(57)【要約】【課題】建物の最適な形態を容易に得ることができる建物の最適形状決定支援システムおよびプログラムを提供する。【解決手段】予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニットを配置することで建物モデルを作成する建物モデル作成手段１１と、建物の形状に関する制約条件を設定入力する入力手段１４と、建物モデル作成手段により作成された建物モデルが、入力手段によって入力された制約条件を満たしているか否かを判定する判定手段１１と、判定手段により制約条件を満たしていると判定された建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する出力手段１１とを備える。さらに、制約条件を満たす建物モデルの中から極大状態にある建物モデルを抽出する極大状態抽出手段１１を備える。【選択図】　　　　図２
2004086789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニットを配置することで建物モデルを作成する建物モデル作成手段と、
建物の形状に関する制約条件を設定入力する入力手段と、
上記建物モデル作成手段により作成された建物モデルが、上記入力手段によって入力された上記制約条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により上記制約条件を満たしていると判定された建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する出力手段とを備えることを特徴とする建物の最適形状決定支援システム。
【請求項２】
上記建物モデル作成手段で作成された建物モデルに対応するユニットの組合せパターンが、上記制約条件を満たしかつその建物形態を完全に包含して上記制約条件を満たす別の組合せパターンがひとつも存在しないような状態を極大状態として、この極大状態にある建物モデルを、上記制約条件を満たす建物モデルの中から抽出する極大状態抽出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の建物の最適形状決定支援システム。
【請求項３】
上記出力手段は、上記極大状態抽出手段によって抽出された上記極大状態にある建物モデルのみを、上記所定の評価項目で評価して出力するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の建物の最適形状決定支援システム。
【請求項４】
上記出力手段は、上記所定の評価項目に対する評価点の高い建物モデルから順に並べて出力するようになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の建物の最適形状決定支援システム。
【請求項５】
建物モデルを構成するユニットの組合せパターンを識別可能な状態で、建物モデルの全体形状を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の建物の最適形状決定支援システム。
【請求項６】
建物の形状に関する制約条件を設定入力する入力ステップと、
予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニットを配置することで建物モデルを作成する建物モデル作成ステップと
上記建物モデル作成ステップで作成された建物モデルが、上記入力ステップで入力された上記制約条件を満たしているか否かを判定する判定ステップと、
上記判定ステップで上記制約条件を満たしていると判定された建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する出力ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする建物の最適形状決定支援プログラム。
【請求項７】
上記建物モデル作成手段で作成された建物モデルに対応するユニットの組合せパターンが、上記制約条件を満たしかつその建物形態を完全に包含して上記制約条件を満たす別の組合せパターンがひとつも存在しないような状態を極大状態として、この極大状態にある建物モデルを、上記制約条件を満たす建物モデルの中から抽出する極大状態抽出ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項６に記載の建物の最適形状決定支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計画建物の最適な形態を決定する際に用いて好適な建物の最適形状決定支援システムおよびプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
良好な居住環境を確保するために、建築基準法では、斜線制限や日影規制によって、建物の高さを制限するようにしている。斜線制限とは、前面道路の反対側の境界線や隣地境界線までの距離に比例した高さを限度として、建物の各部分の高さを制限するものである。また、日影規制とは、中高層建物の敷地境界線から水平距離５ｍおよび１０ｍの測定線（５ｍライン、１０ｍライン）を越える点において、その建物による日影時間が一定の時間以上とならないよう規制するものである。
