(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伏図データをコンピュータに入力し、木造住宅を構成する横架材の梁成を決定するために、以下の構成を備えた演算プログラムが前記コンピュータにインストールされていることを特徴とする木造住宅の構造設計支援装置。
［１］  前記演算プログラムには、入力された設計情報、建設地域に関する情報、伏図データに基づいて、設計荷重の算出を行う設計荷重算出プログラムが含まれていること。
［２］  前記演算プログラムには、入力された伏図データに基づき、耐力壁、通常の壁、柱材及び横架材を、同一座標系において特定するために座標データ化する座標データ化プログラムが含まれていること。
［３］  前記演算プログラムには、前記設計荷重算出プログラム及び座標データ化プログラムによる演算処理の結果を受けて、各大梁について、当該大梁と、通し柱、管柱、梁、根太等との配置の関係から荷重スパンを決定すると共に、当該大梁の上に梁又は柱が存在するか否か、当該大梁に根太が架かり梁又は柱が存在する否か、当該大梁上に根太があるか否か、当該大梁上に内壁があるか否か、当該大梁上に外壁があるか否か、を順次判定し、当該判定結果に基づいて、当該大梁に対する構造データの計算条件を、「集中荷重のみ」、「等分布荷重と集中荷重」、「等分布荷重のみ」のいずれの荷重形式とするかを決定し、さらに、当該決定した荷重形式の荷重を算出する荷重条件算出プログラムが含まれていること。
［４］  前記演算プログラムには、前記荷重条件算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、各大梁について、曲げ、剪断及びたわみのそれぞれに対して要求される梁成要求値を算出する梁成要求値算出プログラムが含まれていること。
［５］  前記演算プログラムには、前記梁成要求値算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、検討対象の大梁について、設計情報における梁成が梁成要求値を満足しているか否かを判定する梁成比較判定プログラムが含まれていること。
［６］  前記演算プログラムには、前記梁成比較判定プログラムによる演算処理の結果を受けて、検討対象の大梁について、設計情報における梁成が梁成要求値を満足しない場合は、前記梁成要求値算出プログラムに対して、ヤング率の高い高ランクの木材を使用する計算条件での再計算を実行させた上で、前記梁成比較判定プログラムによる比較判定を再度実行し、再計算による梁成要求値に対して設計情報が梁成を満足するものとなった場合は、当該大梁の材質をヤング率の高い高ランクの木材に変更する高ランク材変更プログラムが含まれていること。
［７］  前記演算プログラムには、前記材質変更プログラムによる演算処理の結果、高いヤング率に変更しても梁成要求値を満足しない結果となった場合は、当該大梁の梁成をランクアップすることで前記梁成要求値を満足する条件となる様に梁成の修正を行う梁成修正プログラムが含まれていること。
【請求項２】
さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の木造住宅の構造設計支援装置。
［８］  前記演算プログラムには、前記梁成比較判定プログラム、材質変更プログラム及び梁成修正プログラムによる演算処理を経て決定した各大梁の梁成を受けて、同一区画内の横架材の高さにバラツキがあるかどうかを判定し、バラツキがある場合は梁成の高い大梁に揃える梁成揃えプログラムが含まれていること。
【請求項３】
さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする請求項２記載の木造住宅の構造設計支援装置。
［９］  前記演算プログラムは、前記梁成揃えプログラムによって梁成を高いものに揃えられた大梁について、当該大梁として、ヤング率の低い低ランクの木材に変更した場合に前記梁成要求値を満足するか否かを判定し、満足する場合は、当該大梁の材質をヤング率の低い低ランクの木材に変更する低ランク材変更プログラムが含まれていること。
