(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の梁で支持された多角形の床を対象として、前記床に作用する荷重の、前記各梁での分担量を求める荷重分担量解析方法であって、
前記床の平面図形を基本図形とし、基本図形での各梁位置に第一基線を想定した状態で、次の分担プロセスを実施して基本図形での前記各梁に対する荷重分担範囲を割り出し、前記荷重分担範囲に応じて前記荷重を配分して、前記各梁の荷重分担量を求める荷重分担量解析方法。
第一分担プロセスとして、前記基本図形を第一図形として、前記各第一基線にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線から第一図形内側へ第一距離ほど離間する各第二基線を仮定すると共に、隣接する第二基線どうしが交わるそれぞれの点を頂点とした第二図形を想定し、前記第一距離を零から増加させるに伴って前記第二図形と前記第一図形との頂点の数が異なる境界状態での前記第二図形の各頂点と、前記第一図形の該当する各頂点とを結ぶ分担線を想定する。
第二分担プロセスとして、前記第二図形が、四角形以上の多角形である場合には、前記第二図形を新たな第一図形として前記第一分担プロセスを実行し、その新たな第一図形の内側の新たな第二図形が、点、又は、線、又は、三角形となるまで前記第一分担プロセスを繰り返す。
第二分担プロセスとして、前記第二図形が、点となる場合は、前記基本図形の第一基線と各分担線とで囲まれた範囲を、第一基線位置の梁に対する荷重分担範囲とする。
第二分担プロセスとして、前記第二図形が、線となる場合は、前記基本図形の第一基線と、線となった前記第二基線と、各分担線とで囲まれた範囲を、第一基線位置の梁に対する荷重分担範囲とする。
第二分担プロセスとして、前記第二図形が、三角形となる場合は、その三角形に対する内接円の中心を想定し、その中心から、三角形の頂点にそれぞれ分担線を想定し、前記基本図形の第一基線と各分担線とで囲まれた範囲を、第一基線位置の梁に対する荷重分担範囲とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
建物の構造計算を実施するに伴って、建物で支えるべき種々の部品（建物の構成部品や、建物に設置される物品等）の重量が、建物の各部にどのように働くかを計算することは重要である。
床に作用する重力は、床からそれを支える周辺の梁へ、梁から柱へ、柱から基礎へと伝達されるが、重力に対する構造計算は、これらの一連の力の伝達を追跡することである。そして、その最初の手順が床に働く重量が周辺の梁にどのように伝わるかを計算するものである（床荷重伝達計算）。
本発明は、複数の梁で支持された多角形の床を対象として、前記床に作用する荷重の、前記各梁での分担量を求める荷重分担量解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の荷重分担量解析方法としては、床２の基本形状を矩形として考えるのが大前提となっており、例えば、図１４（イ）に示すように、床形状が正方形の場合は、対角線２０で区切られた範囲の面積を、それぞれの梁１に割り当てる床面積とし、その割り当て床面積に作用する荷重（等分布荷重）を計算して該当する梁１への荷重分担量としていた。
また、図１４（ロ）に示すように、床形状が長方形の場合は、隅角２１を２等分する４５度の分担線Ｖを引き、それに伴って二つできた分担線Ｖの交点２２どうしにわたって更に直線を引いて床２を区画し、その区画範囲の面積を、該当する梁１に割り当てる床面積とし、その割り当て床面積に作用する荷重（等分布荷重）を計算して該当する梁１への荷重分担量としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の荷重分担量解析方法によれば、解析に用いる床の基本形状を矩形としている関係上、床形状が矩形以外の多角形である場合には、解析の対象外となり、建物の設計者は、もともと、床が矩形以外の形状と成らないように平面計画を行う傾向があった。従って、建築平面計画から、矩形を外して考えることが困難で、設計の自由性を抑制する危険性があった。
また、設計者によれば、矩形以外の床形状を採用するにしても、梁への荷重分担量の解析については、床形状を近似する矩形形状に置き換えて荷重分担量を求める方法を採らざるをえず、解析結果に個人差があると共に、現実の荷重分担量との誤差を伴う危険性があり、より正確な荷重分担量の解析を行える方法が待ち望まれていた。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、変化に富んだ床形状においても、梁への荷重分担量を精度良く求めることができる荷重分担量解析方法を提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴手段は、図１〜１３に例示するごとく、複数の梁１で支持された多角形の床２を対象として、前記床２に作用する荷重ｑの、前記各梁１での分担量を求める荷重分担量解析方法において、前記床２の平面図形を基本図形Ｆとし、基本図形Ｆでの各梁１位置に第一基線Ｌ１を想定した状態で、次の分担プロセスを実施して基本図形Ｆでの前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出し、前記荷重分担範囲Ａに応じて前記荷重ｑを配分して、前記各梁１の荷重分担量ｗを求めるところにある。
