(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの構造部材を含む建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、
前記コンピュータが、前記構造部材の配置又は断面を特定するための数値情報である染色体情報の複数種類からなる集団を生成する工程と、
前記コンピュータが、前記集団を用いて、前記構造部材の配置又は断面の最適解を、遺伝的アルゴリズムに基づいて計算する最適化計算工程とを含み、
前記最適化計算工程は、前記集団から選択された一対の前記染色体情報について、各構造部材の配置又は断面を定義する遺伝子を入れ替えて新たな染色体情報を生成する交叉工程を含み、
前記交叉工程は、前記一対の染色体情報について、入れ替え対象となる前記遺伝子を含んだ複数のグループにそれぞれ分類する第１分類工程、
前記一対の染色体情報の各グループについて、製造コストが小さいグループを優秀と評価する第１評価工程、及び
前記一対の染色体情報のそれぞれに含まれる優秀なグループを組み合わせて、前記新たな染色体情報を生成する生成工程を含むことを特徴とする架構体の設計方法。
【請求項２】
前記第１分類工程は、前記染色体情報の優劣を評価するための制約条件への影響度が相対的に大きい前記遺伝子の集団を、前記グループとして分類する請求項１記載の架構体の設計方法。
【請求項３】
前記第１評価工程は、少なくとも前記各グループへの影響度が大きい制約条件に基づいて、前記各グループの優劣を評価する請求項２記載の架構体の設計方法。
【請求項４】
前記構造部材は、柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、前記大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する複数の小梁と、前記大梁と前記柱とで囲まれた垂直架構面に配置される耐力要素とを含み、
前記グループは、前記耐力要素の配置を定義する少なくとも一つの耐力要素遺伝子と、前記大梁の断面を定義する少なくとも一つの大梁遺伝子とを含む耐力要素・大梁グループ、及び
前記小梁の配置を定義する少なくとも一つの小梁遺伝子を含む小梁グループを含む請求項１乃至３のいずれかに記載の架構体の設計方法。
【請求項５】
前記交叉工程は、前記生成工程に先立ち、前記一対の染色体情報に、前記優秀なグループがそれぞれ含まれるか否かを判断する第１判断工程をさらに含み、
前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報のそれぞれに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記生成工程が実施される請求項１乃至４のいずれかに記載の架構体の設計方法。
【請求項６】
前記交叉工程は、前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、
前記一対の染色体情報について、前記コンピュータがランダムに行う交叉、又は、突然変異を実施する工程をさらに含む請求項５に記載の架構体の設計方法。
【請求項７】
前記交叉工程は、前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、
前記一対の染色体情報について、前記第１分類工程のグループよりも細分化された複数のグループにそれぞれ分類する第２分類工程、及び
前記一対の染色体情報について、細分化された前記各グループの優劣を評価する第２評価工程をさらに含み、
前記第２分類工程及び前記第２評価工程は、前記生成工程に先立って実施される請求項５に記載の架構体の設計方法。
【請求項８】
前記交叉工程は、前記第２評価工程後、かつ、前記生成工程前に、前記一対の染色体情報に、前記優秀なグループがそれぞれ含まれるか否かを判断する第２判断工程をさらに含み、
前記第２判断工程において、前記一対の染色体情報のそれぞれに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記生成工程が実施される請求項７記載の架構体の設計方法。
【請求項９】
前記交叉工程は、前記第２判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、
前記一対の染色体情報について、前記コンピュータがランダムに行う交叉、又は、突然変異を実施する工程をさらに含む請求項８に記載の架構体の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の架構体の設計方法に関し、詳しくは架構体を構成する構造部材の配置又は断面の最適解を、短時間で求めることができる架構体の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、軸組工法による建築物の架構体は、柱、梁及び耐力壁等を含む構造部材を用いて組み立てられている。これらの構造部材は、建築物の形状や荷重条件に応じて、その配置や断面形状等が決定される。従来、建築物の形状や荷重条件を満たしつつ、例えば、架構体の強度等を高めることができる構造部材の配置又は断面を、コンピュータを用いて求めることが行われている。
【０００３】
下記特許文献は、遺伝的アルゴリズムに基づいて、構造部材の配置の最適解を計算する方法を提案している。遺伝的アルゴリズムは、構造部材の配置を定義する遺伝子で表現した複数の染色体情報に対して、交叉等の遺伝子操作が繰り返し実施される。これにより、少ないサンプルから、染色体情報を時系列的に進化させうるため、最適解が能率的に得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５３９９４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
交叉では、一対の染色体情報について、例えば、一つ又は複数の交叉点で区切られた遺伝子のグループがそれぞれ入れ替えられて、染色体情報の進化が図られている。従来の交叉では、各グループに含まれる遺伝子の優劣に関係なく、無作為に入れ替えられていた。このため、交叉された染色体情報は、必ずしも優秀なグループが取り込まれるわけではない。従って、従来の方法は、染色体情報を確実に進化させることができず、ひいては、最適解を求めるには、多くの時間が必要であった。
【０００６】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、一対の染色体情報のそれぞれに含まれる優秀なグループを組み合わせて、新たな染色体情報を生成することを基本として、染色体情報を確実に進化させて、建築物の架構体を構成する構造部材の配置又は断面の最適解を、短時間で求めることができる架構体の設計方法を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも一つの構造部材を含む建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法であって、前記コンピュータが、前記構造部材の配置又は断面を特定するための数値情報である染色体情報の複数種類からなる集団を生成する工程と、前記コンピュータが、前記集団を用いて、前記構造部材の配置又は断面の最適解を、遺伝的アルゴリズムに基づいて計算する最適化計算工程とを含み、前記最適化計算工程は、前記集団から選択された一対の前記染色体情報について、各構造部材の配置又は断面を定義する遺伝子を入れ替えて新たな染色体情報を生成する交叉工程を含み、前記交叉工程は、前記一対の染色体情報について、入れ替え対象となる前記遺伝子を含んだ複数のグループにそれぞれ分類する第１分類工程、前記一対の染色体情報の各グループについて、製造コストが小さいグループを優秀と評価する第１評価工程、及び  前記一対の染色体情報のそれぞれに含まれる優秀なグループを組み合わせて、前記新たな染色体情報を生成する生成工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記第１分類工程は、前記染色体情報の優劣を評価するための制約条件への影響度が相対的に大きい前記遺伝子の集団を、前記グループとして分類するのが望ましい。
【０００９】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記第１評価工程は、少なくとも前記各グループへの影響度が大きい制約条件に基づいて、前記各グループの優劣を評価するのが望ましい。
【００１０】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記構造部材は、柱間を水平に継ぐ複数の大梁と、前記大梁で囲まれた水平架構面をさらに区分する複数の小梁と、前記大梁と前記柱とで囲まれた垂直架構面に配置される耐力要素とを含み、前記グループは、前記耐力要素の配置を定義する少なくとも一つの耐力要素遺伝子と、前記大梁の断面を定義する少なくとも一つの大梁遺伝子とを含む耐力要素・大梁グループ、及び前記小梁の配置を定義する少なくとも一つの小梁遺伝子を含む小梁グループを含むのが望ましい。
【００１１】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記交叉工程は、前記生成工程に先立ち、前記一対の染色体情報に、前記優秀なグループがそれぞれ含まれるか否かを判断する第１判断工程をさらに含み、前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報のそれぞれに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記生成工程が実施されるのが望ましい。
【００１２】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記交叉工程は、前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記一対の染色体情報について、前記コンピュータがランダムに行う交叉、又は、突然変異を実施する工程をさらに含むのが望ましい。
【００１３】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記交叉工程は、前記第１判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記一対の染色体情報について、前記第１分類工程のグループよりも細分化された複数のグループにそれぞれ分類する第２分類工程、及び前記一対の染色体情報について、細分化された前記各グループの優劣を評価する第２評価工程をさらに含み、前記第２分類工程及び前記第２評価工程は、前記生成工程に先立って実施されるのが望ましい。
【００１４】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記交叉工程は、前記第２評価工程後、かつ、前記生成工程前に、前記一対の染色体情報に、前記優秀なグループがそれぞれ含まれるか否かを判断する第２判断工程をさらに含み、前記第２判断工程において、前記一対の染色体情報のそれぞれに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記生成工程が実施されるのが望ましい。
【００１５】
本発明に係る前記架構体の設計方法において、前記交叉工程は、前記第２判断工程において、前記一対の染色体情報の一方のみに、前記優秀なグループが含まれると判断された場合に、前記一対の染色体情報について、前記コンピュータがランダムに行う交叉、又は、突然変異を実施する工程をさらに含むのが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の架構体の設計方法は、構造部材の配置又は断面を特定するための数値情報である染色体情報の複数種類からなる集団から選択された一対の染色体情報について、各構造部材の配置又は断面を定義する遺伝子を入れ替えて新たな染色体情報を生成する交叉工程を含んでいる。
