JPH09297780A

JPH09297780A - 建物の構造解析方法

Info

Publication number: JPH09297780A
Application number: JP8109872A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Tsukada; 雅一塚田; Yoshitomo Takahashi; 是友高橋
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】建物の形状、仕様等を円滑、容易にコンピュ
ータに入力して構造解析を行うことができる構造解析方
法を提供すること。【解決手段】コンピュータに建物の縦及び横方向のグ
リッドの数を各々入力するとともに隣接するグリッドの
間隔を入力し、これに基いて、入力した縦横各所定数の
グリッドに対応する記号を前記コンピュータの画面上の
所定の表示領域の左右方向端部及び上下方向端部に各々
等間隔で表示させ、続いて、前記表示領域内の縦方向及
び横方向のグリッドの交点又は隣接する交点間の所望の
位置に柱、梁等の各要素を予め定めた記号を用いて入力
することにより、前記コンピュータに建物の形状データ
を入力する一方、前記建物の屋根及び基礎等の仕様を前
記コンピュータに入力した後、前記予め組み込んだプロ
グラムにより構造解析を行わせるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、住宅等の建物の構造解析
をコンピュータを用いて行う構造解析方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の仕様や形状等をコンピュー
タに入力してモデルを作成し、構造解析等を行うことは
既に提案されている（特開平2-171953号公報）。この場
合、建物の形状は、デジタイザーやマウス等を用いて、
コンピュータの画面上で伏せ図等の形式で実際に線図を
描くことによって入力している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、画面上で線
図を描くことによって形状の入力を行う場合、入力作業
が煩雑になりがちであり、グリッドの間隔等も縮尺通り
に入力する必要がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決して、建物の形状、仕様等を円滑、容易にコンピュ
ータに入力して構造解析を行うことができる構造解析方
法を提供することを目的とする。そのため、請求項１に
係る建物の構造解析方法は、コンピュータに建物の縦及
び横方向のグリッドの数を各々入力するとともに隣接す
るグリッドの間隔を入力し、これに基いて、入力した縦
及び横方向の各所定数のグリッドに対応する記号を前記
コンピュータの画面上の所定の表示領域の左右方向端部
及び上下方向端部に各々等間隔で表示させ、続いて、前
記表示領域内の縦及び横方向のグリッドの交点又は隣接
する交点間の所望の位置に柱、梁等の各要素を予め定め
た記号を用いて入力することにより、前記コンピュータ
に建物の形状データを入力する一方、前記建物の屋根及
び基礎等の仕様を前記コンピュータに入力した後、前記
コンピュータに予め組み込んだプログラムにより構造解
析を行わせるようにしたことを特徴とするものである。

【０００５】ここでは、コンピュータへの形状データの
入力は、縦及び横方向のグリッドの交点位置又は隣接す
る交点間に、予め定めた記号で柱、梁等を入力するよう
にしたので、形状データの入力が円滑、容易に行えるよ
うになり、このようにして入力した形状データと、別途
入力した屋根及び基礎等の仕様に関するデータとに基い
て、前記コンピュータによって構造解析が行われる。

【０００６】請求項２に係る建物の構造解析方法は、請
求項１の方法において、前記構造解析は、応力解析、断
面算定及び二次設計を含むことを特徴とするものであ
る。

【０００７】ここでは、応力解析、断面算定等を行うこ
とにより、設定しようとする建物が充分な強度を有して
いるか否か等を算出、判定することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基いて説明する。本発明では、いわゆるパーソナル
コンピュータ（以下、パソコンという）を用いて建物デ
ータの作成及び訂正、データ作成を行った建物中に予め
定めた設計基準に違反する箇所がないか否かをチェック
する形状チェック、前記建物が充分な強度を有している
か否か等を計算、解析する構造解析、及び解析結果の出
力等を行うようになっている。

【０００９】パソコンに住宅等の建物に関する仕様及び
形状データを入力操作する場合には、キーボード等で所
定の操作を行うと、画面上に、例えば、図１に示すよう
な初期画面Ａが表示される。ここで、Ｆ１乃至Ｆ４は上
述した各種操作項目であり、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ９等はパソ
コンの基本操作に係わる項目である。以下、Ｆ１の建物
データ作成・訂正につき、図２のフローチャートを参照
しながら説明する。

【００１０】建物データの作成・訂正に際しては、ま
ず、Ｓ１で、直前に作成したデータの訂正であるか否か
をキーボード等によってＹ（イエス）又はＮ（ノー）で
選択する。Ｙを選択した場合、直前に作成したデータの
訂正であるから、直ちにＳ７のデータ編集画面に移行す
る。Ｎの場合、Ｓ２で新規データの入力であるか否かを
選択し、Ｎ、つまり、新規データの入力でない場合は、
Ｓ３で訂正するデータ名を入力してＳ７のデータ編集画
面に移行する。

