(57)【要約】【課題】免震告示計算及び時刻歴応答解析の両方を実行可能な免震部材配置計画支援装置及び免震部材配置計画支援プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定し（ステップ１００）、設定されたパラメータに対応する免震部材を記憶手段に記憶された複数種類の免震部材に関する免震部材データに基づいて選択して、構造物の各柱に配置する（ステップ１０２）。そして、ユーザーの選択により、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、免震告示計算を実行したり、時刻歴応答解析を実行したりする（ステップ１０４〜１１８）。免震部材の配置の最適化が指示された場合には、遺伝的アルゴリズムによる免震部材の配置の最適化処理を行い（ステップ１２０）、免震告示計算又は時刻歴応答解析を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定する設定手段と、
複数種類の免震部材に関する免震部材データを記憶した記憶手段と、
設定されたパラメータに対応する免震部材を前記免震部材データに基づいて選択して、前記構造物の各柱に配置する免震部材配置手段と、
設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、第１の構造計算法により構造計算する第１の構造計算手段と、
設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、前記第１の構造計算法と異なる第２の構造計算法により構造計算する第２の構造計算手段と、
を備えた免震部材配置計画支援装置。
【請求項２】
前記第１の構造計算法は、免震告示計算であることを特徴とする請求項１記載の免震部材配置計画支援装置。
【請求項３】
前記第２の構造計算法は、時刻歴応答解析であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の免震部材配置計画支援装置。
【請求項４】
前記第１の構造計算手段及び前記第２の構造計算手段の何れを実行するかを選択する実行選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の免震部材配置計画支援装置。
【請求項５】
前記第１の構造計算手段による構造計算の計算結果が所定の基準を満たすか否かを判断する判断手段をさらに備え、前記第１の構造計算手段による構造計算の計算結果が所定の基準を満たす場合に、前記第２の構造計算手段による構造計算を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の免震部材配置計画支援装置。
【請求項６】
前記免震部材配置手段は、遺伝的アルゴリズムにより前記免震部材の配置を最適化する最適化手段を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の免震部材配置計画支援装置。
【請求項７】
免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定するステップと、
設定されたパラメータに対応する免震部材を、記憶手段に記憶された複数種類の免震部材に関する免震部材データに基づいて選択して、前記構造物の各柱に配置するステップと、
設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、第１の構造計算法により構造計算するステップと、
設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、前記第１の構造計算法と異なる第２の構造計算法により構造計算するステップと、
を含む処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能な免震部材配置計画支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震部材配置計画支援装置及び免震部材配置計画支援プログラムに係り、より詳しくは、高層ビル等の建物に装着する免震部材の最適な配置計画を支援する免震部材配置計画支援装置及び免震部材配置計画支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、戸建て住宅やマンション、高層ビル等の建物に免震ゴムやダンパー等の免震部材を装着することにより、地震時の建物の揺れを低減すると共に建物の倒壊、損傷を防ぐことが行われている。
【０００３】
建物に免震部材を装着する場合には、採用する免震部材の種類やサイズ、どのように免震部材を配置するか等が重要となるが、建物を建築する際には所定の構造計算法により構造計算を行って建築確認を受ける必要があり、免震部材の選択や配置が適切か否かを構造計算によって確認する必要がある。この構造計算の種類としては、例えば国土交通省告示第２００９号で規定された免震告示計算や、国土交通省告示第１４６１号で規定された時刻歴応答解析がある。
【０００４】
免震告示計算は、構造物を１質点に置き換え、１自由度系における等価線形化法に基づく応答スペクトル解析法により構造計算を行うものである。一方、時刻歴応答解析は、構造物を多質点系モデル等に置き換え、入力された地震波に対する応答加速度、応答変位等を時々刻々と解析するものであり、免震告示計算よりも精緻な構造計算が可能である。
【０００５】
非特許文献１には、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を用いた免震部材の配置の最適化処理及び免震告示計算を繰り返すことにより免震部材の配置の最適化を支援するシステムが提案されている。