【００１７】
交叉工程は、一対の染色体情報について、入れ替え対象となる遺伝子を含んだ複数のグループにそれぞれ分類する第１分類工程、一対の染色体情報について、各グループの優劣を評価する第１評価工程、及び、一対の染色体情報のそれぞれに含まれる優秀なグループを組み合わせて、新たな染色体情報を生成する生成工程を含んでいる。
【００１８】
本発明の架構体の設計方法は、各グループを無作為に入れ替えていた従来の方法とは異なり、優秀なグループを組み合わせて、新たな染色体情報を生成している。従って、本発明の架構体の設計方法は、染色体情報を確実に進化させることができるため、構造部材の配置又は断面の最適解を短時間で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。
【図２】建築物の架構体を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は第一小梁が配置された水平架構面の一部を示す平面図、（ｂ）は第二小梁が配置された水平架構面の一部を示す平面図である。
【図４】本実施形態の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の基本情報入力工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】耐力要素及び小梁を省いた架構体の斜視図である。
【図７】（ａ）はＸ軸垂直架構面を示す斜視図、（ｂ）はＹ軸垂直架構面を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、Ｘ軸垂直架構面に配置される大梁を示す斜視図、（ｂ）は、Ｙ軸垂直架構面に配置される大梁を示す斜視図である。
【図９】水平架構面の節点を示す平面図である。
【図１０】本実施形態の対立遺伝子群入力工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】耐力要素の対立遺伝子を示す正面図である。
【図１２】耐力要素遺伝子群及び耐力要素遺伝子を示す線図である。
【図１３】大梁遺伝子群及び大梁遺伝子を示す線図である。
【図１４】複数種類の染色体情報で構成される集団の概念図である。
【図１５】本実施形態の集団生成工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】（ａ）は、第一小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第一小梁とを示す線図である。（ｂ）は、第二小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第二小梁とを示す線図である。
【図１７】本実施形態の最適化計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本実施形態の遺伝子操作工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】各染色体情報の、ペナルティ加算後の構造部材の体積Ｆｊの合計値を示す線図である。
【図２０】本実施形態の次世代集団生成工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２１】交叉工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２２】第１分類工程で分類されたグループを示す線図である。
【図２３】（ａ）は、選択された一対の染色体情報を示す線図、（ｂ）は、生成工程を説明する線図である。
【図２４】本実施形態の第１評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２５】本実施形態の第１段階評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２６】本実施形態の第２段階評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２７】耐力要素・大梁グループを細分化したグループを示す線図である。
【図２８】小梁グループを細分化したグループを示す線図である。
【図２９】本実施形態の第２評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３０】本実施形態の第３段階評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３１】本実施形態の第４段階評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３２】実施例１、比較例１及び比較例２の目的関数の指数と世代との関係を示すグラフである。
【図３３】実施例２、比較例３及び比較例４の目的関数の指数と世代との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態の架構体の設計方法（以下、単に「設計方法」ということがある）は、少なくとも一つの構造部材を含む建築物の架構体を、コンピュータを用いて設計するための方法である。
【００２１】
図１は、本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。コンピュータ１は、本体１ａ、キーボード１ｂ、マウス１ｃ及びディスプレイ装置１ｄを含んでいる。この本体１ａには、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置及びディスクドライブ装置１ａ１、１ａ２が設けられている。また、記憶装置には、本実施形態の設計方法の処理手順（プログラム）が予め記憶されている。処理手順は、コンピュータ１の演算処理装置によって実行される。従って、コンピュータ１は、本発明の設計方法を実施するための設計装置１Ａとして構成される。
【００２２】
図２は、建築物の架構体を示す斜視図である。建築物Ｂの架構体２は、例えば、柱３、梁４、及び、耐力要素（地震や風等の水平荷重に抵抗する構造要素をいう。本実施形態では、耐力壁）５を含む構造部材６を有している。梁４は、柱３、３間を水平に継ぐ複数の大梁７と、大梁７で囲まれた水平架構面９をさらに区分する小梁８とを含んでいる。これらの大梁７及び小梁８は、２階以上の床（図示省略）を支持するための床梁、又は、屋根（図示省略）を支持するための屋根梁として構成されている。大梁７は、例えば、ウエブと、上フランジ及び下フランジを含み、略横Ｈ字状の形鋼等によって構成されている。また、小梁８も、大梁７と同様に、略横Ｈ字状の形鋼等によって構成されている。
【００２３】
図３（ａ）は第一小梁が配置された水平架構面９の一部を示す平面図である。図３（ｂ）は第二小梁が配置された水平架構面９の一部を示す平面図である。図３（ａ）に示されるように、各水平架構面９は、一本目の小梁（以下、「第一小梁」ということがある。）８ａが配置されることにより、二個の小架構面１３に区分される。さらに、図３（ｂ）に示されるように、水平架構面９は、二本目の小梁（以下、「第二小梁」ということがある。）８ｂが、二個の小架構面１３の何れかに配置されることにより、三個の小架構面１３に区分される。このように、水平架構面９は、小梁８が配置されることにより、複数個の小架構面１３に区分される。
【００２４】
また、小架構面１３は、図において、水平架構面９の左下側の頂点である基準点１４ａに最も近い第１小架構面１３Ａ、第１小架構面１３Ａの次に基準点１４ａに近い第２小架構面１３Ｂ、及び、第２小架構面１３Ｂの次に基準点１４ａに近い第３小架構面１３Ｃが含まれる。各小架構面１３には、水平架構面９を剛床に保つための水平ブレース（図示省略）が配置されている。
【００２５】
架構体２は、一対の柱３、３と、柱３、３間を継ぐ少なくとも１本の大梁７とで囲まれた垂直架構面１０が形成されている。この垂直架構面１０には、耐力壁５が配置されている。本実施形態の耐力壁５は、２本の柱５ａ、５ａと、柱５ａ、５ａ間に接続されかつ互いに逆向きに傾く２本の斜材５ｂ、５ｂとを含んで構成されている。
【００２６】
図４は、本実施形態の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。設計方法では、図２に示した架構体２を構成する構造部材６の配置又は断面の最適解が計算される。本実施形態において、最適解が計算される構造部材６は、耐力壁５、大梁７及び小梁８である。この耐力壁５の配置、大梁７の断面、及び、小梁８の配置の最適解に基づいて、架構体２及び建築物Ｂが製造される。
【００２７】
本実施形態の設計方法では、先ず、コンピュータ１に、建築物の基本情報が入力される（基本情報入力工程Ｓ１）。図５は、本実施形態の基本情報入力工程Ｓ１の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２８】
本実施形態の基本情報入力工程Ｓ１では、先ず、建築物Ｂの架構体２の形状が、コンピュータ１に入力される（工程Ｓ１１）。図６は、耐力壁５及び小梁８を省いた架構体２の斜視図である。
【００２９】
工程Ｓ１１では、例えば、建築物Ｂの柱３、大梁７、水平架構面９、垂直架構面１０、及び、屋根（図示省略）の形状及び配置が、コンピュータ１に入力される。柱３、大梁７、水平架構面９、垂直架構面１０、及び、屋根（図示省略）は、予め定められた水平モジュール又は垂直モジュールを基準として、その配置や寸法等が設定されている。また、柱３には、例えば、それらの断面形状や、断面２次モーメント等の構造計算に必要なパラメータが設定される。このような柱３、大梁７、及び、屋根（図示省略）の配置等やパラメータは、いずれも数値データとして、コンピュータ１に記憶される。なお、工程Ｓ１１において、配置の最適解が計算される耐力壁５、大梁７及び小梁８（図２に示す）は、入力されていない。
【００３０】
本実施形態の水平架構面９は、二階の床を支持する第１水平架構面９ａ〜第４水平架構面９ｄと、屋根（図示省略）を支持する第５水平架構面９ｅ〜第８水平架構面９ｈとを含んでいる。
【００３１】
本実施形態の垂直架構面１０は、Ｘ軸方向に沿って配置されるＸ軸垂直架構面１１と、Ｙ軸方向に沿って配置されるＹ軸垂直架構面１２とを含んでいる。
【００３２】
図７（ａ）は、Ｘ軸垂直架構面１１を示す斜視図、（ｂ）は、Ｙ軸垂直架構面１２を示す斜視図である。図７（ａ）に示されるように、Ｘ軸垂直架構面１１は、架構体２の１階に配置される第１垂直架構面１１Ａ〜第６垂直架構面１１Ｆと、２階に配置される第７垂直架構面１１Ｇ〜第１２垂直架構面１１Ｌとを含んで構成されている。図７（ｂ）に示されるように、Ｙ軸垂直架構面１２は、架構体２の１階に配置される第１３垂直架構面１２Ａ〜第１６垂直架構面１２Ｆと、２階に配置される第１７垂直架構面１２Ｇ〜第２４垂直架構面１２Ｌとを含んで構成されている。これらの垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌは、コンピュータ１に記憶される。
【００３３】
図８（ａ）は、Ｘ軸垂直架構面１１に配置される大梁７を示す斜視図である。図８（ｂ）は、Ｙ軸垂直架構面１２に配置される大梁７を示す斜視図である。本実施形態の大梁７は、一対の柱３、３毎に１本配置されている。図８（ａ）に示されるように、本実施形態の大梁７は、１階の第１垂直架構面１１Ａ〜第６垂直架構面１１Ｆの上辺に配置される第１大梁７Ａ〜第６大梁７Ｆ、及び、２階の第７垂直架構面１１Ｇ〜第１２垂直架構面１１Ｌの上辺に配置される第７大梁７Ｇ〜第１２大梁７Ｌが含まれる。さらに、図８（ｂ）に示されるように、１階の第１３垂直架構面１２Ａ〜第１６垂直架構面１２Ｆの上辺に配置される第１３大梁７Ｍ〜第１８大梁７Ｒと、２階の第１９垂直架構面１２Ｇ〜第２４垂直架構面１２Ｌの上辺に配置される第１９大梁７Ｓ〜第２４大梁７Ｘが含まれる。
