一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置
【課題】建築意匠設計用３次元ソフトと法で決められた建築物の強度基準に則り強度安全評価を行う一貫構造設計計算ソフト間の設計者相互の情報とデータのやり取りを軽減する手段を提供する。
【解決手段】３次元ソフトから一貫構造設計計算ソフトへのデータ変換の際、一貫構造設計計算で必要となる構造要素の断面寸法、軸芯等、全てのデータをＰＣにより完全自動変換することが望ましいが難しいため、３次元ソフトの持っているデータで自動変換可能部分を抽出変換し、一貫構造設計計算ソフトのＰＣ画面に表示することにより可視化し、不足しているデータを構造設計者の判断によって手直しすることにより、従来構造設計者が３次元ＣＡＤ図面を見ながら変換入力し作成していた構造設計図面の作成を軽減短縮する。
【解決手段】３次元ソフトから一貫構造設計計算ソフトへのデータ変換の際、一貫構造設計計算で必要となる構造要素の断面寸法、軸芯等、全てのデータをＰＣにより完全自動変換することが望ましいが難しいため、３次元ソフトの持っているデータで自動変換可能部分を抽出変換し、一貫構造設計計算ソフトのＰＣ画面に表示することにより可視化し、不足しているデータを構造設計者の判断によって手直しすることにより、従来構造設計者が３次元ＣＡＤ図面を見ながら変換入力し作成していた構造設計図面の作成を軽減短縮する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、法で決められた建築物の強度基準に則り建築物の強度安全評価を行う際、電子計算機（以後、周辺機器を含め電子計算機の規模の大小にかかわらずＰＣと記す）を用い３次元ＣＡＤソフトで設計された建築物の３次元ＣＡＤソフト意匠データから建築物の構造を構成する床、壁、天井、柱、梁、筋交い等（以後、建築物の構造を構成する床、壁、天井、柱、梁、筋交い等を構造要素と記す）の構造要素データを抽出し、一貫構造設計計算ソフトのデータとして読み込み可能なデータに変換し、３次元ＣＡＤソフトによる建築物の意匠設計から一貫構造設計計算ソフトによる強度安全性確認までの一連の作業負担を軽減することを目的とした一貫構造設計計算ソフトの整合チェック補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年建築業界ではＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）と言うことで３次元の形状情報と建築設計、施工の全行程を通した属性情報を合わせもつ建物情報モデルへの移行に努力を重ねている。この様な時代背景の中、建築設計者は、ＰＣの３次元ＣＡＤソフトを用い建築物の意匠と使用時の機能を考慮して建築物の設計を行い（以後、３次元ＣＡＤソフトを用い建築物の意匠と使用時の機能を考慮して建築物の設計を行う段階を意匠設計と記す）、意匠設計後、設計された建築物は、建築物が法に基づいた強度安全性を持ったものか否かを設計条件、部材設定、部材配置、室用途指定、荷重設定、応力解析、断面算定、保有耐力計算を一連で処理する一貫構造設計計算ソフトで評価している（以後、建築物が法に基づいた強度安全性を持ったものか否かを荷重設定、応力解析、断面算定、保有耐力計算を一連で行う一貫構造設計計算ソフトで評価する段階を構造設計と記す）。
３次元ＣＡＤソフトで設計された建築物の強度安全性を一貫構造設計計算ソフトで評価する場合、３次元ＣＡＤソフトで設計された建築構造物の床、壁、天井、柱、梁、筋交い等の構造要素データを抽出し一貫構造設計計算ソフトで計算可能な構造要素データに変換しなくてはならないが、現在このデータの変換作業は、構造設計者が、意匠設計図面（ＰＣ表示装置画面上の図を含む）を参照しながら一貫構造設計計算ソフト用の構造図面として技術的に適切であるか技術的な判断を加え入力変換作業を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】平成１２年建設省告示１３５８号 第２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この構造設計者による３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのデータへの入力変換作業を完全にＰＣを用い自動で行うことができれば構造設計者の作業が軽減されるが、現在のところ、３次元ＣＡＤソフトメーカごとにデータ保存の方法が異なること、および、３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトとの構造要素に対する寸法基準位置の決め方が異なること等により３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトへ構造要素データの完全な形での自動変換は、難しい状況にある。
【０００５】
さらに建築設計においては、しばしば起きることであるが、なんらかの理由により意匠設計に設計変更が生じた場合、一貫構造設計計算ソフトの構造図面を全面的に入力し直し建築物の強度安全性を再計算しなくてはならないことが発生する。現実の建築業界では、外観的な美観や建築物の居住環境を考慮し自由な発想で建築物の設計を行う意匠設計者と意匠設計された建築物に対して法で決められた建築物の強度基準に則り強度安全性確認を行う構造設計者は、分業化されており意匠設計が先行され、その後に構造設計を行う手順から、構造設計段階で意匠設計に強度不足が生じた場合、意匠設計者と構造設計者が調整を行うことが必要となり、この工程間の調整や設計変更等による労力を極力最小限におさえる必要性に迫られている。そこで本発明は、上記課題を解決するため構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえて作業が軽減でき、かつ構造設計者と意匠設計者とのコミュニケーションツールとなるような一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１では、構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえ作業を軽減することに対しては、ＰＣで３次元ＣＡＤソフトを用いて設計された３次元ＣＡＤソフト建築図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに記録あるいは定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、抽出した３次元ＣＡＤソフト建築図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存し、柱、梁、壁等の構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存し、一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのＰＣ表示用データを生成し、構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかを設計者がＰＣ画面上に表示した伏図や軸組図で確認し、伏図や軸組図の柱、梁等の軸芯のずれ等、自動で変換修正できる部分は、自動で変換修正し、ＰＣ画面上に表示された３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフト用データに変換されたＰＣに表示された伏図や軸組図の不十分な部分を設計者が検討しながら追加修正を加え、一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させ、その後一貫構造設計計算を行うこととした。
【０００７】
さらに請求項２では、３次元ＣＡＤソフトの建築図面データから一貫構造設計計算ソフトが読み込み可能な表示用データに変換し一貫構造設計計算ソフトの構造図面としてＰＣ画面に表示した伏図、軸組図に構造設計者が追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させた伏図、軸組図と一貫構造設計計算ソフトの計算結果をＰＣ画面に表示した伏図、軸組図を重ね合せ、一貫構造設計計算結果と３次元ＣＡＤソフトの意匠設計建築図面との図面の相違あるいは断面不整合をＰＣ画面に上で確認検討し、一貫構造設計計算の結果を３次元ＣＡＤソフトの建築図面へフードバックする情報を検討でき、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトにデータ変換する過程で作成する各段階で作成される各種伏図、軸組図相互を重ね合せ表示し３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討でき、さらに、一貫構造設計計算結果の断面不整合アラームを構造要素ごとに一覧表に表示し参照しながら３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討できる方法とした。