第一分担プロセスとして、前記基本図形Ｆを第一図形Ｆ１として、前記各第一基線Ｌ１にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線Ｌ１から第一図形Ｆ１内側へ第一距離ｄｘほど離間する各第二基線Ｌ２を仮定すると共に、隣接する第二基線Ｌ２どうしが交わるそれぞれの点を頂点Ｋ２とした第二図形Ｆ２を想定し、前記第一距離ｄｘを零から増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２の各頂点Ｋ２と、前記第一図形Ｆ１の該当する各頂点Ｋ１とを結ぶ分担線Ｖを想定する。
第二分担プロセスとして、前記第二図形Ｆ２が、四角形以上の多角形である場合には、前記第二図形Ｆ２を新たな第一図形Ｆ１として前記第一分担プロセスを実行し、その新たな第一図形Ｆ１の内側の新たな第二図形Ｆ２が、点、又は、線、又は、三角形となるまで前記第一分担プロセスを繰り返す。
第二分担プロセスとして、前記第二図形Ｆ２が、点となる場合は、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
第二分担プロセスとして、前記第二図形Ｆ２が、線となる場合は、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と、線となった前記第二基線Ｆ２と、各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
第二分担プロセスとして、前記第二図形Ｆ２が、三角形となる場合は、その三角形に対する内接円Ｓの中心Ｐを想定し、その中心Ｐから、三角形の頂点Ｋ２にそれぞれ分担線Ｖを想定し、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
【０００６】
請求項１の発明の特徴手段によれば、各梁に対する荷重分担範囲を割り出すにあたり、第一分担プロセスとして、前記基本図形を第一図形として、前記各第一基線にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線から第一図形内側へ第一距離ほど離間する各第二基線を仮定すると共に、隣接する第二基線どうしが交わるそれぞれの点を頂点とした第二図形を想定し、前記第一距離を零から増加させるに伴って前記第二図形と前記第一図形との頂点の数が異なる境界状態での前記第二図形の各頂点と、前記第一図形の該当する各頂点とを結ぶ分担線を想定し、その際の、前記第二図形の形状によって、前述の四種類の第二分担プロセスの内から該当する処理を行うことで、各分担線を収束させることができ、床の形状が矩形に限るものではなく、複雑な多角形であっても前記分担線を確定して、梁への荷重分担量を導くことが可能となる。
従って、建築設計時点から、「床の形状は矩形」という先入観を捨てて、自由な発想のもと平面計画することが可能となり、建築設計の自由性を向上させることが可能となる。
また、当該発明手段によれば、上述の処理を誰が実施する場合であっても、同様の行程を経て、同じ結果が得られるようになり、従来のように、解析結果の個人差で精度が低下するのを防止できるようになり、解析精度の向上を図ることが可能となる。
尚、当該発明手段は、人力による作図によって実施することが可能であると共に、例えば、コンピュータプログラムを作成しておき、それによる自動実行によることも、当然の事ながら可能である。
【０００７】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【０００９】
建物の床の形状は、種々設定することが可能であるが、ここでは、図１〜図１３に示すような平面形状の床２を備えた建物Ｂを例に挙げて説明する。尚、平面図外周の太線は、梁１の位置を示し、床２には等分布荷重ｑが作用しているものとして解析される。
そして、具体的な手順は、前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出し、図１に示すように、前記荷重分担範囲Ａに応じて前記荷重ｑを配分して、前記各梁１の荷重分担量ｗを求める。
【００１０】
〔第一実施形態〕
