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公開番号2021076907
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210520
出願番号2019200650
出願日20191105
発明の名称設計支援装置
出願人トヨタホーム株式会社
代理人個人,個人
主分類G06F 30/13 20200101AFI20210423BHJP(計算;計数)
要約【課題】建物に耐力壁を適切に配置することができる設計支援装置を提供する。
【解決手段】設計支援装置は、建物に作用する所定の水平力に抵抗するために建物に必要な耐力壁の長さの総和を必要壁長さとして算出する必要壁長さ算出部32と、その算出された必要壁長さを満たす最低限の耐力壁を建物に仮配置する耐力壁仮配置部33と、仮配置された耐力壁の配置について調整を行う耐力壁配置調整部34とを備える。耐力壁配置調整部34では、建物に仮配置した耐力壁の配置位置に基づいて、当該耐力壁の有効壁長さを算出する。また、仮配置した複数の耐力壁のうち、有効壁長さが比較的大きい耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい耐力壁に置き換える耐力壁置換処理を行う。
【選択図】 図3
特許請求の範囲【請求項1】
耐力壁を備える建物を対象として、その対象建物に前記耐力壁を配置する際の設計支援を行う設計支援装置であって、
前記対象建物に作用する所定の水平力に抵抗するために前記対象建物に必要な前記耐力壁の長さの総和を必要壁長さとして算出する必要壁長さ算出手段と、
前記算出された前記必要壁長さを満たす最低限の前記耐力壁を前記対象建物に仮配置する耐力壁仮配置手段と、
前記対象建物に前記仮配置した前記耐力壁の配置位置に基づいて、当該耐力壁の有効壁長さを算出する有効壁長さ算出手段と、
前記対象建物に前記仮配置した複数の前記耐力壁のうち、前記有効壁長さが比較的大きい前記耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい前記耐力壁に置き換える耐力壁置換手段と、
を備えることを特徴とする設計支援装置。
続きを表示(約 120 文字)【請求項2】
前記耐力壁置換手段は、前記対象建物に前記仮配置した複数の前記耐力壁のうち、前記有効壁長さが最も大きい前記耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい前記耐力壁に置き換えることを特徴とする請求項1に記載の設計支援装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、設計支援装置に関する。
続きを表示(約 6,600 文字)【背景技術】
【0002】
住宅等の建物には、建物にかかる地震や風圧等の水平力に抵抗すべく耐力壁が設けられる場合がある。耐力壁を有する建物を設計するにあたっては、耐力壁を建物においてどの位置に配置するかを決定する配置設計が行われる。この配置設計では、建築基準法等で定められる種々の基準を満たすように、耐力壁が建物に配置されることになる。また、近年では、こうした配置設計を自動で行う設計支援システムも一部で提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
耐力壁を有する建物では、建物に作用する地震力や風圧力に抵抗するために必要な耐力壁の長さ(詳しくは耐力壁の長さの総和)が必要壁長さとして予め決まっている。そのため、耐力壁の配置設計に際しては、耐力壁の長さが必要壁長さ以上となるように、耐力壁を建物に配置する必要がある。
【0004】
ここで、耐力壁の配置設計を行う際には、例えば以下のような手順で配置設計を行うことが考えられる。まず、耐力壁の長さが、必要壁長さに余裕度(余裕度は1よりも大きい)を乗じた値よりも大きくなるよう、耐力壁を建物に仮配置する。この場合、安全を見て耐力壁が建物に過剰気味に配置されることになる。耐力壁の仮配置を行った後、耐力壁の配置について詳細設計を行う。この詳細設計では、仮配置した耐力壁の一部を建物から取り除くことで、耐力壁が建物全体においてバランスよく配置されるよう、耐力壁の配置について調整を行う。この詳細設計においては、例えば建物の剛心が建物の重心に近づくように、建物から耐力壁を順次取り除いていくことで、バランスのよい耐力壁の配置を行う。