【非特許文献１】室田  伸夫、山崎久雄、“免震部材配置計画支援システムの開発”、日本建築学会大会学術講演梗概集、２００４年８月、ｐ．３６７−３６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載されたシステムでは、免震告示計算しか行えないため、時刻歴応答解析も行いたいという場合には、免震層の解析モデルを作成し、別の時刻歴応答解析システムによって時刻歴応答解析を行う必要があり、設計者にとっては煩雑な作業であった。
【０００７】
免震告示計算は、簡易に構造計算が可能な反面、十分な安全余裕度が確保されるようになっているため、免震部材のサイズが大きくなる傾向にある等、真に最適な免震部材の配置を得ることができない場合がある反面、設計工期を大幅に短縮できるメリットがある。一方、時刻歴応答解析は、免震告示計算と比較して精緻な構造計算が可能である反面、解析時間が長くなるため設計工期が長期化するというデメリットがある。
【０００８】
従って、設計者としては、免震告示計算により免震部材の配置をある程度最適化した後、より精緻な時刻歴応答解析によって詳細な検討を行うことができるのが好ましいが、免震告示計算及び時刻歴応答解析の両方を実行可能な配置計画システムは未だ提案されていない。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、免震告示計算及び時刻歴応答解析の両方を実行可能な免震部材配置計画支援装置及び免震部材配置計画支援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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の免震部材配置計画支援装置は、免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定する設定手段と、複数種類の免震部材に関する免震部材データを記憶した記憶手段と、設定されたパラメータに対応する免震部材を前記免震部材データに基づいて選択して、前記構造物の各柱に配置する免震部材配置手段と、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、第１の構造計算法により構造計算する第１の構造計算手段と、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、前記第１の構造計算法と異なる第２の構造計算法により構造計算する第２の構造計算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、設定手段は、免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定する。このパラメータは、例えば構造物の柱の位置や、その柱にかかる荷重、免震部材のタイプの他、建物に関するパラメータや地盤に関するパラメータ等を含む。
【００１２】
記憶手段には、複数種類の免震部材に関する免震部材データが予め記憶され、免震部材配置手段は、設定手段で設定されたパラメータに対応する免震部材を、記憶手段に記憶された免震部材データに基づいて選択して、構造物の各柱に配置する。
【００１３】
第１の構造計算手段は、設定手段で設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、第１の構造計算法により構造物の構造計算を行う。例えば、請求項２に記載したように、前記第１の構造計算法は、免震告示計算とすることができる。
【００１４】
第２の構造計算手段は、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、前記第１の構造計算法と異なる第２の構造計算法により構造計算する。第２の構造計算法は、第１の構造計算法よりも精緻な構造計算が可能な構造計算法とすることができる。例えば、請求項３に記載したように、前記第２の構造計算法は、時刻歴応答解析である構成とすることができる。
【００１５】
このように、第１の構造計算法及び第２の構造計算法の両方を実行可能な構成としているため、例えば第１の構造計算法により有る程度免震部材の配置を決定し、その後、第１の構造計算法よりも精緻な構造計算が可能な第２の構造計算法により構造計算を実行すること等が可能となり、ユーザーの利便性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載したように、前記第１の構造計算手段及び前記第２の構造計算手段の何れを実行するかを選択する実行選択手段をさらに備えた構成としてもよい。
【００１７】
これにより、ユーザーがどちらの構造計算法を用いるかを任意に選択することができ、様々なユーザーのレベルに対応することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載したように、前記第１の構造計算手段による構造計算の計算結果が所定の基準を満たすか否かを判断する判断手段をさらに備え、前記第１の構造計算手段による構造計算の計算結果が所定の基準を満たす場合に、前記第２の構造計算手段による構造計算を実行する構成としてもよい。
【００１９】
これにより、第１の構造計算法による計算結果を照査する必要がなく、利便性を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載したように、前記免震部材配置手段は、遺伝的アルゴリズムにより前記免震部材の配置を最適化する最適化手段を含む構成としてもよい。
【００２１】
これにより、ユーザーが免震部材の配置を逐一設定し直す必要がなく、簡単に免震部材の配置を最適化することができる。
【００２２】