図２〜４に示すように、外周部に梁１が配置された五角形の床２が解析対象である。まず、図に示すように、床２の平面図形（五角形）を基本図形Ｆとし、基本図形での各梁１位置にあたる各辺を第一基線Ｌ１とする。そして、以下のプロセスによって前記基本図形Ｆでの前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出す。
【００１１】
第一分担プロセスは、図３に示すように、前記基本図形Ｆを第一図形Ｆ１として、前記各第一基線Ｌ１にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線Ｌ１から第一図形Ｆ１内側へ第一距離ｄｘほど離間する各第二基線Ｌ２を仮定すると共に、隣接する第二基線Ｌ２どうしが交わるそれぞれの点を頂点Ｋ２とした第二図形Ｆ２を想定し（図３（イ）参照）、前記第一距離ｄｘを零から増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点Ｋ２，Ｋ１の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２の各頂点Ｋ２と、前記第一図形Ｆ１の該当する各頂点Ｋ１とを結ぶ分担線Ｖを想定する（図３（ロ）参照）。
【００１２】
第二分担プロセスは、第一分担プロセスで説明した前記第二図形Ｆ２が、四角形以上の多角形であることから、前記第二図形Ｆ２を新たな第一図形Ｆ１として上述の第一分担プロセスを再度実行し、分担線Ｖを延長する。その結果、新たな第一図形Ｆ１の内側の新たな第二図形Ｆ２が三角形となる（図４（ハ）参照）。
そして、図４（ニ）に示すように、その三角形に対する内接円Ｓの中心Ｐを想定し、その中心Ｐから、三角形の頂点Ｋ２にそれぞれ分担線Ｖを引き、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
各梁１に対する荷重分担範囲Ａの面積に前記荷重ｑを乗じることで該当する梁１への荷重分担量ｗが求まる。
【００１３】
〔第二実施形態〕
図５に示すように、外周部に梁１が配置された四角形の床２が解析対象である。因みに、図における上辺と下辺とは平行である。
まず、図に示すように、床２の平面図形（四角形）を基本図形Ｆとし、基本図形での各梁１位置にあたる各辺を第一基線Ｌ１とする。そして、以下のプロセスによって前記基本図形Ｆでの前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出す。
【００１４】
第一分担プロセスは、前記基本図形Ｆを第一図形Ｆ１として、前記各第一基線Ｌ１にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線Ｌ１から第一図形Ｆ１内側へ第一距離ｄｘほど離間する各第二基線Ｌ２を仮定すると共に、隣接する第二基線Ｌ２どうしが交わるそれぞれの点を頂点Ｋ２とした第二図形Ｆ２を想定し（図５（イ）参照）、前記第一距離ｄｘを零から増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点Ｋ２，Ｋ１の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２の各頂点Ｋ２と、前記第一図形Ｆ１の該当する各頂点Ｋ１とを結ぶ分担線Ｖを想定する（図５（ロ）参照）。この場合、前記第二図形Ｆ２は、直線となる。そして、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と、線となった前記第二図形Ｆ２と、各分担線Ｖとで囲まれた各範囲を、各第一基線Ｌ１位置に該当する梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
各梁１に対する荷重分担範囲Ａの面積に前記荷重ｑを乗じることで該当する梁１への荷重分担量ｗが求まる。
【００１５】
〔第三実施形態〕
図６に示すように、外周部に梁１が配置された五角形の床２が解析対象である。因みに、当該図形は、５辺それぞれに接する一つの内接円が存在し得る形状となっている。
まず、図に示すように、床２の平面図形（五角形）を基本図形Ｆとし、基本図形での各梁１位置にあたる各辺を第一基線Ｌ１とする。そして、以下のプロセスによって前記基本図形Ｆでの前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出す。
【００１６】
