(57)【要約】【課題】安全性を確保するのに必要かつ十分な基礎を設計できる設計システムを提供すること。【解決手段】設計システム１は、基礎とこの基礎の上に設けられた建物本体とを有する建物の設計作業を支援し、建物本体の設計図を作成する建物本体設計手段３２１と、この建物本体の設計図に基づいて、建物本体の構造計算を行う建物本体構造計算手段３３１と、この建物本体の構造計算結果に従って建物本体の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて前記基礎の構造計算を行う基礎構造計算手段３３２と、この基礎の構造計算結果に基づいて、基礎伏図を作成する基礎設計手段３２２とを備えている。【選択図】図２
2004197524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎とこの基礎の上に設けられた建物本体とを有する建物の設計作業を支援する設計システムであって、
前記建物本体の設計図を作成する建物本体設計手段と、
この建物本体の設計図に基づいて、前記建物本体の構造計算を行う建物本体構造計算手段と、
この建物本体の構造計算結果に従って前記建物本体の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて前記基礎の構造計算を行う基礎構造計算手段と、
この基礎の構造計算結果に基づいて、基礎伏図を作成する基礎設計手段とを備えていることを特徴とする設計システム。
【請求項２】
請求項１に記載の設計システムにおいて、
前記基礎の構造計算結果に基づいて、前記基礎の積算を行う基礎積算手段を備えていることを特徴とする設計システム。
【請求項３】
基礎とこの基礎の上に設けられた建物本体とを有する建物の設計作業を支援する設計方法であって、
前記建物本体の設計図を作成する建物本体設計手順と、
この建物本体の設計図に基づいて、前記建物本体の構造計算を行う建物本体構造計算手順と、
この建物本体の構造計算結果に従って前記建物本体の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて前記基礎の構造計算を行う基礎構造計算手順と、
この基礎の構造計算結果に基づいて、基礎伏図を作成する基礎設計手順とを備えていることを特徴とする設計方法。
【請求項４】
請求項３に記載の設計方法において、
前記基礎の構造計算結果に基づいて、前記基礎の積算を行う基礎積算手順を備えていることを特徴とする設計方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の設計方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項３または４に記載の設計方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の設計作業を支援する設計システム、設計方法、コンピュータプログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、プレハブ住宅は、大量生産のメリットを維持しつつ、建物の外観や間取りに顧客の意向を最大限に反映させるため、次の手順で建築される。
顧客は、プレハブ住宅の設計および施工を行うディーラ（発注者）と打合せを行い、自らが求めるレイアウトや設備等の仕様をまとめた設計図、およびこの設計図に基づく見積りを作成させる。ここで、設計図は、ＣＡＤシステムを利用して作成される（例えば、特許文献１参照）。次に、顧客は、設計図および見積りを検討して、ディーラと契約する。この顧客との契約が完了すると、ディーラは、メーカ（製造者）にプレハブ住宅の部品を発注し、このメーカから受け取った部品を用いて、設計図に従ってプレハブ住宅を建築し、顧客に引き渡す。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２３６７１６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建物は、基礎と、この基礎の上に設けられた建物本体とを含んで構成される。このうち、基礎の断面形状や配筋要領等は、安全性を確保するのに十分な強度となるように、各階の柱間の距離等に応じて一律に設定される。