請求項７記載の発明の免震部材配置計画支援プログラムは、免震部材を装着する構造物の構造計算に必要なパラメータを設定するステップと、設定されたパラメータに対応する免震部材を、記憶手段に記憶された複数種類の免震部材に関する免震部材データに基づいて選択して、前記構造物の各柱に配置するステップと、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、第１の構造計算法により構造計算するステップと、設定されたパラメータ及び免震部材の配置に基づいて、前記第１の構造計算法と異なる第２の構造計算法により構造計算するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能な免震部材配置計画支援プログラムであることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、第１の構造計算法及び第２の構造計算法の両方を実行可能な構成としているため、ユーザーの利便性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、免震告示計算及び時刻歴応答解析の両方を実行することができ、ユーザーの利便性を大幅に向上させることができる、という効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１には本発明に係る免震部材配置計画支援装置としてのパーソナルコンピュータの概略が示されている。このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード１０、予め記憶された免震部材配置計画支援プログラムに従って免震部材の配置の最適化や構造計算を行うコンピュータ本体１２、コンピュータ本体１２の演算結果等を表示するＣＲＴ１４、及びＣＲＴ１４に表示されたカーソルを所望の位置に移動させたり、カーソル位置のメニュー項目やオブジェクト等を選択したり選択解除したりドラッグしたりする操作を行うためのマウス１６から構成されている。
【００２７】
なお、コンピュータ本体１２には、記録媒体としてのフレキシブルディスク（ＦＤ）が挿抜可能なフレキシブルディスクユニット（ＦＤＵ）を備えている。なお、後述する処理ルーチン等は、ＦＤＵを用いてフレキシブルディスクＦＤに対して読み書き可能である。従って、後述する処理ルーチンは、予めＦＤに記録しておき、ＦＤＵを介してＦＤに記録された処理プログラムを実行してもよい。また、コンピュータ本体１２に設けられたハードディスク装置等の大容量記憶装置（図示省略）に処理プログラムを格納（インストール）して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスクや、ＭＤ，ＭＯ等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記ＦＤＵに代えて、またはさらにＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ−ＲＯＭ装置、ＭＤ装置、ＭＯ装置等を用いればよい。
【００２８】
なお、コンピュータ本体１２のハードディスクには、複数種類の免震部材に関する免震部材データや、後述する免震部材配置計画支援プログラムが記憶されている。
【００２９】
次に、本実施の形態の作用として、コンピュータ本体１２で実行される免震部材配置計画支援プログラムの処理ルーチンについて図２に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本処理ルーチンは、ユーザーにより免震部材配置計画支援プログラムの実行が指示されると実行され、ユーザーにより終了が指示されると終了する。
【００３０】
ステップ１００では、免震部材（例えば積層ゴムやダンパー等）を装着する構造物の柱の位置、荷重（長期荷重、地震時付加荷重即ち短期荷重等）、免震部材のタイプ（種類）等のパラメータを設定する。免震部材のタイプは、例えば積層ゴムであれば、使用されているゴムの種類や構造によって分けることができ、例えば天然ゴム系積層ゴム、鉛プラグ挿入型積層ゴム高減衰積層ゴム等がある。
【００３１】
パラメータの設定は、例えば、図３に示すような格子状の配置パターン２０をＣＲＴ１４に表示させ、柱が設置される位置、その柱にかかる荷重、その柱に装着する免震部材のタイプ等をユーザーに設定させることにより行う。なお、同図においては、各格子の角部（縦横の点線の交点）が柱を設置可能な位置であり、一例として各柱に３種類の免震部材２２Ａ〜２２Ｃの何れかが設定された状態を示している。ユーザーは、例えばマウス１６を操作して柱が設置される位置をクリックし、その柱にかかる荷重や装着する免震部材のタイプ等をキーボード１０やマウス１６を操作することにより設定する。これにより、各柱について荷重や装着する免震部材２２のタイプが設定される。
【００３２】
また、免震部材に関するパラメータ以外にも、免震告示計算や時刻歴応答解析で必要なパラメータ、例えば建物に関するパラメータや地盤に関するパラメータ、入力する地震動に関するパラメータ等をユーザーに設定させる。なお、これらのパラメータがすでにコンピュータ本体１２のハードディスクに記憶されている場合には、これを設定するようにしてもよい。
【００３３】
なお、ステップ１００、１０２、１０６、１２０の処理は、上記非特許文献１に記載されたのと同様の処理とすることができる。
【００３４】
ステップ１０２では、ステップ１００で設定したパラメータに対応した免震部材を、コンピュータ本体１２のハードディスクに記憶された免震部材データから求め、各柱に配置する。免震部材データは、様々なタイプ及びサイズの免震部材の特性（基準面圧等）に関するデータの集合である。ここでは、例えば設定されたパラメータのうち長期荷重から求まる長期面圧に基準面圧が最も近いサイズの免震部材を各柱について選択する。
【００３５】