【請求項４】
さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする請求項１〜３記載の木造住宅の構造設計支援装置。
［１０］  前記演算プログラムには、前記荷重条件算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、大梁のめり込み量を算出し、該めり込み量が基準以上か否かを判定し、大梁のめり込み量が基準以上であるときには、前記梁成要求値算出プログラムによる演算処理を実行する前に、当該大梁の下側に管柱を配置するように設計変更の提案を表示する設計変更提案プログラムが含まれていること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、住宅の設計時にコンピュータを用いて構造材の強度の判定を行えるようにした住宅の構造計画支援方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
在来軸組み工法においては、大工などの現場作業者が、作業現場において柱や横架材等を所定の寸法に加工したが、近年、これら材木の加工にいわゆるプレカットシステムが導入され、専用のプレカット工場にて材木に対する所用の加工が予めなされ、加工された材木が建築現場に運搬されて、木材相互の組立が行われている。係るプレカットシステムにおいては、経験に基づく架構ルールに従い柱、梁の材料寸法やスパンを決定しており、構造解析による最適設計は行われず、常に必要以上の強度の材料を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、プレカットシステムにおいて、コンピュータを用いて構造解析を行うことで柱や横架材に最適強度のものを選択するとの着想を持った。ここで、コンピュータを用いて構造解析し住宅の設計を支援する方法として、例えば、特開平９−３１６９９４、特開平９−３０２７６４等が提案されている。しかし、かかる技術は、耐力壁で必要な強度を得るプレハブ住宅に関するものであり、木材を用いる在来軸組工法に適用できるものではなかった。
【０００４】
この発明は、建築物の形状データから構成木材の構造データを得ると共に当該形状データを修正できる建築物の構造設計方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、請求項１の木造住宅の構造設計支援装置は、伏図データをコンピュータに入力し、木造住宅を構成する横架材の梁成を決定するために、以下の構成を備えた演算プログラムが前記コンピュータにインストールされていることを特徴とする。
［１］  前記演算プログラムには、入力された設計情報、建設地域に関する情報、伏図データに基づいて、設計荷重の算出を行う設計荷重算出プログラムが含まれていること。
［２］  前記演算プログラムには、入力された伏図データに基づき、耐力壁、通常の壁、柱材及び横架材を、同一座標系において特定するために座標データ化する座標データ化プログラムが含まれていること。
［３］  前記演算プログラムには、前記設計荷重算出プログラム及び座標データ化プログラムによる演算処理の結果を受けて、各大梁について、当該大梁と、通し柱、管柱、梁、根太等との配置の関係から荷重スパンを決定すると共に、当該大梁の上に梁又は柱が存在するか否か、当該大梁に根太が架かり梁又は柱が存在する否か、当該大梁上に根太があるか否か、当該大梁上に内壁があるか否か、当該大梁上に外壁があるか否か、を順次判定し、当該判定結果に基づいて、当該大梁に対する構造データの計算条件を、「集中荷重のみ」、「等分布荷重と集中荷重」、「等分布荷重のみ」のいずれの荷重形式とするかを決定し、さらに、当該決定した荷重形式の荷重を算出する荷重条件算出プログラムが含まれていること。
［４］  前記演算プログラムには、前記荷重条件算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、各大梁について、曲げ、剪断及びたわみのそれぞれに対して要求される梁成要求値を算出する梁成要求値算出プログラムが含まれていること。
