(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された構造材料のデータが木造建物における必要強度を満たす強度であるか判断する必要強度判断手段と、
前記必要強度判断手段で判断した強度が必要強度以上であると判断すると、前記木造建物に使用可能な構造材料として、前記構造材料のデータに対する使用許容範囲内の構造材料を選定する許容構造材料選定手段と、
選定された許容範囲内の前記構造材料における強度が前記許容範囲の下限域となる対応データを有する構造材料を選定する下限域選定手段と、
選定された下限域となる対応データを有する前記構造材料における材質を選定する材質選定手段と、
選定された材質の構造材料が最安値の構造材料であるか判断する最安値判断手段と、
を備えることを特徴とする構造材料の選定装置。
【請求項２】
入力された前記構造材料のデータは、ヤング係数及びサイズを含み、要望する前記必要強度は、前記構造材料のヤング係数と断面寸法とで複数算出される請求項１記載の構造材料の選定装置。
【請求項３】
前記許容構造材料選定手段は、前記構造材料のヤング係数と断面寸法とで算出された強度の対比表データにおける前記構造材料のデータに対応する入手可能な構造材料の許容範囲を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の構造材料の選定装置。
【請求項４】
前記下限域選定手段は、前記許容範囲内におけるヤング係数毎の断面寸法が最小値となる構造材料を選定することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の構造材料の選定装置。
【請求項５】
前記構造材料は集成材を含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の構造材料の選定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の木造建物に用いる構造材料としての木材の選定装置に関するものであり、特に、木造建物の必要強度を確保しつつ最も安価な材料を容易に選定可能とするものに関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅等の木造建物を建築・設計する場合、建物の設計図、所謂伏図に基づいた各構造材料について一定の強度計算を行い、必要強度（構造材料に荷重をかけたときのたわみ量）が所望する値を満たしていることを確認することが行われている。この必要強度の確認は、使用する木材のヤング係数、断面寸法及び長さ等を、定められた強度計算式に当てはめることで強度を計算し、必要強度が得られたか否かを判断することで行われている。
【０００３】
従来、上記強度計算を行う場合、手計算或いはコンピュータ計算で行い、設計者がその経験に基づいて樹種、等級、サイズ等を考慮して木材を選定し、その木材のヤング係数、断面寸法及び長さ等を強度計算式に当てはめることで強度を算出していた。算出の結果、必要強度が得られない場合は数値を変えて再度強度計算式に当てはめて強度を確認していた。
【０００４】
しかしながら、住宅の構造は、法令に基づく基準を満たすとともに必要強度を満たせば良いものであり、使用する木材の樹種、サイズ等については任意に選定可能である。このため、計算上必要強度を超える強度が得られても、選定する木材によって価格が大きく変わることがあった。このような木材の選定は、設計者が経験に基づいて行っていたため、設計者によって価格が大きく変動するという問題があった。また、価格に合わせて木材を選定するには、繰り返し強度計算することが必要になるため、設計者の負担が大きくなるという問題もあった。
【０００５】
また、選定する木材の強度が必要強度以上であっても、顧客が一層安全な強度を要望する場合があるが、設計者の負担を大きくするためにその要望を受け入れることは困難であった。
【０００６】
特に、現在では、強度を測定したラミナ（板材）を積層して、強度のバラツキを抑えた集成材を使用することが多くなっている。この集成材は、同一強度であっても使用するラミナの樹種や積層構造によって価格が大きく異なることがあり、その種類も非常に多い。このため、様々な集成材の中から、樹種、サイズ、価格等に基づいて最も適した材料を選定することは極めて困難なことであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、必要強度を満たし且つ最も安価にし、構造材料を簡単に選定することができて最も経済的な設計を可能にする構造材料の選定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の構造材料の選定装置は、入力された構造材料のデータが木造建物における必要強度を満たす強度であるか判断する必要強度判断手段と、前記必要強度判断手段で判断した強度値が必要強度以上であると判断すると、前記木造建物に使用可能な構造材料として、前記構造材料のデータに対する使用許容範囲内の構造材料を選定する許容構造材料選定手段と、選定された許容範囲内の前記構造材料における強度が前記許容範囲の下限域となる対応データを有する構造材料を選定する下限域選定手段と、選定された下限域となる対応データを有する前記構造材料における材質を選定する材質選定手段と、選定された材質の構造材料が最安値の構造材料であるか判断する最安値判断手段と、を備えるものである。
【０００９】
この構造材料の選定装置における入力された前記構造材料のデータは、ヤング係数及びサイズを含み、要望する前記必要強度は、前記構造材料のヤング係数と断面寸法とで複数算出されるものとなっている。