【００１１】Ｓ２でＹ、つまり、新規データの入力であ
る場合は、Ｓ４に移行して新規データ名を入力し、続い
て、Ｓ５でＸ、Ｙ及びＺ方向のグリッド数及びペントハ
ウスの有無を入力する。ここで、Ｘ及びＹ方向のグリッ
ド数とは、図３に示すように、柱Ｂ又は梁Ｃの配置され
るグリッドの数であって、図３の例では、Ｘ方向のグリ
ッドＸ１乃至Ｘ４の数が４、Ｙ方向のグリッドＹ１乃至
Ｙ３の数が３である。又、Ｚ方向のグリッド数とは、建
物の階数を意味し、例えば、３階建の建物の場合、３と
なる。

【００１２】図２のＳ６では、Ｓ４又はＳ５で入力した
データの訂正を行うか否かを選択し、Ｎの場合、直ちに
Ｓ７に移行する一方、Ｙの場合、Ｓ４に戻って、新規デ
ータ名を再度入力する。Ｓ７のデータ編集画面では、後
述する手順に従って、建物データの編集を行い、続い
て、Ｓ８では、建物データの入力・訂正を継続するか否
かを選択し、Ｙの場合、Ｓ１に復帰する一方、Ｎの場
合、建物データの入力・訂正を終了する。

【００１３】次に、前記Ｓ７における編集手順につき説
明する。建物データの編集に際しては、パソコンの画面
に図４に示すようなデータ編集画面Ｄが表示される。こ
こで、操作者は物件名、担当者、略称等の必要事項を入
力した後、建物に関するデータを入力する。具体的に
は、まず、ＣＴＲＬの欄の建物の仕様に関するイロハ…
…チの各項目毎に、予め設定した１又は複数の選択肢の
中から所望のものを選択して入力する。

【００１４】イの柱については、角形鋼を使用し、その
サイズは、例えば、２００mm×２００mm×厚み８mmのも
のと、２００mm×２００mm×厚み６mmのものとを選択的
に使用する。選択肢１の８−６−６は、３階建の住宅の
１階の柱として厚み８mmの角形鋼を使用し、２階及び３
階の柱として厚み６mmの角形鋼を使用する。一方、選択
肢２の８−８−６は、１階及び２階の柱として厚み８mm
の角形鋼を使用し、３階の柱として厚み６mmの柱を使用
する。

【００１５】ロの梁としては、Ｈ形鋼を使用し、そのサ
イズは現在のところ、２９８mm×１４９mmの１種類のみ
を選択肢１として設定しているが、サイズの異なるもの
を選択肢２以下に追加してもよい。ハの屋根としては、
選択肢１として非歩行、選択肢２として歩行等を設定し
ている。ニの外壁としては、現段階では、選択肢１の
Ｄ，Ａのみを設定しているが、選択肢２以下に他の仕様
のものを追加してもよい。ホの基礎については、選択肢
１として床組、選択肢２として土間、選択肢３として布
基礎を設定している。ヘの基礎梁の高さは、現段階で
は、選択肢１として６５０mmのもののみを設定している
が、選択肢２以下に異なる高さのものを追加してもよ
い。トの積雪としては、予想される最深積雪量(cm)を実
際の積雪量に対応した数値で入力する。チの地域は、地
震地域係数で、住宅の建築予定地の地震の頻度等によ
り、例えば、選択肢１乃至３の３段階の中から選択す
る。

【００１６】次に、住宅の伏せ図等の形状データの入力
方法につき説明する。図２のＳ５で入力したＸ及びＹ方
向のグリッド数に基いて、図４の画面上にＸ及びＹ方向
の各グリッドに対応する記号を表示する。前記図２の説
明では、Ｘ方向のグリッド数が４、Ｙ方向のグリッド数
が３の場合を例示したが、例えば、Ｘ方向のグリッド数
が４、Ｙ方向のグリッド数が７の場合、これらの値を予
め図２のＳ５で入力しておくと、図４の画面上の表示領
域ＥにおけるＸ方向には、４つのグリッドに対応するＡ
乃至Ｄの４つの記号が、Ｙ方向には、７つのグリッドに
対応する１乃至７の記号が各々等間隔で表示される。

【００１７】伏せ図の入力に際しては、まず、ＧＲＩＤ
の欄にＸ及びＹ方向の隣接するグリッドの間隔を入力す
る。これらグリッド間の間隔は、例えば、１ユニットを
310mmとして、その整数倍で表し、その倍数を順次入力
する。上記の例とは異なるが、例えば、Ｘ方向のグリッ
ド数が４、Ｙ方向のグリッド数が７である場合、まず、
Ｘ方向の隣接するグリッドの間隔を、例えば、順次１２
３６等の 310mmの倍数で入力する。この場合、Ｘ方
向の実際のグリッド間隔は、3720mm、 930mm、1860mmで
ある。続いて、Ｙ方向の隣接するグリッドの間隔を 310
mmの倍数で、３６６６３９等と入力する。この
場合、Ｙ方向の実際のグリッド間隔は、 930mm、1860m
m、1860mm、1860mm、 930mm、2790mmである。