【０００３】
このような高さに関する規制をクリアするか否かを判定するシステムとしては、例えば、日影チェックシステムが知られている。この日影チェックシステムは、具体的な計画建物の試案に対して日影規制に対する合否を判定するためのシステムである。
【０００４】
一方、種々の条件（例えば、敷地の位置、道路の位置、北側方位、チェックラインの位置、許容日影時間など）を設定入力し、これら設定条件に基づいて斜線制限と日影規制を満足する建築可能領域を算出するシステムとして、逆日影システムが一般に知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の日影チェックシステムでは、試案の一つ一つに対して合否の判定を行うようにしているで、設計者の希望を計画建物の設計に直接反映させることはできるものの、必要な建築ボリュームを得るのに多くの試行錯誤が必要になるという問題点があった。
【０００６】
一方、上記従来の逆日影システムでは、条件の与え方次第によって多様な解（建築可能領域）を得ることが可能であるが、得られた解と与条件との相関関係を把握し難く、設計者の希望を直接反映し難いという問題点があった。また、建物の具体的な計画内容ではなく、単に建築可能領域が出力されるのみであったため、出力結果を評価し難いという問題点や、各与条件に対応する建築可能領域を同時に比較することができないといった問題点などもあった。
また、上記システムの何れにおいても、最適な建物の形態を見逃す虞があり、そのうえ最適解を得るのに多大な手間と時間を要するという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、建物の最適な形態を容易に得ることができる建物の最適形状決定支援システムおよびプログラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る建物の最適形状決定支援システムは、予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニットを配置することで建物モデルを作成する建物モデル作成手段と、建物の形状に関する制約条件を設定入力する入力手段と、上記建物モデル作成手段により作成された建物モデルが、上記入力手段によって入力された上記制約条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、上記判定手段により上記制約条件を満たしていると判定された建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する出力手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項６に記載の本発明に係る建物の最適形状決定支援プログラムは、建物の形状に関する制約条件を設定入力する入力ステップと、予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニットを配置することで建物モデルを作成する建物モデル作成ステップと、上記建物モデル作成ステップで作成された建物モデルが、上記入力ステップで入力された上記制約条件を満たしているか否かを判定する判定ステップと、上記判定ステップで上記制約条件を満たしていると判定された建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する出力ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、ユニットは、例えば集合住宅などの建物にあっては１住戸または複数の住戸の組合せに相当し、ホテルなどの建物にあっては１客室または複数の客室の組合せに相当する。建物は、複数のユニットの組合せによって構成される建物であれば如何なる形態の建物であってもよい。特に、集合住宅においては、生産性の要請によって同じ平面形の住戸ユニットを縦に積み上げる手法が一般に採用されていることから、集合住宅の設計に際して、本発明に係る最適形状決定支援システムを好適に用いることができる。
【００１１】
建物モデルは、当該建物モデルを構成するユニットの組合せパターン（どのユニットがどこに配置されているか）を特定することができれば、如何なる態様のものであってもよい。この建物モデルを作成する方法としては、例えば制約条件に基づいてユニットを配置可能な空間領域を求めて、この空間領域に収容し得る全ユニットを導き出し、これらユニットの中から任意の数のユニットを適宜抽出して、この抽出したユニットの組合せパターンに基づいて建物モデルを作成する方法などが挙げられる。
【００１２】
建物の形状に関する制約条件としては、例えば、各種制限条件（建築基準法による建物の斜線制限、容積率制限、建築基準法の日影規制、特定位置における天空率など）や、建物の計画内容に応じて定められる設定条件（例えば、空中に浮かんだユニットの存在を許さないというような構造的制約や、各階の水平動線の連続性の指標となる頂上数など）が含まれる。