【００１０】
また、前記許容構造材料選定手段は、前記構造材料のヤング係数と断面寸法とで算出された強度の対比表データにおける前記構造材料のデータに対応する入手可能な構造材料の許容範囲を設定するものとなっている。
【００１１】
また、前記下限域選定手段は、前記許容範囲内におけるヤング係数毎の断面寸法が最小値となる構造材料を選定するものとなっている。
【００１２】
また、前記構造材料は集成材を含むものとなっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構造材料の選定装置によれば、予め木造建物の伏図に基づいた構造材料の各種データを入力し、強度計算しようとする構造材料を指定するだけで、必要強度判断手段が必要強度を満たすことができる構造材料であるか判断し、許容構造材料選定手段が所定の許容範囲内で使用可能な構造材料を複数選定し、下限域選定手段がその中で構造材料の対応データが下限域となる構造材料を選定し、材質選定手段と最安値判断手段により材質を選定し最安値の構造材料を判断することで、最適で最も安価な構造材料を簡易に選定している。これにより、必要以上の強度が得られる高価な構造材料を除外して、最適でより安価な構造材料を選定することができる。
【００１４】
また、法定強度を満たし且つ必要強度以上の強度を有する構造材料を求め、その中から必要最小の強度、あるいは顧客等が要望する強度を自在に選定し安価な構造材料を選定するので、必要な強度を確保しつつ、最も安価な構造材料を選定することができる。特に、多種多様な集成材であっても、強度、サイズ、樹種、価格によって徐々にその数を絞って減らすことにより、安価で最も適した構造材料を選定することができる最低の経済設計となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の構造材料の選定装置における必要強度判断手段は、入力された構造材料のヤング係数及び断面寸法に基づく強度が必要強度を満たすものであるか判断する。これにより、確実に必要強度以上の強度を有する構造材料だけが選定される。また、許容構造材料選定手段は、強度計算しようとして指定された構造材料のヤング係数と断面寸法との対比表データにおける入力データに対応する使用可能な構造材料の許容範囲を設定し、その許容範囲内の構造材料を選定する。これにより、入力されたデータに基づく構造材料だけでなく、より安価であることが予測される構造材料も選定することができる。また、下限域選定手段は、許容範囲内の構造材料における強度が下限域となる対応データを有する構造材料を選定する。これにより、最も安価であることが予測される構造材料を選定することができる。また、材質選定手段は、下限域となる対応データを有する構造材料を材質に応じて選定する。そして、最安値判断手段は、最安値の構造材料であるか判断する。このように、本発明の構造材料の選定装置では、ヤング係数、断面寸法、材質を判断、選定しながら最も安価な構造材料を選定するものとなっている。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例に係る構造材料の選定装置を示す機能説明図である。本実施例における構造材料の選定装置２は、パソコン４のＣＰＵ等として組み込まれたものとなっている。このパソコン４には、選定装置２に強度計算しようとする構造材料を指定するための情報を入力するキーボード等からなる入力装置６と、伏図に基づいて予め必要なデータ等を記憶する記憶手段８と、選定結果等を表示する表示装置１０が設けられている。尚、図２は、本実施例において、梁等として使用する構造材料の一例を示す平面図である。
【００１７】
また、選定装置２は、次のような手段により構成されている。１２は必要強度判断手段であり、入力装置６から入力された構造材料の指定情報により、該構造材料のデータ中のヤング係数及び断面寸法に基づく強度が、木造建物における要望する強度を満たして必要強度以上であるかを判断するものである。前述したように、住宅等の木造建物における所望する強度は、構造材料に荷重をかけたときに要求されるたわみ量であり、木造建物における伏図に基づいて既存の強度計算式に、建物に使用する構造材料としての木材のヤング係数、断面寸法及び長さ等の値を当てはめることで算出され、その結果が法令により定められた強度を満たすとともに、顧客等の要求する強度を満たすものである。図４は、強度計算しようとする構造材料を指定し、予め入力された伏図に基づく構造材料のデータからヤング係数Ｅと断面寸法Ｄ（幅×高さ）との対比を行ってその対比表データを設定したものである。例えば、必要強度を「０．２」として図２に示すような構造材料２２（長さ１０５ｃｍ）の指定情報たる部材番号を入力装置６で入力すると、既に入力されている構造材料２２のデータにより、図４に示すようなヤング係数と断面寸法とを対比した対比表データが作成され、必要強度「０．２」を満たす範囲が示される。構造材料２２のヤング係数が「９０」を選定すると断面寸法は「１８０」以上であればよく、ヤング係数が「７０」を選定すると断面寸法は「２４０」以上にすることになる。このように、ヤング係数と断面寸法との複数の組み合わせの中から判断する。尚、一般に、ヤング係数が増減すると断面寸法が増減するため、ここではヤング係数と断面寸法との対比表データで対比しているが、断面寸法の幅を一定にしてヤング係数と高さとを対比した対比表データ、及び高さを一定にしてヤング係数と幅とを対比した対比表データをそれぞれ作成して判断しても良い。
【００１８】
