(57)【要約】【課題】骨組構造のレイアウトを判断基準として自動的に座屈長さを設定する。【解決手段】骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システムであって、予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力手段と、節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化手段と、グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定手段と、座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さをグループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定手段とを備えた。【選択図】図１
2010123065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システムであって、
予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力手段と、
節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化手段と、
前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定手段と、
前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定手段と
を備えたことを特徴とする骨組構造設計システム。
【請求項２】
骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システムにおける骨組構造設計方法であって、
予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力ステップと、
節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化ステップと、
前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定ステップと、
前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定ステップと
を有することを特徴とする骨組構造設計方法。
【請求項３】
骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システム上で動作する骨組構造設計プログラムであって、
予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力ステップと、
節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化ステップと、
前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定ステップと、
前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定ステップと
をコンピュータに行わせることを特徴とする骨組構造設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）解析の結果に基づいて、骨組構造の最適化設計を行う骨組構造設計システム、骨組構造設計方法及び骨組構造設計プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
骨組構造物の設計作業においては、骨組を構成する部材の断面形状を作業者の経験に基づいて仮定し、この仮定した断面形状を用いて有限要素法によって構造解析を行うためのモデル化を行って各部材に作用する断面力（曲げモーメントやせん断力）を求め、この断面力と部材の断面から部材に発生する応力を計算し、その応力が許容値以内であれば合格であり、許容値以上であれば部材の断面を少し大きくして再度、同じ処理を繰り返すという手順で行われるのが一般的であ。
なお、先行技術として、遺伝的探索法を用いた最適化設計装置において、設計変数データの数が膨大となる実設計問題において、自動計算を実施し、最適解を得ることを可能にする装置により、高精度な最適骨組構造設計を実施可能にし、骨組構造の安全性及び信頼性を向上することができる最適化設計装置知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３４６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、骨組構造物の設計を最適化する場合において、骨組構造を構成する部材の強度を適切に評価するためには、各部材に対して座屈長さを設定する必要がある。単純な構造であれば、座屈長さは部材の長さに等しいが、複雑な構造となると他の部材との関係によって座屈長さは変化するため、設計者は、図面を見ながら部材毎に他の部材との関係を考慮しながら一つ一つ座屈長さを設定しなければならない。