所定の評価項目としては、ユニット数あるいは総床面積（ボリューム）が代表的な評価項目として挙げられるが、この他に、単位面積あたりの建築コストに影響を与える床面積／外壁面積比率、延べ床面積に対する収益面積の比率、各ユニットが受ける日照時間の合計などが挙げられる。これら評価項目は、システム内に予め設定しておくようにしてもよいし、利用者がその都度設定入力あるいは選択入力するものであってもよい。また、建物モデルを所定の評価項目で評価する方法としては、例えば、各建物モデルの評価項目に対応する情報を数値化して、これを所定の演算式に代入または判定式で判定することによって各建物モデルに評価点を付与する方法などが挙げられる。この場合の出力方法としては、例えば、請求項４に記載の発明のように、評価点の高い建物モデルから順に並べて出力する方法や、所定の評価点以上の建物モデルのみを出力する方法などが挙げられる。
【００１３】
請求項１または６に記載の発明によれば、建物モデルを自動的に作成して、この建物モデルが制約条件を満たしているか否かを判定し、この判定結果に基づいて、制約条件を満足する建物モデルを所定の評価項目で評価して出力するようにしたので、設計者は、制約条件を満足する建物モデルの中から所望の建物モデルを容易に得ることができ、この建物モデルに基づいて、建物の最適な形態を容易に決定することができる。また、設計者の希望を計画建物の設計に直接反映させることができるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記建物モデル作成手段で作成された建物モデルに対応するユニットの組合せパターンが、上記制約条件を満たしかつその建物形態を完全に包含して上記制約条件を満たす別の組合せパターンがひとつも存在しないような状態を極大状態として、この極大状態にある建物モデルを、上記制約条件を満たす建物モデルの中から抽出する極大状態抽出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、上記建物モデル作成手段で作成された建物モデルに対応するユニットの組合せパターンが、上記制約条件を満たしかつその建物形態を完全に包含して上記制約条件を満たす別の組合せパターンがひとつも存在しないような状態を極大状態として、この極大状態にある建物モデルを、上記制約条件を満たす建物モデルの中から抽出する極大状態抽出ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００１６】
なお、極大状態とは、上記のような限界状態のことを云い、例えば、ある建物モデルに対応するユニットの組合せパターンＰが制約条件Ｃを満たし、且つパターンＰを完全に包含する別のパターン（Ｐ＋α）で制約条件Ｃを満足するものが存在しない場合、パターンＰが制約条件Ｃに対する極大状態となる。
【００１７】
請求項２または７に記載の発明によれば、制約条件を満たす建物モデルの中から極大状態にある建物モデルを抽出するようにしたので、設計に用いる建物モデルの絞り込みが容易となり、建物の最適な形態を容易且つ速やかに得ることができる。
なお、このような効果が得られるのは、次のような背景に基づくものである。
【００１８】
すなわち、建物の収益性の面から一般的に可能な限り大きいボリュームの建物形状が要求されるという傾向があり、建物のボリュームが最も重要な評価項目のひとつとなっている。それに対して、建物形状に関する制約条件の中での必須のものとして各種の法規制があり、これらの多くは、大きさに関する制約条件となっている。大きさに関する制約条件とは、ある建物形態がその条件を満たすとき、それに完全に包含される形態がすべて同条件を満たすような条件のことを云う。大きさに関する制約条件は、必ずしも単に定められた１領域内に建物外形を収めることを要求するものではなく、例えば日影規制や天空率による斜線制限の緩和規定などは、仮にこれ以上１ユニットも付け加えることができないという制約条件上の極限状態をひとつ見出したとしても、その状態からいくつかのユニットを取り除くと別の位置にそれと同数以上のユニットを加えることができるというように極めて多くの可能な形態を許容するものとなっている。
設計者はこのような大きさに関する制約条件を満たす多くの可能性の中から、可能な限り大きなボリュームを志向して、最適な形態を探し出さなければならない。
【００１９】
一方、最大ボリュームを得ることだけが目標でないことも事実であり、ボリュームと相反する評価項目もいくつか存在する。そのような相反する評価項目が存在する場合には、それらを同時に総合的に数値評価するような評価点の合成手法を定めることが困難である。さらに評価項目の中には、設計者の視覚による直観によらざるを得ないものもあり、評価点の順位付けによる最適案の抽出という手法に全面的に頼ることはできない。
そのため、設計者は、数値評価可能な評価項目のいくつかを特に選択して、評価点の高いパターンを得ようとする場合においても、その最高評価点のものだけでなく、それよりかなり評価点の低いパターンにも気を配る必要がある。
【００２０】
ところが、一般的には、最高評価点から、僅かしか下回らないパターンだけに限定したとしても、その数が非常に多数になることが多く、それらすべてを閲覧して最適な案を見出すことは困難である。