［５］  前記演算プログラムには、前記梁成要求値算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、検討対象の大梁について、設計情報における梁成が梁成要求値を満足しているか否かを判定する梁成比較判定プログラムが含まれていること。
［６］  前記演算プログラムには、前記梁成比較判定プログラムによる演算処理の結果を受けて、検討対象の大梁について、設計情報における梁成が梁成要求値を満足しない場合は、前記梁成要求値算出プログラムに対して、ヤング率の高い高ランクの木材を使用する計算条件での再計算を実行させた上で、前記梁成比較判定プログラムによる比較判定を再度実行し、再計算による梁成要求値に対して設計情報が梁成を満足するものとなった場合は、当該大梁の材質をヤング率の高い高ランクの木材に変更する高ランク材変更プログラムが含まれていること。
［７］  前記演算プログラムには、前記材質変更プログラムによる演算処理の結果、高いヤング率に変更しても梁成要求値を満足しない結果となった場合は、当該大梁の梁成をランクアップすることで前記梁成要求値を満足する条件となる様に梁成の修正を行う梁成修正プログラムが含まれていること。
【０００６】
請求項２の木造住宅の構造設計支援装置は、さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする。
［８］  前記演算プログラムには、前記梁成比較判定プログラム、材質変更プログラム及び梁成修正プログラムによる演算処理を経て決定した各大梁の梁成を受けて、同一区画内の横架材の高さにバラツキがあるかどうかを判定し、バラツキがある場合は梁成の高い大梁に揃える梁成揃えプログラムが含まれていること。
【０００７】
請求項３の木造住宅の構造設計支援装置は、さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする。
［９］  前記演算プログラムは、前記梁成揃えプログラムによって梁成を高いものに揃えられた大梁について、当該大梁として、ヤング率の低い低ランクの木材に変更した場合に前記梁成要求値を満足するか否かを判定し、満足する場合は、当該大梁の材質をヤング率の低い低ランクの木材に変更する低ランク材変更プログラムが含まれていること。
【０００８】
請求項４の木造住宅の構造設計支援装置は、さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする。
［１０］  前記演算プログラムには、前記荷重条件算出プログラムによる演算処理の結果を受けて、大梁のめり込み量を算出し、該めり込み量が基準以上か否かを判定し、大梁のめり込み量が基準以上であるときには、前記梁成要求値算出プログラムによる演算処理を実行する前に、当該大梁の下側に管柱を配置するように設計変更の提案を表示する設計変更提案プログラムが含まれていること。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
本発明によれば、種々のヤング率の木材を利用することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図を参照して説明する。本実施の形態では、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の画面で住宅の仕様及び形状データを入力しながら住宅の設計を行い、同時に梁、柱及び基礎の強度チェックを行うようになっている。先ず、住宅の仕様データ及び形状データをパソコンに入力する手順及び設計処理について、図５〜図１１フローチャートを参照しながら説明する。ここで、設計を行う住宅の１階の平面図を図１に、２階の平面図を図２に、１階の伏図を図３に、２階の伏図を図４に示す。
【００１６】