この図４において、構造材料２２の必要強度のデータに対応するのはポイントＰｅ、Ｐｄ、○（図中、丸印で示す。以下、同じ。）○○であり、必要強度を満たす条件として出力される。このポイントＰｅ、Ｐｄ、○○○は広範囲なため、実情に合った選択が求められる。
【００１９】
１４は許容構造材料選定手段であり、入力された構造材料のデータに対する広範囲な領域から在庫や木材販売会社から使用可能な許容範囲内の構造材料を選定するものであり、図４の複数のポイントＰｅ、Ｐｄを使用許容範囲として設定している。このポイントＰｅ、Ｐｄからなる許容範囲は、ほぼ入力された構造材料２２と同等のものとして入手可能なものであると共に、より安価であることが予測されるものとして予め決められた条件のもとに定められている。また、ポイントＰｅ、Ｐｄ以外のポイント○○○からなる範囲は構造材料の入手が困難であったり価格の上昇が予測されるため、使用許容範囲から除外される。また、この対比表データは、マツ、スギ、ツガ、ヒノキ等の樹種に応じてそれぞれ形成される。
【００２０】
１６は下限域選定手段であり、前記のポイントＰｅ、Ｐｄからなる許容範囲内における下限域ポイントＰeとなる対応データを有する構造材料を選定するものである。例えば、図４における許容範囲内の下限域となる対応データは、ヤング係数が「６０」であれば断面寸法が「２７０」であり、ヤング係数が「９０」であれば断面寸法が「１８０」であり、このようにヤング係数毎に断面寸法が最小となる複数の組み合わせの構造材料を樹種毎に選定する。
【００２１】
また、下限域選定手段１６は、図４における許容範囲内の下限域で顧客の要求に応じた強度に対応したヤング係数と断面寸法で樹種毎に自在に選定することができる。
【００２２】
１８は材質選定手段であり、樹種、等級等の材質を選定するものである。前述したように下限域選定手段１６で選定した複数の構造材料を更にその材質に応じて選定するものとなっている。
【００２３】
２０は最安値判断手段であり、材質選定手段１８にて選定した構造材料が最安値であるか判断するものである。この最安値判断手段２０は記憶手段８等が記憶する各種構造材料の立米単価に照合することで選定したものの中で最安値のものであるかを判断する。構造材料の単価は、その樹種、等級によって大きく異なるため、安価な材料を選定するための重要な要素となっている。
【００２４】
次に図３に示すフローチャートに基づいて上記構成からなる構造材料の選定装置の動作を説明する。予め入力装置６等から伏図に基づいた構造材料のデータを入力して記憶装置８にデータを記憶させる。ここで入力するデータは、長さ、ヤング係数、断面寸法、材質（樹種、等級）等の伏図情報及びその単価である。ステップＳＴ１にて、強度計算しようとする構造材料を指定する情報たる部材番号を入力するとステップＳＴ２にて選定装置２の動作が開始し、ステップＳＴ３にて必要強度判断手段１２が入力されたデータに基づいて強度が必要強度となるか判断する。ここで必要強度以上とならない場合には伏図に基づくデータをチェックして再度ステップＳＴ１にて部材番号を入力する。データから求められた強度が必要強度以上であればステップＳＴ４にて必要な記憶データを記憶手段８等から抽出する。
【００２５】
ステップＳＴ５にて許容構造材料選定手段１４が入力データに基づくヤング係数と断面寸法との対比表データを作成し、入力データに対応するポイントから所定の使用可能な許容範囲を設定し、その許容範囲内の構造材料を各樹種、材質等に関して選定する。次にステップＳＴ６にて下限域選定手段１６がヤング係数と断面寸法のそれぞれの組み合わせから構造材料の下限域を選定する。ここで、ステップＳＴ７にて材質選定手段１８が下限域内の所望の強度となるものを材質に応じて選定し、ステップＳＴ８にてそのデータを抽出する。その後、ステップＳＴ９にて、選定された材質が最も安価なものであるか最安値判断手段２０にて判断する。ここで、最安値のものでないと判断するとステップＳＴ７に戻って再び他の材質のものを選定し、再び最安値であるか判断することを繰り返す。そして、最も安価な構造材料を選定すると、その材料を表示装置１０に表示し、ステップＳＴ１０にて動作を終了する。これにより、充分な強度を達成できる最も安価な構造材料を選定することができる。
【００２６】
尚、上記例では、下限域の材質から安価となる材質を選定したが、下限域の中で価格以外に材質を重視した所望の構造材料があればその材質に対応する材料を選定し、その中でさらに安価な材料を選定することができる。
【００２７】
また、図４は、多数存在する構造材料の一部を例示したに過ぎないものであり、本発明における構造材料の樹種、サイズを限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例に係る構造材料の選定装置を示す機能説明図である。
【図２】梁等として使用する構造材料の一例を示す平面図である。
【図３】図１に示す選定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】対比表データを示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２      選定装置
４      パソコン
６      入力装置
８      記憶手段
１０    表示装置
１２    必要強度判断手段
１４    許容構造材料選定手段
１６    下限域選定手段
１８    材質選定手段
２０    最安値判断手段
２２    構造材料
【図１】
0005132408.tif 000002
【図２】
0005132408.tif 000003
【図３】
0005132408.tif 000004
【図４】
0005132408.tif 000005