このような理由により、制約条件を満たす建物モデルの中から極大状態にある建物モデルを抽出し、その抽出結果を設計者に示すことは、総合的な最適案の選出の手法として極めて有効である。極大状態にある建物モデルの集合は、その特徴から考えて、制約条件に適合する膨大な数のユニットの組合せパターンの中から、設計者の決定のために有益な情報を与える比較的少数の案を選出したものになっている。それは、より大きなボリュームを志向しつつも、ユニット配置枠の異なった様々な部分に重心を置いた個性豊かな案を設計者に示し、そこから最適な案、あるいは、簡単なユニット除去だけで最適案を得られるような示唆にとんだパターンを設計者に示すことができる。
【００２１】
なお、極大状態にある建物モデルとその集合は、次に示すような特徴点を有している。
先ず第１に、極大状態にある建物モデルは、制約条件を満たす建物モデル全体に比べて、非常に数が少ない。所定の評価項目に対する一定評価点以上のものをリストアップする場合も、極大状態にある建物モデルだけに絞ってリストアップすれば、その数は一般に非常に少数になる。
第２に、極大状態にある建物モデルの集合には、制約条件を満足する最大ボリュームのものが必ず含まれる。
【００２２】
第３に、極大状態にある建物モデルの各々は、上記最大ボリュームよりかなり小さい場合もあるが、それ自身に近い形態の中では、最大ボリュームを志向した結果の限界状態になっている。
第４に、制約条件を満たす建物モデルの全ては、極大状態にある建物モデルを構成するユニットの組合せからユニットを一方的に取り去るという手続きだけで得ることができる。さらに、その建物モデルがより大きいボリュームを志向した結果のものであるなら、それ自身が極大状態でない場合でも、あるひとつの極大状態から少数のユニットを取り去るという簡素な手続きでその建物モデルを得ることができる。
【００２３】
第５に、極大状態にある建物モデルの集合は、単に制約条件を満たす建物モデルの中からボリュームの大きいものだけを集めた集合よりも内容に多様性がある。すなわち、極大状態にある建物モデルの集合は、所定のユニット配置枠のうちの任意の１部分に全部ユニットを埋めた場合のユニットの組合せパターンが必ず含まれる。例えば１０スパンの建物に対する極大状態の集合を得たとすれば、その中には、その１０スパンの中の特定の１スパンを最大限高くするというような前提を条件に加えた場合の極大状態がやはり存在する。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の建物の最適形状決定支援システムにおいて、上記出力手段は、上記極大状態抽出手段によって抽出された上記極大状態にある建物モデルのみを、上記所定の評価項目で評価して出力するようになっていることを特徴とするものである。
この請求項３に記載の発明によれば、極大状態にある建物モデルのみが所定の評価項目で評価されて出力されるので、設計に用いる建物モデルの絞り込みがより一層容易となる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の建物の最適形状決定支援システムにおいて、上記出力手段は、上記所定の評価項目に対する評価点の高い建物モデルから順に並べて出力するようになっていることを特徴とするものである。
この請求項４に記載の発明によれば、所定の評価項目に対する評価点の高い建物モデルから順に並べて出力されるので、得られた建物モデル間の比較検討が容易となる。また、所望の建物モデルを短時間で見つけることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の建物の最適形状決定支援システムにおいて、建物モデルを構成するユニットの組合せパターンを識別可能な状態で、建物モデルの全体形状を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
この請求項５に記載の発明によれば、建物モデルを構成するユニットの組合せパターンを識別可能な状態で、建物モデルの全体形状を表示するようにしたので、設計者が視覚によって直感的に建物モデルの適否を判断することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る建物の最適形状決定支援システムの一実施形態を示す概略構成図である。
この建物の最適形状決定支援システム１０は、図１に示すように、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、表示装置（表示手段）１３、入力装置（入力手段）１４、記憶装置１５等により構成され、各部はバス１６により接続されている。
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）１１は、記憶装置１５の記憶領域に格納されている各種処理プログラム、入力装置１４から入力される各種指示、あるいは指示に対応する各種データ等をＲＡＭ１２に格納し、それら入力指示および各種データに応じてＲＡＭ１２に格納した各種処理プログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ１２に一時的に記憶するとともに、表示装置１３等に出力する。
【００２８】