【０００８】
次に、請求項３では、請求項１および請求項２を一貫構造設計計算ソフト内の一連の手順に組み込むことにより、法で定められた建築物の強度安全性確認と３次元ＣＡＤへのフィードバック情報検討を一連の行為として行うことができる方法とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえ、構造設計者の作業軽減でき、かつ構造設計者と意匠設計者とのコミュニケーションツールとすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置フローの説明図。
【図２】本発明の実施するための形態における一貫構造設計計算ソフト配置基準の層、通り、節点の説明図。
【図３】同じ実施するための形態における３次元ＣＡＤソフトデータから取り込まれて一貫構造設計計算ソフトの画面に表示された３次元ＣＡＤ未加工画像の説明図。
【図４】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフト用に柱、梁等の軸芯を合わせるよう一部自動変換した構造図の説明図。
【図５】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフトの計算データとして完成した構造図の説明図。
【図６】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフトの計算結果を表示した構造図の設計図。
【図７】同じ実施するための形態における図５と図６を重ね合せ表示し比較検討のための説明図。
【図８】同じ実施するための形態における図３と図６重ね合せ表示し３次元ＣＡＤの未加工構造図と一貫構造設計計算結果の構造図を比較検討のための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置を具体化した実施形態について図１から図８に基づいて説明する。図１は、一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置の手順をフローにしたもので、最初にフロー全体の流れを説明し、その後に各々の流れのステップに従い詳しく説明を行う。
本発明は、図１のＳｔｐ１で作業を開始し、Ｓｔｐ２で意匠設計者は、建築物の３次元ＣＡＤソフト図面を作成する。Ｓｔｅｐ３でその３次元ＣＡＤソフト図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに３次元ＣＡＤソフトで定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、Ｓｔｐ４では、抽出した３次元ＣＡＤソフト図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存するが、構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義し保管している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存する。Ｓｔｐ５では、Ｓｔｐ４で一貫構造設計計算ソフトの３次元ＣＡＤソフト図面データとして躯体ファイルの一部として保存された座標データを読み出し、一貫構造設計計算ソフト特有の構造要素の位置を指定する層、通り、（層、通り等については、後に詳述する）柱の軸芯のずれ等を自動で修正する指示をＰＣに与え一貫構造設計計算ソフトの計算形式に近い未完成の躯体モデルのＰＣ表示用データを生成する。次に、Ｓｔｐ６では、Ｓｔｐ５で作成された未完成の躯体モデルのＰＣ表示用データを表示参照しながら構造設計者は、一貫構造設計計算ソフトの構造図面として計算可能なデータ、すなわち層、通り、節点を定義し、構造図面を手直し入力し躯体モデルを完成させる。Ｓｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータをＳｔｐ７で一貫構造設計計算を開始し、Ｓｔｐ８で一貫構造設計計算行うための構造要素の設定、室用途指定、荷重設定等一貫構造設計計算に必要な条件設定を追加し構造設計計算を行う。一貫構造設計計算ソフトは一貫構造設計計算の結果である応力解析、断面算定、保有耐力計算が設計条件を満たすまでＳｔｐ７からＳｔｐ９が繰り返され，Ｓｔｐ９の判定で一貫構造設計計算が設計条件を満たすとＳｔｐ１０に進む。Ｓｔｐ１０においては、ステップのＳｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータと一貫構造設計計算結果のデータを用いＰＣの画面に重ね合せ描画表示し、視覚的に矛盾を把握できるとともにＳｔｐ１１で一貫構造設計計算結果とＳｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータとの矛盾点である構造要素の寸法不足等の断面等不整合アラームを一覧表で表示する。Ｓｔｐ１２では、一貫構造設計計算結果に不都合がある場合には、Ｓｔｐ２に戻り、一貫構造設計計算ソフトで不都合が生じた部分を意匠設計者にフィードバックし、意匠設計者は、フードバックされた情報をもとに３次元ＣＡＤソフト図面に変更を加えることが繰り返され、Ｓｔｐ１２の判定で不都合がなくなればＳｔｐ１３の終了となる。
【００１２】
以上が、大きな流れである。以下に図１のＳｔｐ１から各ステップを追って詳細を説明する。Ｓｔｐ１は、フロー上の開始であるから実質的な作業、動作はない。Ｓｔｐ２は、意匠設計者が外観的な美観を考慮した意匠および建築物の居住環境を考慮し自由な発想で建築物の設計を行う意匠設計段階を示しており、意匠設計者は、デザイン性が要求されるため描画性に重点が置かれた３次元ＣＡＤソフトを使用し意匠設計を行う。しかしながら、建築物は、意匠設計された建築物に対して法で決められた建築物の強度基準に則り強度安全性確認を行う一貫構造設計計算を行わなくてはならない。現在、意匠設計と構造設計とは分業化されており意匠設計が先行され、その後に構造設計者が構造設計計算ソフトを使い強度安全性確認を行う手順となっている。
【００１３】
３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された３次元ＣＡＤソフトの意匠データが完全にＰＣを用い一貫構造設計計算ソフトのデータに自動変換できれば理想的であるが、現在のところ、３次元ＣＡＤソフトのメーカごとにデータ保存の方法が異なること、および、３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトとの構造要素に対する寸法基準位置の取り方が異なること等により完全な形での自動変換が難しい状況にある。３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトの大きな違いは、３次元ＣＡＤソフトは、デザイン性を要求されるため描画機能に重点が置かれ、建築物の構造要素等を含めた全ての部材は、３次元ＣＡＤソフトの絶対座標軸原点からの各ＸＹＺ軸方向への座標で描画配置されるために座標数値を入力すれば寸法指定上配置の制限がなく描画できる。
【００１４】
一方、３次元ＣＡＤソフトに対し一貫構造設計計算ソフトは、建築構造物の強度計算に重点を置ことから、建築物躯体モデルにおける構造要素相互の接合関係を明確化する目的で
構造要素の配置に際して絶対座標を使わず、一貫構造設計計算ソフト特有の構造要素の位置を指定する層、通り、節点を定義して配置する制限を加えている。以下に一貫構造設計計算ソフトの構造要素の位置を指定する層、通り、節点について図２を用い簡単に説明を加える。図２に示すＸＹＺ軸座標において地面に平行な面をＸＹ軸が含まれる平面とし、そのＸＹ軸が含まれる平面と平行な面を層と呼び、層Ｚ０と定義する。その層Ｚ０平面上に構造要素等を配置する基準となるＹ軸に平行でＹ軸のプラスマイナス無限大方向まで伸びている軸Ｘ１、軸Ｘ２等を構造要素の配置上必要な数、配置上必要なＸ軸方向の座標間隔で定義し、通りＸ１、通りＸ２等と呼ぶ。さらに、層Ｚ０平面上に構造要素等を配置する基準となるＸ軸に平行でＸ軸のプラスマイナス無限大方向まで伸びている軸Ｙ１、軸Ｙ２等を構造要素の配置上必要な数、配置上必要なＹ軸方向の座標間隔で定義し、通りＹ１、通りＹ２等と呼ぶ。この結果として、層Ｚ０上には通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の直交交差する碁盤の目が構成される。この通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の交差する交点を節点と呼ぶ。さらに、Ｚ軸方向に床、天井を配置するために層Ｚ０から設計者が望む間隔で層Ｚ０に平行な面としての層Ｚ１、層Ｚ２等、層を定義する。この定義された層Ｚ１、Ｚ２等には、層Ｚ０で定義した通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の交差する碁盤の目が構成される。層Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２等の通りは、自動でコピー構成しても、各層で設計者が定義し直しても良い。例えば、Ｚ０を１階の床、Ｚ１を２階の床（１階の天井）、Ｚ２を３階の床（２階の天井）とかんがえればよい。その結果ＸＹＺ座標上の立体に層と通りと節点が作る立体の格子状の網目が構成される。この図２に示した層Ｚ０と層Ｚ１のＸ１とＹ１の通りには、壁、梁、筋交い等が配置され、層Ｚ０のＸ１とＹ１の交点の節点と層Ｚ１のＸ１とＹ１の交点の節点間に、層Ｚ０、層Ｚ１に垂直な柱に相当するものが配置出来ることになる。基本的には一貫構造設計計算ソフトは、層上に作られた通り、節点以外に構造要素等を配置できないソフトとなっている。層、通りは、当然のことながら一貫構造設計計算ソフトの作業中どの時点でも追加できる。一貫構造設計計算ソフトの中には、Ｘ１、Ｘ２等の間隔、Ｙ１、Ｙ２等の間隔およびＺ０、Ｚ１等の間隔を等間隔に決め、その決められた間隔で配置されるソフトとＸ、Ｙの通りとＺ間の間隔が、自由な寸法が定義できるソフトがあるが、基本的な問題ではない。したがって、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトへのデータ変換は、絶対座標から格子状の層、通り、節点へのデータ形式の変換と考えてよい。