【００３４】
次に、本実施形態の基本情報入力工程Ｓ１では、建築物Ｂ（図２に示す）の荷重条件が、コンピュータ１に入力される（工程Ｓ１２）。荷重条件は、建築物Ｂに作用する外力に関する情報である。荷重条件は、例えば、建築物Ｂの各種仕様、例えば、外壁仕様、床仕様、屋根葺材、耐火仕様、耐震等級、又は、耐風等級などに基づいて入力される。このような荷重条件も数値データであり、コンピュータ１に記憶される。
【００３５】
これらの建築物Ｂの基本情報は、例えば、一般的なＣＡＤや一貫構造計算システム等のソフトウェアを用いて設定することができる。本実施形態では、二階建ての建築物Ｂが一例として示されたが、例えば、一階建ての建築物や、三階建て以上の建築物でも良い。
【００３６】
次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ１に、架構体２の水平架構面９及び垂直架構面１０に、構造部材（本実施形態では、耐力壁５及び小梁８）を配置するための設計制約条件が入力される（設計制約条件入力工程Ｓ２）。
【００３７】
耐力壁５を配置するための設計制約条件として、上記特許文献１と同様に、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌ（図７に示す）において、耐力壁５を配置可能な領域（以下、単に「耐力壁配置可能領域」ということがある。）に関する情報が含まれる。耐力壁配置可能領域１６（図１１に示す）は、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌにおいて、窓や扉等の開口部１５（図１１に示す）を除いた領域として設定されている。
【００３８】
小梁８を配置するための設計制約条件として、各水平架構面９ａ〜９ｈ（図６に示す）において、小梁８の長手方向の向き、配置可能な位置、及び、本数に関する情報が含まれる。本実施形態の小梁８の長手方向の向きは、例えば、「Ｘ軸方向と平行」、又は、「Ｙ軸方向と平行」に限定される。
【００３９】
図９は、水平架構面の節点を示す平面図である。本実施形態の小梁８を配置可能な位置は、小梁８の一対の端部８ｔ、８ｔのうち、各水平架構面９ａ〜９ｈの基準点１４ａに最も近い端部（以下、単に「基準端部」ということがある。）１８が配置できる位置として設定される。基準端部１８の固定位置は、各水平架構面９ａ〜９ｈに定義された節点１９を基準として設定される。また、節点１９は、各水平架構面９ａ〜９ｈの開口部（図示省略）を除いた領域に、水平モジュールに従って配置される。小梁８を配置可能な本数は、建築物Ｂに必要な剛性及びコストに基づいて、適宜設定されうる。本実施形態では、例えば「３」が設定される。
【００４０】
さらに、本実施形態の設計制約条件には、染色体情報２１（図２２に示す）の優劣を評価するための制約条件がさらに含まれる。制約条件には、耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件、及び、小梁８の強度に関連する制約条件が含まれる。
【００４１】
耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件は、例えば、架構体２の層間変形角、各耐力壁５の柱５ａの耐力（引張、圧縮、曲げ、せん断、組合わせ応力）、各耐力壁５の斜材５ｂの耐力（引張、圧縮）、大梁耐力（曲げ、せん断、組合わせ応力）、各大梁のたわみ、及び、アンカーボルト（引張、せん断）等が含まれる。これらの制約条件は、設計される架構体２に要求される許容値がそれぞれ設定される。許容値は、例えば、設計される建築物Ｂの規模に応じて、適宜設定されうる。なお、耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件は、これらの条件から適宜選択されてもよいし、新たな条件が追加されてもよい。
【００４２】
小梁８の強度に関連する制約条件は、例えば、各小梁の耐力（曲げ、せん断、組合せ応力）、各小梁のたわみ、水平ブレース耐力（引張）、床面内変形（剛床条件）、及び、梁間隔（床材支持）が含まれる。これらの制約条件は、設計される架構体２に要求される許容値が設定される。許容値は、例えば、設計される建築物Ｂの規模に応じて、適宜設定されうる。なお、小梁８の強度に関連する制約条件も、これらの条件から適宜選択されてもよいし、新たな条件が追加されてもよい。これらの設計制約条件は、数値データとして、コンピュータ１に記憶される。
【００４３】
次に、本実施形態の設計方法では、構造部材６の種類を表す複数の対立遺伝子を含んだ対立遺伝子群が、コンピュータ１に入力される（対立遺伝子群入力工程Ｓ３）。本実施形態では、耐力壁５及び大梁７の対立遺伝子群が入力される。図１０は、本実施形態の対立遺伝子群入力工程Ｓ３の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００４４】
本実施形態の対立遺伝子群入力工程Ｓ３では、先ず、耐力要素（耐力壁）５がコンピュータ１に定義される（工程Ｓ３１）。図１１は、耐力壁５の対立遺伝子を示す正面図である。工程Ｓ３１では、例えば、建築物Ｂの水平モジュールＬ３に基づいて、幅Ｗ１が異なる複数種類の耐力壁５が設定される。本実施形態の耐力壁５は、例えば、幅Ｗ１ａが４５０mmの小耐力壁５Ａと、幅Ｗ１ｂが６００mmの中耐力壁５Ｂと、幅Ｗ１ｃが９００mmの大耐力壁５Ｃ（図示省略）とを含んでいる。各耐力壁５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、柱５ａ及び斜材５ｂの断面形状や、断面２次モーメント等を含む数値データであり、コンピュータ１に記憶される。
【００４５】
次に、本実施形態の対立遺伝子群入力工程Ｓ３では、コンピュータ１に、耐力壁５の対立遺伝子（以下、単に「耐力要素遺伝子」ということがある。）２８から構成される対立遺伝子群（以下、単に「耐力要素遺伝子群」ということがある。）２７が入力される（工程Ｓ３２）。本実施形態の耐力要素遺伝子２８は、上記特許文献１と同様に、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌ（図７に示す）について、耐力壁配置可能領域１６を満たした耐力壁５Ａ〜５Ｃの配置パターンを表すものである。
【００４６】
図１２は、耐力要素遺伝子群２７及び耐力要素遺伝子２８を示す線図である。本実施形態の複数の耐力要素遺伝子２８は、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌ（図７に示す）について、各耐力壁５Ａ〜５Ｃの少なくとも１枚が配される全ての配置パターンが設定される。また、耐力要素遺伝子群２７には、耐力要素遺伝子２８を一意に識別するためのインデックス（例えば、「０００１」等）が設けられている。このような複数の耐力要素遺伝子２８及び耐力要素遺伝子群２７は、数値データとして、コンピュータ１に記憶される。
【００４７】
次に、本実施形態の対立遺伝子群入力工程Ｓ３では、コンピュータ１に、大梁７の対立遺伝子（以下、単に「大梁遺伝子」ということがある。）３０から構成される対立遺伝子群（以下、単に「大梁遺伝子群」ということがある。）２９が入力される（工程Ｓ３３）。図１３は、大梁遺伝子群２９及び大梁遺伝子３０を示す線図である。
【００４８】
本実施形態の大梁遺伝子３０は、１本ごとの大梁７Ａ〜７Ｘの断面を表すものである。大梁遺伝子３０は、例えば、大梁７の形状、ウエブ、上フランジ又は下フランジの厚さがそれぞれ異なる複数種類が定義される。これらの各大梁遺伝子３０は、断面２次モーメント等を含む数値データである。また、大梁遺伝子群２９には、各大梁遺伝子３０を一意に識別するためのインデックス（例えば、「０００１」等）が設けられている。このような複数の大梁遺伝子３０及び大梁遺伝子群２９は、数値データとして、コンピュータ１に記憶される。
【００４９】
次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ１が、構造部材６の配置又は断面を定義するための染色体情報の複数種類からなる集団を生成する（集団生成工程Ｓ４）。図１４は、複数種類の染色体情報で構成される集団の概念図である。本実施形態の染色体情報２１は、図２に示した構造部材６の配置又は断面を特定するための数値情報である。各染色体情報２１は、少なくとも一つの遺伝子座２２と、遺伝子座２２に格納される遺伝子とを含んでいる。
【００５０】
本実施形態の遺伝子座２２は、耐力壁５の配置を定義するための耐力要素遺伝子座２３、大梁７の断面を定義するための大梁遺伝子座２４、及び、小梁８の配置を定義するための小梁遺伝子座２５を含んでいる。
【００５１】
本実施形態の耐力要素遺伝子座２３は、図７に示した垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌ毎に一つずつ設定されている。耐力要素遺伝子座２３には、耐力要素遺伝子２８（図１２に示す）が格納される。本実施形態の大梁遺伝子座２４は、図８に示した大梁７Ａ〜７Ｘごとに一つずつ設定されている。大梁遺伝子座２４には、大梁遺伝子３０（図１３に示す）が格納される。
【００５２】
図１４に示されるように、本実施形態の小梁遺伝子座２５は、方向情報を格納可能な方向遺伝子座２５ａ、及び、位置情報を格納可能な位置遺伝子座２５ｂが含まれる。方向遺伝子座２５ａ、及び、位置遺伝子座２５ｂは、水平架構面９ａ〜９ｈ毎に、小梁８の本数の上限値（例えば、３）と同一個数ずつ定義される。従って、小梁遺伝子座２５は、各水平架構面９ａ〜９ｈにおいて、小梁８（本実施形態では、第一小梁８ａ、第二小梁８ｂ及び第三小梁８ｃ）毎に、方向遺伝子座２５ａ及び位置遺伝子座２５ｂが割り当てられる。
【００５３】
図１５は、本実施形態の集団生成工程Ｓ４の処理手順の一例を示すフローチャートである。集団生成工程Ｓ４では、先ず、耐力要素遺伝子座２３に、耐力要素遺伝子２８（図１２に示す）が格納される（工程Ｓ４１）。図１２に示されるように、各耐力要素遺伝子座２３には、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌに対応する耐力要素遺伝子群２７の中からランダムに選択された一つの耐力要素遺伝子２８が格納される。これにより、各垂直架構面１１Ａ〜１２Ｌにおいて、耐力壁配置可能領域１６を満たした耐力壁５の配置が定義される。本実施形態の各耐力要素遺伝子座２３には、耐力要素遺伝子２８を特定するためのインデックスのみが格納されている。なお、本実施形態のような耐力要素遺伝子座２３、及び、耐力要素遺伝子２８に限定されるわけではなく、適宜変更されてもよい。
【００５４】
次に、集団生成工程Ｓ４では、大梁遺伝子座２４に、大梁遺伝子３０（図１３に示す）が格納される（工程Ｓ４２）。図１３に示されるように、各大梁遺伝子座２４には、それぞれの大梁７Ａ〜７Ｘ（図８に示す）に対応する大梁遺伝子群２９の中からランダムに選択された一つの大梁遺伝子３０が格納される。これにより、各大梁７Ａ〜７Ｘの断面がそれぞれ定義される。本実施形態の各大梁遺伝子座２４には、大梁遺伝子３０を特定するためのインデックスのみが格納される。なお、本実施形態のような大梁遺伝子座２４、及び、大梁遺伝子３０に限定されるわけではなく、適宜変更されてもよい。
【００５５】