このＣＰＵ１１は、本発明に係る建物モデル作成手段を構成しており、予め空間上での位置と形状が決定された複数のユニット配置枠を設定し、そのユニット配置枠のいくつかに建物の単位構成要素となるユニット（例えば、建物が集合住宅である場合には、住戸に対応するユニット）を配置することで建物モデルを作成する実行する。具体的には、建物の形状に関する一部の制約条件（例えば、斜線制限など）に基づいてユニットを配置可能なフレーム（ユニット配置枠）を求めて、それらフレームの各々にユニットが存在するか否かを設定する（例えば、１０のフレームがある場合、１０桁のビット列でフレームを表現し、ユニットが存在する場合を「１」、存在しない場合を「０」として、「１０１１０１１１１０」、「０１０１１１１１０１」というようにユニットの組合せパターンを設定する）ことによって、複数の建物モデルを作成する。また、例えば、ユニットを積層配置可能な平面領域Ａ、Ｂ、Ｃが存在する場合においては、各平面領域Ａ、Ｂ、Ｃに積層するユニットの数を設定する（例えば、「Ａにおけるユニット積層数、Ｂにおけるユニット積層数、Ｃにおけるユニット積層数」として、「７、６、９」、「５、９、８」というようにユニットの組合せパターンを設定する）ことにより、複数の建物モデルを作成することも可能である。
【００２９】
また、ＣＰＵ１１は、本発明に係る判定手段および出力手段を構成しており、作成した建物モデルが、建物の形状に関する制約条件を満たしているか否かを判定し、この判定結果に基づいて、制約条件を満足する建物モデルを所定の評価項目（例えば、総床面積など）で評価して出力する処理を実行する。
なお、建物の形状に関する制約条件は、入力装置１４より設定入力されるものであり、この制約条件には、例えば、法的な制限条件（建築基準法による建物の斜線制限や日影規制など）や、建物の計画内容に応じて定められる設定条件（空中に浮かんだユニットの存在を許さないというような構造的制約や、各階の水平動線の連続性の指標となる頂上数など）が含まれる。
【００３０】
また、ＣＰＵ１１は、本発明に係る極大状態抽出手段を構成しており、制約条件を満たす建物モデルの中から極大状態にある建物モデルを抽出する処理を実行する。ここで、極大状態とは、作成した建物モデルに対応するユニットの組合せパターンが、制約条件を満たしかつその建物形態を完全に包含して制約条件を満たす別の組合せパターンがひとつも存在しないような限界状態のことを云う。例えば、前述したユニットの組合せパターン「１０１１０１１１１０」が制約条件を満たしていて、このパターンに単数または複数の別のユニットを加えた組合せパターン（「１１１１０１１１１０」、「１０１１１１１１１０」、「１０１１０１１１１１」、「１１１１０１１１１１」など）の何れもが制約条件を満たさない場合、この組合せパターン「１０１１０１１１１０」が制約条件に対する極大状態となる。同様に、前述したユニットの組合せパターン「７、６、９」が制約条件を満たしていて、このパターンに単数または複数の別のユニットを加えた組合せパターン（「８、６、９」、「７、７、９」、「７、６、１０」、「８、７、９」など）の何れもが制約条件を満たさない場合、この組合せパターン「７、６、９」が制約条件に対する極大状態となる。
【００３１】
なお、この極大状態にあるユニットの組合せパターンから一部のユニットを除いたユニットの組合せパターン（例えば、「００１１０１１１１０」、「６、６、９」など、極大状態にあるユニットの組合せパターンに完全に包含されるユニットの組合せパターン）は、上記極大状態の定義によれば、極大状態になることはないので、このような組合せについては、極大状態であるか否かの判定が不要となる。一方、極大状態にあるユニットの組合せパターンに別のユニットを加えたユニットの組合せパターン（例えば、「１１１１０１１１１０」、「８、６、９」など、極大状態にあるユニットの組合せパターンを完全に包含する別のユニットの組合せパターン）については、制約条件を満たすことはない（したがって、極大状態になることはない）ので、このような組合せについても、極大状態であるか否かの判定が不要となる。
なお、ユニットの組合せパターンを２進数で表現するようにした場合には、２つのユニットの組合せパターンの包含関係を一回のビット演算（ＯＲ演算）で瞬時に判断することができる。すなわち、ユニットの組合せパターンＡに対応するビット列を（ａ）、ユニットの組合せパターンＢに対応するビット列を（ｂ）とした場合に、各桁において、（ａ）ｏｒ（ｂ）＝（ａ）が成立するなら、Ａ⊇Ｂとなる。
【００３２】
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２は、ＣＰＵ１１により実行される各種処理プログラムや、その処理に係るデータを一時的に記憶する記憶領域などを備えている。
表示装置１３は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等により構成され、ＣＰＵ１１から入力される表示データに基づいて各種画面を表示する。
入力装置１４は、キーボードやポインティングデバイス等により構成され、入力指示信号をＣＰＵ１１に対して出力する。この入力装置１４は、本発明に係る入力手段を構成しており、表示装置１３に表示される入力画面に従って、建物の形状に関する各種制約条件を設定入力する機能を有している。
【００３３】