【００１８】ＧＲＩＤ中のＳは傾斜架構の範囲を示すも
ので、傾斜柱のあるグリッド、傾斜架構の範囲及び傾斜
部寸法のタイプを、例えば、７Ａ−Ｄ３等と入力す
る。ここで、傾斜部寸法のタイプは、タイプ１が 620m
m、タイプ２が 930mm、タイプ３が1860mm、タイプ４が2
790mmである。

【００１９】次に、前記Ｘ及びＹ方向の各グリッドに対
応する記号Ａ乃至Ｄ、１乃至７が表示された画面上で形
状データを記号を用いて入力する手順を説明する。図４
に示すように、柱、梁等の各要素に対応する記号（数
字、アルファベット、学術記号等）を予め定めておく。
例えば、柱は０、Ｘ方向の梁は−、Ｙ方向の梁はＩ、Ｘ
及びＹ方向の梁の交点は＋、外壁は米印Ｇ等と定めてお
く。

【００２０】そして、図５に示すように、前記Ｘ及びＹ
方向のグリッドに対応する記号Ａ乃至Ｄ、１乃至７の交
点群の内の所望位置に、前記各要素に対応する記号を入
力してゆく。住宅が複数階に及ぶ場合は、例えば、１
階、２階、３階の各平面図をＰＬＡＮ１、ＰＬＡＮ２、
ＰＬＡＮ３として順次入力する。これにより、パソコン
は、設計すべき住宅の形状を認識する。

【００２１】前記編集画面Ｄによる建物データの作成又
は訂正が終了すると、図１の初期画面Ａに復帰する。パ
ソコンに入力済の住宅の構造解析を行わせる場合、Ｆ３
の架構チェックを選択する。ここで、図６により架構チ
ェックの手順を説明する。架構チェックにおいては、途
中経過を適宜表示しながら、応力解析、断面算定、二次
設計等を順次行い（Ｓ１）、構造解析が終了した段階
で、図１の初期画面Ａに戻ってコマンド選択を行わせる
（Ｓ２）。

【００２２】次に、構造解析の各項目につき説明する。
まず、構造解析に先立って、荷重計算を行う。ここで計
算すべき荷重としては、雪荷重、風圧力、地震力、設計
荷重及び転倒力等を計算する。荷重計算の計算例を図７
に示す。

【００２３】前記応力解析は、前記荷重計算に基いて、
鉛直荷重時応力図、地震荷重時応力図等を計算により作
成する。係る鉛直荷重時応力図、地震荷重時応力図の作
成例を図８及び図９に示す。前記断面算定は、梁及び柱
等の曲げモーメント、塑性モーメント、せん断力等を算
定するものである。図１０に柱の断面算定結果の一例を
示す。

【００２４】前記二次設計は、偏心率、剛性率等を算出
して、これらが所定の数値範囲内にあるか否かを判定す
るものであり、偏心率等の算出結果の一例を図１１に示
す。又、偏心率、剛性率等の判定は、下記判定式（１）
乃至（３）により行う。偏心率Ｒｅ≦０．１５ ……（１）層間変形角δ／ｈ≦１／１５０ ……（２）剛性率Ｒｓ≧０．６ ……（３）

【００２５】構造解析が終了すると、図１の初期画面Ａ
に復帰する。解析結果をパソコンの画面に表示するか或
いは印刷する場合は、Ｆ４の解析結果出力を選択する
と、図１２のフローチャートに従って、解析結果の出力
が行われる。すなわち、Ｓ１では、直前に構造解析を行
った住宅の解析結果を出力するか否かを選択し、Ｎ（ノ
ー）であれば、Ｓ２で他の解析結果を出力するか否かを
選択する。

【００２６】Ｓ２でＮを選択した場合、後述のＳ１２に
進み、一方、Ｙを選択した場合、Ｓ３に進んで、解析結
果を出力すべきデータのデータ名を入力した後、Ｓ４に
移行する。一方、Ｓ１でＹを選択した場合、そのままＳ
４に進み、パソコンの画面上に解析結果を表示させる。
ここで、表示されるのは、例えば、前記図７乃至図１１
に示したような内容であり、パソコンのキーボードに付
属するカーソルキー等を用いて切換操作することによ
り、表示内容を順次切り換えることができる。