次に、集団生成工程Ｓ４では、小梁遺伝子座２５に、小梁遺伝子３３が格納される（工程Ｓ４３）。図１６（ａ）は、第一小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第一小梁とを示す線図、（ｂ）は、第二小梁の方向情報及び位置情報と、水平架構面に配置される第二小梁とを示す線図である。
【００５６】
小梁遺伝子３３は、方向情報３３ａと位置情報３３ｂとが含まれる。工程Ｓ４３において、方向遺伝子座２５ａには、方向情報３３ａが格納される。方向情報３３ａは、小梁８の長手方向の向きを定義するものである。本実施形態では、小梁８の設計制約条件に基づいて、上記特許文献２のように、例えば、下記の何れかの数値（０〜２）が設定される。
０：小梁の配置なし
１：Ｘ軸方向と平行
２：Ｙ軸方向と平行
【００５７】
本実施形態の各小梁８の方向情報３３ａの桁数は、該小梁８が配置可能な水平架構面９又は小架構面１３の個数と同一に設定される。図１６（ａ）に示されるように、第一小梁８ａは、水平架構面９の一つのみに配置可能であるため、方向情報３３ａが一桁に設定されている。図１６（ｂ）に示されるように、第二小梁８ｂは、第一小梁８ａによって区切られた二個の小架構面１３Ａ、１３Ｂの何れかに配置可能であるため、方向情報３３ａが二桁に設定されている。また、方向情報３３ａの一桁目の数値は、第１小架構面１３Ａにおいて、第二小梁８ｂの配置の有無が定義される。さらに、方向情報３３ａの二桁目の数値は、第２小架構面１３Ｂにおいて、第二小梁８ｂの配置の有無が定義される。同様に、第三小梁８ｃ（図示省略）は、第一小梁８ａ及び第二小梁８ｂによって区切られた三個の小架構面の何れかに配置可能であるため、方向情報３３ａが三桁に設定されている。
【００５８】
工程Ｓ４３において、位置遺伝子座２５ｂには、位置情報３３ｂが格納される。位置情報３３ｂは、各小梁８が配置される水平架構面９又は小架構面１３において、小梁８の基準端部１８の固定位置を定義するものである。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されるように、本実施形態の位置情報３３ｂは、水平架構面９又は小架構面１３の夫々において、基準端部１８が当接する辺２６の長さＬ２に対する、基準点１４ａ、１４ｂと小梁８の基準端部１８との距離Ｌ１の比率で定義される。従って、本実施形態の位置情報３３ｂがとり得る数値は、０．０〜１．０である。
【００５９】
図１６（ａ）に示されるように、第一小梁８ａの方向情報３３ａが「２」であり、かつ、位置情報３３ｂが「０．４」の場合、第一小梁８ａの基準端部１８の固定位置は、該基準端部１８が当接する辺２６（Ｘ軸方向）の長さＬ２ｘに対して、水平架構面９の基準点１４ａからの距離Ｌ１ｘ（Ｘ軸方向）が０．４である節点１９に定義される。
【００６０】
図１６（ｂ）に示されるように、第二小梁８ｂの方向情報３３ａが「１０」であり、かつ位置情報３３ｂが「０．５」の場合、第二小梁８ｂの基準端部１８の固定位置は、該基準端部１８が当接する辺２６（Ｙ軸方向）の長さＬ２ｙに対して、第２小架構面１３Ｂの基準点１４ｂからの距離Ｌ１ｙ（Ｙ軸方向）が０．５である節点１９に定義される。このように、本実施形態の位置情報３３ｂは、小梁８の基準端部１８の固定位置を定義することができる。従って、位置情報３３ｂは、方向情報３３ａとともに用いられることにより、小梁８の配置を一意に定義することができる。なお、方向情報３３ａ及び位置情報３３ｂの詳細については、特許文献２のとおりである。
【００６１】
そして、工程Ｓ４３では、コンピュータ１によって、第一小梁８ａ、第二小梁８ｂ及び第三小梁８ｃについて、方向遺伝子座２５ａ及び位置遺伝子座２５ｂに、方向情報３３ａ及び位置情報３３ｂを含む小梁遺伝子３３がそれぞれ格納される。方向情報３３ａ及び位置情報３３ｂの格納は、乱数に従ってランダムに決定される。これにより、各水平架構面９ａ〜９ｈにおいて、上限値以下の本数分の小梁８の配置が定義される。なお、小梁８の配置を定義する小梁遺伝子座２５、及び、小梁遺伝子３３については、このような態様に限定されるわけではなく、適宜変更されてもよい。
【００６２】
このように、集団生成工程Ｓ４では、染色体情報２１の耐力要素遺伝子座２３、大梁遺伝子座２４及び小梁遺伝子座２５に、耐力要素遺伝子２８（図１２に示す）、大梁遺伝子３０（図１３に示す）及び小梁遺伝子３３（図１６に示す）がそれぞれ格納される（図２２に示す）。これにより、図２に示した耐力壁５、大梁７及び小梁８がそれぞれ配置された一つの架構体２（設計サンプル）が特定されうる。そして、図１４に示されるように、染色体情報２１が複数種類設定されることにより、集団２０が設定される。このような染色体情報２１は、数値データとして、コンピュータ１に記憶される。
【００６３】
次に、本実施形態の設計方法では、コンピュータ１が、集団２０を用いて、構造部材６の配置又は断面の最適解を、遺伝的アルゴリズムに基づいて計算する（最適化計算工程Ｓ５）。
【００６４】
遺伝的アルゴリズムは、生物が環境に適応して進化していく過程を、工学的に模倣した学習的アルゴリズムである。この遺伝的アルゴリズムでは、遺伝子で表現した複数の染色体情報に対して、交叉、又は、突然変異等の遺伝子操作が繰り返される。これにより、遺伝的アルゴリズムでは、少ないサンプルから、染色体情報を時系列的に進化させて、最適解を短時間で得ることができる。図１７は、本実施形態の最適化計算工程Ｓ５の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
本実施形態の最適化計算工程Ｓ５は、先ず、集団２０の各染色体情報２１に基づいて、制約条件に対する架構体２の結果値が計算される（工程Ｓ５１）。本実施形態において、結果値が計算される制約条件は、設計制約条件入力工程Ｓ２で入力された耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件、及び、小梁８の強度に関連する制約条件が含まれる。各染色体情報２１において、耐力要素遺伝子２８（図１２に示す）、大梁遺伝子３０（図１３に示す）及び小梁遺伝子３３（図１６に示す）を用いた構造分析（構造シミュレーション）が実施されることにより、制約条件（例えば、架構体２の層間変形角、各耐力壁５の柱５ａの引張、圧縮、曲げ等）毎に、結果値Ｒｉ（ｘ）が計算される。なお、結果値Ｒｉ（ｘ）において、添字ｉは、各制約条件を区別するためのものである。また、添字ｘは、集団２０に含まれる各染色体情報２１を区別するためのものである。これらの結果値Ｒｉ（ｘ）は、コンピュータ１に記憶される。
【００６６】
次に、本実施形態の最適化計算工程Ｓ５は、各染色体情報２１において、構造部材６毎に体積が計算される（工程Ｓ５２）。各構造部材６（例えば、耐力壁５Ａ、５Ｂ等）の体積Ｆｊ（ｘ）は、各染色体情報２１に格納された耐力要素遺伝子２８、大梁遺伝子３０及び小梁遺伝子３３で定義される耐力壁５、大梁７及び小梁８の寸法等に基づいて計算されうる。各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）が小さくなるほど、架構体２のコストが小さくなる。なお、添字ｊは、各構造部材（例えば、耐力壁５Ａ、５Ｂ等）を区別するためのものである。また、添字ｘは、集団２０に含まれる各染色体情報２１を区別するためのものである。これらの体積Ｆｊ（ｘ）は、コンピュータ１に記憶される。
【００６７】
次に、最適化計算工程Ｓ５は、集団２０が最適化計算終了条件を満足するか否かが判断される（判断工程Ｓ５３）。最適化計算終了条件としては、例えば、「全ての設計制約条件、及び、「製造コスト条件」をともに満足する染色体情報２１（以下、単に「最適解」ということがある）が存在するか否か」等が適宜採用されうる。本実施形態では、このような条件に従って、集団２０が最適化計算終了条件を満足するか否かが判断される。
【００６８】
各設計制約条件を満足するか否かの判断は、下記式（１）で定義される制約関数Ｇｉ（ｘ）が用いられる。
Ｇｉ（ｘ）＝Ｒｉ（ｘ）／Ｃｉ−１…（１）
ここで、Ｃｉは、添字ｉで区別される各制約条件（例えば、層間変形角等）の許容値である。許容値Ｃｉは、設計制約条件入力工程Ｓ２において、予め定められている。
【００６９】
添字ｘの染色体情報２１において、制約関数Ｇｉ（ｘ）が０以下である場合、結果値Ｒｉ（ｘ）が許容値Ｃｉ以下であるため、添字ｉの制約条件（例えば、層間変形角等）を満たしていることを示している。他方、制約関数Ｇｉ（ｘ）が０よりも大である場合、添字ｉの制約条件を満たしていないことを示している。
【００７０】
製造コスト条件を満足するか否かの判断は、各染色体情報２１において、構造部材６（本実施形態では、耐力壁５、大梁７及び小梁８）毎に計算された体積Ｆｊ（ｘ）に基づいて判断される。本実施形態では、各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が予め定められた目標値以下である場合に、染色体情報２１が製造コスト条件を満足していると判断される。なお、目標値については、設計される建築物Ｂに応じて、適宜設定されうる。
【００７１】
判断工程Ｓ５３では、集団２０を構成する全ての染色体情報２１のうち、最適解が存在すると判断された場合（判断工程Ｓ５３で、「Ｙ」）、最適化計算工程Ｓ５の一連の処理が終了し、次の工程Ｓ６が実行される。他方、最適解が存在しないと判断された場合（判断工程Ｓ５３で、「Ｎ」）、少なくとも一部の染色体情報２１に対して交叉及び突然変異等の遺伝子操作を行って、染色体情報２１を再構成する遺伝子操作工程Ｓ５４が実施される。そして、遺伝子操作によって再構成された染色体情報２１に基づいて、工程Ｓ５１〜判断工程Ｓ５３が再度実行される。これにより、最適化計算工程Ｓ５では、最適解が確実に得られうる。
【００７２】
工程Ｓ６では、最終世代の集団２０において、最適化度が最も高い染色体情報２１Ｓに基づいて、架構体２及び建築物Ｂが製造される。これにより、本実施形態の設計方法では、所定の強度を確保しつつ、製造コストが最も低い架構体２及び建築物を容易に製造することができる。なお、本実施形態において、最適化度が最も高い染色体情報２１Ｓとは、例えば、全ての制約関数Ｇｉ（ｘ）が０以下であり、かつ、各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が目標値以下であり、さらに、各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が最も小さい染色体情報２１と定められるが、これに限定されるわけではない。
【００７３】
図１８は、本実施形態の遺伝子操作工程Ｓ５４の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態の遺伝子操作工程Ｓ５４では、先ず、各染色体情報２１のペナルティＰを計算する（工程Ｓ５４１）。ペナルティＰは、各染色体情報２１の制約関数Ｇｉ（ｘ）のうち、最も大きい制約関数（以下、単に「最大制約関数」ということがある。）Ｇmax（ｘ）が０よりも大きい（即ち、制約条件を満足していない）場合にのみ、下記式（２）を用いて計算される。最大制約関数Ｇmax（ｘ）は、各染色体情報２１において、制約条件の許容値Ｃｉに対する満足度が最も低いものである。なお、最大制約関数Ｇmax（ｘ）が０以下である優良な染色体情報２１は、ペナルティＰが計算されない。
Ｐ＝Ｃｐ×Ｇmax（ｘ）…（２）
ここで、Ｃｐは、ペナルティ係数である。ペナルティ係数Ｃｐは、適宜設定されうる。  
【００７４】
上記式（２）で計算された各染色体情報２１のペナルティＰは、その染色体情報２１の各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値に加算される。従って、最大制約関数Ｇmax（ｘ）が大きくなるほど、見かけの製造コストが大きくなる。