記憶装置１５は、プログラムやデータ等が記憶される記憶媒体１５ａを有し、この記憶媒体１５ａは磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。この記憶媒体１５ａは記憶装置１５に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着するものであり、ＣＰＵ１１により実行される各種処理プログラム（本発明に係る建物の最適形状決定支援プログラムを含む。）や制御データ等を記憶する記憶領域などを備えている。この記憶媒体１５ａに格納された建物の最適形状決定支援プログラムをＣＰＵ１１が実行することにより、後述の建物の最適形状決定支援処理（図２）が行われるようになっている。なお、この記憶媒体１５ａに格納された最適形状決定支援プログラムなどは、その一部若しくは全部を他のコンピュータ等からネットワーク等を介して受信して記憶する構成とすることも可能である。
【００３４】
次に、上記構成からなる建物の最適形状決定支援システムによって実行される建物の最適形状決定支援処理について説明する。
この建物の最適形状決定支援処理は、図２に示すように、ステップＳ１〜Ｓ６の処理からなり、これら一連の処理は、記憶装置１５の記憶媒体１５ａに格納された建物の最適形状決定支援プログラムに従って順次行われるようになっている。
【００３５】
先ず、ステップＳ１では、建物の形状に関する制約条件を設定入力する処理が行われる（入力ステップ）。この処理で設定入力する項目としては、日影規制や斜線制限などの法的な制限条件に関する項目（例えば、敷地の入力、道路の設定、境界条件の設定、北側方位の設定、チェックラインまたは観測点の設定、各観測点における許容日影時間の設定など）や、建物の計画内容に応じて定められる設定条件に関する項目（例えば、空中に浮かんだユニットを許容するか否かの設定、頂上の許容数の設定など）が含まれる。
【００３６】
この処理の際には、表示装置１３の表示画面に、各制約条件の設定入力を促す入力画面が表示され、この入力画面に従って、入力装置１４より各制約条件の設定入力が行われる。また、この入力画面においては、建物モデルを作成するにあたって必要となる種々の設計条件に関する項目（例えば、ユニットの平面配置の設定、ユニットの平面形状や階高の設定など）の設定入力も行われるようになっている。それぞれの設定内容は、例えば、図３に示すように、表示装置１３の表示画面に表示された後、記憶装置１５の記憶領域等に格納される。なお、図３において、符号２１は敷地の境界線、２２は建物の平面配置、２３はユニットの平面配置、２４ａは５ｍライン、２４ｂは１０ｍライン２４ｂ、２５は観測点をそれぞれ示している。
【００３７】
次いで、ステップＳ２では、建物モデルを作成する処理が行われる（建物モデル作成ステップ）。
この処理では、先ず、制約条件の中の一部条件（例えば、斜線制限など）に基づいて建築可能領域を設定し、この建築可能領域内で採り得る最大の建物モデルＭｘを求める。その後、この建物モデルＭｘを構成するユニット群の中から任意の数のユニットを抽出して様々なパターンのユニットの組合せを生成し、各々の組合せパターンに対応する建物モデルを作成する。図４の例では、建物モデルＭｘが９３個のユニットの組合せによって構成されているので、９３個のユニットの各々に対応する「０」〜「９２」のフレームを設定し、それらフレームの中からユニットを配置するフレームの組合せを順次抽出して、各々の組合せパターンに対応する建物モデルを作成する。
【００３８】
次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２で作成した建物モデルが、ステップＳ１で入力された制約条件を満たしているか否かを判定する処理が行われる（判定ステップ）。ここでは、ステップＳ２における建物モデルの作成段階で加味した一部条件（例えば、斜線制限など）を除く制約条件（例えば、日影規制など）を、ステップＳ２で作成した建物モデルが満たしているか否かを判定する処理が行われる。例えば、ステップＳ２で作成した建物モデルが日影規制を満足するか否かを判定する場合には、当該建物モデルを実際に構築した場合の日影時間を全観測点２５（図３）について算出し、それら算出結果を、各観測点毎に予め設定されている許容日影時間と比較する。その結果、全観測点２５における日影時間が許容日影時間未満である場合には、当該建物モデルは日影規制を満足しているものと判定し、一方、算出した日影時間が許容日影時間を超える観測点２５が一つでも存在する場合には、当該建物モデルは日影規制を満足していないものと判定する。
【００３９】
このステップＳ３における判定の結果、制約条件を満たしていないと判定される場合には、ステップＳ２に戻り、一方、制約条件を満たしていると判定される場合には、ステップＳ４に移行する。
【００４０】
次いで、ステップＳ４では、ステップＳ３で制約条件を満たしていると判定された建物モデルが極大状態の建物モデルであるか否かを判定する処理が行われる。この判定の結果、極大状態の建物モデルである場合には、この建物モデルに対応するユニットの組合せパターンを記憶装置１５の記憶領域等に格納する処理を実行する（極大状態抽出ステップ）。その後、ステップＳ５において、すべての建物モデルに対する判定が完了したと判定されるまで、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し、ステップＳ２で作成したすべての建物モデルに対する判定が完了したら、ステップＳ６に移行する。