第一分担プロセスは、前記基本図形Ｆを第一図形Ｆ１として、前記各第一基線Ｌ１にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線Ｌ１から第一図形Ｆ１内側へ第一距離ｄｘほど離間する各第二基線Ｌ２を仮定すると共に、隣接する第二基線Ｌ２どうしが交わるそれぞれの点を頂点Ｋ２とした第二図形Ｆ２を想定し（図６（イ）参照）、前記第一距離ｄｘを零から増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点Ｋ２，Ｋ１の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２の各頂点Ｋ２（一点に重なる）と、前記第一図形Ｆ１の該当する各頂点Ｋ１とを結ぶ分担線Ｖを想定する（図６（ロ）参照）。この場合、前記第二図形Ｆ２は、点となる。そして、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と、各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
各梁１に対する荷重分担範囲Ａの面積に前記荷重ｑを乗じることで該当する梁１への荷重分担量ｗが求まる。
【００１７】
〔第四実施形態〕
図７に示すように、外周部に梁１が配置された五角形の床２が解析対象である。まず、図に示すように、床２の平面図形（五角形）を基本図形Ｆとし、基本図形での各梁１位置にあたる各辺を第一基線Ｌ１とする。そして、以下のプロセスによって前記基本図形Ｆでの前記各梁１に対する荷重分担範囲Ａを割り出す。
【００１８】
第一分担プロセスは、前記基本図形Ｆを第一図形Ｆ１として、前記各第一基線Ｌ１にそれぞれ平行で、且つ、それら各第一基線Ｌ１から第一図形Ｆ１内側へ第一距離ｄｘほど離間する各第二基線Ｌ２を仮定すると共に、隣接する第二基線Ｌ２どうしが交わるそれぞれの点を頂点Ｋ２とした第二図形Ｆ２を想定し（図７（イ）参照）、前記第一距離ｄｘを零から増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点Ｋ２，Ｋ１の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２の各頂点Ｋ２と、前記第一図形Ｆ１の該当する各頂点Ｋ１とを結ぶ分担線Ｖを想定する（図７（ロ）参照）。この実施形態の場合、第二図形Ｆ２は、二つの三角形となる。
【００１９】
第二分担プロセスは、図７（ハ）に示すように、それらの三角形に対する内接円Ｓの中心Ｐをそれぞれ想定し、その中心Ｐから、三角形の頂点Ｋ２にそれぞれ分担線Ｖを引き、前記基本図形Ｆの第一基線Ｌ１と各分担線Ｖとで囲まれた範囲を、第一基線Ｌ１位置の梁１に対する荷重分担範囲Ａとする。
各梁１に対する荷重分担範囲Ａの面積に前記荷重ｑを乗じることで該当する梁１への荷重分担量ｗが求まる。
【００２０】
以上のように、本発明に係わる荷重分担量解析方法によれば、床形状が矩形形状以外のものであっても、簡単且つ確実に、しかも、精度良く前記床２に作用する荷重ｑの前記各梁１での荷重分担量ｗを求めることが可能となる。
【００２１】
尚、前述の各実施形態によって、前記第一距離ｄｘの増加に伴って第一図形Ｆ１から第二図形Ｆ２に図形変化する際、辺の消失が見られるが、その時のｄｘを決定する操作について一例を説明する。
【００２２】
［１］基本図形Ｆの任意の三辺を取り出してそれぞれ検討する。
任意の三辺の組合せは、以下のイ）、ロ）、ハ）の三種に分類される。
イ）三辺は二点で互いに接している（図８参照）。
ロ）三辺の内任意の二辺は一点で接している（図９・１０参照）。
ハ）三辺は互いに接していない。
［２］前記イ）の場合。
図８に示すように、三つの辺Ｈ１・Ｈ２・Ｈ３を夫々含む（無限長の）直線Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３を考えると、それらの三直線Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３に接する円（それらの直線から等距離にある点が中心である円）Ｅ１・Ｅ２・Ｅ３・Ｅ４は、四つ存在する。そのうち中心が基本図形Ｆに含まれる円は唯一個存在するか、又は、基本図形の形状によっては存在しない。円の中心が基本図形Ｆの内部に存在するとき、その円Ｅ１の中心点が前記辺Ｈ１・Ｈ２・Ｈ３に関する消失点の候補となる。
［３］前記ロ）の場合。
図９・１０に示すように、三つの辺Ｈ１・Ｈ２・Ｈ３（辺Ｈ１・辺Ｈ２どうしは互いに接し、辺Ｈ３は、辺Ｈ１・辺Ｈ２とは接しない）を夫々含む（無限長の）直線Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３を考えると、それらの三直線Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３に接する円Ｅ１・Ｅ２・Ｅ３・Ｅ４は、前記イ）と同様に四つ存在する。それらのうち中心が基本図形Ｆに含まれる円（Ｅ１・Ｅ２（図９参照）、Ｅ１（図１０参照））は、一個以上存在し得る。それらの円のうち辺Ｈ３との接点を持たない円は除外する。図９において、円Ｅ１・Ｅ２は、それぞれ辺Ｈ３と接しており、図１０においては、円Ｅ３は、直線Ｔ３と接するものの辺Ｈ３とは接していない。よって、図１０における円Ｅ３は、消失点の候補から除外される。そして、図９において、辺Ｈ３と接する円Ｅ１・Ｅ２のうち半径が最小の円Ｅ１の中心点が前記辺Ｈ１・Ｈ２・Ｈ３に関する消失点の候補となる。