【００１５】
次にＳｔｐ３で３次元ＣＡＤソフトを用いて設計された３次元ＣＡＤソフト図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出する。３次元ＣＡＤソフト図面データでも３次元ＣＡＤソフトのメーカにより柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義された通り、構造要素の寸法、配置基準、基点のデータの並びに相違があり、通りの定義のできるもの、通りの定義できないもの様々であり、通りが定義できる３次元ＣＡＤソフトにもかかわらず設計者によっては、通りを定義せずに描画している場合もあるが、同一メーカの３次元ＣＡＤソフトデータ内は、同一の配置規則で配列されているので３次元ＣＡＤメーカごとの対応は必要となるが、構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出することができる。
【００１６】
Ｓｔｐ４では、Ｓｔｐ３で抽出された柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点の抽出データは、Ｓｔｐ３で抽出した３次元ＣＡＤソフト図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存するが、構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存される。Ｓｔｐ３で抽出された柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点の抽出データが、３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存する理由は、後述するＳｔｐ１０等で、一貫構造設計計算の結果と３次元ＣＡＤソフトの図と重ねて表示する際、一貫構造設計計算結果を絶対座標表示に変換し表示するため、３次元ＣＡＤソフトから抽出したデータを変換する必要がないためである。同様に、構造要素の断面データが、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存される理由は、Ｓｔｐ１１で断面不整合のアラームを出すために一貫構造設計計算結果と比較する際、断面表の形式と合わせることにより比較が容易になるからである。
【００１７】
Ｓｔｐ５では、先ずＳｔｐ４で一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトの表示用データを生成し、一貫構造設計計算用の構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかをＰＣ画面上に表示して確認する。例えば、Ｓｔｐ４で取り込まれＳｔｐ５で一貫構造設計計算ソフトの表示用データとして生成された表示結果が、図３の示す図であるとする。図３は、Ｓｔｐ５で一貫構造設計計算ソフトの表示用データを生成された後は、一貫構造設計計算ソフト使用時のどの段階でも図３を呼び出すことができ、３次元ＣＡＤソフトの原データとして構造要素の相互距離、構造要素の寸法を確認することができる。また図３は、灰色の太線で描かれているが、これは、以後構造設計結果の各種伏図と重ね合わせた場合に灰色の太線中に黒色の細線を重ね合せて説明する説明の都合上便利なように灰色の太線で描かれている。実際のＰＣ画面上では、色分け等も考えられるし、図３の様に太線で描き細線と区別する等の方法がある。以後、他の灰色の太線で描かれている図については、同様の解釈と考えて説明する。
【００１８】
図３の柱１ａの中心は、通りＸｂとは一致しているが通りＹａとはずれており、柱１ｂの中心は、通りＸｂとは一致しているが通りＹｂとはずれており、柱１ｃの中心は、通りＸａとずれているが通りＹｂとは一致している場合、各柱の中心と通りのずれの修正範囲の量を構造設計者が寸法数値することにより構造設計者の指定寸法範囲内であれば、あるいは通りを指定することによってＰＣの命令により、図３に示す中心のずれた柱１ａ、１ｂ、１ｃは、図４に示す柱１ａ４、１ｂ４、１ｃ４に移動し、柱と通りＸａ、Ｘｂ、Ｙａ、Ｙｂが一致するような構造図に自動変更が可能である。この自動修正の際、図３の梁２ａと梁２ｂは、柱１ａ４、１ｂ４、１ｃ４に移動により柱間距離が変わるために一貫構造設計計算ソフトの規則に基づき従来の柱に接した形で自動的に長さを変え図４の梁２ａ４と梁２ｂ４に書き換えられる。この修正命令は、柱の中心を合わせるだけでなく必要に応じ、全ての柱の外壁面を合わせる等構造設計者の要望により柱が通りと一致させない方法も可能であり構造設計者が修正された図４に相当する図を見ながら判断する場合に役に立つ。
【００１９】
次にＳｔｐ６では、Ｓｔｐ５で修正された図４の不十分な部分を検討し、構造設計者が修正する。例えば図４の柱１ｅの場合、どこの梁ともつながらず孤立している。一貫構造設計計算ソフトにおいては、柱は層と層の間を結び立っており、何がしかの梁で他の柱あるいは梁と連結していなくてはならないことになっている。そこで、構造設計者は、図４において図５で示す柱１ｅの中心を通る通りＸｃと通りＹｃを定義し柱１ｅを梁２ｄと連結させる梁２ｅ５を加え修正を行い一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図として完成させる。図５の柱、梁等の構造要素の断面寸法は、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠図面の断面寸法と変えておらず、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠図面の強度に関する構造部分を保存したデータと考えてよいように構造設計者は変更を加える。ここまでのＳｔｐ２からＳｔｐ６までの説明では、建築物の平面図に相当する伏図のみで説明したが、Ｓｔｐ２からＳｔｐ６までの検討を側面図に相当する軸組図においても行うことによって立体としての一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図として完成させる。
【００２０】
完成した構造図のデータをもとにＳｔｐ７からＳｔｐ９にかけて建築物の法に基づいた安全が満足されるまで、建築物の構造要素の断面寸法等を自動的に変更し一貫構造設計計算が繰り返し行われる。その建築物の計算結果は、躯体データとして保管され、その計算結果はＰＣ画面表示用の絶対座標に変換されＰＣ画面上に表示された図が、図６であるとする。図６は、本来実線で表すところであるが、説明の都合上、柱、梁を破線で表示している。実際のＰＣ画面表示は、破線表示に限らず線の色を変えるとか、柱、梁の矩形の内側を色分けするとかの見やすい方法が考えられる。この一貫構造設計計算は、本発明に関するだけでなく一般の建築構造物においても行われる法に基づいた建築物の安全評価で一般的なものであるので本文で詳述しない。
【００２１】