【００７５】
次に、本実施形態の遺伝子操作工程Ｓ５４では、コンピュータ１が、集団２０に属する複数の染色体情報２１が、ペナルティＰが加算された各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値の小さい順に順位付けされる（工程Ｓ５４２）。図１９は、各染色体情報２１の、ペナルティ加算後の構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値を示す線図である。
【００７６】
次に、コンピュータ１は、集団２０を、エリート群３５と、非エリート群３６とに分類する（工程Ｓ５４３）。エリート群３５は、集団２０に属する全ての染色体情報２１のうち、順位が相対的に小さい染色体情報２１によって構成される。他方、非エリート群３６は、エリート群３５の染色体情報２１よりも順位が相対的に大きい染色体情報２１によって構成される。エリート群３５の割合は、適宜設定することができるが、例えば、集団２０を構成する全ての染色体情報２１の５％〜２０％程度のものと定められうる。
【００７７】
次に、本実施形態の遺伝子操作工程Ｓ５４では、染色体情報２１の新たな集団２０が生成される（次世代集団生成工程Ｓ５４４）。図２０は、本実施形態の次世代集団生成工程Ｓ５４４の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００７８】
次世代集団生成工程Ｓ５４４では、先ず、エリート群３５の染色体情報２１が、交叉又は突然変異されることなく、新たな集団２０に含められる（工程Ｓ７１）。これにより、集団２０を構成する染色体情報２１の最良解が劣化するのを抑制しうる。エリート群３５の染色体情報２１は、新たな集団２０を構成する染色体情報２１として、コンピュータ１に記憶される。
【００７９】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、集団２０を構成する染色体情報２１から、交叉を実施する一対の染色体情報２１、２１が選択される（工程Ｓ７２）。本実施形態では、集団２０を構成する全ての染色体情報２１（エリート群３５及び非エリート群３６を含む）から、一対の染色体情報２１、２１がランダムに選択される。
【００８０】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、一対の染色体情報２１、２１について、交叉が実施される（交叉工程Ｓ７３）。交叉工程Ｓ７３では、工程Ｓ７２で選択された一対の染色体情報２１について、各構造部材６の配置又は断面を定義する遺伝子が入れ替えられて、新たな染色体情報２１が生成される。図２１は、交叉工程Ｓ７３の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００８１】
交叉工程Ｓ７３は、先ず、一対の染色体情報２１、２１について、入れ替え対象となる遺伝子を含んだ複数のグループ４１にそれぞれ分類される（第１分類工程Ｓ７３１）。第１分類工程Ｓ７３１は、制約条件への影響度が相対的に大きい遺伝子の集団が、グループ４１として分類される。図２２は、第１分類工程で分類されたグループを示す線図である。
【００８２】
本実施形態では、設計制約条件入力工程Ｓ２で入力された耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件、及び、小梁８の強度に関連する制約条件に基づいて、耐力要素遺伝子２８と大梁遺伝子３０とを含む耐力要素・大梁グループ４２、及び、小梁遺伝子３３を含む小梁グループ４３を含む２つのグループに分類される。
【００８３】
次に、交叉工程Ｓ７３では、一対の染色体情報２１、２１について、各グループ４１（本実施形態では、耐力要素・大梁グループ４２、及び、小梁グループ４３）の優劣が評価される（第１評価工程Ｓ７３２）。各グループ４１の優劣の評価は、各グループ４１への影響度が大きい制約条件に基づいて行われる。各グループ４１の優劣は、判断工程Ｓ５３で計算された制約関数Ｇｉ（ｘ）に基づいて評価される。図２３（ａ）は、選択された一対の染色体情報２１、２１を示す線図である。
【００８４】
耐力要素・大梁グループ４２への影響度が大きい制約条件は、耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件である。耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件には、上述のとおり、架構体２の層間変形角、又は、各耐力壁５の柱５ａの耐力（引張、圧縮、曲げ、せん断、及び、組み合わせ応力）等が含まれる。
【００８５】
本実施形態では、耐力要素・大梁グループ４２の強度に関連する制約条件の制約関数Ｇｉ（ｘ）のうち、最も大きい制約関数（最大制約関数）Ｇmax（ｘ）に基づいて、耐力要素・大梁グループ４２の優劣が評価される。最大制約関数Ｇmax（ｘ）は、各耐力要素・大梁グループ４２において、制約条件の許容値Ｃｉに対する満足度が最も低いものである。従って、このような最大制約関数Ｇmax（ｘ）により、耐力要素・大梁グループ４２の優劣が容易かつ確実に評価されうる。
【００８６】
小梁グループ４３への影響度が大きい制約条件は、小梁８の強度に関連する制約条件である。小梁８の強度に関連する制約条件は、上述のとおり、各小梁の耐力（曲げ、せん断、組合せ応力）、又は、各小梁のたわみ等が含まれる。本実施形態では、耐力要素・大梁グループ４２と同様に、小梁グループ４３の強度に関連する制約条件の制約関数Ｇｉ（ｘ）のうち、最も大きい制約関数（最大制約関数）Ｇmax（ｘ）に基づいて、小梁グループ４３の優劣が評価される。図２４は、本実施形態の第１評価工程Ｓ７３２の処理手順の一例を示すフローチャートである。 
【００８７】
本実施形態の第１評価工程Ｓ７３２は、先ず、第１分類工程Ｓ７３１で分類された一つのグループが選択される（工程Ｓ８１１）。本実施形態では、耐力要素・大梁グループ４２又は小梁グループ４３のいずれかが選択される。本例では、耐力要素・大梁グループ４２が選択された場合について説明する。
【００８８】
次に、第１評価工程Ｓ７３２は、一対の染色体情報２１、２１について、工程Ｓ８１１で選択されたグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、ともに０以下であるか否かが判断される（工程Ｓ８１２）。
【００８９】
工程Ｓ８１２において、一対の染色体情報２１、２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）がともに０以下であると判断された場合（工程Ｓ８１２で、「Ｙ」）、各染色体情報２１、２１は、選択されたグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の制約条件の許容値Ｃｉをともに満たしている。この場合、本実施形態では、次の第１段階評価工程Ｓ８１３が実施される。
【００９０】
他方、一対の染色体情報２１、２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）がともに０以下でない（少なくとも一方が０より大）と判断された場合（工程Ｓ８１２で、「Ｎ」）、少なくとも一方の染色体情報２１のグループ（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）は、制約条件の許容値Ｃｉを満たしていない。この場合、次の第２段階評価工程Ｓ８１４が実施される。
【００９１】
図２５は、第１段階評価工程Ｓ８１３の処理手順の一例を示すフローチャートである。工程Ｓ８１２の判断により、各染色体情報２１、２１は、選択されたグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の制約条件の許容値Ｃｉをともに満たしている。このため、染色体情報２１を最適解に近づける（即ち、各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値を目標値以下にする）には、構造部材の体積（製造コスト）Ｆｊ（ｘ）を小さくすることが重要である。
【００９２】
本実施形態の第１段階評価工程Ｓ８１３は、先ず、一方の染色体情報２１のグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が、他方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値よりも小さいか否かが判断される（工程Ｓ８１５）。体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が小さいほど、耐力壁５及び大梁７の製造コストが小さい。従って、一方の染色体情報２１のグループ４１の合計値が、他方の染色体情報２１のグループ４１の合計値よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８１５で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループ４１が優秀であると評価され、他方の染色体情報２１のグループ４１が劣悪であると評価される（工程Ｓ８１６）。
【００９３】
一方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値と、他方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８１５で、「Ｎ」）、体積Ｆｊ（ｘ）の合計値では、一対の染色体情報２１、２１のグループ４１の優劣を評価できない。従って、一対の染色体情報２１、２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）の大小に基づいて、各グループ４１の優劣が評価される（工程Ｓ８１７）。
【００９４】
工程Ｓ８１７では、一方の染色体情報２１のグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいか否かが判断される。一方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８１７で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループ４１が優秀であると評価され、他方の染色体情報２１のグループ４１が劣悪であると評価される（工程Ｓ８１８）。
【００９５】
また、一方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）と、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８１７で、「Ｎ」）、一対の染色体情報２１、２１において、グループ４１の優劣を評価できない。従って、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループ４１は存在しないと判断される（工程Ｓ８１９）。
【００９６】
図２６は、第２段階評価工程Ｓ８１４の処理手順の一例を示すフローチャートである。工程Ｓ８１２の判断により、少なくとも一つの染色体情報２１のグループ（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）は、制約条件の許容値Ｃｉを満たしていない。このため、一方の染色体情報２１のグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいか否かが判断される（工程Ｓ８２０）。
【００９７】