しかし、柱間の距離が同じであっても、建物本体の荷重は建物毎に異なるため、基礎がオーバースペックとなる場合があった。その結果、鉄筋量やコンクリート量の無駄が生じることになり、コスト高となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、安全性を確保するのに必要かつ十分な基礎を設計できる設計システム、設計方法、コンピュータプログラムおよび記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の設計システム、設計方法、コンピュータプログラムおよび記録媒体は、次の構成を採用する。
本発明を図面を参照して説明すると、請求項１に記載の設計システム１は、基礎４１とこの基礎の上に設けられた建物本体４２とを有する建物１９の設計作業を支援する設計システムであって、前記建物本体の設計図を作成する建物本体設計手段３２１と、この建物本体の設計図に基づいて、前記建物本体の構造計算を行う建物本体構造計算手段３３１と、この建物本体の構造計算結果に従って前記建物本体の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて前記基礎の構造計算を行う基礎構造計算手段３３２と、この基礎の構造計算結果に基づいて、基礎伏図を作成する基礎設計手段３２２とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、建物本体設計手段で各階平面図や屋根伏図等の設計図を作成するだけで、これらの図面に基づいて、建物本体の構造計算および荷重分布の算出が行われ、この荷重分布に基づいて基礎の構造計算が行われて、基礎伏図が作成される。
したがって、基礎で支持する建物本体の荷重分布に応じて、安全性を確保するのに必要かつ十分な基礎を設計できる。その結果、基礎の材料費を削減でき、施工コストを低減できる。
【０００８】
請求項２に記載の設計システムは、請求項１に記載の設計システムにおいて、前記基礎の構造計算結果に基づいて、前記基礎の積算を行う基礎積算手段３４２を備えていることを特徴とする。
この発明によれば、建物本体設計手段で各階平面図や屋根伏図等の設計図を作成するだけで、基礎の積算が自動的に行われるから、積算作業を迅速に行うことができる。
【０００９】
請求項３または４に記載の設計方法は、請求項１または２に記載の設計システムを、設計方法として展開したものである。
この発明によれば、請求項１または２と同様の効果を奏することができる。
【００１０】
請求項５に記載のプログラムは、請求項３または４に記載の設計方法を、コンピュータに実行させるプログラムである。
請求項６に記載の記録媒体は、請求項３または４に記載の設計方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
この発明によれば、本発明のプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることにより、請求項３または４に記載の設計方法をディーラ等のコンピュータに実行させることができるため、本発明の利用促進を大幅に図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、顧客との契約から住宅の引き渡しまでの手続きが示されている。
ディーラ１０には、専門知識を有する一級建築士等の営業担当者１２が配置されている。営業担当者１２は、顧客１１との打合せを行い、ＣＡＤシステム１で設計図を作成する。なお、この打合せでは、営業担当者１２のほか、顧客１１の意向を設計図に反映するために施工担当者が適宜同席する。顧客１１との契約完了後、営業担当者１２は、ＣＡＤシステム１で作成した最終設計図に従って、部品情報を書類またはインターネットを介してメーカの工場１８に送る。
工場１８では、部品情報に基づいて部品の確保、製造が行われ、製造された部品は建築現場に運搬される。
ディーラ１０は、建築現場で部品を受け取り、設計図に従ってユニット式建物１９を建築する。このユニット式建物１９は、後に詳述するが、基礎４１と、この基礎４１の上に設けられた建物本体４２とを備えている。
【００１２】
図２には、ＣＡＤシステム１のブロック図が示されている。
ＣＡＤシステム１は、直方体状の骨組を有する建物ユニットを複数組み合わせて形成されるユニット式建物１９について、顧客の要求に応じた設計作業を支援するものである。
ＣＡＤシステム１には、本システムの核となるコンピュータ本体６と、ＣＲＴ表示装置２と、コンピュータ本体６等の操作を行うための入力装置３と、設計した平面図等を製図するＸ−Ｙプロッタ装置４と、設計した建物についてのデータ等を印字するプリンタ５とが設けられている。
【００１３】
コンピュータ本体６は、記憶装置であるハードディスク装置２０と、各種の処理を行う演算装置であるＣＰＵ３０とを含んで構成されたものである。