次に、ステップ１０４では、免震告示計算をするか否かをユーザーに選択させ、免震告示計算の実行をユーザーが指示した場合には、ステップ１０６へ移行し、免震告示計算の実行をユーザーが指示していない場合には、ステップ１１０へ移行する。
【００３６】
ステップ１０６では、ステップ１００で設定した免震告示計算に必要な各種パラメータやステップ１０２で設定した免震部材の配置パターンに基づいて１質点系の振動モデルを作成し、そのモデルについて国土交通省告示第２００９号で規定された免震告示計算を実行する。
【００３７】
この免震告示計算では、例えば応答変位、応答加速度、層せん断力係数、偏心率等が計算される。
【００３８】
ステップ１０８では、免震告示計算の結果をＣＲＴ１４に表示する。この表示では、例えば各計算結果の他、各計算結果について所定の基準を満たすか否かを各々判断し、その判断結果を表示するようにしてもよい。これにより、ユーザーは、免震告示計算の結果が妥当か否かを簡単に把握することができる。
【００３９】
また、ここで、ユーザーは、免震告示計算の結果を照査し、必要であれば免震部材の配置の最適化処理の実行や時刻歴応答解析の実行を指示することができる。
【００４０】
そこで、ステップ１１０では、免震部材の配置の最適化処理の実行がユーザーによって指示されたか否かを判断し、最適化処理の実行が指示された場合にはステップ１２０へ移行し、最適化処理の実行がユーザーによって指示されていない場合にはステップ１１２へ移行する。
【００４１】
ステップ１２０では、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）を用いて、免震部材の配置の最適化処理を行う。この処理は、例えば上記非特許文献１に記載されたのと同様の処理とすることができる。すなわち、まずステップ１０２で最初に設定した免震部材のサイズを中心にして上下１サイズの合計３サイズの免震部材を遺伝子候補とする。そして、所定の適合度関数により最適解、すなわち例えば応答加速度、応答変位が最小となるような免震部材の組み合わせの探索を行う。最適化処理が終了すると、ステップ１０４へ戻り、上記と同様の処理を繰り返す。
【００４２】
一方、ステップ１１２では、時刻歴応答解析の実行がユーザーによって指示されたか否かを判断し、時刻歴応答解析の実行が指示された場合にはステップ１１４へ移行し、時刻歴応答解析の実行が指示されていない場合には、ステップ１０４へ戻って上記と同様の処理を繰り返す。
【００４３】
ステップ１１４では、ステップ１００で設定した時刻歴応答解析に関する各種パラメータや現在の免震部材の配置パターンに基づいて、多質点系の振動モデルを作成し、そのモデルについて国土交通省告示第１４６１号で規定された時刻歴応答解析を行う。すなわち、入力地震動を受ける振動モデルについての運動方程式を時間積分することにより、応答変位や応答加速度等の応答値を時々刻々と計算する。
【００４４】
ステップ１１６では、時刻歴応答解析の結果をＣＲＴ１４に表示する。この表示では、例えば応答加速度等の応答値の時刻歴を表示する。これにより、時々刻々と変化する応答値を容易に確認することができる。
【００４５】
また、ここで、ユーザーは、時刻歴応答解析の結果を照査し、必要であれば免震部材の配置の最適化処理の実行を指示することが可能である。
【００４６】
そこで、ステップ１１８では、免震部材の配置の最適化処理の実行がユーザーによって指示されたか否かを判断し、最適化処理の実行が指示された場合にはステップ１２０へ移行し、最適化処理の実行がユーザーによって指示されていない場合にはステップ１０４へ移行し、上記と同様の処理を繰り返す。
【００４７】
このように、本実施形態では、免震告示計算だけでなく、時刻歴応答解析の実行もユーザーが選択して実行させることができる。従って、簡易に構造計算が可能な免震告示計算により免震部材の配置をある程度最適化した後、より精緻な時刻歴応答解析によって詳細な検討を行うことが可能となる。このため、効率よく構造計算を行うことができ、設計工数を大幅に短縮することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態では、免震部材の配置の最適化を遺伝的アルゴリズムを用いて行う場合について説明したが、これに限らず、ユーザーに免震部材の選択や配置を設定させるようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、免震告示計算を行うか時刻歴応答解析を行うかをユーザーが選択する場合について説明したが、以下のような自動実行処理を選択できるようにしてもよい。例えば、パラメータを設定したら自動的に免震告示計算を実行し、その各計算結果が所定の基準を満たすか否かを判断し、一つでも基準を満たさない場合には、全て基準を満たすまで遺伝的アルゴリズムによる免震部材の配置の最適化処理を行う。そして、全ての計算結果が所定の基準を満たした場合には、自動的に時刻歴応答解析を行い、その結果を表示する。これにより、ユーザーの利便性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】免震部材配置計画支援プログラムを実行するためのパーソナルコンピュータの概略図である。
【図２】免震部材配置計画支援プログラムの処理ルーチンのフローチャートである。
【図３】免震部材の配置について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０      キーボード
１２      コンピュータ本体
１６      マウス
２０      配置パターン図
２２      免震部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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