図５は、第１実施形態に係る建築物の構造設計方法を遂行するための主ルーチンを示している。先ず、Ｓ１００において初期条件を入力後、柱や梁等の位置データを処理して初期条件設定を終える。続いて、Ｓ２００で地震力や風圧力等の水平荷重に対する検討を行い、各柱の負担面積と設計荷重から長期軸力の算出（Ｓ３００）及び積雪・水平力による各柱の短期軸力（Ｓ４００）の算出を行う。
【００１７】
次にＳ５００で区画の選択を行う。本実施形態で区画とは、横架材で囲まれる部屋割りのことを意味する。次のＳ８００において、Ｓ５００で選択した区画内にある大梁に対して強度上の必要に応じて梁成を高める修正を行う。
【００１８】
そして、Ｓ９００で、上記処理により強度上の要請から梁成を高め横架材の高さにバラツキが発生した際に、区画内で高さを揃える処理を行う。その後、未選択の区画があるかを判断し（Ｓ１０００）、未選択の区画が有った場合には（Ｓ１０００：Ｙｅｓ）、Ｓ５００へ戻り、チェックされていない区画を選択し、同様の処理を進める。全ての区画について横架材の高さを修正すると（Ｓ１０００：Ｎｏ）、主ルーチンを終了する。
【００１９】
ここで上述したＳ１００での初期条件設定について、当該処理のサブルーチンを示す図６を参照して更に詳細に説明する。Ｓ１１０で住宅の設計・物件情報を入力する。ここでは、荷重を計算するために必要な屋根種別、収納される重量物等の情報を入力する。続いて、Ｓ１２０で図１，図２に示す伏図のデータを入力する。この伏図のデータとしては、当該住宅用の材木をプレカット加工するためにプレカットシステムにて生成されたデータを流用することができる。
【００２０】
続いて、Ｓ１３０で各層（階）ごとの固定荷重、積載荷重などの仮定荷重を設定する。固定荷重とは建物を構成する柱・梁等の建築物の自重である。したがって、構成材料により、それらの荷重を合計したものとなる。積載荷重とは、建築物内に収納される物や人間の重量である。ここで、２階建て住宅においては、１層（階）での固定荷重、積載荷重を仮定し、２層（階）についても同様に固定荷重、積載荷重を仮定する。
【００２１】
Ｓ１３０での各層（階）における仮定荷重の設定が終わると、Ｓ１４０において各層（階）ごとの設計荷重の算出を行う。各層（階）における固定荷重、積載荷重を合計した荷重が設計荷重となり、この情報データを基に構造計算を行い、材料配置座標データを算出する。
【００２２】
次に、Ｓ１５０で位置データの変換を行う。先ず、各層（階）・各耐力壁の座標位置データ及び壁倍率αiを（Xi、Yi、Xj、Yj、αi）に変換する。即ち、図１２に示すように耐力壁Ｗの両端の座標（Xi、Yi、 Xj、Yj）を求め、座標で当該耐力壁Ｗを特定できるようにする。同様に、通常の壁（外壁・内壁）位置データを（Xi、Yi、Xj、Yj）に変換、柱の位置データ及び幅角ｄ、材種番号ｎを（Xi、Yi、d、n）に変換、最後に梁の位置データ及び幅ｄ、成ｈ、材種番号ｎを（Xi、Yi、Xj、Yj、d、h、n）に変換する。全ての位置データの変換が終わると、初期条件設定（Ｓ１００）のサブルーチンが終了する。
【００２３】
つぎに、主ルーチンを示す図５中のＳ２００での水平荷重に対する検討について、当該処理のサブルーチンを示す図７のフローチャートを参照して説明する。Ｓ２１０では、各層（階）・梁間・桁行方向毎の有効壁量及び壁耐力の算定を行う。ここで耐力壁とは、水平力、建物の自重等による鉛直力に対抗する壁体であり、各耐力壁の長さに壁倍率を乗じ、これを累計したものが有効壁量となる。また、壁耐力は、有効壁量に２００ｋｇf／ｍを乗じたものである。つぎに、地震力・風圧力に対する必要壁量の算定を行う（Ｓ２２０）。ここでは、有効壁量の必要壁量に対する比率が１．０以上であるように調整し、壁量の検討を終える。
【００２４】
Ｓ２３０では、地震力及び風圧力の算定を行い、続いてＳ２４０で地震力・風圧力における水平力に対する耐力の比率が１．０以下であるように調整し、耐力の検討を終了する。つぎに、Ｓ２５０で層間変形角及び剛性率の検討を行う。外壁材が構造体に追随して脱落しないためには、層間変形角が１／２００以下及び剛性率が０．６以上が必要である。特に、木造２階建てでは層間変形角は１／１２０以下となる。このステップでは、層間変形角が１／２００（１／１２０）以下、剛性率が０．６以上であるように調整し、確認されれば、次のステップに移る。