次にＳｔｐ１０では、Ｓｔｐ６で完成させた一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図の図５と一貫構造設計計算の計算結果を反映した図６をＰＣ画面上に重ねて表示した図７を表示し、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠設計図が、法に基づいた一貫構造設計計算上も安全であるか否か比較検討を行い、安全であることを確認する。例えば、図７において灰色太実線で表示された柱１ａ４は、３次元ＣＡＤソフトで描かれた柱と考えてよく、破線で表示された柱１ａ６は、一貫構造設計計算の結果であるが、柱１ａ４の面積が、柱１ａ６より大きく描かれていると言うことは、３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された図面が、安全側に設計されていると言うことが分かる。一方、同様に図７において灰色太実線で表示された柱１ｂ４は、３次元ＣＡＤソフトで描かれた柱と考えてよく、破線で表示された柱１ｂ６は、一貫構造設計計算の結果であるが、柱１ｂ４の断面積が、柱１ｂ６より小さく描かれていると言うことは、３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された図面が、強度を満たしておらず、計算の結果柱１ｂ４断面積を柱１ｂ６の断面積まで大きくするように読み取れる。このように図から読み取れると同時に、Ｓｔｐ１１では、構造要素ごとに一覧表に表示し、断面寸法が小さく強度不足の構造要素については赤字で表示する等、断面不整合アラームを出し表示する。さらに、３次元ＣＡＤソフトの図の状態を保持しているＳｔｐ５で生成した表示用データ図３と一貫構造設計計算の計算結果を反映した図６をＰＣ画面上に重ねて表示した図８を表示することにより、一貫構造設計計算を行うために３次元ＣＡＤソフトの図面位置からある程度の距離移動した柱、梁等の移動量や安全評価のために柱、梁等の断面変更を総合的に比較検討することができる。
【００２２】
Ｓｔｐ１２で断面不整合アラームが出た場合には、構造設計者は、意匠設計者と調整し、Ｓｔｐ２に戻り意匠設計者が３次元ＣＡＤソフトの図面で不整合部分の構造要素の断面寸法を大きくする等の必要な変更を行い、あるいは、あまりにもむだに太い柱を細くする等の処置を行い、再度Ｓｔｐ２からＳｔｐ１２を繰り返しＳｔｐ１２の断面不整合アラームが問題なくなるまで繰り返し３次元ＣＡＤソフトの意匠図面と一貫構造設計計算ソフトの安全性評価の一連の設計作業がＳｔｐ１３で終了となる。
【実施例】
【００２３】
一貫構造設計計算ソフト
【産業上の利用可能性】
【００２４】
建築物の構造計算に関するソフトおよび建築物の構造計算ソフトを利用する建築設計業務。
【符号の説明】
【００２５】
Ｓｔｐ１ 開始
Ｓｔｐ２ ３次元ＣＡＤ図面を作成
Ｓｔｐ３ 柱、梁、壁等構造部材ごとに３次元ＣＡＤで定義されている通り、構造要素の配置基準、基点を抽出
Ｓｔｐ４ 抽出した３次元ＣＡＤデータを座標データのまま、 および断面データは一貫構造設計計算ソフトの 形式に変換して躯体ファイルの一部として変換保存
Ｓｔｐ５ 保存した座標データから通り、軸芯のずれ、等を作り出す指示を 与え一貫構造設計計算ソフト表示用のデータを生成
Ｓｔｐ６ 生成データを画面に表示し表示された図を 参照し一貫構造設計計算データを作成
Ｓｔｐ７ 構造計算開始
Ｓｔｐ８ 一貫構造設計計算
Ｓｔｐ９ 判定
Ｓｔｐ１０ 一貫構造設計計算結果と３次元表示データを重ねて表示し確認
Ｓｔｐ１１ 断面等不整合アラーム表示
Ｓｔｐ１２ 判定
Ｓｔｐ１３ 終了
Ｘ 座標軸Ｘ
Ｙ 座標軸Ｙ
Ｚ 座標軸Ｚ
Ｘ１ 層上のＹ軸に平行な通り
Ｘ２ 層上のＹ軸に平行な通り
Ｙ１ 層上のＸ軸に平行な通り
Ｙ２ 層上のＸ軸に平行な通り
Ｚ０ 地表に平行な層
Ｚ１ 地表に平行なＺ０とある間隔離れた層
Ｚ２ 地表に平行なＺ１とある間隔離れた層
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０ 層Ｚ０上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ１ 層Ｚ１上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ２ 層Ｚ２上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
１ａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｃ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｄ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｅ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
２ａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｃ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｄ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
Ｘａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｘｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｙａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｙｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
１ａ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
１ｂ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
１ｃ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
２ａ４ １ａ４、１ｂ４の柱の移動に伴って移動した梁
２ｂ４ １ｂ４、１ｃ４の柱の移動に伴って移動した梁
２ｅ５ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅに構造設計者が設けた梁
Ｘｃ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅの中心を設けるためと柱１ｅに架けた梁２ｅ５を設けるために定義した通り
Ｙｃ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅの中心を設けるために定義した通り
１ａ６ 一貫構造設計計算の結果、断面が変化した柱
１ｂ６ 一貫構造設計計算の結果、断面が変化した柱
２ａ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
２ｂ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
２ｄ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、法で決められた建築物の強度基準に則り建築物の強度安全評価を行う際、電子計算機（以後、周辺機器を含め電子計算機の規模の大小にかかわらずＰＣと記す）を用い３次元ＣＡＤソフトで設計された建築物の３次元ＣＡＤソフト意匠データから建築物の構造を構成する床、壁、天井、柱、梁、筋交い等（以後、建築物の構造を構成する床、壁、天井、柱、梁、筋交い等を構造要素と記す）の構造要素データを抽出し、一貫構造設計計算ソフトのデータとして読み込み可能なデータに変換し、３次元ＣＡＤソフトによる建築物の意匠設計から一貫構造設計計算ソフトによる強度安全性確認までの一連の作業負担を軽減することを目的とした一貫構造設計計算ソフトの整合チェック補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年建築業界ではＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）と言うことで３次元の形状情報と建築設計、施工の全行程を通した属性情報を合わせもつ建物情報モデルへの移行に努力を重ねている。この様な時代背景の中、建築設計者は、ＰＣの３次元ＣＡＤソフトを用い建築物の意匠と使用時の機能を考慮して建築物の設計を行い（以後、３次元ＣＡＤソフトを用い建築物の意匠と使用時の機能を考慮して建築物の設計を行う段階を意匠設計と記す）、意匠設計後、設計された建築物は、建築物が法に基づいた強度安全性を持ったものか否かを設計条件、部材設定、部材配置、室用途指定、荷重設定、応力解析、断面算定、保有耐力計算を一連で処理する一貫構造設計計算ソフトで評価している（以後、建築物が法に基づいた強度安全性を持ったものか否かを荷重設定、応力解析、断面算定、保有耐力計算を一連で行う一貫構造設計計算ソフトで評価する段階を構造設計と記す）。