【００２７】次に、Ｓ５では、解析結果を印刷するか否
かを選択する。印刷を行わない場合、“０”を選択する
と、直ちに後述のＳ９に移行する。要約を印刷する場
合、“１”を選択し、一方、計算書を印刷する場合、
“２”を選択する。いずれの場合も、Ｓ６に進み、印刷
を開始するか否かを選択する。印刷を中止する場合、Ｎ
を選択すると、後述のＳ９に進む。Ｓ６で印刷を行う場
合、前記パソコンと連携するプリンターをセットした上
でＹを選択する。

【００２８】この場合、計算書の印刷であれば、Ｓ７に
進んで印刷を行う。一方、要約の印刷の場合、Ｓ８に進
んで印刷を行った後、Ｓ９で形状図又は応力図を表示す
るか否かを選択する。“０”を選択した場合、表示は行
わず、そのままＳ１２に移行する。一方、“１”を選択
した場合、Ｓ１０に進んで形状図を表示し、“２”を選
択した場合、Ｓ１１へ進んで応力図又は変移図を表示す
る。

【００２９】ここで、形状図とは、設計すべき住宅の各
階毎の伏せ図等であって、係る伏せ図は、前記図５に示
す記号で入力した住宅の形状データに基いて、パソコン
が自動的に作成する。例えば、図５のように入力した住
宅の１階の伏せ図を図１３のようになり、所望により画
面上に表示される。一方、応力図としては前記図８及び
図９のようなものを表示する。Ｓ１２では、解析結果を
出力を継続するか否かを選択し、Ｙを選択した場合はＳ
１に復帰し、Ｎを選択した場合、解析結果の出力を中止
する。なお、この実施の形態の欄に記載したような建物
の構造解析方法を、コンピュータ言語により表現したプ
ログラムを、フロッピーディスク、ＣＤＲＯＭ等の記録
媒体に記録し、係る記録媒体を使用、販売等すれば、本
発明方法を効果的に普及させることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の建物の構造解析
方法は、コンピュータに建物の縦及び横方向のグリッド
の数を各々入力するとともに隣接するグリッドの間隔を
入力し、これに基いて、入力した縦横各所定数のグリッ
ドに対応する記号を前記コンピュータの画面上の所定の
表示領域の左右方向端部及び上下方向端部に各々等間隔
で表示させ、続いて、前記表示領域内の縦方向及び横方
向のグリッドの交点又は隣接する交点間の所望の位置に
柱、梁等の各要素を予め定めた記号を用いて入力するこ
とにより、前記コンピュータに建物の形状データを入力
する一方、前記建物の屋根及び基礎等の仕様を前記コン
ピュータに入力した後、前記コンピュータに予め組み込
んだプログラムにより構造解析を行わせるようにしたの
で、形状データの入力が円滑、容易に行えるようにな
り、このようにして入力した形状データと、別途入力し
た屋根及び基礎等の仕様に関するデータとに基いて、前
記コンピュータによって構造解析を行うことができる。

【００３１】前記建物の構造解析方法において、前記構
造解析は、応力解析、断面算定及び二次設計を含むもの
であれば、設定しようとする建物が充分な強度を有して
いるか否か等を算出、判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様に係る建物データ作成用の
パーソナルコンピュータの初期画面を示す説明図。

【図２】建物データの作成・訂正の手順を示すフローチ
ャート。

【図３】建物のグリッドを説明するための説明図。

【図４】建物データの編集画面を示す説明図。

【図５】前記編集画面に記号を用いて形状データを入力
する様子を示す説明図。

【図６】架構チェックの手順を示すフローチャート。

【図７】荷重計算の計算例を示す説明図。

【図８】鉛直荷重時応力図の作成例を示す説明図。

【図９】地震荷重時応力図の作成例を示す説明図。

【図１０】柱の断面算定結果の一例を示す説明図。

【図１１】偏心率等の算出結果の一例を示す説明図。

【図１２】解析結果の出力手順を示すフローチャート。

【図１３】形状図の出力例示す説明図。

【符号の説明】

Ｂ柱Ｃ梁Ｄ表示領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンピュータに建物の縦及び横方向のグ
リッドの数を各々入力するとともに隣接するグリッドの
間隔を入力し、これに基いて、入力した縦横各所定数の
グリッドに対応する記号を前記コンピュータの画面上の
所定の表示領域の左右方向端部及び上下方向端部に各々
等間隔で表示させ、続いて、前記表示領域内の縦及び横
方向のグリッドの交点又は隣接する交点間の所望の位置
に柱、梁等の各要素を予め定めた記号を用いて入力する
ことにより、前記コンピュータに建物の形状データを入
力する一方、前記建物の屋根及び基礎等の仕様を前記コ
ンピュータに入力した後、前記コンピュータに予め組み
込んだプログラムにより構造解析を行わせるようにした
ことを特徴とする建物の構造解析方法。
【請求項２】前記構造解析は、応力解析、断面算定及
び二次設計を含むことを特徴とする請求項１記載の建物
の構造解析方法。