このような手順によれば、耐力壁を建物に最適なバランスで配置することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2002−350295号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した耐力壁の配置設計の手順では、まず耐力壁を建物に過剰気味に仮配置し、その後、詳細設計において仮配置した耐力壁の一部を取り除いていくことで、耐力壁の最適配置を行っている。このような手順で耐力壁の配置設計を行う場合、詳細設計時における耐力壁の取り除き方によっては、耐力壁が十分に削減されないことが想定される。その場合、建物において耐力壁が必要以上に配置されることになり、建物コストの増大等の不都合を招くおそれがある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、建物に耐力壁を適切に配置することができる設計支援装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決すべく、第1の発明の設計支援装置は、耐力壁を備える建物を対象として、その対象建物に前記耐力壁を配置する際の設計支援を行う設計支援装置であって、前記対象建物に作用する所定の水平力に抵抗するために前記対象建物に必要な前記耐力壁の長さの総和を必要壁長さとして算出する必要壁長さ算出手段と、前記算出された前記必要壁長さを満たす最低限の前記耐力壁を前記対象建物に仮配置する耐力壁仮配置手段と、前記対象建物に前記仮配置した前記耐力壁の配置位置に基づいて、当該耐力壁の有効壁長さを算出する有効壁長さ算出手段と、前記対象建物に前記仮配置した複数の前記耐力壁のうち、前記有効壁長さが比較的大きい前記耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい前記耐力壁に置き換える耐力壁置換手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、耐力壁の配置設計に際し、まず対象建物に耐力壁が仮配置される。この仮配置においては、対象建物に必要壁長さを満たす最低限の耐力壁が仮配置される。したがって、この仮配置では、余裕度が加味されることなく、対象建物に必要最低限の耐力壁が仮配置される。
【0010】
ここで、対象建物に配置される耐力壁は、通常、梁の上に設置されるため、耐力壁に作用する鉛直荷重により梁がたわむこと考えられる。この場合、そのようなたわんだ梁の上に設置される耐力壁はその耐力が低減することになり、換言すると耐力壁の実長さ分の耐力よりも低い耐力しか発揮できないことになる。そこで、本発明では、対象建物に配置された耐力壁について、実際にはどれくらいの壁長さの耐力壁の耐力しか発揮できないかを算出することとしており、つまりは、当該耐力壁の有効壁長さを算出することとしている。
【0011】
具体的には、梁上に仮配置された耐力壁は、梁のたわみが大きいほどその耐力が低減すると考えられ、換言すると、梁のたわみが大きいほどその有効壁長さが小さくなると考えられる。また、梁のたわみの大きさは、梁上に配置される耐力壁の配置位置によって変わると考えられる。例えば、耐力壁が梁を下方から支える柱の真上に位置しているか否か等に応じて、変わると考えられる。そのため、耐力壁の有効壁長さは、結局のところ、対象建物における耐力壁の配置位置に応じて決まると考えられる。そこで、耐力壁の有効壁長さを算出するに際しては、対象建物における耐力壁の配置位置に基づき、当該耐力壁の有効壁長さを算出することとしている。
【0012】
そして、仮配置された複数の耐力壁のうち、有効壁長さが比較的大きい耐力壁を、それよりも壁長さの大きい耐力壁に置き換えるようにしている。この場合、複数の耐力壁のうち、耐力をより発揮する位置に配置された耐力壁が、それよりも大きな耐力を有する耐力壁に置き換えられることになる。このため、その置き換えにより、耐力壁の耐力を大きく向上させることが可能となる。この場合、必要最低限の耐力壁を仮配置した時点から耐力壁の数が大きく増えることなく、対象建物に必要な耐力壁を配置することが可能となる。これにより、対象建物に耐力壁を配置するにあたり、耐力壁が必要以上に配置されるのを抑制することができ、耐力壁を適切に配置することが可能となる。
【0013】
第2の発明の設計支援装置は、第1の発明において、前記耐力壁置換手段は、前記対象建物に前記仮配置した複数の前記耐力壁のうち、前記有効壁長さが最も大きい前記耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい前記耐力壁に置き換えることを特徴とする。