このうち、ハードディスク装置２０には、記憶される情報の属性毎に複数の記憶領域が設定されている。
これらの記憶領域としては、ユニット式建物を構築するための部品に関する部品データが蓄積された部品情報蓄積手段２１と、設計されたユニット式建物の部品、部材および工賃の価格等に関する価格データが蓄積された積算情報蓄積手段２２とが設けられている。
【００１４】
ＣＰＵ３０は、各種のソフトウェアがインストールされ、これらのソフトウェアを並列処理するマルチタスク機能を有するものである。
ＣＰＵ３０には、ソフトウェアにより、ユニット式建物についての建物情報を設定する建物情報設定手段３１と、この建物情報に基づき、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データを用いて、ユニット式建物の設計を行う設計手段３２と、この設計手段３２で設計したユニット式建物について、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データを用いて構造計算を行う構造計算手段３３と、設計手段３２で設計したユニット式建物について、積算情報蓄積手段２２に蓄積された価格データを用いて積算する積算手段３４とが設けられている。
【００１５】
なお、ＣＰＵ３０には、以上の手段３１〜３４のほかに、部品情報蓄積手段２１および積算情報蓄積手段２２に蓄積されたデータの入出力を管理するとともに、建物情報設定手段３１で作成された建物情報、設計手段３２で設計された設計データ、構造計算手段３３で計算された構造データ、および積算手段３４で積算された積算データの管理を行う情報管理手段３５が設けられている。
【００１６】
建物情報設定手段３１には、鑑情報設定手段３１１と、積算固有データ設定手段３１２と、ディーラ固有データ設定手段３１３とが設けられている。
鑑情報設定手段３１１は、ユニット式建物の周辺情報を設定するものである。例えば、顧客の氏名、建築地等の顧客情報や、ディーラの名称、施工担当者名、営業担当者名等の関係者情報を設定するものである。
積算固有データ設定手段３１２は、ユニット式建物の構造に関する積算用のデータを設定するものである。例えば、外壁、内壁、天井、床等の構造や、その構造材の発注の有無を設定するものである。
ディーラ固有データ設定手段３１３は、通常は工場で手配する各部品を、例外的にディーラで準備する場合にその設定を行うものである。
【００１７】
設計手段３２には、建物本体設計手段３２１と、基礎設計手段３２２とが設けられている。
建物本体設計手段３２１は、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データを読み出し、読み出した部品を組み合わせて建物本体の設計図を作成するものである。具体的には、１階平面図、２階平面図、屋根伏図等が作成される。
一方、基礎設計手段３２２は、後述する基礎構造計算手段３３２での基礎の構造計算結果に基づいて、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データを読み出し、読み出した部品を組み合わせて基礎伏図を作成するものである。
【００１８】
構造計算手段３３には、建物本体構造計算手段３３１と、基礎構造計算手段３３２とが設けられている。
建物本体構造計算手段３３１は、建物本体設計手段３２１で設計された１階平面図、２階平面図、および屋根伏図等の設計図に基づいて、建物本体の構造計算を行うものである。
基礎構造計算手段３３２は、この建物本体の構造計算結果に従って建物本体の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて基礎の構造計算を行うものである。具体的には、基礎の設置位置および断面形状等を算出する。
【００１９】
積算手段３４には、建物本体積算手段３４１と、基礎積算手段３４２とが設けられている。
建物本体積算手段３４１は、建物本体構造計算手段３３１の構造計算結果に基づき、積算情報蓄積手段２２に蓄積された価格データを用いて、建物本体について積算を行うものである。
基礎積算手段３４２は、基礎構造計算手段３３２の構造計算結果に基づき、積算情報蓄積手段２２に蓄積された価格データを用いて、基礎について積算を行うものである。
【００２０】
次に、本実施形態における設計対象であるユニット式建物１９の構造について、図３、４を参照しながら説明する。