［４］前記ハ）の場合。
消失点は、頂点から始まる半直線上に存在するので、互いに接しない辺の組合せに対する円の中心は消失点を含むことはない。
【００２３】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００２４】
〈１〉  前記基本図形Ｆは、先の実施例で説明したものに限るものではなく、例えば、図１１に示すように、床２の内側に梁１で囲まれた空間５が設けられたものであってもよく、この場合は、空間５に面する梁１も、基本図形Ｆ外周の梁１と同様の扱いをすることによって先の実施形態と同様に解析することが可能となる。
また、図１３に示すように、床２の内側に、外周部とは別の梁１’が設けられたものであってもよく、この場合は、梁１’は、間隔を０として並設された二つの梁があるものとすることによって先の実施形態と同様に解析することが可能となる。
また、図１２に示すように、床２の内側に、独立した柱６が設けられたものであってもよく、この場合は、上述の空間５を設けたものの内周部の梁長さを限りなく小さくしたものとすることで、同じように各梁１（又は柱６）の荷重分担範囲、及び、分担量を求めることが可能である。
因みに、これら夫々の図に示す太線は、梁１位置を示す第一基線Ｌ１であり、細線は、分担線Ｖを表し、破線は、解析途中に前記第一距離ｄｘを増加させるに伴って前記第二図形Ｆ２と前記第一図形Ｆ１との頂点の数が異なる境界状態での前記第二図形Ｆ２を示すものである。
〈２〉  当該荷重分担量解析方法は、先の実施形態で説明したように、図式解析によって求めるものに限るものではなく、例えば、コンピュータによって各点や線の座標解析によって求めることも、当然の事ながら可能でる。また、その実施にあたっては、それらのプログラムをハードディスクや、ＣＤ−ＲＯＭや、ＣＤ−Ｒ・ＭＯ等各種記録媒体に記録しておいて、そのプログラムを実行させて解析することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】床への荷重の作用状況を示す斜視図
【図２】第一実施形態の床の平面図
【図３】第一実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図４】第一実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図５】第二実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図６】第三実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図７】第四実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図８】消失点の候補を導く説明図
【図９】消失点の候補を導く説明図
【図１０】消失点の候補を導く説明図
【図１１】別実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図１２】別実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図１３】別実施形態の床の分割状況を示す説明平面図
【図１４】従来の床の分割状況を示す説明平面図
【符号の説明】
１    梁
２    床
Ａ    荷重分担範囲
ｄｘ  第一距離
Ｆ    基本図形
Ｆ１  第一図形
Ｆ２  第二図形
Ｋ１  頂点
Ｋ２  頂点
Ｌ１  第一基線
Ｌ２  第二基線
ｑ    等分布荷重
Ｐ    中心
Ｓ    内接円
Ｖ    分担線
ｗ    荷重分担量
【図１】
0004653352.tif 000002
【図２】
0004653352.tif 000003
【図３】
0004653352.tif 000004
【図４】
0004653352.tif 000005
【図５】
0004653352.tif 000006
【図６】
0004653352.tif 000007
【図７】
0004653352.tif 000008
【図８】
0004653352.tif 000009
【図９】
0004653352.tif 000010
【図１０】
0004653352.tif 000011
【図１１】
0004653352.tif 000012
【図１２】
0004653352.tif 000013
【図１３】
0004653352.tif 000014
【図１４】
0004653352.tif 000015