３次元ＣＡＤソフトで設計された建築物の強度安全性を一貫構造設計計算ソフトで評価する場合、３次元ＣＡＤソフトで設計された建築構造物の床、壁、天井、柱、梁、筋交い等の構造要素データを抽出し一貫構造設計計算ソフトで計算可能な構造要素データに変換しなくてはならないが、現在このデータの変換作業は、構造設計者が、意匠設計図面（ＰＣ表示装置画面上の図を含む）を参照しながら一貫構造設計計算ソフト用の構造図面として技術的に適切であるか技術的な判断を加え入力変換作業を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】平成１２年建設省告示１３５８号 第２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この構造設計者による３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのデータへの入力変換作業を完全にＰＣを用い自動で行うことができれば構造設計者の作業が軽減されるが、現在のところ、３次元ＣＡＤソフトメーカごとにデータ保存の方法が異なること、および、３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトとの構造要素に対する寸法基準位置の決め方が異なること等により３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトへ構造要素データの完全な形での自動変換は、難しい状況にある。
【０００５】
さらに建築設計においては、しばしば起きることであるが、なんらかの理由により意匠設計に設計変更が生じた場合、一貫構造設計計算ソフトの構造図面を全面的に入力し直し建築物の強度安全性を再計算しなくてはならないことが発生する。現実の建築業界では、外観的な美観や建築物の居住環境を考慮し自由な発想で建築物の設計を行う意匠設計者と意匠設計された建築物に対して法で決められた建築物の強度基準に則り強度安全性確認を行う構造設計者は、分業化されており意匠設計が先行され、その後に構造設計を行う手順から、構造設計段階で意匠設計に強度不足が生じた場合、意匠設計者と構造設計者が調整を行うことが必要となり、この工程間の調整や設計変更等による労力を極力最小限におさえる必要性に迫られている。そこで本発明は、上記課題を解決するため構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえて作業が軽減でき、かつ構造設計者と意匠設計者とのコミュニケーションツールとなるような一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１では、構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえ作業を軽減することに対しては、ＰＣで３次元ＣＡＤソフトを用いて設計された３次元ＣＡＤソフト建築図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに記録あるいは定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、抽出した３次元ＣＡＤソフト建築図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存し、柱、梁、壁等の構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存し、一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのＰＣ表示用データを生成し、構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかを設計者がＰＣ画面上に表示した伏図や軸組図で確認し、伏図や軸組図の柱、梁等の軸芯のずれ等、自動で変換修正できる部分は、自動で変換修正し、ＰＣ画面上に表示された３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフト用データに変換されたＰＣに表示された伏図や軸組図の不十分な部分を設計者が検討しながら追加修正を加え、一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させ、その後一貫構造設計計算を行うこととした。
【０００７】
さらに請求項２では、３次元ＣＡＤソフトの建築図面データから一貫構造設計計算ソフトが読み込み可能な表示用データに変換し一貫構造設計計算ソフトの構造図面としてＰＣ画面に表示した伏図、軸組図に構造設計者が追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させた伏図、軸組図と一貫構造設計計算ソフトの計算結果をＰＣ画面に表示した伏図、軸組図を重ね合せ、一貫構造設計計算結果と３次元ＣＡＤソフトの意匠設計建築図面との図面の相違あるいは断面不整合をＰＣ画面に上で確認検討し、一貫構造設計計算の結果を３次元ＣＡＤソフトの建築図面へフードバックする情報を検討でき、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトにデータ変換する過程で作成する各段階で作成される各種伏図、軸組図相互を重ね合せ表示し３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討でき、さらに、一貫構造設計計算結果の断面不整合アラームを構造要素ごとに一覧表に表示し参照しながら３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討できる方法とした。
【０００８】
次に、請求項３では、請求項１および請求項２を一貫構造設計計算ソフト内の一連の手順に組み込むことにより、法で定められた建築物の強度安全性確認と３次元ＣＡＤへのフィードバック情報検討を一連の行為として行うことができる方法とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により構造設計者が意匠設計図面を参照し入力変換しなくてはならない労力を最小限におさえ、構造設計者の作業軽減でき、かつ構造設計者と意匠設計者とのコミュニケーションツールとすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置フローの説明図。
【図２】本発明の実施するための形態における一貫構造設計計算ソフト配置基準の層、通り、節点の説明図。
【図３】同じ実施するための形態における３次元ＣＡＤソフトデータから取り込まれて一貫構造設計計算ソフトの画面に表示された３次元ＣＡＤ未加工画像の説明図。
【図４】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフト用に柱、梁等の軸芯を合わせるよう一部自動変換した構造図の説明図。
【図５】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフトの計算データとして完成した構造図の説明図。
【図６】同じ実施するための形態における一貫構造設計計算ソフトの計算結果を表示した構造図の設計図。
【図７】同じ実施するための形態における図５と図６を重ね合せ表示し比較検討のための説明図。
【図８】同じ実施するための形態における図３と図６重ね合せ表示し３次元ＣＡＤの未加工構造図と一貫構造設計計算結果の構造図を比較検討のための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置を具体化した実施形態について図１から図８に基づいて説明する。図１は、一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置の手順をフローにしたもので、最初にフロー全体の流れを説明し、その後に各々の流れのステップに従い詳しく説明を行う。
本発明は、図１のＳｔｐ１で作業を開始し、Ｓｔｐ２で意匠設計者は、建築物の３次元ＣＡＤソフト図面を作成する。Ｓｔｅｐ３でその３次元ＣＡＤソフト図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに３次元ＣＡＤソフトで定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、Ｓｔｐ４では、抽出した３次元ＣＡＤソフト図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存するが、構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義し保管している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存する。Ｓｔｐ５では、Ｓｔｐ４で一貫構造設計計算ソフトの３次元ＣＡＤソフト図面データとして躯体ファイルの一部として保存された座標データを読み出し、一貫構造設計計算ソフト特有の構造要素の位置を指定する層、通り、（層、通り等については、後に詳述する）柱の軸芯のずれ等を自動で修正する指示をＰＣに与え一貫構造設計計算ソフトの計算形式に近い未完成の躯体モデルのＰＣ表示用データを生成する。次に、Ｓｔｐ６では、Ｓｔｐ５で作成された未完成の躯体モデルのＰＣ表示用データを表示参照しながら構造設計者は、一貫構造設計計算ソフトの構造図面として計算可能なデータ、すなわち層、通り、節点を定義し、構造図面を手直し入力し躯体モデルを完成させる。Ｓｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータをＳｔｐ７で一貫構造設計計算を開始し、Ｓｔｐ８で一貫構造設計計算行うための構造要素の設定、室用途指定、荷重設定等一貫構造設計計算に必要な条件設定を追加し構造設計計算を行う。一貫構造設計計算ソフトは一貫構造設計計算の結果である応力解析、断面算定、保有耐力計算が設計条件を満たすまでＳｔｐ７からＳｔｐ９が繰り返され，Ｓｔｐ９の判定で一貫構造設計計算が設計条件を満たすとＳｔｐ１０に進む。Ｓｔｐ１０においては、ステップのＳｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータと一貫構造設計計算結果のデータを用いＰＣの画面に重ね合せ描画表示し、視覚的に矛盾を把握できるとともにＳｔｐ１１で一貫構造設計計算結果とＳｔｐ６で作成された一貫構造設計計算ソフトの躯体モデルデータとの矛盾点である構造要素の寸法不足等の断面等不整合アラームを一覧表で表示する。Ｓｔｐ１２では、一貫構造設計計算結果に不都合がある場合には、Ｓｔｐ２に戻り、一貫構造設計計算ソフトで不都合が生じた部分を意匠設計者にフィードバックし、意匠設計者は、フードバックされた情報をもとに３次元ＣＡＤソフト図面に変更を加えることが繰り返され、Ｓｔｐ１２の判定で不都合がなくなればＳｔｐ１３の終了となる。
