(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製の３次元構造物を設計する設計システムであって、構造物の柱，壁，梁，スラブ，ハンチ等部材の種類，大きさや接続位置などの構造特質に基づいて構造物の躯体全体を直方体，円柱，円筒，三角柱等数種類の各ブロックに分類して下方のブロック部分より順次構造物の躯体全体に関する構造物情報を入力する情報入力手段と、入力された構造物情報より前記各ブロック間の接合情報を検出する手段と該接合情報より各ブロック間の干渉部分を検出する手段と検出した干渉部分について前記構造特質に基づきブロック間の勝負判定を行ってブロック間の重複部分を判断する手段と判断された重複部分について前記勝負判定による負部材の部分の長さや幅を調整する手段とをもってブロックごとに入力された部材情報をコンクリート製構造物に合致したコンクリート製構造物全体の構造要素ならびに部材間の接触面の面積情報を３次元データとして認識する構造物３次元データ検出手段と、該構造物の３次元データよりコンクリート構造部の各数量を計算するための情報を検出し且つ各ブロックごとのコンクリート型枠ならびに支保工の数量を計算する躯体数量検出手段および前記各手段の検出結果を表示／出力する結果表示手段とからなることを特徴とする３次元構造物設計システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにて検出されたコンクリート製構造物の各情報を基にグランドレベルと土質および掘削の法面勾配情報を入力することにより前記コンクリート製構造物に即した掘削面を検出し、該掘削面の情報から掘削土量と任意の断面形状とを検出して前記コンクリート製構造物の埋設部分の体積を検出する土工図入力手段と、該土工図入力手段の情報から埋戻し土量と残土処理量を検出する土工数量検出手段および前記土工図入力手段ならびに土工数量検出手段で得られた形状を３次元データで表示し、土工平面図や土工断面図ならびに数量計算結果を表示／出力する結果表示手段を具備した請求項１記載の３次元構造物設計システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにて検出されたコンクリート製構造物の各情報を基に前記各ブロック毎の部材固有が必要とする鉄筋径と鉄筋本数を入力する鉄筋情報入力手段と、該鉄筋情報入力手段の鉄筋情報により前記コンクリート製構造物の全体または各ブロック部分における鉄筋の形状，長さ，本数ならびに重量を検出するとともに必要断面部位における設計図を作成する鉄筋数量検出手段および該手段で得られた鉄筋形状の３次元表示および鉄筋数量計算結果を表示／出力する結果表示手段を具備した請求項１または２に記載の３次元構造物設計システム。
【請求項４】
コンクリート製の３次元構造物を設計する設計方法であって、構造物の柱，壁，梁，スラブ，ハンチ等部材の種類，大きさや接続位置などの構造特質に基づいて構造物の躯体全体を直方体，円柱，円筒，三角柱等数種類の各ブロックに分類して下方のブロック部分より順次構造物の躯体全体に関する構造物情報を入力する情報入力工程と、入力された構造物情報より前記各ブロック間の接合情報を検出する工程と該接合情報より各ブロック間の干渉部分を検出する工程と検出した干渉部分について前記構造特質に基づきブロック間の勝負判定を行ってブロック間の重複部分を判断する工程と判断された重複部分について前記勝負判定による負部材の部分の長さや幅を調整する工程とをもってブロックごとに入力された部材情報をコンクリート製構造物に合致したコンクリート製構造物全体の構造要素ならびに部材間の接触面の面積情報を３次元データとして認識する構造物３次元データ検出工程と、該構造物の３次元データよりコンクリート構造部の各数量を計算するための情報を検出し且つ各ブロックごとのコンクリート型枠ならびに支保工の数量を計算する躯体数量検出工程および前記各工程の検出結果を表示／出力する結果表示工程とからなることを特徴とする３次元構造物設計方法。
【請求項５】
請求項４に記載した方法にて検出されたコンクリート製構造物の各情報を基にグランドレベルと土質および掘削の法面勾配情報を入力することにより前記コンクリート製構造物に即した掘削面を検出し、該掘削面の情報から掘削土量と任意の断面形状とを検出して前記コンクリート製構造物の埋設部分の体積を検出する土工図入力工程と、該土工図入力工程の情報から埋戻し土量と残土処理量を検出する土工数量検出工程および前記土工図入力工程ならびに土工数量検出工程で得られた形状を３次元データで表示し、土工平面図や土工断面図ならびに数量計算結果を表示／出力する結果表示工程を含んでいる請求項４記載の３次元構造物設計方法。