一方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８２０で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループ４１が優秀であると評価され、他方の染色体情報２１のグループ４１が劣悪であると評価される（工程Ｓ８２１）。
【００９８】
また、一方の染色体情報２１のグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）と、他方の染色体情報２１のグループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８２０で、「Ｎ」）、グループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）では優劣を評価できない。このため、各グループ４１で定義される各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値に基づいて、各グループ４１の優劣が評価される（工程Ｓ８２２）。
【００９９】
工程Ｓ８２２では、一方の染色体情報２１のグループ４１（本例では、耐力要素・大梁グループ４２）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が、他方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８２２で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループ４１が優秀であると評価され、かつ、他方の染色体情報２１のグループ４１が劣悪であると評価される（工程Ｓ８２３）。
【０１００】
一方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値と、他方の染色体情報２１のグループ４１の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８２２で、「Ｎ」）、グループ４１の優劣を評価できない。従って、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループ４１は存在しないと判断される（工程Ｓ８２４）。
【０１０１】
次に、第１評価工程Ｓ７３２は、一対の染色体情報２１、２１について、第１分類工程Ｓ７３１で分類された全てのグループ４１（耐力要素・大梁グループ４２及び小梁グループ４３）の優劣が評価されたか否かが判断される（工程Ｓ８２５）。全てのグループ４１の優劣が評価されたと判断された場合（工程Ｓ８２５で、「Ｙ」）、第１評価工程Ｓ７３２の一連の処理が終了する。他方、全てのグループ４１の優劣が評価されていないと判断された場合（工程Ｓ８２５で、「Ｎ」）、新たなグループ４１（例えば、小梁グループ４３）が選択され（工程Ｓ８２６）、工程Ｓ８１２〜工程Ｓ８２５が再度実施される。これにより、第１評価工程Ｓ７３２では、一対の染色体情報２１、２１について、全てのグループ４１（耐力要素・大梁グループ４２及び小梁グループ４３）の優劣が判断されうる。なお、小梁グループ４３の優劣の判断は、本例で示した耐力要素・大梁グループ４２の優劣の判断と同一手順によって実施されうる。
【０１０２】
次に、交叉工程Ｓ７３は、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループ４１がそれぞれ含まれるか否かが判断される（第１判断工程Ｓ７３３）。図２３（ａ）では、優秀と判断されたグループ４１が色付けして示されている。図２３（ａ）に示されるように、第１判断工程Ｓ７３３において、一対の染色体情報２１、２１のそれぞれに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第１判断工程Ｓ７３３で、「Ｙ」）、次の生成工程Ｓ７３４が実施される。他方、第１判断工程Ｓ７３３において、一対の染色体情報２１、２１の一方のみに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第１判断工程Ｓ７３３で、「Ｎ」）、一対の染色体情報２１、２１に含まれるグループ４１を組合せて（交叉して）も、染色体情報２１を進化させることができない。本実施形態では、生成工程Ｓ７３４に先立って、第２分類工程Ｓ７３５が実施される。
【０１０３】
図２３（ｂ）は、生成工程Ｓ７３４を説明する線図である。生成工程Ｓ７３４では、一対の染色体情報２１、２１のそれぞれに含まれる優秀なグループ（図２３（ａ）で色付けされたグループ）４１が交叉される（組み合わされる）ことにより、進化した新たな染色体情報２１ｇが生成されうる。新たに生成された染色体情報２１ｇは、新たな集団２０（図１４に示す）を構成する染色体情報２１として、コンピュータ１に記憶される。なお、劣悪なグループ（図２３（ａ）で色付けされていないグループ）４１が組み合わされた劣化した染色体情報２１ｗは、新たな集団２０に加えられることなく破棄される。これにより、進化した染色体情報２１ｇのみで新たな集団２０が構成されるため、構造部材６の配置又は断面の最適解を、短時間で求めることができる。
【０１０４】
このように、本実施形態の設計方法は、各グループ４１、４１を無作為に入れ替えていた従来の方法とは異なり、優秀なグループ４１を組み合わせて、新たな染色体情報２１が生成されうる。従って、本実施形態の設計方法は、染色体情報２１を確実に進化させることができるため、構造部材６の配置又は断面の最適解を短時間で求めることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、制約条件への影響度が相対的に大きい遺伝子２８、３０又は３３の集団をグループ４１として分類し、それらの優秀なグループ４１を組み合わせて、新たな染色体情報２１が生成される。従って、優秀なグループ４１を構成する遺伝子２８、３０又は３３の組合せを破壊することなく、新たな染色体情報２１にそのまま引き継がれる。従って、染色体情報２１を効率良く進化させることができる。
【０１０６】
本実施形態では、制約条件への影響度が共通する耐力壁５及び大梁７を組み合わせた耐力要素・大梁グループ４２が、新たな染色体情報２１にそのまま引き継がれるため、染色体情報２１をさらに効率良く進化させることができる。
【０１０７】
第２分類工程Ｓ７３５では、一対の染色体情報２１、２１について、第１分類工程Ｓ７３１のグループ４１よりも細分化された複数のグループにそれぞれ分類される。本実施形態では、耐力要素・大梁グループ４２、及び、小梁グループ４３がそれぞれ細分化される。
【０１０８】
図２７は、耐力要素・大梁グループ４２を細分化したグループを示す線図である。耐力要素・大梁グループ４２は、耐力要素遺伝子２８及び大梁遺伝子３０が、例えば、垂直架構面１０の方向及び架構体２の階数に応じて細分化される。本実施形態の耐力要素・大梁グループ４２は、第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄに細分化される。
【０１０９】
第１グループ４２ａは、１階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ａ〜１１Ｆ（図７に示す）に定義される耐力要素遺伝子２８を含んでいる。第２グループ４２ｂは、２階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ｇ〜１１Ｌ（図７に示す）に定義される耐力要素遺伝子２８、並びに、１階及び２階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ａ〜１１Ｌ（図７に示す）の上辺にそれぞれ配置される大梁７Ａ〜７Ｌとして定義される大梁遺伝子３０を含んでいる。このような第１グループ４２ａ及び第２グループ４２ｂは、Ｘ軸方向の垂直架構面１１Ａ〜１１Ｌ（図７に示す）に直接配置されている耐力壁５又は大梁７（図２に示す）が定義されるため、制約条件への影響度が相対的に大きい。
【０１１０】
なお、第２グループ４２ｂに、１階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ａ〜１１Ｆ（図７に示す）の上辺に配置される大梁７Ａ〜７Ｆとして定義される大梁遺伝子３０が含まれるのは、発明者らが鋭意研究を重ねた結果、大梁７（図２に示す）は、その下側に配置される耐力壁５（図２に示す）よりも、その上側に配置される耐力壁５の方が、制約条件への影響度が大きいことを知見したことによるものである。これにより、第１グループ４２ａ及び第２グループ４２ｂの優劣が、正確に評価されうる。なお、本実施形態の架構体２の最上階が２階であるため、第２グループ４２ｂには、２階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ｇ〜１１Ｌ（図７に示す）の上辺として定義される大梁遺伝子３０が含まれている。
【０１１１】
第３グループ４２ｃは、第１グループ４２ａ及び第２グループ４２ｂと同様に、１階のＹ軸方向の垂直架構面１２Ａ〜１２Ｆ（図７に示す）に定義される耐力要素遺伝子２８を含んでいる。第４グループ４２ｄは、２階のＹ軸方向の垂直架構面１２Ｇ〜１２Ｌ（図７に示す）に定義される耐力要素遺伝子２８、並びに、１階及び２階のＹ軸方向の垂直架構面１２Ａ〜１２Ｌ（図７に示す）の上辺にそれぞれ配置される大梁７Ｍ〜７Ｘとして定義される大梁遺伝子３０を含んでいる。このような第３グループ４２ｃ及び第４グループ４２ｄは、Ｙ軸方向の垂直架構面１２Ａ〜１２Ｌ（図７に示す）に直接配置されている耐力壁５又は大梁７（図２に示す）が定義されるため、制約条件への影響度が相対的に大きい。
【０１１２】
図２８は、小梁グループ４３を細分化したグループを示す線図である。小梁グループ４３は、小梁遺伝子３３が、架構体２の階数に応じて細分化される。本実施形態の小梁グループ４３は、１階の水平架構面９ａ〜９ｄ（図６に示す）の各小梁遺伝子３３を含む１階小梁グループ４３ａと、２階の水平架構面９ｅ〜９ｈ（図６に示す）の各小梁遺伝子３３を含む２階小梁グループ４３ｂとを含んでいる。これらの１階小梁グループ４３ａ及び２階小梁グループ４３ｂは、各階の小梁８（図２に示す）を定義しているため、制約条件への影響度が相対的に大きい。
【０１１３】
次に、交叉工程Ｓ７３では、一対の染色体情報２１、２１について、細分化された各グループ４２ａ〜４２ｄ、４３ａ及び４３ｂの優劣が評価される（第２評価工程Ｓ７３６）。本実施形態の第２評価工程Ｓ７３６は、少なくとも各グループ４２ａ〜４２ｄ、４３ａ及び４３ｂへの影響度が大きい制約条件に基づいて、各グループ４２ａ〜４２ｄ、４３ａ及び４３ｂの優劣が評価される。本実施形態では、前記制約条件、及び、各グループ４２ａ〜４２ｄ、４３ａ及び４３ｂの体積Ｆｊの合計値に基づいて、各グループ４２ａ〜４２ｄ、４３ａ及び４３ｂの優劣が評価される。
【０１１４】
第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄへの影響度が大きい制約条件は、耐力要素・大梁グループ４２と同様に、耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件である。なお、制約条件は、各グループ４２ａ〜４２ｄで定義される構造部材６（耐力壁５及び大梁７）に関連するものに限定される。例えば、第１グループ４２ａは、１階のＸ軸方向の垂直架構面１１Ａ〜１１Ｆ（図７に示す）の耐力壁５が定義されるため、第１グループ４２ａの制約条件は、１階のＸ軸方向の各耐力壁５の柱５ａの耐力（引張、圧縮、曲げ、せん断、組合わせ応力）や、斜材５ｂの耐力（引張、圧縮）等に限定される。また、本実施形態では、各グループ４２ａ〜４２ｄについて、耐力壁５及び大梁７の強度に関連する制約条件の制約関数Ｇｉ（ｘ）のうち、最も大きい制約関数（最大制約関数）Ｇmax（ｘ）に基づいて、優劣が評価される。