部材の数が数千にも及ぶ大規模な骨組構造物において、図面を見ながら数千もある部材の座屈長さを人手で入力することは、非常に手間がかかる上、入力ミスも多く、骨組構造を構成する部材の強度を適切に評価することができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、骨組構造のレイアウトを判断基準として自動的に座屈長さを設定することができる骨組構造設計システム、骨組構造設計方法及び骨組構造設計プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システムであって、予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力手段と、節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化手段と、前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定手段と、前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システムにおける骨組構造設計方法であって、予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力ステップと、節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化ステップと、前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定ステップと、前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定ステップとを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明は、骨組構造物のＦＥＭ解析モデルデータを用いて、前記骨組構造物の強度評価を行った結果に基づいて骨組構造物の設計を行う骨組構造設計システム上で動作する骨組構造設計プログラムであって、予め作成された骨組構造のＦＥＭ解析モデルデータを読み込む入力ステップと、節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグループ化ステップと、前記グループ化された部材のうち、節点における接続部材の接続方向に基づいて、座屈長さの候補を決定する候補決定ステップと、前記座屈長さの候補のうち、最も長い座屈長さ選択し、該最も長い座屈長さを前記グループ化された部材における座屈計算のための座屈長さに設定する座屈長さ設定ステップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、骨組構造のレイアウトを判断基準として自動的に座屈長さを設定することができるため、精度良くかつ効率的に最適化設計を行うための骨組構造を構成する部材の強度を適切に評価することが可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態による骨組構造設計システムを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、ＦＥＭ解析の結果に基づいて、骨組構造の最適化設計を行う骨組構造設計システムであり、コンピュータ装置から構成する。符号２は、キーボードやマウス等から構成する入力部である。符号３は、液晶のディスプレイ装置等から構成する表示部である。符号１１は、入力部２から入力される情報に基づいてＦＥＭ解析用のモデルデータを作成するモデル作成部である。符号１２は、モデル作成部１１において作成されたＦＥＭ解析用のモデルデータを記憶するモデルデータ記憶部である。符号１３は、モデル作成部１１において作成したモデルデータの中から節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすべき部材の集合をグループ化するグルーピング処理部である。符号１４は、グルーピング処理部１３においてグルーピングされた１つの部材と見なすべき部材の座屈長さを設定する座屈長さ設定部である。
【００１０】
符号１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析用モデルデータを読み込んでＦＥＭ（Finite Element Method；有限要素法）解析を実行するＦＥＭ解析部である。モデル生成部１１及びＦＥＭ解析部１５は、公知のＦＥＭモデル生成ソフトウェアやＦＥＭ解析ソフトウェア等を用いる。符号１６は、ＦＥＭ解析部１５において求めた各要素の応力や変形量に基づいて、強度評価の判定を行う強度評価部である。符号１７は、強度評価部１６の評価結果に応じて、骨組構造を構成する部材の断面形状を変更するために、ＪＩＳ（日本工業規格）で定められている部材の断面形状を選択する断面形状選択部である。符号１８は、強度評価部１６における強度評価の情報を記憶する評価結果記憶部である。符号２１、２２、２３、…、２６は、ＪＩＳで定められている骨組構造物に用いられる部材の部材データが予め記憶されている部材データ記憶部である。部材データ記憶部２１〜２６には、Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、角鋼管、溝型鋼、丸鋼管、Ｌ型鋼の６種類の部材データが予め記憶されている。
