシートに示す様に、
「始め」の入力スイツチを入れ、鉄骨建物外郭部
の入力を開始し、建物のタイプ、基準目盛線のＸ
通り（横方向間隔）、Ｙ通り（縦方向間隔）外周
等をデジタイザー３を介しての入力により行う
と、第３図に示す様に、CRT１１上に外周１２
を中心に上部にＸ通り、側部にＹ通り、件名、タ
イプ等がアナログ表示される。（以下符号は図面
上引出線のあるもののみとする。） 尚、第３図以下の全ての図面は文字を含めて、
CRT１１上に表示されたものである（即ち、図
面そのものがCRT11と表示されている。）。

次に第２図のフローに従つて、鉄骨部について
柱、大梁の位置決めキーを押すと、基本規格モジ
ユールに対して予め設定されて記憶回路７に記憶
されている設定記憶データにより、第４図に示す
様に、鉄骨の柱１３，１３…、大梁１４，１４…
が自動生成されてCRT１１上に骨組的にアナロ
グ表示されていく。

次いで、設計者の希望に応じて設計感覚に従い
第２図のフローによりバランスよく第５図のアナ
ログ表示に示す様に、柱１３′，１３′…、鉄骨の
大梁１４′，１４′…の修正をキー、及び、基本モ
ジユールに対するペンタツチ入力で行い、修正を
行う。

次に第２図のフローに従い鉄骨の建物付属物、
例えば、ベランダ、玄関等を入力し、CRT１１
上にアナログ的に自動表する。

それから、第２図のフローに示す様に、鉄骨の
ブレース、間柱等の入力を設計者の感覚、希望に
応じ、デジタル変換入力装置（DTZデジタイザ
ー）３上の基本モジユール上にペンタツチを介し
て入力すると、入力データはコンピユータ５の記
憶回路７を介してCRT１１上の対応する図上に
第６図に示す様に、鉄骨の間柱１５，１５…、ブ
レース１６，１６…としてアナログ的に表示され
る。

このようにして鉄骨部の基本的構造設計の入力
が終了すると、風力、地震力に対する水平力と偏
心の計算を耐力壁の剛性評価として行うが、これ
らの計算入力スイツチを押すと、コンピユータ５
の記憶回路７に予め入力して記憶させておいた部
材の強度、張力等と計算式により比較回路６に設
定値からの入力データと共に入力して演算回路９
にて演算し、第７図に示す様に、下部左側に１階
（1F）、右側に２階（2F）の鉄骨の柱１３，１３
…、１３′，１３′…、間柱１５，１５…、大梁１
４，１４…の配列デイスプレーが、上側に各種入
力データの出力値、例えば、Ｗ（風圧力）、Ｅ（地
震力）、SUM―WEIGH鉄骨（重量）、SC（層剪断
力係数）、BRACE（ブレース量）、Ｇ（重心位置）、
Ｊ（ブレース剛心の位置）、Ｅ（偏心距離）、RE（偏
心率）、MAX―Ａ（最大補正係数）、Ｄ（水平力／
ブレース両）、Ｐ，Ｐ＊AJG（判定）がデジタル
表示され、上段右隅の判定JGには設計耐力合格
基準を１（実際には内規等により0.95等とおさえ
る。）として１以上を不合格、１より小さいもの
を合格として合格をOK、不合格をNOとアナロ
グ表示すると共にデジタル表示するようにされて
ある。

したがつて、設計者は直ちにCRT１１上にブ
レース１６，１６…の耐力が該CRT１１上に合
否結果として視認することが出来、例えば、合否
判定JG上から１番目のものがNOでＰ＊Ａが
1.095で不合格であることを知り、フローシート
結果出力のNOからブレース１６、間柱１５のル
ープ修正作業に移行するようになり、デジタイザ
ーDTZ３のブレース１６、間柱１５加入の入力
を行い、例えば、第８図の１６に示す様な第７図
に無いブレース、間柱１５を加入修正してアナロ
グ表示することにより再演算の結果、上記不合格
の判定JGはNOからOKに変わり、例えば、0.904
と極めて良好な結果の設計が行える。

この場合、合格OKに対してもOKがＰ＊Ａで
0.875のような場合、修正して１に近づるように
ループ作業をしても良い。

このようにして偏心チエツクシステムによる偏
心のチエツクが合格された後は第２図に示すフロ
ーシートに従い玄関、階段等の鉄骨の建物内部の
付属物の構造物の配列入力を行う。

まず、例えば、玄関、階段等の設置をデジタイ
ザーDTZ３上の初期セツトモジユール上にペン
タツチで入力すると、コンピユータ５の記憶回路
７を介して第９図に示す様に、CRT１１上に玄
関１７、階段１８がアナログ的に出力表示され
る。