【請求項６】
請求項４に記載した方法にて検出されたコンクリート製構造物の各情報を基に前記各ブロック毎の部材固有が必要とする鉄筋径と鉄筋本数を入力する鉄筋情報入力工程と、該鉄筋情報入力工程の鉄筋情報により前記コンクリート製構造物の全体または各ブロック部分における鉄筋の形状，長さ，本数ならびに重量を検出するとともに必要断面部位における設計図を作成する鉄筋数量検出工程および該工程で得られた鉄筋形状の３次元表示および鉄筋数量計算結果を表示／出力する結果表示工程を含んでいる請求項４または５に記載の３次元構造物設計方法
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるための３次元構造物設計用プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は床と壁および天井とからなるコンクリート製の３次元構造物設計システム、同、方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、詳しくは当初よりコンクリート製の３次元構造物を立体としてとらえて設計するとともに数量計算を連動させることによって、設計工期を著しく短縮せしめるばかりでなく、正確な設計図と数量が取得できる３次元構造物設計システム等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート製の３次元構造物の設計においては、設計担当者が施主の要望により基本設計図を２次元ＣＡＤシステムにて入力し、施主の要望を取り入れた構造物について詳細設計図を２次元ＣＡＤシステムや手作業で作成出図し、出図した図面から各種数量計算を読取り作成していた。また設計変更が生じた場合には、２次元ＣＡＤシステムで作成された地面の情報を変更した後、再度各種数量計算を行っていた。従って、２次元ＣＡＤシステムで作成していた図面を出図し、数値などを人の目で読み取り別紙に書き写して集計計算を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる方法によっては２次元ＣＡＤ図面のデジタルデータが数量計算に反映されず、ＣＡＤ図面で表示されている数値が数量計算と同一でない場合があり、多くの場合に不正確な数量計算書が作成されるため、チェックおよび食い違いによる修正にかなりの時間を必要とするという課題がある。特に、施主との打合せにより変更が生じた場合には、ＣＡＤ図面の修正から数量計算の再計算など大幅な手戻り作業が必要となる場合があり、設計コストの上昇や、設計工期の遅れ、数量計算結果の不備により、顧客への信用を失うこととなる。また通常の構造物設計のチェックには、かなりの経験と専門知識が必要であり、ミスのない納品物を作成するまでには、多くの時間と労力とを要すという課題がある。
【０００４】
従って、本発明の目的は基本設計の段階からコンクリート製構造物を３次元の立体物としてとらえ、設計変更に伴う設計担当者の負担を軽減するとともに早期に充分な検討を行い得るものとし、さらに構造物の設計を終了した後、数量計算結果を自動的に得られるようにするほか、他の設計部門とファイルを共有化することができて、設計ミスの防止を図ることができる３次元構造物設計システムおよびその方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１および４に記載の発明は、コンクリート製の３次元構造物の躯体全体に関する構造物情報を入力する情報入力手段と、入力された前記コンクリート製構造物情報に基づいて部材間の情報や接合情報を検出し、該検出結果より部材間の干渉部分をチェックし部材間の勝負判定を行って整合させ、さらに部材の重複を自動調整し、入力された部材情報をコンクリート構造物に合致した情報として検出する構造物３次元データ検出手段と、調整後の部材情報に基づいてコンクリート製構造物のコンクリート，型枠，支保工の各数量を計算する躯体数量検出手段とおよび集計表等の前記各手段の検出結果を表示／出力する結果表示手段とからなることを特徴とする３次元構造物設計システムとその方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００６】