【００２５】
Ｓ２６０では、偏心率の検討を行う。各階平面の重心と耐力壁の剛性の中心である剛心のずれが偏心率であり、偏心率が０．１５以下なら、耐力壁の配置バランスが良い建物である。このステップでは、偏心率が０．１５以下であるように調整をしたら、このスッテップを終了し、Ｓ２７０に移る。
【００２６】
Ｓ２７０では保有水平耐力の検討を行う。ここで、終局状態における水平耐力が保有水平耐力である。各層（階）の必要保有水平耐力に対する各層（階）の保有水平耐力の比が１．０以下であるように調整し、確認がされれば次のステップに移る。
【００２７】
最後に、Ｓ２８０で接合部耐力の検討を行う。ここでは、土台−柱及び梁−柱の引抜け防止、及び桁−たる木の吹上げ防止の２つの条件について検討を行う。つまり、土台−柱及び梁−柱の引抜け防止については、水平力による接合部引抜力に対する金物の引抜短期許容耐力の比が１．０未満になるように調整する。また、桁−たる木の吹上げ防止については、たる木にかかる風圧力に対する吹上に対する抵抗力の比が１．０未満になるように調整する。Ｓ２８０での処理が終了すると、水平荷重に対する検討（Ｓ２００）のサブルーチンを終了する。
【００２８】
続いて、主ルーチンを示す図５に示すＳ８００（大梁の自動指定及び修正）について、当該処理のサブルーチンである図８のフローチャートを参照して説明する。ここでは、２階の伏図である図４中の大梁（横架材）Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４で囲まれた区画Ａの処理を例示して説明を行う。まず、Ｓ８１０のステップで区画Ａ内にある未選択の大梁を選択する。ここでは、大梁Ｏ１を選択したとすると、その後、Ｓ８２０でスパンＬの確認を行う。例えば、図４において大梁Ｏ１の渡される通し柱Ｈ１、Ｈ４の間に、下側の管柱Ｈ２、Ｈ３がある際には、スパンは、通し柱Ｈ１−管柱Ｈ２間のスパンＬ１、管柱Ｈ２−管柱Ｈ３間のスパンＬ２、管柱Ｈ３−通し柱Ｈ４間のスパンＬ３を確認する。更に、図４において大梁Ｏ１上に管柱Ｈ５が架かっているため、荷重のスパンは、管柱Ｈ３と管柱Ｈ５との間の距離、及び、管柱Ｈ５と管柱Ｈ２との距離ということになる。ここでは、管柱が存在したが、横架材の上に梁、根太などがある際にも、同様に荷重スパンを確認する。この確認が終了したら次のＳ８３０に移動する。
【００２９】
Ｓ８３０では、大梁にかかる荷重形式を選択する。荷重形式は、後述するように大梁上にある横架材の種類やスパンなどによって決定される。荷重形式の選択が終了すると、荷重形式と梁の検定式より梁成を算出する（Ｓ８４０）。算出される梁成は、曲げによる梁成ｈb、剪断による梁成ｈs、たわみＬ／５００による梁成ｈ500、たわみ５ｍｍによる梁成ｈ5の４種類である。
【００３０】
Ｓ８８０では、区画内に未選択の大梁があるかどうかを判別する。未選択の大梁があれば（Ｓ８８０：Ｙｅｓ）、Ｓ８１０に戻り、同様の処理を繰り返す。全ての大梁を選択すると（Ｓ８８０：Ｎｏ）ならば、Ｓ８００での大梁の自動指定及び修正処理を終了する。
【００３１】
上述したＳ８３０での大梁にかかる荷重形式の選択について、当該処理のサブルーチンを示す図９のフローチャートを参照して説明する。先ずＳ８３１では、指定した大梁の上に梁又は柱が存在するかを判定する。梁又は柱が存在する場合には（Ｓ８３１：Ｙｅｓ）、Ｓ８３８に進み、指定した大梁は集中荷重のみを受けていると判定する。
【００３２】
一方、梁又は柱が存在しない場合には（Ｓ８３１：Ｎｏ）、Ｓ８３２へ進み、指定した大梁に根太が架かり、かつ梁又は柱が存在するかどうかを判定する。根太が架かり、かつ梁又は柱が存在するなら（Ｓ８３２：Ｙｅｓ）、Ｓ８３９に進み、指定した大梁は等分布荷重と集中荷重を受けていると判定する。
【００３３】
ここでも大梁には根太はかかっておらず、かつ梁又は柱も存在しない時には（Ｓ８３２：Ｎｏ）、Ｓ８３３に進み、指定した大梁上に根太があるかどうかを判定する。根太があるなら（Ｓ８３３：Ｙｅｓ）、Ｓ８３７に進み、指定した大梁は等分布荷重のみを受けていると判定する。