【００１１】
ここで、図５を参照して、図１に示す部材データ記憶部のテーブル構造を説明する。図５は、Ｈ型鋼データ記憶部２１のテーブル構造を示す図である。図５に示すように、ＪＩＳで定められているＨ型鋼は、Ｈ（高さ）×Ｂ（幅）、ｔ１（ウェブ厚）、ｔ２（フランジ厚）の寸法によって断面形状を特定することができる。それぞれのＨ型鋼の断面形状について順番号の識別番号が付与されており、この識別番号は、各断面形状の断面積が昇順になるように付与されている。図５においては、省略されているが、Ｈ型鋼データ記憶部２１には、各断面形状毎（識別番号毎）に、Ｚ軸、Ｙ軸それぞれの断面二次モーメントの値、捩りモーメントの値、Ｚ軸、Ｙ軸それぞれのせん断面積の値が関係付けられて記憶されている。その他の部材（Ｉ型鋼、角鋼管、溝型鋼、丸鋼管、Ｌ型鋼）についても同様なテーブル構造によって部材データが予め記憶されており、断面積が昇順になるように識別番号が付与されている。
【００１２】
次に、図２を参照して、図１に示す骨組構造設計システム１の動作を説明する。図２は、図１に示す骨組構造設計システム１の動作を示すフローチャートである。まず、作業者は、入力部２を操作することによりモデル生成部１１と対話を行いながら、骨組構造の構造物（例えば図７に示すような構造物）のＦＥＭ解析モデルを定義する（ステップＳ１）。このＦＥＭ解析モデルのデータには、使用する部材の材料及び部材の断面形状を特定する情報も含まれる。使用する部材の種類（Ｈ型鋼、Ｉ型鋼、角鋼管、溝型鋼、丸鋼管、Ｌ型鋼）の選択、材質の選択及び初期状態として仮に選択する断面形状の選択は、作業者が予め記憶されているものの中から任意に選択することにより行う。断面形状の選択は、選択した部材の種類の断面形状のデータが記憶された部材データ記憶部の中から選択する。例えば、Ｈ型鋼であれば、Ｈ型鋼データ記憶部２１に記憶されているものの中から選択する。ここでは、Ｈ型鋼の識別番号「８」の断面形状が選択されたものとする。
【００１３】
また、作業者は、入力部２を操作して、骨組構造物に対する荷重条件の情報を入力する。これを受けて、モデル生成部１１は、定義されたデータに基づいて、設計対象のＦＥＭ解析モデルデータを生成し、このＦＥＭ解析モデルデータをモデルデータ記憶部１２へ記憶する。これにより、モデルデータ記憶部１２には、設計対象の骨組構造物のＦＥＭ解析用のモデルデータが記憶されたことになる。
【００１４】
次に、作業者が入力部２から設計最適化処理の実行を指示する操作を行うと、座屈長さ設定部１４は、モデル作成部１１によって作成されて、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析モデルデータに対して、座屈長さの設定を行い、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析モデルデータを更新する。（ステップＳ２）。この座屈長さの設定処理の詳細は、後述する。
【００１５】
次に、モデル作成部１１は、座屈長さの設定が終了すると、ＦＥＭ解析部１５に対して、ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析モデルデータを読み込む（ステップＳ３）。そして、ＦＥＭ解析部１５は、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求める（ステップＳ４）。ＦＥＭ解析部１５は、ここで求めた解析結果（各要素毎の応力や変形量）を強度評価部１６へ出力する。これを受けて、強度評価部１６は、骨組構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。強度評価は、各部材毎の応力や変形量の値が予め決められたしきい値を超えたか否かを判定することにより行い、各部材毎の評価結果とＦＥＭ解析結果の情報を評価結果記憶部１８へ記憶する。
【００１６】
次に、強度評価部１６は、全ての部材が合格した（応力や変形量の値が予め決められたしきい値を超えていない）か否かを判定する（ステップＳ６）。この判定の結果、全ての部材が合格していた場合、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている現時点のモデルデータを別の記憶領域に一時保存するとともに、評価結果記憶部１８に記憶されている現時点の評価結果情報を別の記憶領域に一時保存する（ステップＳ７）。そして、強度評価部１６は、断面形状選択部１７に対して、不合格になっていない部材の断面形状を１ランク下げる指示を出す。この例では、この時点で不合格の部材はないため全ての部材が対象となる。これを受けて、断面形状選択部１７は、モデル作成部１１に対して、現時点で設定されている断面形状の識別番号を問い合わせる。これを受けて、モデル作成部１１は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている断面形状の識別番号を読み出して、断面形状選択部１７に対して回答する。