【０１１５】
１階小梁グループ４３ａ及び２階小梁グループ４３ｂへの影響度が大きい制約条件は、小梁グループ４３と同様に、小梁８の強度に関連する制約条件である。なお、制約条件は、各グループ４３ａ及び４３ｂで定義される構造部材６（小梁８）に関連するものに限定される。例えば、１階小梁グループ４３ａは、１階の水平架構面９ａ〜９ｄ（図６に示す）の小梁８が定義されるため、１階小梁グループ４３ａの制約条件は、１階の各小梁８の耐力（曲げ、せん断、組合せ応力）等に限定される。また、本実施形態では、各グループ４３ａ、４３ｂについて、小梁８の強度に関連する制約条件の制約関数Ｇｉ（ｘ）のうち、最も大きい制約関数（最大制約関数）Ｇmax（ｘ）に基づいて、優劣が評価される。図２９は、本実施形態の第２評価工程Ｓ７３６の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１１６】
本実施形態の第２評価工程Ｓ７３６は、先ず、第２分類工程Ｓ７３５で細分化された一つのグループが選択される（工程Ｓ８３１）。本実施形態の工程Ｓ８３１では、先ず、図２７及び図２８に示した第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、又は、２階小梁グループ４３ｂのうち、例えば、第１グループ４２ａが選択される。本例では、第１グループ４２ａが選択された場合について説明する。
【０１１７】
次に、第２評価工程Ｓ７３６は、各染色体情報２１、２１について、工程Ｓ８３１で選択されたグループ４１（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、ともに０以下であるか否かが判断される（工程Ｓ８３２）。
【０１１８】
工程Ｓ８３２において、最大制約関数Ｇmax（ｘ）がともに０以下であると判断された場合（工程Ｓ８３２で、「Ｙ」）、各染色体情報２１、２１について、選択されたグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の制約条件に対する許容値Ｃｉをともに満たしている。この場合、次の第３段階評価工程Ｓ８３３が実施される。
【０１１９】
他方、最大制約関数Ｇmax（ｘ）がともに０以下でない（少なくとも一方が０より大）と判断された場合（工程Ｓ８３２で、「Ｎ」）、少なくとも一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）は、制約条件に対する許容値Ｃｉを満たしていない。この場合、次の第４段階評価工程Ｓ８３４が実施される。
【０１２０】
図３０は、本実施形態の第３段階評価工程Ｓ８３３の処理手順の一例を示すフローチャートである。工程Ｓ８３２の判断により、選択されたグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の制約条件に対する許容値Ｃｉをともに満たしている。このため、染色体情報２１を最適解に近づけるには、構造部材の体積（製造コスト）Ｆｊ（ｘ）を小さくすることが重要である。
【０１２１】
本実施形態の第３段階評価工程Ｓ８３３は、先ず、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値よりも小さいか否かが判断される（工程Ｓ８３５）。一方の染色体情報２１のグループの合計値が、他方の染色体情報２１のグループの合計値よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８３５で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループが優秀であると評価され、かつ、他方の染色体情報２１のグループが劣悪であると評価される（工程Ｓ８３６）。
【０１２２】
また、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値と、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８３５で、「Ｎ」）、体積Ｆｊ（ｘ）の合計値では、一対の染色体情報２１、２１のグループの優劣を評価できない。従って、最大制約関数Ｇmax（ｘ）の大小に基づいて、各グループの優劣が評価される（工程Ｓ８３７）。
【０１２３】
工程Ｓ８３７では、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいか否かが判断される。一方の染色体情報２１のグループの最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループの最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８３７で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループが優秀であると評価され、かつ、他方の染色体情報２１のグループが劣悪であると評価される（工程Ｓ８３８）。
【０１２４】
また、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）と、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８３７で、「Ｎ」）、一対の染色体情報２１、２１のグループの優劣を評価できない。従って、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループは存在しないと判断される（工程Ｓ８３９）。
【０１２５】
図３１は、第４段階評価工程Ｓ８３４の処理手順の一例を示すフローチャートである。工程Ｓ８３２の判断により、少なくとも一つの染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）は、制約条件の許容値Ｃｉを満たしていない。このため、本実施形態の第４段階評価工程Ｓ８３４では、先ず、一方の染色体情報２１のグループの最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループの最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいか否かが判断される（工程Ｓ８４０）。
【０１２６】
一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）が、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８４０で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループが優秀であると評価され、かつ、他方の染色体情報２１のグループが劣悪であると評価される（工程Ｓ８４１）。
【０１２７】
また、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）と、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の最大制約関数Ｇmax（ｘ）とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８４０で、「Ｎ」）、グループ４１の最大制約関数Ｇmax（ｘ）では、一対の染色体情報２１、２１のグループの優劣を評価できない。このため、各グループ（本例では、第１グループ４２ａ）で定義される各構造部材６の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値に基づいて、各グループ４１の優劣が評価される（工程Ｓ８４２）。
【０１２８】
工程Ｓ８４２では、第３段階評価工程Ｓ８３３の工程Ｓ８３５と同様に、一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値が、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値よりも小さいと判断された場合（工程Ｓ８４２で、「Ｙ」）、一方の染色体情報２１のグループが優秀であると評価され、かつ、他方の染色体情報２１のグループが劣悪であると評価される（工程Ｓ８４３）。
【０１２９】
一方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値と、他方の染色体情報２１のグループ（本例では、第１グループ４２ａ）の体積Ｆｊ（ｘ）の合計値とが同一であると判断された場合（工程Ｓ８４２で、「Ｎ」）、一対の染色体情報２１、２１のグループの優劣を評価できない。従って、一対の染色体情報２１、２１の双方に、優秀なグループ４１が存在しないと判断される（工程Ｓ８４４）。
【０１３０】
次に、第２評価工程Ｓ７３６は、全ての細分化されたグループ（本例では、第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、及び、２階小梁グループ４３ｂ）について、優劣が評価されたか否かが判断される（工程Ｓ８４５）。全てのグループの優劣が評価されたと判断された場合（工程Ｓ８４５で、「Ｙ」）、第２評価工程Ｓ７３６の一連の処理が終了する。他方、全てのグループの優劣が評価されていないと判断された場合（工程Ｓ８４５で、「Ｎ」）、新たな細分化されたグループ（例えば、第２グループ４２ｂ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、又は、２階小梁グループ４３ｂ）が選択され（工程Ｓ８４６）、工程Ｓ８３１〜工程Ｓ８４５が再度実施される。これにより、第２評価工程Ｓ７３６では、一対の染色体情報２１、２１について、第２分類工程Ｓ７３５で分類された全てのグループ４１（第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、及び、２階小梁グループ４３ｂ）の優劣が判断されうる。
【０１３１】
次に、交叉工程Ｓ７３では、一対の染色体情報２１、２１（図２３（ａ）に示す）に、優秀なグループ（本例では、第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、又は、２階小梁グループ４３ｂ）がそれぞれ含まれるか否かが判断される（第２判断工程Ｓ７３７）。第２判断工程Ｓ７３７において、一対の染色体情報２１、２１のそれぞれに、優秀なグループが含まれると判断された場合（第２判断工程Ｓ７３７で、「Ｙ」）、上述した生成工程Ｓ７３４が実施される。生成工程Ｓ７３４では、一対の染色体情報２１、２１のうち、優秀な第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、及び、２階小梁グループ４３ｂが組み合わされることにより、進化した新たな染色体情報２１ｇが生成されうる。なお、第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、及び、２階小梁グループ４３ｂのうち、一部のグループに優秀なグループが存在しないと判断された場合、そのグループについては入れ替えられない。
【０１３２】
このように、第１分類工程Ｓ７３１で分類されたグループ４１では、一対の染色体情報２１、２１に優秀なグループ４１がそれぞれ含まれなくても、グループ４１がさらに細分化されることにより、グループの優劣を判断しやすくなる。これにより、染色体情報２１を確実に進化させることができるため、構造部材６の配置又は断面の最適解を短時間で求めることができる。
【０１３３】