【００１２】
以上が、大きな流れである。以下に図１のＳｔｐ１から各ステップを追って詳細を説明する。Ｓｔｐ１は、フロー上の開始であるから実質的な作業、動作はない。Ｓｔｐ２は、意匠設計者が外観的な美観を考慮した意匠および建築物の居住環境を考慮し自由な発想で建築物の設計を行う意匠設計段階を示しており、意匠設計者は、デザイン性が要求されるため描画性に重点が置かれた３次元ＣＡＤソフトを使用し意匠設計を行う。しかしながら、建築物は、意匠設計された建築物に対して法で決められた建築物の強度基準に則り強度安全性確認を行う一貫構造設計計算を行わなくてはならない。現在、意匠設計と構造設計とは分業化されており意匠設計が先行され、その後に構造設計者が構造設計計算ソフトを使い強度安全性確認を行う手順となっている。
【００１３】
３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された３次元ＣＡＤソフトの意匠データが完全にＰＣを用い一貫構造設計計算ソフトのデータに自動変換できれば理想的であるが、現在のところ、３次元ＣＡＤソフトのメーカごとにデータ保存の方法が異なること、および、３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトとの構造要素に対する寸法基準位置の取り方が異なること等により完全な形での自動変換が難しい状況にある。３次元ＣＡＤソフトと一貫構造設計計算ソフトの大きな違いは、３次元ＣＡＤソフトは、デザイン性を要求されるため描画機能に重点が置かれ、建築物の構造要素等を含めた全ての部材は、３次元ＣＡＤソフトの絶対座標軸原点からの各ＸＹＺ軸方向への座標で描画配置されるために座標数値を入力すれば寸法指定上配置の制限がなく描画できる。
【００１４】
一方、３次元ＣＡＤソフトに対し一貫構造設計計算ソフトは、建築構造物の強度計算に重点を置ことから、建築物躯体モデルにおける構造要素相互の接合関係を明確化する目的で
構造要素の配置に際して絶対座標を使わず、一貫構造設計計算ソフト特有の構造要素の位置を指定する層、通り、節点を定義して配置する制限を加えている。以下に一貫構造設計計算ソフトの構造要素の位置を指定する層、通り、節点について図２を用い簡単に説明を加える。図２に示すＸＹＺ軸座標において地面に平行な面をＸＹ軸が含まれる平面とし、そのＸＹ軸が含まれる平面と平行な面を層と呼び、層Ｚ０と定義する。その層Ｚ０平面上に構造要素等を配置する基準となるＹ軸に平行でＹ軸のプラスマイナス無限大方向まで伸びている軸Ｘ１、軸Ｘ２等を構造要素の配置上必要な数、配置上必要なＸ軸方向の座標間隔で定義し、通りＸ１、通りＸ２等と呼ぶ。さらに、層Ｚ０平面上に構造要素等を配置する基準となるＸ軸に平行でＸ軸のプラスマイナス無限大方向まで伸びている軸Ｙ１、軸Ｙ２等を構造要素の配置上必要な数、配置上必要なＹ軸方向の座標間隔で定義し、通りＹ１、通りＹ２等と呼ぶ。この結果として、層Ｚ０上には通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の直交交差する碁盤の目が構成される。この通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の交差する交点を節点と呼ぶ。さらに、Ｚ軸方向に床、天井を配置するために層Ｚ０から設計者が望む間隔で層Ｚ０に平行な面としての層Ｚ１、層Ｚ２等、層を定義する。この定義された層Ｚ１、Ｚ２等には、層Ｚ０で定義した通りＸ１、Ｘ２等と通りＹ１、Ｙ２等の交差する碁盤の目が構成される。層Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２等の通りは、自動でコピー構成しても、各層で設計者が定義し直しても良い。例えば、Ｚ０を１階の床、Ｚ１を２階の床（１階の天井）、Ｚ２を３階の床（２階の天井）とかんがえればよい。その結果ＸＹＺ座標上の立体に層と通りと節点が作る立体の格子状の網目が構成される。この図２に示した層Ｚ０と層Ｚ１のＸ１とＹ１の通りには、壁、梁、筋交い等が配置され、層Ｚ０のＸ１とＹ１の交点の節点と層Ｚ１のＸ１とＹ１の交点の節点間に、層Ｚ０、層Ｚ１に垂直な柱に相当するものが配置出来ることになる。基本的には一貫構造設計計算ソフトは、層上に作られた通り、節点以外に構造要素等を配置できないソフトとなっている。層、通りは、当然のことながら一貫構造設計計算ソフトの作業中どの時点でも追加できる。一貫構造設計計算ソフトの中には、Ｘ１、Ｘ２等の間隔、Ｙ１、Ｙ２等の間隔およびＺ０、Ｚ１等の間隔を等間隔に決め、その決められた間隔で配置されるソフトとＸ、Ｙの通りとＺ間の間隔が、自由な寸法が定義できるソフトがあるが、基本的な問題ではない。したがって、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトへのデータ変換は、絶対座標から格子状の層、通り、節点へのデータ形式の変換と考えてよい。
【００１５】
次にＳｔｐ３で３次元ＣＡＤソフトを用いて設計された３次元ＣＡＤソフト図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出する。３次元ＣＡＤソフト図面データでも３次元ＣＡＤソフトのメーカにより柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義された通り、構造要素の寸法、配置基準、基点のデータの並びに相違があり、通りの定義のできるもの、通りの定義できないもの様々であり、通りが定義できる３次元ＣＡＤソフトにもかかわらず設計者によっては、通りを定義せずに描画している場合もあるが、同一メーカの３次元ＣＡＤソフトデータ内は、同一の配置規則で配列されているので３次元ＣＡＤメーカごとの対応は必要となるが、構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出することができる。
【００１６】
Ｓｔｐ４では、Ｓｔｐ３で抽出された柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点の抽出データは、Ｓｔｐ３で抽出した３次元ＣＡＤソフト図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存するが、構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存される。Ｓｔｐ３で抽出された柱、梁、壁等の構造要素ごとに定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点の抽出データが、３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存する理由は、後述するＳｔｐ１０等で、一貫構造設計計算の結果と３次元ＣＡＤソフトの図と重ねて表示する際、一貫構造設計計算結果を絶対座標表示に変換し表示するため、３次元ＣＡＤソフトから抽出したデータを変換する必要がないためである。同様に、構造要素の断面データが、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存される理由は、Ｓｔｐ１１で断面不整合のアラームを出すために一貫構造設計計算結果と比較する際、断面表の形式と合わせることにより比較が容易になるからである。
【００１７】