その他、ひさしや吹抜け等の建物付属物の所望
設計構造を入力した後、小梁の自動生成のキーを
押すと、記憶回路７と演算回路９による計算によ
る小梁の決定がなされ、第１０図に示す様に、小
梁１９，１９…がその記号と共に、自動生成され
てCRT１１上にアナログ表示される。

そして、第２図のフローシートに示す様に、自
動生成後、設計者の設計感覚に応じて更に所望位
置に小梁１９を同様に入力して修正作業を行い、
デジタイザーDTZ３の架構体チエツクキーを押
してコンピユータ５の演算回路９により各部材の
予め入力されている強度、耐力、等をこれも予め
決められて入力されている計算式により演算さ
せ、当該設定小梁１９，１９…が大梁１４，１４
…と共に充分強度材たり得るか否か判定回路１０
で架構体のチエツクがなされ、その出力データが
CRT１１上に当該不適当な小梁１９については
その小梁１９の部分表示が、例えば、赤で表示さ
れる。

第１１図はこの出願明細書に添付する図面とし
て赤色による表示が不可能であるため、図示の都
合上、赤色表示を傍線の太線で示し、部材信号の
後番号にエラー内容コードを示し、別表コードで
小梁１９を太く、間柱１５を介設するとかのエラ
ーメツセージをひく。

尚、当該第１１図でアンダーライン付の50はそ
の部分がCRT１１上で狭いため、エラーメツセ
ージのみ示されている。

そして、上述チエツクシステムによる小梁１
９，１９…のチエツクが終わり、補正作業をする
に、再びデジタイザーDTZ３に対して小梁１９、
間柱１５の修正を図るべく設計者の感覚により消
除、追加、位置代え等のペンタツチ操作を第２図
にフローに従つて行う。

その結果は第１２図に示す様に、例えば間柱１
６，１６…の介装設置により小梁１９に対する赤
表示は消え、当該小梁１９が耐え得ることが分
り、合格となる。

このようにして最終的に、例えば、各階の合格
した鉄骨部材配列組合せが決定されれば、それら
を順にCRT１１上に表示すると共に、或は、別
個に適宜併設する印刷システムにより、第１３図
の平面図、第１４図の軸組立図に示す様に、大梁
１４、柱１３、小梁１９、間柱１５の配列構造の
アナログ表示、及び、それらの部材番号をデジタ
ル表示したシートを連続的、不連続的に印刷して
出力表示する。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、偏心チエツ
クのみならず、架構体チエツクにおいても合否判
定のアナログ表示に対して小梁かどの程度もつか
もたないかデジタル表示するようにする等種々の
実施態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上この発明によれば、住宅等の鉄骨構造等の
建築物の構造設計を行うシステムにおいて、基本
的にコンピユータに対して規格部材の強度、張
力、耐力等のデータが全て部材番号と共に予めイ
ンプツトされ、又、応力計算式もインプツトされ
ているため、基本規格モジユールに従つて、鉄骨
の本梁、柱を入力し、基本構造が決められたとこ
ろへ発注者の多様な注文構造、或は、設計者の自
由な感覚に基づくデザイン設計による間柱、ブレ
ース、小梁の介設による生成が許容され、しか
も、その都度、或は、全体介設後の修正が演算シ
ステムの完了後の架構体、及び、偏心のチエツク
システムにより確認を介して行われるため、確
実、且つ、迅速な構造設計が行えるという優れた
効果が奏される。

又、上述偏心が架構体のチエツクシステムの判
定結果が演算結果と共に鉄骨部材生成に対する結
果としてCRT上にアナログ的に、或は、アナロ
グデジタル的に表示されるために、設計者は基本
モジユールの設計は勿論、自己の所望する設計デ
ザインの構造がもつかどうか常にコンピユータと
対話を続ける状態でCRT上で視認して数値的に
視覚的に設計していくことが出来るという優れた
効果が奏される。

又、CRT上に構造図が入力に応じて付加削除
されるアナログ表示がなされるため、設計者は常
に当該階の側面、平面の全体、或は、部分を図形
的に視認しながら、付加削除鉄骨部材の配設位置
確認、設置、削除の確認、部材番号等を周囲の構
造との相対関係を考慮判断しつつ当該付加削除は
勿論のこと、次の間柱、小梁の付加、削除の行為
に移ることが出来る優れた効果が奏される。

しかも、水平の偏心チエツク、及び、架構体の
チエツクのその都度合否、エラーチエツクがチエ
ツクシステムを通して確実になされるのみなら
ず、総構造設計が終了した時点で順次印刷するプ
ロセスで再確認してCRT上ででエラーミス表示
を視認出来るため、全体設計が正確に行え、実際
上は、CADCAMシステムと同じ効果が奏され
る。