また請求項２および５に記載の発明は、前記コンクリート製構造物の情報を利用して、コンクリート製構造物を施工する際に地表下に埋設される部位における掘削土量，残土埋戻し土量を自動計算する土質情報および掘削法面の傾斜角などの情報を入力する土工図入力手段と、該土工図入力手段にて得られた情報により掘削面を３次元表示し、四角柱，四角錐，三角錐，円錐台などに分解してその体積を計算することにより掘削量を検出し、さらに請求項１で検出されたコンクリート製構造物の外形および前記入力情報に基づいて地盤面より下となるコンクリート製構造物の体積を検出することで掘削量，残土量，埋戻し土量の数量を検出する土工数量検出手段とを具備する３次元構造物設計システムとその方法を提供することにより、前記の目的を達成したものである。
【０００７】
さらに請求項３および６に記載の発明は、請求項１で入力されたコンクリート製構造物における各部材ごとの固有に必要な鉄筋本数および配置方法を入力する鉄筋情報入力手段と、該手段の情報により鉄筋配置されたすべての部材について鉄筋形状，鉄筋１本当りの長さ，本数を検出し、該鉄筋情報の検出結果に基づいて鉄筋加工表を作成し、さらにコンクリート製構造物に必要な鉄筋の径と本数および全体の鉄筋重量を算出する鉄筋数量検出手段とからなる３次元構造物設計システムとその方法を提供することにより、前記の目的を達成したものである。
【０００８】
請求項７の発明に係る記録媒体は、前記請求項４乃至６に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したことで、そのプログラムを機械読み取り可能としてそのの動作をコンピュータによって実現するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の３次元構造物設計システムおよびその方法について説明する。
【００１０】
３次元構造物設計システムは、図２に示すように、中央演算処理ユニットや、内部記憶装置となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリなどを備えた演算処理装置（コンピュータ）１とハードディスク，光磁気ディスク等からなる補助記憶装置２と、キーボード等からなる入力装置３と、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ＲａｙＴｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）からなるカラーディスプレイ装置などの表示装置４と、プリンター，プロッタ等からなる出力装置５とを基本的構成とするものである。
【００１１】
前記補助記憶装置２には、演算処理装置１を情報入力手段，構造物３次元データ検出手段，躯体数量検出手段，土工図入力手段，土工数量検出手段，鉄筋情報入力手段，鉄筋数量検出手段およびそれらの検出結果表示手段等として機能させるための各種のプログラムと該各プログラムの処理に必要な各種のデータが記憶されている。
【００１２】
例えば、演算処理装置１を３次元構造物設計手段として機能させるためのプログラムとしては、入力されたコンクリート製構造物情報に基づいて、構造物の３次元データを検出し、ブロック間の接続情報を認識するばかりでなく、ブロック同志の勝負判定を行い干渉部分を自動的に判断し、部材の長さや幅を調整する構造物３次元データ検出手段のプログラムが記憶されている。
【００１３】
また、演算処理装置１を３次元構造物情報認識手段として機能させるためのプログラムとしては、前記のプログラムにより検出された全てのコンクリート構造物に構造物特有の仕様、および他の部材情報に基づいて各部材の体積，表面積および部材で仕切られた空間の体積を求める躯体数量検出手段のプログラムが記憶されている。
【００１４】
さらに前記補助記憶装置２には、コンクリート製構造物全体の構成や、部材数量計算結果が記憶され、このような各種のプログラム、およびデータは、例えばＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ  Ｄｉｓｋ）やＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ-Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体に記録しておき、読込み装置を介して補助記憶装置２内に読み込ませる。また、前記入力装置３から直接入力して該補助記憶装置２内に記憶させることもできる。
【００１５】
そして、演算処理装置１は補助記憶装置２内に記憶されたプログラムやデータなどに基づき、コンクリート製構造物の構成情報を分析し部材ごとのコンクリート量、型枠、支保工などの各数量を自動計算し、設計図の数量と一致した結果が得られる機能を有する。
【００１６】