【００４１】
なお、上記ステップＳ２〜Ｓ４の繰り返し処理では、例えば、次のような手法を採用することにより、処理効率を高めることができる。
先ず、前述したように、フレーム（ユニット配置枠）を設定し、それらフレームを一列に並べて、このフレームの下１０桁（以下、下桁部と略称する。）とそれより上の桁（以下、上桁部と略称する。）とに分ける。そして、上桁部の全組合せパターン（Ａ１、Ａ２、Ａ３、・・・ＡＮ）について、一つ一つのパターンを順次呼び出し、呼び出した上桁部のパターン（例えば、Ａ１）と下桁部のそれぞれのパターン（「００００００００００」〜「１１１１１１１１１１」の１０２４通り）との組合せに基づいて建物モデルを順次作成する。
【００４２】
その際に、先ず、呼び出した上桁部のパターン（例えば、Ａ１とする。）と、下１０桁がすべて「０」の下桁部のパターン（「００００００００００」）とを組み合わせた建物モデルを作成する。そして、この建物モデルについて、制約条件の中に含まれる大きさに関する制約条件（ある建物形態がその条件を満たすとき、それを完全に包含する形態がすべて同条件を満たすような条件のことを云い、この条件には、例えば、日影規制などが含まれる。）を満たすか否かを判定し、この判定の結果、大きさに関する制約条件を満たさない場合には、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）を完全に包含する建物モデルの中で極大状態にある建物モデルは無いと判定し、次の上桁部のパターン（Ａ２）に移行する。この場合、上桁部のパターン（Ａ１）と、「００００００００００」以外の下桁部のパターン（「０００００００００１」〜「１１１１１１１１１１」の１０２３通り）との組合せに対応する建物モデルの判定をすべて省略することができる。
【００４３】
一方、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と下桁部のパターン（「００００００００００」）とを組み合わせた建物モデルが上記大きさに関する制約条件を満たす場合には、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と、下１０桁がすべて「１」の下桁部のパターン（「１１１１１１１１１１」）とを組み合わせた建物モデルを新たに作成し、この建物モデルについて、上記大きさに関する制約条件を満たすか否かを判定する。この判定の結果、上記大きさに関する制約条件を満たす場合には、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と下桁部のそれぞれのパターンとの組合せに基づいて建物モデルをそれぞれ作成し、一つ一つの建物モデルについて、上記大きさに関する制約条件以外の制約条件（例えば、頂上部分の数や構造上の制約、特定スパンの最低確保階数など）を満たすか否かの判定を行い、当該条件を満たす場合には、極大状態であるか否かの判定を行う。この場合、上桁部のパターン（Ａ１）と下１０桁のパターン（「１１１１１１１１１１」）以外との組合せは、いずれも「１１１１１１１１１１」との組合せの形態に完全に包含されるため極大状態にはなりえない。したがって、それら組合せに対する極大状態の判定処理は省略できる。一方、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と下桁部のパターン（「１１１１１１１１１１」）とを組み合わせた建物モデルが上記大きさに関する制約条件を満たさない場合には、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と下桁部のそれぞれのパターンとの組合せに基づいて建物モデルをそれぞれ作成し、一つ一つの建物モデルについて、上記大きさに関する制約条件を含む全制約条件を満たすか否かの判定を行い、当該条件を満たす場合には、極大状態であるか否かの判定を行う。
【００４４】
そして、呼び出した上桁部のパターン（Ａ１）と下桁部のそれぞれのパターンとの組合せに対する判定がすべて完了したら、次の上桁部のパターン（Ａ２）に移行し、同様の処理を繰り返す。このように、上記手法によれば、一部判定を省略することができ、これにより、ステップＳ２〜Ｓ４の処理時間を短縮することができる。例えば、上桁部の桁数がなお多い場合には、上桁部の下位１０桁に関して同様の手法を適用することも可能である。このステップＳ２〜Ｓ４の繰り返し処理が完了したら、ステップＳ６に移行する。
【００４５】
ステップＳ６では、ステップＳ４で抽出した極大状態にある建物モデルを、所定の評価項目で評価して出力する処理が行われる（出力ステップ）。所定の評価項目としては、例えば、ユニット数や総床面積、延べ床面積に対する外壁面積の比率、各ユニットが受ける日照時間の合計などが挙げられる。これらの評価項目は、入力装置１４より選択入力可能な状態で、記憶装置１５の記憶領域等に予め格納されている。
【００４６】