【００１７】
断面形状選択部１７は、Ｈ型鋼データ記憶部２１を参照して、Ｈ型モデル作成部１１から回答された断面形状の識別番号から１ランク下げた断面形状の識別番号を特定する。ここでいう１ランク下げるとは、断面形状の識別番号が１つ小さい値になる（断面積が小さくなる）識別番号を選択することである。例えば、現時点の識別番号が「８」であれば「７」を選択することである。断面形状選択部１７は、ここで選択した断面形状の識別番号をモデル作成部１１に対して通知し、モデルデータの更新を指示する。これを受けて、モデル作成部１１は、通知された断面形状の識別番号をモデルデータに定義してモデルデータを更新する（ステップＳ８）。そして、モデル作成部１１は、断面形状の識別番号の更新が終了すると、ＦＥＭ解析部１５に対して、ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。
【００１８】
これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析モデルデータを読み込み（ステップＳ３）、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求め（ステップＳ４）、強度評価部１６は、再び骨組構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。そして、全ての部材が合格したか否かを判定し（ステップＳ６）、全ての部材が合格である限り、ステップＳ３〜Ｓ８の処理を繰り返す。
【００１９】
一方、仮に設定した断面形状の状態において、全ての部材が合格でなかった場合（ステップＳ６においてＮｏ）、強度評価部１６は、一度全ての部材が合格したか否かを判定する（ステップＳ９）。この例では、この時点で全ての部材が合格になっていないため、ステップＳ９の判定結果はＮｏとなる。続いて、強度評価部１６は、断面形状選択部１７に対して、不合格になった部材の断面形状を１ランク上げる指示を出す。これを受けて、断面形状選択部１７は、モデル作成部１１に対して、不合格であった部材に対して、現時点で設定されている断面形状の識別番号を問い合わせる。これを受けて、モデル作成部１１は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている断面形状の識別番号を読み出して、断面形状選択部１７に対して回答する。
【００２０】
断面形状選択部１７は、Ｈ型鋼データ記憶部２１を参照して、Ｈ型モデル作成部１１から回答された断面形状の識別番号から１ランク上げた断面形状の識別番号を特定する。ここでいう１ランク上げるとは、断面形状の識別番号が１つ大きい値になる（断面積が大きくなる）識別番号を選択することである。例えば、現時点の識別番号が「８」であれば「９」を選択することである。断面形状選択部１７は、ここで選択した断面形状の識別番号をモデル作成部１１に対して通知し、モデルデータの更新を指示する。これを受けて、モデル作成部１１は、通知された断面形状の識別番号をモデルデータに定義してモデルデータを更新する（ステップＳ１０）。そして、モデル作成部１１は、断面形状の識別番号の更新が終了すると、ＦＥＭ解析部１５に対して、ＦＥＭ解析処理の実行を指示する。
【００２１】
これを受けて、ＦＥＭ解析部１５は、モデルデータ記憶部１２に記憶されているＦＥＭ解析モデルデータを読み込み（ステップＳ３）、ＦＥＭ解析を実行して、各要素毎の応力や変形量を求め（ステップＳ４）、強度評価部１６は、再び骨組構造物を構成する各部材毎の強度評価を行う（ステップＳ５）。そして、全ての部材が合格したか否かを判定し（ステップＳ６）、全ての部材が合格でない限り、ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０の処理を繰り返す。
【００２２】
次に、不合格部材の断面形状を１ランクずつ上げた結果、全ての部材が合格になると、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に記憶されている現時点のモデルデータを別記憶領域に一時保存するとともに、評価結果記憶部１８に記憶されている現時点の評価結果情報を別の記憶領域に一時保存する（ステップＳ７）。そして、断面形状選択部１７によって、不合格になっていない部材の断面形状を１ランクずつ下げながら、強度評価部１６によって強度評価を行い、ステップＳ６の判定結果がＮｏになるまでステップＳ３〜Ｓ８の処理を繰り返す。
【００２３】