また、演算処理装置１は入力装置３などを介して入力されたコンクリート製構造物の各情報に基づいて、各々の部材の大きさや部材間の関わりを認識してコンクリート製構造物全体の構成要素、ならびに部材間の接触面を検出する機能を有する。具体的には、演算処理装置１はコンクリート製構造物の各部材の座標を認識し、他の部材に接触している部分の面積を検出するのである。
【００１７】
また、演算処理装置１は、検出された全てのコンクリート製構造物の情報に入力装置３などを介して土質情報やコンクリート製構造物と地盤高（グランドレベル）の関係、ならびに掘削法面の勾配などの土工情報を入力する土工図入力手段を有し、入力された土工情報に基づいて掘削土量を検出し、前記コンクリート製構造物の情報と地盤高の情報とから構造物における地下に埋設される体積量を検出する土工数量検出手段を有す。ここで検出された量は残土量として取り扱われ、さらには埋め戻し土量が求められる機能を有する。
【００１８】
さらに、演算処理装置１は、検出されたコンクリート製構造物の情報に、入力装置３などを介してコンクリート製構造物の各部材固有の要す鉄筋情報を入力する鉄筋情報入力手段を有し、入力された鉄筋情報に基づいて鉄筋の長さ、形状、本数および重量を検出する鉄筋数量検出手段の機能を有する。また、演算処理装置１は、表示装置４にコンクリート製構造物の３次元モデル図を表示／出力する機能を有している。また、検出結果を特定の書式に基づいて表示する機能も有している。また、読み込み装置は補助記憶装置２内に記憶された読み込み用のプログラムに基づいて、ＦＤやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムを演算処理装置１を介して補助記憶装置２内に読み込む機能を有している。
【００１９】
本発明の記録媒体は、３次元構造物設計システム（コンピュータ）を前記の情報入力手段，構造物３次元データ検出手段，躯体数量検出手段，土工図入力手段，土工数量検出手段，鉄筋情報入力手段，設計図作成を含む鉄筋数量検出手段およびこれらの結果表示手段等として機能させるためのプログラムを記録したＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体である。
【００２０】
以下、３次元構造物設計システムによって、コンクリート製構造物の数量および土工ならびに鉄筋加工を検出する方法についての好ましい一例を示して説明する。
【００２１】
図３は３次元構造物設計システムによるコンクリート製構造物の設計のメインフローを示すフローチャートである。
【００２２】
実施形態の３次元構造物設計システムにおいては、まずコンクリート製構造物の部材情報を入力し（ステップＡ）、入力された上記コンクリート製構造物の情報に基づいて、該コンクリート製構造物における３次元モデルを検出し（ステップＢ）、検出されたコンクリート製構造物の３次元モデルを部材ごとの寸法および部材間の接合情報に基づいて数量を検出する（ステップＣ）。
【００２３】
次いで該コンクリート製構造物の３次元モデルに基づいて土工図を入力して土工数量を検出し（ステップＤ）、さらにコンクリート製構造物の３次元モデルに基づいて任意の断面を作成する（ステップＥ）。また、コンクリート製構造物の３次元モデルに基づいて、部材ごとの固有に必要とする鉄筋の径および本数を入力し、鉄筋の加工と数量を検出し（ステップＦ）、コンクリート製構造物の設計情報を結果として表示する（ステップＧ）。
【００２４】
コンクリート製構造物の情報入力（ステップＡ）は、例えば躯体全体の入力を要求する指示を表示装置に表示し、該指示に従って入力装置を操作することにより行う。コンクリート製構造物の情報としては、底版の大きさをベースとし、柱、壁、梁、スラブ、ハンチの大きさと接続位置の情報のほか、壁、スラブの開口の大きさと位置に関する情報等を各階ごとに入力するのである。
【００２５】
かくしてコンクリート製構造物の情報が入力されると、その情報に基づいてコンクリート製構造物の３次元モデルが作成される（ステップＢ）。さらにコンクリート製構造物の部材情報と接続情報が検出され、部材ごとのコンクリート、型枠、支保工の各数量が検出される（ステップＣ）。
【００２６】
構造物の入力情報は具体的には図４に示す要素区分に分けられる。単一要素としては線分や円、多角形が相当し、これが要素の最小単位であり、これら単一要素が複数集まって複合要素を形成する。例えば、直方体を入力した場合、上面と底面の長方形とその各頂点を結ぶ線分の集まりでソリッド要素という複合要素を形成する。基本形状としては図５に示す▲１▼直方体▲２▼円柱▲３▼円筒▲４▼三角柱の４種類の基本形状を入力することによりモデリングすることとなる。部材の種類と生成ツリーは図６に示すとおりである。また図７に示すように情報の入力完了（ステップＡ）と同時に近隣部材の検索を実行（ステップＡ２）し、検索部材を取得する（ステップＡ３）。該部材情報の取得に基づいて各部材ごとの勝負判定を行い（ステップＡ４）、これによって負部材の形状を変更し（ステップＡ５）、属性のセット（ステップＡ６）を行い、デザインファイルの生成（ステップＡ７）を行う。前記の部材情報ファイルの設計は、各部材オブジェクトの接合状態を含んだ部材情報データ（表１）を作成する。内容は＜基本データ＞、＜部材データ＞、＜面データ＞、＜接合データ＞の４区分で構成し、＜部材データ＞、＜面データ＞、＜接合データ＞はツリー構造となる。