ステップＳ４で抽出した極大状態にある建物モデルは、図５に示すように、入力装置１４より選択された評価項目に対する評価点が高い順に表示装置１３の表示画面にリスト表示される。評価項目が複数選択されている場合には、各評価項目に対する重み付けや優先順位等に基づいて総合評価点が算出され、この総合評価点が高い順に建物モデルがリスト表示される。このリスト表示された建物モデルの何れかを入力装置１４より選択すれば、図４に示すように、建物モデルを構成するユニットの組合せパターンを識別可能な状態で、建物モデルの全体形状が表示装置１３の表示画面に表示される。したがって、設計者が視覚によって直感的に建物モデルの適否を判断することができる。
【００４７】
なお、図４（ａ）の例は、「０」〜「９２」のフレームの中で、「２」、「２２」、「４１」、「６３」、「７２」、「７３」、「７４」、「７５」、「８４」、「９２」のフレームを除く各フレームにユニットが存在する建物モデル（ユニットの組合せパターン）を表しており、図４（ｂ）の例は、「７」、「１４」、「２２」、「４１」、「５２」、「６３」、「７２」、「７３」、「７４」、「７５」、「８４」、「９２」のフレームを除く各フレームにユニットが存在する建物モデルを表している。そして、「０」〜「９２」のフレームのすべてにユニットを配置した建物モデルが、前述した建物モデルＭｘとなっている。例えば、ユニット数を評価項目とする場合には、ユニット数が「８３」である図４（ａ）の建物モデルが、ユニット数が「８１」である図４（ｂ）の建物モデルよりも上位に表示されることとなる。
【００４８】
このように、設計者が設定した評価項目に対する評価点が高い順に、極大状態にある建物モデルがリスト表示されるので、設計者は、そのリスト表示の上の方から建物モデルの形態を順次確認していくことによって、設計者のイメージに合致する、若しくはイメージに近い所望の建物モデルを容易且つ速やかに見つけることができる。
なお、極大状態にあるユニットの組合せパターンから一部のユニットを除いたユニットの組合せパターンは、少なくとも大きさに関する制約条件を満たすこととなるので、極大状態にあるユニットの組合せパターンから一部のユニットを取り去るという簡単な操作によって、所望の建物モデルを得ることもできる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、入力装置１４より制約条件を入力することにより（ステップＳ１）、建物モデルを自動的に作成して（ステップＳ２）、この建物モデルが制約条件を満たしているか否かを判定し（ステップＳ３）、その後、制約条件を満たしていると判定した建物モデルの中から極大状態にある建物モデルを抽出し（ステップＳ４）、この極大状態にある建物モデルを所定の評価項目で評価して出力する（ステップＳ６）ようにしたので、設計者は、制約条件を満足する建物モデルの中から所望の建物モデルを容易に見つけることができ、その建物モデルに基づいて、建物の最適な形態を容易且つ速やかに決定することができる。つまり、設計者の希望を計画建物の設計に直接反映させることができるようになる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または６に記載の発明によれば、最適案を選出するための有効な情報を設計者に提供することができる。したがって、建物の最適な形態を決定するのが容易となり、設計者の希望を計画建物の設計に直接反映させることができるようになる。
請求項２または７に記載の発明によれば、最適案を選出するための有効な情報を少数に集約した状態で設計者に提供することができる。したがって、設計者は、建物の最適な形態を容易且つ速やかに決定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、設計に用いる建物モデルの絞り込みがより一層容易となる。
請求項４に記載の発明によれば、得られた建物モデル間の比較検討が容易となり、所望の建物モデルを短時間で見つけることができる。
請求項５に記載の発明によれば、設計者が視覚によって直感的に建物モデルの適否を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建物の最適形状決定支援システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の最適形状決定支援システムによって実行される建物の最適形状決定支援処理のフローチャートである。
【図３】ユニットの平面配置と観測点の設定例を示す模式図である。
【図４】極大状態にある建物モデルの表示例を示す模式図である。
【図５】極大状態にある建物モデルのリスト表示例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０　建物の最適形状決定支援システム
１１　ＣＰＵ（建物モデル作成手段、判定手段、出力手段、極大状態抽出手段）
１３　表示装置（表示手段）
１４　入力装置（入力手段）
【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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