【0014】
本発明によれば、対象建物に仮配置された複数の耐力壁のうち、有効壁長さが最も大きい耐力壁を、当該耐力壁よりも壁長さの大きい耐力壁に置き換えることとしている。この場合、その置き換えにより、耐力壁の耐力をより効果的に向上させることが可能となる。そのため、必要最低限の耐力壁を仮配置した時点から耐力壁の数が増えるのをより一層抑えながら、対象建物に必要な耐力壁を配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
建物の構成を示す平面図。
設計支援装置の概略構成を示す図。
設計支援処理を示す機能ブロック図。
耐力壁の配置調整の流れを説明するための平面図。
耐力壁配置調整処理を示すフローチャート。
耐力壁配置再調整処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0016】
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、建物に耐力壁を配置する際の設計支援を行う設計支援装置について具体化している。以下においては、設計支援装置の説明を行うに先立ち、まず設計支援装置による設計支援の対象となる建物の一例について説明する。本実施形態では、建物が、鉄製の柱と梁とにより骨組みが構築される鉄骨軸組工法による3階建ての建物とされている。以下では、この建物の概要について図1を参照しながら説明する。なお、図1は、建物の構成を示す平面図であり、建物の二階部分を示している。
【0017】
図1に示すように、建物10には、その外周部に設けられる外壁11aと、隣り合う屋内空間を間仕切る間仕切り壁11bとが設けられている。建物10では、これら外壁11a及び間仕切り壁11bにより壁部11が形成されている。また、建物10には、壁部11の内部に耐力壁15が設けられている。耐力壁15は、例えばラチス柱からなり、建物10の各階にそれぞれ複数ずつ配置されている。また、耐力壁15は、建物10において梁の上に立設されており、その下端部が梁に対して接合金物等を用いて接合(固定)されている。
【0018】
なお、建物10において互いに直交する2つの方向をそれぞれX方向及びY方向とした場合、建物10には、X方向に延びる耐力壁15と、Y方向に延びる耐力壁15とがそれぞれ配置されている。
【0019】
建物10には、耐力壁15として、壁長さ(換言すると壁幅)の異なる複数種類(具体的には2種類)の耐力壁15が用いられている。これらの耐力壁15のうち、壁長さの小さい耐力壁15は耐力壁15aであり、壁長さの大きい耐力壁15は耐力壁15bである。本実施形態では、耐力壁15aの壁長さが耐力壁15bの壁長さの半分とされ、例えば耐力壁15aの壁長さが500mm(0.5m)、耐力壁15bの壁長さが1000mm(1.0m)とされている。また、耐力壁15aは、その耐力が耐力壁15bの半分に設定されている。
【0020】
続いて、設計支援装置20について図2に基づいて説明する。図2は、設計支援装置20の概略構成を示す図である。
【0021】
図2に示すように、設計支援装置20は、パーソナルコンピュータにより構成され、建物の設計を行うためのCADプログラムを有している。設計支援装置20は、制御部21と、操作部22と、表示部23と、記憶部24とを備える。制御部21は、建物10に耐力壁15を配置する際の設計支援処理等、各種処理を行うものである。操作部22は、設計支援処理に必要な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備えて構成されている。表示部23は、設計支援処理に関する各種情報を表示するもので、ディスプレイからなる。記憶部24は、設計支援処理に必要な各種情報を記憶するものである。
【0022】
次に、設計支援装置20により行われる設計支援処理の流れについて図3に基づいて説明する。図3は設計支援処理を示す機能ブロック図である。なお、図3中の各ブロックは制御部21により実現されている。また、以下では、上述した建物10を対象に設計支援処理を行うことを想定しており、設計支援装置20の記憶部24には、建物10のCADデータ(設計データ)があらかじめ記憶されているものとする。詳しくは、記憶部24には、建物10に耐力壁15が配置される前のCADデータがあらかじめ記憶されているものとする。なお、建物10が対象建物に相当する。