そして、全ての部材が合格でなくなった時点で、強度評価部１６は、一度全ての部材が合格したか否かを判定する（ステップＳ９）。この例では、一度全ての部材が合格になっているので、強度評価部１６は、モデルデータ記憶部１２に一時保存してあるモデルデータと、評価結果記憶部１８に一時保存してある評価結果情報を元の記憶領域に戻す（ステップＳ１１）。そして、モデルデータ記憶部１２に記憶されたＦＥＭ解析モデルデータと、評価結果記憶部１８に記憶されている評価結果情報とを設計図書情報として表示部３へ表示する。この設計図書情報は、図示しない印刷装置に対して出力することにより、設計図書情報の印刷物を作成するようにしてもよい。
【００２４】
次に、図３を参照して、図２に示す座屈長さの設定処理（ステップＳ２）の動作について説明する。図３は、図１に示す座屈長さ設定部１４の詳細動作を示すフローチャートである。まず、座屈長さ設定部１４は、グルーピング処理部１３に対して、モデルデータ中に定義されている部材のグルーピング処理を実行するように指示を出す。骨組構造物のＦＥＭ解析用モデルデータは、図７に示すように、部材が接続される位置に節点（図７に示す○印）を定義する必要があり、１つのＨ型鋼であっても複数の部材要素に分割して定義するのが一般的である。すなわち、モデルデータ上は、実際の構造物では１つの部材が用いられていても複数の部材で定義されていることになる。
【００２５】
例えば、図７において、符号Ｈ１で示す１本のＨ型鋼が用いられる梁は、５つの節点（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）を定義しなければならないため、梁Ｈ１は、節点Ｓ１、Ｓ２を両端にもつ要素と、節点Ｓ２、Ｓ３を両端にもつ要素と、節点Ｓ３、Ｓ４を両端にもつ要素と、節点Ｓ４、Ｓ５を両端にもつ要素の４つの要素が存在することになる。しかし、実際の構造物には、１本のＨ型鋼が用いられているため、グルーピング処理は、４つの要素を１つの部材と見なして解析が行えるようにグループ化するものである。グルーピング処理部１３は、モデル作成部１１において作成したモデルデータの中から節点で接合された複数の部材が１つの直線を形成している部材を探索し、１つの直線を形成している複数の部材を１つの部材と見なすようにグループ化処理を実行する（ステップＳ２１）。このグルーピング処理の詳細動作は後述する。グルーピング処理部１３は、グループ化した要素（部材）を定義したグループリスト情報を座屈長さ設定部１４へ出力する。
【００２６】
次に、座屈長さ設定部１４は、グループリストに定義されているグループ化部材（１つの部材と見なす部材）のそれぞれに対して、ステップＳ２２〜Ｓ３１の処理を行う。座屈長さ設定部１４は、グループリスト上のＩ番目のグループが柱または梁であるかを判定する（ステップＳ２３）。この判定は、垂直か水平であるかによって判定する。この判定の結果、柱でもなく梁でもない場合は、次のグループに処理を移行する。
【００２７】
一方、柱か梁である場合、座屈長さ設定部１４は、グループ化した部材の局所座標系を決定する（ステップＳ２４）。局所座標系は、部材の長手方向をＸ軸とし、局所座標系のＺ軸は、グローバル座標系（モデルデータの座標系）のＹ軸に近い方とした直交座標系を決定する。そして、座屈長さ設定部１４は、Ｉ番目のグループ化部材を構成する１つ１つの部材に対して、ステップＳ２５〜Ｓ２８の処理を行う。座屈長さ設定部１４は、各部材（節点で挟まれた部材）に対して、局所座標系のＹ軸方向から接続されている部材があるかをチェックし、接続されていれば、その部材長さをＹ軸方向の座屈長さの候補とする（ステップＳ２６）。また、座屈長さ設定部１４は、各部材（節点で挟まれた部材）に対して、局所座標系のＺ軸方向から接続されている部材があるかをチェックし、接続されていれば、その部材長さをＺ軸方向の座屈長さの候補とする（ステップＳ２７）。
【００２８】
次に、座屈長さ設定部１４は、Ｙ軸方向の座屈長さの複数の候補のうち、最も長い座屈長さ（部材長さ）をＹ軸方向の座屈長さとする（ステップＳ２９）。また、座屈長さ設定部１４は、Ｚ軸方向の座屈長さの複数の候補のうち、最も長い座屈長さ（部材長さ）をＺ軸方向の座屈長さとする（ステップＳ３０）。この処理を、全てのグループ化部材に対して行うことにより、グループ化部材（実際には１本の部材）に対して、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の座屈長さを求め、求めた座屈長さの値をモデル作成部１１へ出力する。モデル作成部１１は、座屈長さ設定部１４から出力された座屈長さの値をモデルデータ中に定義して、モデルデータ記憶部１２へ記憶する。
【００２９】
ここで、図３に示す処理動作について、図６を参照して説明する。図６において、符号Ｈ１で示す梁がＩ番目のグループ化部材である場合、座屈長さ設定部１４は、梁Ｈ１の長手方向を局所座標系のＸ軸とし、グローバル座標系のＹ軸に近い方向を局所座標系のＺ軸とした直交座標系を定義する。そして、梁Ｈ１に対して、Ｙ軸方向から延びる部材の接続状態をチェックすると、梁Ｈ１に対して２箇所で部材が接続されているため、Ｙ軸方向の座屈長さの候補ａ、ｂ、ｃを求めることができる。また、梁Ｈ１に対して、Ｚ軸方向から延びる部材の接続状態をチェックすると、梁Ｈ１に対して１箇所で部材が接続されているため、Ｚ軸方向の座屈長さの候補ｄ、ｅを求めることができる。そして、Ｙ軸方向の座屈長さの候補ａ、ｂ、ｃのうち、最も長い候補はｂであるため、Ｙ軸方向の座屈長さを３５００ｍｍと設定する。また、Ｚ軸方向の座屈長さの候補ｄ、ｅのうち、最も長い候補はｄであるため、Ｚ軸方向の座屈長さを４６００ｍｍと設定する。このような処理を実行することにより、作業者が逐一座屈長さを設定することなく、自動的に設定することが可能となる。