また、優秀なグループ４１を構成する遺伝子の組合せが破壊されることなく、新たな染色体情報２１にそのまま引き継がれるため、染色体情報２１を効率良く進化させることができる。しかも、制約条件への影響度が相対的に大きい第１グループ４２ａ〜第４グループ４２ｄ、１階小梁グループ４３ａ、及び、２階小梁グループ４３ｂが、新たな染色体情報２１にそのまま引き継がれるため、染色体情報２１をさらに効率良く進化させることができる。
【０１３４】
第２判断工程Ｓ７３７において、一対の染色体情報２１、２１の一方のみに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第２判断工程Ｓ７３７で、「Ｎ」）、一対の染色体情報２１、２１に含まれるグループ４１を組み合せても、染色体情報２１を進化させることができない。このため、本実施形態では、一対の染色体情報２１、２１について、コンピュータ１がランダム（無作為）に行う交叉、又は、突然変異が実施される（工程Ｓ７３８）。  
【０１３５】
交叉は、従来と同様に、例えば、一点交叉又は多点交叉などでもよく、これらを組み合わされて実施されるものでもよい。一点交叉及び多点交叉には、例えば、予め固定された交叉位置、又はランダムに選択された交叉位置に基づいて、遺伝子が入れ替えられるものが含まれる。突然変異は、先ず、染色体情報２１の遺伝子座２２がランダムに選択される。そして、選択された遺伝子座２２に格納されうる全ての遺伝子（例えば、対立遺伝子群に含まれる対立遺伝子）からランダムに選択された遺伝子に置換される。このような突然変異では、交叉とは異なり、染色体情報２１に予め設定された遺伝子に限定されることなく、新たな遺伝子で染色体情報２１が再構築される。従って、突然変異は、局所的な最適解に陥ることを防ぎうる。
【０１３６】
工程Ｓ７３８では、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループが存在しなくても、コンピュータ１がランダムに行う交叉又は突然変異により、新たな染色体情報２１を再構築することができるため、染色体情報２１を効果的に進化させることができる。新たに生成された染色体情報２１ｇは、新たな集団２０（図１４に示す）を構成する染色体情報２１として、コンピュータ１に記憶される
【０１３７】
本実施形態の工程Ｓ７３８は、第２判断工程Ｓ７３７において、一対の染色体情報２１、２１の一方のみに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第２判断工程Ｓ７３７で、「Ｎ」）に実施されたが、これに限定されるわけではない。例えば、第１判断工程Ｓ７３３において、一対の染色体情報２１、２１の一方のみに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第１判断工程Ｓ７３３で、「Ｎ」）に、第２分類工程Ｓ７３５〜第２判断工程Ｓ７３７を実施することなく、工程Ｓ７３８が実施されてもよい。これにより、第１判断工程Ｓ７３３後に、コンピュータ１がランダムに行う交叉又は突然変異が早い段階から実施されるため、局所的な最適解に陥るのを防ぎうる。
【０１３８】
また、本実施形態の交叉工程Ｓ７３では、第２判断工程Ｓ７３７において、一対の染色体情報２１、２１の一方のみに、優秀なグループ４１が含まれると判断された場合（第２判断工程Ｓ７３７で、「Ｎ」）に、コンピュータ１がランダムに行う交叉又は突然変異が実施される態様が例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、第２分類工程Ｓ７３５のグループよりもさらに細分化された複数のグループにそれぞれ分類する第３分類工程（図示省略）が実施されてもよい。この場合、さらに細分化された各グループの優劣を評価する第３評価工程（図示省略）、及び、一対の染色体情報２１、２１に、優秀なグループ４１がそれぞれ含まれるか否かを判断する第３判断工程（図示省略）が実施されるのが望ましい。このようなグループの細分化により、優秀なグループをさらに判断しやすくなるため、構造部材６の配置又は断面の最適解を短時間で求めることができる。
【０１３９】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、交叉対象の全ての染色体情報２１について、交叉が実施されたか否かが判断される（工程Ｓ７４）。交叉対象の染色体情報２１については、適宜選択される。本実施形態では、集団２０を構成する染色体情報２１の個数から、エリート群３５を構成する染色体情報２１の個数、及び、次の突然変異工程Ｓ７６で生成される染色体情報２１の個数を減じた個数分の染色体情報２１が生成されるまで、交叉が実施される。
【０１４０】
交叉対象の全ての染色体情報２１について、交叉が実施されたと判断された場合（工程Ｓ７４で、「Ｙ」）、次の突然変異を実施する工程Ｓ７５〜工程Ｓ７７が実施される。他方、交叉対象の全ての染色体情報２１について、交叉が実施されていないと判断された場合（工程Ｓ７４で、「Ｎ」）、工程Ｓ７２及び交叉工程Ｓ７３が再度実施される。これにより、交叉対象の全ての染色体情報２１について、交叉が実施されるため、進化した複数の染色体情報２１により、集団２０が構成されうる。
【０１４１】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、集団２０を構成する染色体情報２１から、突然変異を実施する染色体情報２１が選択される（工程Ｓ７５）。本実施形態では、集団２０を構成する全ての染色体情報２１（エリート群３５及び非エリート群３６を含む）から、一つの染色体情報２１がランダムに選択される。
【０１４２】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、選択された染色体情報２１について、突然変異が実施される（突然変異工程Ｓ７６）。突然変異された新たな染色体情報２１は、新たな集団２０（図１４に示す）を構成する染色体情報２１として、コンピュータ１に記憶される。
【０１４３】
次に、次世代集団生成工程Ｓ５４４では、突然変異対象の全ての染色体情報２１について、突然変異が実施されたか否かが判断される（工程Ｓ７７）。突然変異対象の全ての染色体情報２１について、突然変異が実施されたと判断された場合（工程Ｓ７７で、「Ｙ」）、次世代集団生成工程Ｓ５４４の一連の処理が終了する。他方、突然変異対象の全ての染色体情報２１について、突然変異が実施されていないと判断された場合（工程Ｓ７７で、「Ｎ」）、工程Ｓ７５及び突然変異工程Ｓ７６が再度実施される。これにより、突然変異対象の全ての染色体情報２１について、突然変異が実施されるため、進化した複数の染色体情報２１により、集団２０が構成されうる。
【０１４４】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例】
【０１４５】
［実施例Ａ］
図４に示した処理手順に従って、耐力壁及び小梁を省いた２階建ての架構体（図６に示す）がコンピュータに設定され、耐力壁及び小梁の配置、並びに、大梁の断面の最適解が求められた（実施例１、比較例１、比較例２）。
【０１４６】
実施例１の交叉工程では、図２１、図２４〜図２６、及び、図２９〜図３１に示した手順に従って、一対の染色体情報が複数のグループに分類された。そして、各グループの優劣が評価され、優秀なグループが組合わされて新たな染色体情報が生成された。比較例１の交叉工程では、ランダム多点交叉が実施された。比較例２の交叉工程では、一点交叉が実施された。
【０１４７】
実施例１、比較例１及び比較例２について、上記のようなシミュレーションが１０回ずつ実施された。そして、各回の最適化度が最も高い染色体情報（１０個分）の目的関数（ペナルティ加算後の各構造部材の体積の合計値）が世代毎に求められ、それらの平均値が計算された。第０世代の目的関数の平均値を１００として、実施例１、比較例１及び比較例２の平均値の指数が求められた。耐力壁、大梁及び小梁の種類等については、明細書に記載のとおりであり、共通仕様は、次のとおりである。
集団を構成する染色体情報の個数：５０
エリート群の染色体情報の個数：１
交叉によって生成する染色体情報の個数：３５
突然変異によって生成する染色体情報の個数：１４
【０１４８】
テストの結果を、図３２に示す。なお、図３２では、０世代から１００世代までのテスト結果を抜粋して表示している。テストの結果、実施例１は、比較例１及び比較例２に比べて、目的関数（ペナルティ加算後の各構造部材の体積の合計値）を、早期に低減させることができた。従って、実施例１は、耐力壁及び小梁の配置、並びに、大梁の断面の最適解を、短時間で求めることができた。
【０１４９】
［実施例Ｂ］
図４に示した処理手順に従って、耐力壁及び小梁を省いた３階建ての架構体（図示省略）がコンピュータに設定され、耐力壁及び小梁の配置、並びに、大梁の断面の最適解が求められた（実施例２、比較例３、比較例４）。
【０１５０】
実施例２の交叉工程では、実施例１の交叉工程と同様に、図２１、図２４〜図２６、及び、図２９〜図３１に示した手順に従って、一対の染色体情報が複数のグループに分類された。そして、各グループの優劣が評価され、優秀なグループが組合わされて新たな染色体情報が生成された。比較例３の交叉工程では、ランダム多点交叉が実施された。比較例４の交叉工程では、一点交叉が実施された。
【０１５１】
実施例２、比較例３及び比較例４について、上記のようなシミュレーションが１０回ずつ実施された。そして、各回の最適化度が最も高い染色体情報（１０個分）の目的関数（ペナルティ加算後の各構造部材の体積の合計値）が世代毎に求められ、それらの平均値が計算された。第０世代の目的関数の平均値を１００として、実施例２、比較例３及び比較例４の平均値の指数が求められた。耐力壁、大梁及び小梁の種類等については、明細書に記載のとおりであり、共通仕様は、次のとおりである。
集団を構成する染色体情報の個数：５０
エリート群の染色体情報の個数：１
交叉によって生成する染色体情報の個数：３５
突然変異によって生成する染色体情報の個数：１４
【０１５２】
テストの結果を、図３３に示す。なお、図３３では、０世代から１００世代までのテスト結果を抜粋して表示している。テストの結果、実施例２は、比較例３及び比較例４に比べて、目的関数（ペナルティ加算後の各構造部材の体積の合計値）を、早期に低減させることができた。従って、実施例２は、３階の架構体においても、耐力壁及び小梁の配置、並びに、大梁の断面の最適解を、短時間で求めることができた。
【符号の説明】
【０１５３】
２      架構体
６      構造部材
２１      染色体情報
４１      グループ
【図１】
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【図２】
0006408885.tif 000003
【図３】
0006408885.tif 000004
【図４】
0006408885.tif 000005
【図５】
0006408885.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006408885.tif 000008
【図８】
0006408885.tif 000009
【図９】
0006408885.tif 000010
【図１０】
0006408885.tif 000011
【図１１】
0006408885.tif 000012
【図１２】
0006408885.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006408885.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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