ユニット式建物１９は、基礎４１と、この基礎４１の上に形成される建物本体４２とを備えている。このうち、建物本体４２は、箱状に形成された建物ユニット５０が複数組合わせて形成され、１階部分４２１と、２階部分４２２と、屋根４２３とを備えている。
【００２１】
建物ユニット５０は、図４に示すように、四隅の柱６１の上下端を連結する天井梁６２および床梁６３を有する箱状のフレーム６０を備えている。このうち、柱６１と天井梁６２とは、柱６１の柱頭側に配置される柱頭接合部材６５を介して連結され、柱６１と床梁６３とは、柱６１の柱脚側に配置される柱脚接合部材６６を介して連結されている。また、対向する長辺天井梁６２の間には、天井面材を支持するための天井小梁が架け渡され（図示省略）、また、対向する長辺床梁６３の間には、床を形成するパーチクルボード等の床面材を支持するための複数の根太が架け渡されている（図示省略）。
【００２２】
次に、ディーラの営業担当者１２がユニット式建物１９の基礎伏図を設計する手順について、図５〜８を参照しながら説明する。
まず、建物本体設計手段３２１を起動させて、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データを読み出し、ＣＲＴ表示装置２の画面上に表示させる。そして、マウス操作により、読み出した部品を画面上で組み合わせて、例えば、図５に示すように、２階平面図を作成する。具体的には、形状の異なる建物ユニット５０Ａ、５０Ｂを３つずつ組み合わせて、外壁５１および内壁５２を形成した後、外部窓５３、内部扉５４、バルコニー５５を配置する。
１階平面図および屋根伏図についても、同様の手順で作成する。
【００２３】
すると、建物本体構造計算手段３３１が起動して、ユニット式建物１９の建物本体４２の構造計算を行い、図６に示すように、ユニット式建物１９の各階部分４２１、４２２の構造が画面上に表示される。また、別の画面上では、図７に示すように、これら各階部分４２１、４２２の構造の構造性能評価が表示される。具体的に、図６では、１階部分構造表示欄７１と、２階部分構造表示欄７２とが設けられている。１階部分構造表示欄７１には、形状の異なる３種類の建物ユニット５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが組み合わされて１階部分４２１を形成した状態が表示されている。２階部分構造表示欄７２には、２種類の建物ユニット５０Ａ、５０Ｂが組み合わされて２階部分４２２を形成した状態が表示されている。
【００２４】
また、図７には、構造性能評価の表示欄として、耐震等級（安全性）表示欄７３、耐震等級（修復性）表示欄７４、耐風等級（修復性）表示欄７５が示されている。各表示欄７３〜７５に示す構造性能評価は、ユニット式建物１９の構造を、地震時の安全性を評価する耐震等級（安全性）、地震時の修復性を評価する耐震等級（修復性）、台風時の修復性を評価する耐風等級（修復性）の３種類の方法で評価したものである。
【００２５】
各表示欄７３〜７５は、縦に配列された４つの評価部分枠７３１で構成され、各評価部分枠７３１について、左側から評価部分、構造性能計算結果、等級評価が表示されている。
ここで、評価部分とは、１階部分４２１および２階部分４２２についてのＸ方向およびＹ方向である。また、構造性能計算は、建物ユニット５０Ａ〜５０Ｃの柱６１、天井梁６２および床梁６３の断面形状、長さ等を考慮して行われる。また、等級評価の基準は、耐震等級の評価では、安全率１．００倍を満たす場合は等級１、安全率１．２５倍を満たす場合は等級２、安全率１．５０倍を満たす場合は等級３となっている。一方、耐風等級の評価では、安全率１．００倍を満たす場合は等級１、安全率１．２０倍を満たす場合は等級２となっている。
【００２６】
次に、基礎構造計算手段３３２を起動させると、この建物本体４２の構造計算結果に従って、建物本体４２の荷重分布を算出し、この荷重分布に基づいて基礎４１の設置位置および断面形状等が算出される。すると、この構造計算結果に基づいて、基礎設計手段３２２によって、部品情報蓄積手段２１に蓄積された部品データが読み出され、この読み出した部品が組み合わされて、図８に示すように、基礎４１の基礎伏図が作成される。図８では、基礎４１は、１階部分４２１を構成する建物ユニット５０の床梁６３の真下に配置されている。
【００２７】
次に、建物本体積算手段３４１および基礎積算手段３４２を起動させると、建物本体４２および基礎４１の構造計算結果に基づき、積算情報蓄積手段２２に蓄積された価格データを用いて、積算が行われ、図９に示すように、画面上に積算表８０が表示される。