更に、設計者が１人でシステムを操作して設計
することが出来ることにより、多数、或は、複数
の設計者の協働計算による設計情報の交換、或
は、集合情報集成に基づくミスも避けられるうえ
に、１人の設計者であるが故の自由度も設計上に
フルに発揮され、１人の設計者の設計の本来的な
創造性、独創性の能力が充分に生かされ、創作の
良さが発揮される効果もある。

加えて、許容荷重、耐力の中での鉄骨部材選定
が常に他の部材との構造物応力関係で成されるた
め、最終的な設計も出来、コストダウンにつなが
る設計も出来るという優れた効果もある。

而して、１つの鉄骨建物の発注に対して複数の
設計者による複数の構造設計も生まれ、それも製
図化され、コスト計算もされて発注者に提示可能
となるため、最終的な発注者の選択決定にも弾力
性が許容される利点があり、これに伴いそれだけ
構造設計例の蓄積量も増える効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の１実施例の説明図であり、第
１図はシステムの機構概略図、第２図はフローシ
ート図、第３図以下は出力データのCRT表示画
像そのもの乃至印刷図であり、第３図は建物外郭
図、第４図は主柱生成配置図、第５図は主柱、大
梁修正図、第６図は間柱とブレースの配列図、第
７図は水平力と偏心力のチエツク図、第８図は水
平力と偏心力の修正合格図、第９図は建物付属配
列図、第１０図小梁自動生成図、第１１図は小梁
配列設計の架構体チエツクのエラー表示図、第１
２図は小梁配列後の架構体チエツク合格図、第１
３図はシステムによる構造設計終了の設計平面
図、第１４図は軸組側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄骨住宅等の鉄骨建築物構造設計システムの
   ハードウエアに設けられたデジタル変換入力装置
   （デジタイザーDTZ）に設定された建物の基本的
   に設定された規格モジユールをセツトして該デジ
   タイザーにより鉄骨建物外郭部構成の鉄骨部材を
   入力し、柱、大梁等の鉄骨構造部材を自動生成
   し、バランス良く配列入力を行い、又、ベラン
   ダ、玄関等の外部付属物を入力すると共に間柱、
   ブレース等鉄骨部材を入力し、更に、これらに対
   して風、地震等の水平力、偏心のチエツクをコン
   ピユータ内蔵の記録部材データと強度計算式によ
   り演算して行い、その判定の結果を合否のアナロ
   グ表示、及び、デジタル表示にてCRT上に行つ
   て合格出力データが得られるまで、修正入力を反
   復するようにし、合格出力データが得られた後は
   玄関、階段等の建物内部の鉄骨構造部材の入力を
   行つて小梁の自動生成、修正を行い、演算により
   梁の耐力が充分であるか否かの架構体のチエツク
   を行つて、合否判定のアナログ表示をCRT上に
   行うことにより迅速に合格の架構体のチエツクデ
   ータ出力が得られるようにし、最終的に鉄骨部材
   番号表示付のアナログ図、及び、表がCRT表示
   されると共に印刷出力データとして得られるよう
   にした鉄骨建築物構造設計システム。 ２ 上記設定された規格モジユールが選択的に入
   力自在にされ、その入力情報が上記CRT上にア
   ナログ表示されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の鉄骨建築物構造設計システム。 ３ 上記鉄骨部材の入力システムと演算システ
   ム、及び、チエツクシステムが２段にされ、一段
   目では主鉄骨部材の生成、修正、偏心のチエツク
   がなされるようにし、２段目では副鉄骨部材の生
   成、修正、架構体チエツクがなされるようにされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１、２
   項のいづれか記載の鉄骨建築物構造設計システ
   ム。 ４ 上記チエツクシステムの前記判定出力が偏心
   チエツクについてはCRT上にデジタル表示され、
   架構体チエツクについてはCRT上にアナログ表
   示するようにされたことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の鉄骨建築物構造設計システム。 ５ 上記アナログ表示が選択鉄骨部材について
   CRT上に合格鉄骨部材の色彩が変えられてなさ
   れるようにされていることを特徴とする上記特許
   請求の範囲第４項記載の鉄骨建築物構造設計シス
   テム。 ６ 上記各鉄骨部材の入力データが規格データで
   あり、上記演算システムが該規格データの標準仕
   様記憶データとの対比演算システムであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鉄骨建築
   物構造設計システム。 ７ 上記チエツクシステムが結果出力をCRT上
   に鉄骨構造部材部品番号を付して示されるように
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １、６項のいづれか記載の鉄骨建築物構造設計シ
   ステム。