Ｓｔｐ５では、先ずＳｔｐ４で一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトの表示用データを生成し、一貫構造設計計算用の構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかをＰＣ画面上に表示して確認する。例えば、Ｓｔｐ４で取り込まれＳｔｐ５で一貫構造設計計算ソフトの表示用データとして生成された表示結果が、図３の示す図であるとする。図３は、Ｓｔｐ５で一貫構造設計計算ソフトの表示用データを生成された後は、一貫構造設計計算ソフト使用時のどの段階でも図３を呼び出すことができ、３次元ＣＡＤソフトの原データとして構造要素の相互距離、構造要素の寸法を確認することができる。また図３は、灰色の太線で描かれているが、これは、以後構造設計結果の各種伏図と重ね合わせた場合に灰色の太線中に黒色の細線を重ね合せて説明する説明の都合上便利なように灰色の太線で描かれている。実際のＰＣ画面上では、色分け等も考えられるし、図３の様に太線で描き細線と区別する等の方法がある。以後、他の灰色の太線で描かれている図については、同様の解釈と考えて説明する。
【００１８】
図３の柱１ａの中心は、通りＸｂとは一致しているが通りＹａとはずれており、柱１ｂの中心は、通りＸｂとは一致しているが通りＹｂとはずれており、柱１ｃの中心は、通りＸａとずれているが通りＹｂとは一致している場合、各柱の中心と通りのずれの修正範囲の量を構造設計者が寸法数値することにより構造設計者の指定寸法範囲内であれば、あるいは通りを指定することによってＰＣの命令により、図３に示す中心のずれた柱１ａ、１ｂ、１ｃは、図４に示す柱１ａ４、１ｂ４、１ｃ４に移動し、柱と通りＸａ、Ｘｂ、Ｙａ、Ｙｂが一致するような構造図に自動変更が可能である。この自動修正の際、図３の梁２ａと梁２ｂは、柱１ａ４、１ｂ４、１ｃ４に移動により柱間距離が変わるために一貫構造設計計算ソフトの規則に基づき従来の柱に接した形で自動的に長さを変え図４の梁２ａ４と梁２ｂ４に書き換えられる。この修正命令は、柱の中心を合わせるだけでなく必要に応じ、全ての柱の外壁面を合わせる等構造設計者の要望により柱が通りと一致させない方法も可能であり構造設計者が修正された図４に相当する図を見ながら判断する場合に役に立つ。
【００１９】
次にＳｔｐ６では、Ｓｔｐ５で修正された図４の不十分な部分を検討し、構造設計者が修正する。例えば図４の柱１ｅの場合、どこの梁ともつながらず孤立している。一貫構造設計計算ソフトにおいては、柱は層と層の間を結び立っており、何がしかの梁で他の柱あるいは梁と連結していなくてはならないことになっている。そこで、構造設計者は、図４において図５で示す柱１ｅの中心を通る通りＸｃと通りＹｃを定義し柱１ｅを梁２ｄと連結させる梁２ｅ５を加え修正を行い一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図として完成させる。図５の柱、梁等の構造要素の断面寸法は、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠図面の断面寸法と変えておらず、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠図面の強度に関する構造部分を保存したデータと考えてよいように構造設計者は変更を加える。ここまでのＳｔｐ２からＳｔｐ６までの説明では、建築物の平面図に相当する伏図のみで説明したが、Ｓｔｐ２からＳｔｐ６までの検討を側面図に相当する軸組図においても行うことによって立体としての一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図として完成させる。
【００２０】
完成した構造図のデータをもとにＳｔｐ７からＳｔｐ９にかけて建築物の法に基づいた安全が満足されるまで、建築物の構造要素の断面寸法等を自動的に変更し一貫構造設計計算が繰り返し行われる。その建築物の計算結果は、躯体データとして保管され、その計算結果はＰＣ画面表示用の絶対座標に変換されＰＣ画面上に表示された図が、図６であるとする。図６は、本来実線で表すところであるが、説明の都合上、柱、梁を破線で表示している。実際のＰＣ画面表示は、破線表示に限らず線の色を変えるとか、柱、梁の矩形の内側を色分けするとかの見やすい方法が考えられる。この一貫構造設計計算は、本発明に関するだけでなく一般の建築構造物においても行われる法に基づいた建築物の安全評価で一般的なものであるので本文で詳述しない。
【００２１】
次にＳｔｐ１０では、Ｓｔｐ６で完成させた一貫構造設計計算用の躯体モデルの構造図の図５と一貫構造設計計算の計算結果を反映した図６をＰＣ画面上に重ねて表示した図７を表示し、３次元ＣＡＤソフトで設計された意匠設計図が、法に基づいた一貫構造設計計算上も安全であるか否か比較検討を行い、安全であることを確認する。例えば、図７において灰色太実線で表示された柱１ａ４は、３次元ＣＡＤソフトで描かれた柱と考えてよく、破線で表示された柱１ａ６は、一貫構造設計計算の結果であるが、柱１ａ４の面積が、柱１ａ６より大きく描かれていると言うことは、３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された図面が、安全側に設計されていると言うことが分かる。一方、同様に図７において灰色太実線で表示された柱１ｂ４は、３次元ＣＡＤソフトで描かれた柱と考えてよく、破線で表示された柱１ｂ６は、一貫構造設計計算の結果であるが、柱１ｂ４の断面積が、柱１ｂ６より小さく描かれていると言うことは、３次元ＣＡＤソフトで意匠設計された図面が、強度を満たしておらず、計算の結果柱１ｂ４断面積を柱１ｂ６の断面積まで大きくするように読み取れる。このように図から読み取れると同時に、Ｓｔｐ１１では、構造要素ごとに一覧表に表示し、断面寸法が小さく強度不足の構造要素については赤字で表示する等、断面不整合アラームを出し表示する。さらに、３次元ＣＡＤソフトの図の状態を保持しているＳｔｐ５で生成した表示用データ図３と一貫構造設計計算の計算結果を反映した図６をＰＣ画面上に重ねて表示した図８を表示することにより、一貫構造設計計算を行うために３次元ＣＡＤソフトの図面位置からある程度の距離移動した柱、梁等の移動量や安全評価のために柱、梁等の断面変更を総合的に比較検討することができる。
【００２２】
Ｓｔｐ１２で断面不整合アラームが出た場合には、構造設計者は、意匠設計者と調整し、Ｓｔｐ２に戻り意匠設計者が３次元ＣＡＤソフトの図面で不整合部分の構造要素の断面寸法を大きくする等の必要な変更を行い、あるいは、あまりにもむだに太い柱を細くする等の処置を行い、再度Ｓｔｐ２からＳｔｐ１２を繰り返しＳｔｐ１２の断面不整合アラームが問題なくなるまで繰り返し３次元ＣＡＤソフトの意匠図面と一貫構造設計計算ソフトの安全性評価の一連の設計作業がＳｔｐ１３で終了となる。
【実施例】
【００２３】
一貫構造設計計算ソフト
【産業上の利用可能性】
【００２４】
建築物の構造計算に関するソフトおよび建築物の構造計算ソフトを利用する建築設計業務。
【符号の説明】
【００２５】
Ｓｔｐ１ 開始
Ｓｔｐ２ ３次元ＣＡＤ図面を作成
Ｓｔｐ３ 柱、梁、壁等構造部材ごとに３次元ＣＡＤで定義されている通り、構造要素の配置基準、基点を抽出
Ｓｔｐ４ 抽出した３次元ＣＡＤデータを座標データのまま、 および断面データは一貫構造設計計算ソフトの 形式に変換して躯体ファイルの一部として変換保存
Ｓｔｐ５ 保存した座標データから通り、軸芯のずれ、等を作り出す指示を 与え一貫構造設計計算ソフト表示用のデータを生成
Ｓｔｐ６ 生成データを画面に表示し表示された図を 参照し一貫構造設計計算データを作成
Ｓｔｐ７ 構造計算開始
Ｓｔｐ８ 一貫構造設計計算
Ｓｔｐ９ 判定
Ｓｔｐ１０ 一貫構造設計計算結果と３次元表示データを重ねて表示し確認
Ｓｔｐ１１ 断面等不整合アラーム表示
Ｓｔｐ１２ 判定
Ｓｔｐ１３ 終了
Ｘ 座標軸Ｘ
Ｙ 座標軸Ｙ
Ｚ 座標軸Ｚ
Ｘ１ 層上のＹ軸に平行な通り
Ｘ２ 層上のＹ軸に平行な通り
Ｙ１ 層上のＸ軸に平行な通り
Ｙ２ 層上のＸ軸に平行な通り
Ｚ０ 地表に平行な層
Ｚ１ 地表に平行なＺ０とある間隔離れた層
Ｚ２ 地表に平行なＺ１とある間隔離れた層
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０ 層Ｚ０上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ１ 層Ｚ１上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
Ｘ０，Ｙ０，Ｚ２ 層Ｚ２上の通りＸ０と通りＹ０との交点の節点
１ａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｃ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｄ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
１ｅ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の柱
２ａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｃ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