積算表８０は、縦軸に部品表示枠８１が複数配置されて構成されている。部品表示枠８１では、略中央に、ユニット式建物１９を構成する部品の名称が表示され、右側に、各部品毎の「見積書区分」、「見積者出力工事区分」、「品番」、「名称」、「単位」、「出力工事単価」、「出力手間単価」、「出力材工単価」等が表示される。
【００２８】
したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）建物本体設計手段３２１で各階平面図や屋根伏図を設計するだけで、これらの図面に基づいて、建物本体４２の構造計算および荷重分布の算出が行われ、この荷重分布に基づいて基礎４１の構造計算が行われて、基礎伏図が作成される。したがって、基礎４１で支持する建物本体４２の荷重分布に応じて、安全性を確保するのに必要かつ十分な基礎４１を設計できる。その結果、基礎４１の材料費を削減でき、施工コストを低減できる。
【００２９】
（２）建物本体設計手段３２１で各階平面図および屋根伏図を設計するだけで、基礎４１の積算が自動的に行われるから、積算作業を迅速に行うことができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、ユニット工法で建築されるユニット式建物１９を設計したが、これに限らず、パネル工法、在来工法で建築される建物に用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の設計システム、設計方法、コンピュータプログラムおよび記録媒体によれば、次のような効果が得られる。
請求項１に記載の設計システムによれば、建物本体設計手段で各階平面図や屋根伏図等の設計図を作成するだけで、これらの図面に基づいて、建物本体の構造計算および荷重分布の算出が行われ、この荷重分布に基づいて基礎の構造計算が行われて、基礎伏図が作成される。したがって、基礎で支持する建物本体の荷重分布に応じて、安全性を確保するのに必要かつ十分な基礎を設計できる。その結果、基礎の材料費を削減でき、施工コストを低減できる。
【００３２】
請求項２に記載の設計システムによれば、建物本体設計手段で各階平面図や屋根伏図等の設計図を作成するだけで、基礎の積算が自動的に行われるから、積算作業を迅速に行うことができる。
【００３３】
請求項３または４に記載の設計方法によれば、請求項１または２と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
請求項５に記載のプログラムおよび請求項６に記載の記録媒体によれば、本発明のプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることにより、請求項３または４に記載の設計方法をディーラ等とのコンピュータに実行させることができるため、本発明の利用促進を大幅に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る設計システムが用いられる手続きを示す図である。
【図２】前記実施形態に係る設計システムのブロック図である。
【図３】前記実施形態に係る設計システムで設計されるユニット式建物の全体斜視図である。
【図４】前記実施形態に係るユニット式建物を構成する建物ユニットのフレームの斜視図である。
【図５】前記実施形態に係る建物本体を設計する手順を説明するための図である。
【図６】前記実施形態に係る建物本体の各階部分の構造が表示された画面を示す図である。
【図７】前記実施形態に係る建物本体の構造性能評価が表示された画面を示す図である。
【図８】前記実施形態に係る基礎伏図が表示された画面を示す図である。
【図９】前記実施形態に係る建物の積算表が表示された画面を示す図である。
【符号の説明】
１      設計システム
１９      ユニット式建物
４１      基礎
４２      建物本体
３２１      建物本体設計手段
３２２      基礎設計手段
３３１      建物本体構造計算手段
３３２      基礎構造計算手段
３４２      基礎積算手段
【図１】
2004197524.tif 000003
【図２】
2004197524.tif 000004
【図３】
2004197524.tif 000005
【図４】
2004197524.tif 000006
【図５】
2004197524.tif 000007
【図６】
2004197524.tif 000008
【図７】
2004197524.tif 000009
【図８】
2004197524.tif 000010
【図９】
2004197524.tif 000011