【００３０】
次に、図４を参照して、座屈長さを設定するために必要な骨組構造物を構成する部材を定義するための有限要素をグルーピングする処理を説明する。図４は、図１に示すグルーピング処理部１３の詳細動作を示すフローチャートである。まず、グルーピング処理部１３は、モデル作成部１１を介して、モデルデータ記憶部１２に記憶されているモデルデータを読み出す。そして、モデルデータを参照して、一直線となっている部材を探索する（ステップＳ４１）。そして、グルーピング処理部１３は、基線データがあるか否かを判定する（ステップＳ４２）。基線データとは、強度部材が配設されることになる軸線沿う基準線の座標データである。
【００３１】
この判定の結果、基線データがある場合、グルーピング処理部１３は、ステップＳ４３〜Ｓ４８の処理を探索した一直線の部材に対して行う。グルーピング処理部１３は、部材が小梁か否かを判定し（ステップＳ４４）、小梁でなければ、直線群を基線上でカットし（ステップＳ４５）、部材が小梁であれば、小梁同士の交点を求め、その位置で直線群をカットする（ステップＳ４６）。そして、カットした直線群をグループリストに追加する（ステップＳ４７）。
【００３２】
一方、基線データない場合、グルーピング処理部１３は、ステップＳ４９〜Ｓ５２の処理を探索した一直線の部材に対して行う。グルーピング処理部１３は、他の直線との交点を求め、その位置で直線群をカットする（ステップＳ５０）。そして、カットした直線群をグループリストに追加する（ステップＳ５１）。この処理によって、座屈長さを設定するために必要な骨組構造物を構成する部材を定義するための有限要素をグルーピングすることができる。
【００３３】
以上説明したように、仮定した初期断面形状をもとに、すべての部材が合格するまで構造解析を自動的に繰り返すようにしたため、構造設計にかける手間を大幅に減らすことができるとともに品質のよい構造設計行うことができる。また、合格した部材はできる限り断面形状を自動的に小さくするようにしため、確実に最適化設計を行うことができる。また、骨組構造のレイアウトを判断基準として自動的に座屈長さを設定することができるため、精度良くかつ効率的に最適化設計を行うための骨組構造を構成する部材の強度を適切に評価することが可能になる。
【００３４】
なお、前述した説明においては、座屈長さの自動設定処理を最適化設計を行うために用いる例を説明したが、必ずしも最適化設計時に用いる必要はなく、設計前の事前検討や既に建造した構造物の改良を行うための検討時において、有限要素法を用いた構造解析を実施する場合に、前述した座屈長さの自動設定処理を適用するようにしてもよい。
【００３５】
なお、図１におけるグルーピング処理部１３、座屈長さ設定部１４、強度評価部１６及び断面形状選択部１７の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより骨組構造設計最適化処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００３６】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す骨組構造設計システム１の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す座屈長さ設定部１４の詳細動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すグルーピング処理部１３の詳細動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示すＨ型鋼データ記憶部のテーブル構造を示す説明図である。
【図６】図１に示す座屈長さ設定部１４の動作を示す説明図である。
【図７】骨組構造物のＦＥＭ解析用モデルデータの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・骨組構造設計システム、２・・・入力部、３・・・表示部、１１・・・モデル作成部、１２・・・モデルデータ記憶部、１３・・・グルーピング処理部、１４・・・座屈長さ設定部、１５・・・ＦＥＭ解析部、１６・・・強度評価部、１７・・・断面形状選択部、２１・・・Ｈ型鋼データ記憶部、２２・・・Ｉ型鋼データ記憶部、２３・・・角鋼管データ記憶部、２４・・・溝型鋼データ記憶部、２５・・・丸鋼管データ記憶部、２６・・・Ｌ型鋼データ記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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