２ｄ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の梁
Ｘａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｘｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｙａ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
Ｙｂ ３次元ＣＡＤソフト変換位置データのままの構造図の通り
１ａ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
１ｂ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
１ｃ４ ３次元ＣＡＤソフト変換データの軸芯位置を自動で通りに一致させた柱
２ａ４ １ａ４、１ｂ４の柱の移動に伴って移動した梁
２ｂ４ １ｂ４、１ｃ４の柱の移動に伴って移動した梁
２ｅ５ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅに構造設計者が設けた梁
Ｘｃ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅの中心を設けるためと柱１ｅに架けた梁２ｅ５を設けるために定義した通り
Ｙｃ ３次元ＣＡＤソフト変換データの孤立した柱１ｅの中心を設けるために定義した通り
１ａ６ 一貫構造設計計算の結果、断面が変化した柱
１ｂ６ 一貫構造設計計算の結果、断面が変化した柱
２ａ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
２ｂ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
２ｄ６ 一貫構造設計計算の結果、梁長が変化した梁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣを用い３次元ＣＡＤソフトで設計された３次元ＣＡＤソフト建築図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに記録あるいは定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、抽出した３次元ＣＡＤソフト建築図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存し、柱、梁、壁等の構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存し、一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのＰＣ表示用データを生成し、構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかを設計者がＰＣ画面上に表示した伏図や軸組図で確認し、伏図や軸組図の柱、梁等の軸芯のずれ等、自動で変換修正できる部分は、自動で変換修正し、ＰＣ画面上に表示された３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフト用データに変換されたＰＣに表示された伏図や軸組図の不十分な部分を設計者が検討しながら追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの構造図面として完成させることができる一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置。
【請求項２】
３次元ＣＡＤソフトの建築図面データから一貫構造設計計算ソフトが読み込み可能な表示用データに変換し、一貫構造設計計算ソフトの構造図面としてＰＣ画面に表示した伏図、軸組図に構造設計者が、追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させた伏図、軸組図と一貫構造設計計算ソフトの計算結果をＰＣ画面に表示した伏図、軸組図を重ね合せ、一貫構造設計計算結果と３次元ＣＡＤソフトの意匠設計建築図面との図面の相違あるいは断面不整合をＰＣ画面に上で確認検討し、一貫構造設計計算の結果を３次元ＣＡＤソフトの建築図面へフードバックする情報を検討でき、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトにデータ変換する過程で作成する各段階で作成される各種伏図、軸組図相互を重ね合せ表示し３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討でき、さらに、一貫構造設計計算結果の断面不整合アラームを構造要素ごとに一覧表に表示し参照しながら３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討できる一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２を一貫構造設計計算ソフト内の一連の手順に組み込むことにより、法で定められた建築物の強度安全性確認と３次元ＣＡＤへのフィードバック情報検討を一連の行為として行うことができる装置。
【請求項１】
ＰＣを用い３次元ＣＡＤソフトで設計された３次元ＣＡＤソフト建築図面データから柱、梁、壁等の構造要素ごとに記録あるいは定義されている通り、構造要素の寸法、配置基準、基点を抽出し、抽出した３次元ＣＡＤソフト建築図面データを３次元ＣＡＤソフトの絶対座標のデータのまま一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルの一部として保存し、柱、梁、壁等の構造要素の断面データは、一貫構造設計計算ソフトの構造要素の断面を定義している断面表の形式に変換して一貫構造設計計算の躯体データファイルの一部として変換保存し、一貫構造設計計算ソフトの躯体ファイルに取り込まれた３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフトのＰＣ表示用データを生成し、構造図面としてどの程度の情報が、取り込めたかを設計者がＰＣ画面上に表示した伏図や軸組図で確認し、伏図や軸組図の柱、梁等の軸芯のずれ等、自動で変換修正できる部分は、自動で変換修正し、ＰＣ画面上に表示された３次元ＣＡＤソフトのデータから一貫構造設計計算ソフト用データに変換されたＰＣに表示された伏図や軸組図の不十分な部分を設計者が検討しながら追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの構造図面として完成させることができる一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置。
【請求項２】
３次元ＣＡＤソフトの建築図面データから一貫構造設計計算ソフトが読み込み可能な表示用データに変換し、一貫構造設計計算ソフトの構造図面としてＰＣ画面に表示した伏図、軸組図に構造設計者が、追加修正を加え一貫構造設計計算ソフトの計算用の構造図面として完成させた伏図、軸組図と一貫構造設計計算ソフトの計算結果をＰＣ画面に表示した伏図、軸組図を重ね合せ、一貫構造設計計算結果と３次元ＣＡＤソフトの意匠設計建築図面との図面の相違あるいは断面不整合をＰＣ画面に上で確認検討し、一貫構造設計計算の結果を３次元ＣＡＤソフトの建築図面へフードバックする情報を検討でき、３次元ＣＡＤソフトから一貫構造設計計算ソフトにデータ変換する過程で作成する各段階で作成される各種伏図、軸組図相互を重ね合せ表示し３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討でき、さらに、一貫構造設計計算結果の断面不整合アラームを構造要素ごとに一覧表に表示し参照しながら３次元ＣＡＤソフトの建築図面へのフードバック情報を検討できる一貫構造設計と意匠３次元ＣＡＤの整合チェック補助装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２を一貫構造設計計算ソフト内の一連の手順に組み込むことにより、法で定められた建築物の強度安全性確認と３次元ＣＡＤへのフィードバック情報検討を一連の行為として行うことができる装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４１４１８（Ｐ２０１３−４１４１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７８５９（Ｐ２０１１−１７７８５９）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（７１１００７６９９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（７１１００７６９９）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]