【００２７】
【表１】
0003685249.tif 000002
【００２８】
コンクリート製構造物のデザインファイルが作成されると、図８に示す積算フローチャートにより数量計算が求められる。次いで検出された全てのコンクリート製構造物に土質、堀削面の勾配、グランドレベル（地盤面の高さ）を指定すると掘削の形状と掘削量が検出され、且つコンクリート製構造物の地下埋設部分の体積が求められ、これによって残土量、埋め戻し土量が検出される（ステップＤ）。ステップＢで検出されたコンクリート製構造物の情報に基づいて設計図面である平面図や断面図が作成される（ステップＥ）。さらに、部材固有の必要としている鉄筋の径、および本数を入力すると、部材の接続情報の関連を判断した上で鉄筋の形状及び長さが検出される（ステップＦ）。
【００２９】
図９は配筋図および数量計算のフローチャートを示すものである。コンクリート製構造物のデザインファイル（ステップＦ１）に基づいて、部材ごとの鉄筋情報を入力または修正入力し（ステップＦ２）、鉄筋の配置および鉄筋情報が記入された図面が作成される（ステップＦ３）。また該鉄筋情報より鉄筋加工表を作成する。図１０、表２，表３および表４は３次元構造物設計システムのモデリング図および出力帳表例を示すものである。
【００３０】
【表２】
0003685249.tif 000003
【００３１】
【表３】
0003685249.tif 000004
【００３２】
【表４】
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【００３３】
以上、本発明の３次元構造物設計システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明の３次元構造物設計システムとその方法および該方法を記録した記録媒体は、上記実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宣変更可能である。例えば、コンクリート構造物が２ヶ所に亘り存在する場合などにも利用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は以上のようにして、経験と専門知識を有せずしてコンクリート製構造物の設計および数量計算等を入力データを反映して正確，簡便且つ早期に実現することができ、また設計変更にも柔軟な対応が可能となり、コンクリート製構造物を設計する際の負担を著しく軽減することのできる３次元構造物設計システムとその方法および方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供するという効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の３次元構造物設計システムの構成を説明するためのブロック図
【図２】  同、システムの概略構成を説明するための模式図
【図３】  同、システムの一実施形態におけるコンクリート構造物を設計するためのフローチャート
【図４】  同、システムにおける要素についての模式図
【図５】  ブロックの基本形状を示す説明図
【図６】  部材ツリーを示した説明図
【図７】  デザインファイル生成のフローチャート
【図８】  積算のフローチャート
【図９】  鉄筋を配置するためのフローチャート
【図１０】  本発明の３次元構造物設計システムを利用して作成されたデザインファイルの出力図
【符号の説明】
ａは情報入力手段
ｂは構造物３次元データ検出手段
ｃは躯体数量検出手段
ｄは土工図入力手段
ｅは土工数量検出手段
ｆは鉄筋情報入力手段
ｇは鉄筋数量検出手段
ｈは結果表示手段
１は演算処理装置
２は補助記憶装置
３は入力装置
４は表示装置
５は出力装置
【図１】
0003685249.tif 000006
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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