【0023】
図3に示すように、建物データ取得部31は、記憶部24より建物10のCADデータを読み出して取得する。建物10のCADデータには、建物10の外形や間取りに関するデータや、建物10を構成する各種部材のデータ等が含まれている。本設計支援処理では、この建物データ取得部31により取得した建物10のCADデータ上に耐力壁15を配置していくこととしている。
【0024】
必要壁長さ算出部32は、建物10に作用する所定の水平力に抵抗するために必要な耐力壁15の長さの総和を必要壁長さとして算出する。この算出は、建物データ取得部31により取得した建物10の設計データに基づき行われる。所定の水平力としては、地震力と風圧力が挙げられる。必要壁長さ算出部32では、建物10の各階ごとに、その階において必要な耐力壁15の長さの総和を当該階の必要壁長さL(ha)として算出する。必要壁長さL(ha)の算出は、建物10のX方向に延びる耐力壁15と、Y方向に延びる耐力壁15とのそれぞれについて行われる。つまり、この算出は、各方向(X方向,Y方向)ごとに行われる。
【0025】
具体的には、必要壁長さ算出部32では、建物10の所定階における耐力壁15の必要長さを算出する際、まず、その所定階における各通りごとに、通りにおいて必要な耐力壁15の長さの総和を通りの必要壁長さL(hb)として算出する。そして、各通りの必要壁長さL(hb)を算出した後、それら算出した各通りの必要壁長さL(hb)を積算することで、所定階における耐力壁15の必要壁長さL(ha)を算出する。なお、必要壁長さ算出部32が必要壁長さ算出手段に相当する。
【0026】
耐力壁仮配置部33は、必要壁長さ算出部32により算出された必要壁長さを満たす最低限の耐力壁15を建物10に仮配置する。耐力壁仮配置部33では、建物10の各階ごとに、その階における必要壁長さL(ha)を満たす最低限の耐力壁15を当該階(詳しくはその壁部11内)に仮配置する。具体的には、耐力壁仮配置部33では、耐力壁15の壁長さの総和が当該階の必要壁長さL(ha)以上となる最低限の耐力壁15を当該階に仮配置する。また、耐力壁仮配置部33では、耐力壁15の仮配置が建物10の各方向(X方向及びY方向)ごとに行われる。なお、耐力壁仮配置部33が耐力壁仮配置手段に相当する。
【0027】
図4(a)には、耐力壁仮配置部33により、耐力壁15を建物10に仮配置した状態を示している。なお、図4(a)では、建物10の二階部分に耐力壁15を仮配置した状態を示している(後述する図4(b)及び(c)も、(a)と同様、建物10の二階部分が示されている)。図4(a)に示すように、本実施形態では、耐力壁仮配置部33により、耐力壁15として、壁長さが小さい(詳しくは壁長さが500mmとされた)耐力壁15aを建物10に仮配置することとしている。したがって、本実施形態では、耐力壁仮配置部33により、同じ壁長さの耐力壁15aが建物10において複数箇所に仮配置される。
【0028】
耐力壁配置調整部34は、建物10に仮配置された耐力壁15の配置について調整を行う配置調整処理を実施する。以下、この配置調整処理について図5に示すフローチャートに基づき説明する。また、配置調整処理は、建物10の各階ごとに行われ、例えば1階→2階→3階の順に行われる。また、配置調整処理は、建物10の各階において、各方向(X方向及びY方向)ごとに行われる。なお、以下の説明では、建物10において配置調整処理を行う対象の階を対象階といい、その対象階の各方向(X方向及びY方向)のうち配置調整処理の対象となっている方向を対象方向という。
【0029】
図5に示すように、まずステップS11では、建物10の対象階において対象方向(X方向又はY方向)に延びる各通りのうち、耐力壁15の配置調整を行う通りを対象通りとして決定する。すなわち、本配置調整処理では、対象階における対象方向の各通りごとに耐力壁15の配置調整を行うこととしており、本ステップでは、その配置調整を行う通りを対象通りとして決定する。
【0030】
また、ここでは、建物10の二階部分が対象階とされ、その二階部分のX方向が対象方向とされた場合の配置調整処理を想定している。そして、その配置調整処理のステップS11において、二階部分におけるX方向の各通りのうち、外壁11aに沿った所定の通りTx(図4(a)参照)が対象通りTxとして決定されたものとする。
(【0031】以降は省略されています)

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