【００３４】
指定した大梁上に根太はない場合には（Ｓ８３３：Ｎｏ）、Ｓ８３４に進み、大梁上に内壁があるかどうかを判定する。内壁があるなら（Ｓ８３４：Ｙｅｓ）、Ｓ８３３と同様にＳ８３７に進み、指定した大梁は等分布荷重のみを受けていると判定する。
【００３５】
内壁がないなら（Ｓ８３４：Ｎｏ）、Ｓ８３５へ進み、大梁上に外壁があるかどうかを判定する。外壁があるなら（Ｓ８３５：Ｙｅｓ）、同様にＳ８３７に進み、指定した大梁は等分布荷重のみを受けていると判定する。ここで、大梁上に外壁はない場合（Ｓ８３５：Ｎｏ）、Ｓ８３６へ進み、大梁上は床であると判定し、Ｓ８３７に進み、大梁は等分布荷重のみを受けていると判定する。以上の処理で荷重形式の判定（Ｓ８３０）を終了する。
【００３６】
ここで、上述したＳ８３８、Ｓ８３９、Ｓ８３７の荷重形式の判定処理の際に、大梁のスパンＬに加わる荷重（ｋｇ／ｍ）を算出する。ここでは、等分布荷重のみと判定した際には（Ｓ８３７）、次式により等分布荷重ωを演算する。
【数１】
ω（ｋｇ／ｍ）＝Ｗ（ｋｇ／ｍ2）×ｐ（ｍ）＋（壁単位荷重）×（高さ）
ここで、Ｗは、設計荷重を表し、ｐは梁負担幅を表す。なお、等分布荷重ωについてのみ計算式を示すが、上述したＳ８３８の集中荷重のみの場合、Ｓ８３９の等分布荷重と集中荷重の場合も、所定の演算式に基づき荷重を算出する。
【００３７】
図８を参照して上述したＳ８４０の梁成の算出処理について、当該処理のサブルーチンを示す図１０を参照して説明する。ここでは、指定した大梁の梁成が荷重に耐え得るかを検定する。梁の検定式は荷重形式により決まるが、大梁が等分布荷重のみを受けていると判定された際の検定について説明する。なお、本実施形態では、木材として、標準ヤング率（１００ｋｇ／ｃｍ2）の物、低ヤング率（８０ｋｇ／ｃｍ2）の物、高ヤング率（１２０ｋｇ／ｃｍ2）の物の３種類を用いる。
【００３８】
先ず、曲げ応力度に耐える大梁の梁成ｈb（mm）を次式より求め、梁成ｈb（mm）が指定された大梁の梁成よりも低いかを判断する（Ｓ８４２）。次式中でＬ（ｍ）はスパン、ｂ（ｍｍ）は大梁の幅、ｆb（ｋｇ／ｃｍ2） は、許容曲げ応力度を表す。
【数２】
ｈb＝（３ωＬ2／４ｂｆb）1/2
【００３９】
ここで、梁成ｈb（mm）よりも指定された大梁の梁成が低いときには（Ｓ８４２：Ｎｏ）、Ｓ８４４にて、大梁の近傍に赤を表示する。例えば、大梁Ｏ１の梁成が、曲げ応力度に耐え得ないときには、図１３に示すようにパソコンのモニター１０に大梁Ｏ１の近傍に図中Ｒで示す赤を表示する。
【００４０】
次に、剪断応力度に耐える大梁の梁成ｈs（mm）を次式より求め、梁成ｈs（mm）が指定された大梁の梁成よりも低いかを判断する（Ｓ８４６）。次式中でｆs（ｋｇ／ｃｍ2）は許容剪断応力度を表す。
【数３】
ｈs＝１．５ωＬ／２ｂｆs
【００４１】
ここで、剪断応力度に耐える大梁の梁成ｈs（mm）よりも指定された大梁の梁成が低いときには（Ｓ８４６：Ｎｏ）、Ｓ８４８にて、大梁の近傍に紫を表示する。例えば、大梁Ｏ１の梁成が、剪断応力度に耐え得ないときには、図１３に示すようにパソコンのモニター１０に大梁Ｏ１の近傍に図中Ｐで示す紫を表示する。
【００４２】
引き続き、Ｌ／５００の撓み量（単位長さあたりの撓み量）以上撓まない梁成ｈ500（mm）を次式より求め、梁成ｈ500（mm）が指定された大梁の梁成よりも低いかを判断する（Ｓ８５０）。次式中でＥ（ｋｇ／ｃｍ2）はヤング係数を表し、本実施形態では標準ヤング率（１００ｋｇ／ｃｍ2）で計算する。
【数４】
ｈ500＝（２５×１０6ωＬ3／３２Ｅｂ）1/3
【００４３】
ここで、Ｌ／５００の撓み量以上撓まない梁成ｈ500（mm）よりも指定された大梁の梁成が低いときには（Ｓ８５０：Ｎｏ）、Ｓ８５２にて、大梁の近傍に桃色を表示する。
【００４４】
次に、撓み量５mm以下（絶対撓み量）である梁成ｈ5（mm）を次式より求め、梁成ｈ5（mm）が指定された大梁の梁成よりも低いかを判断する（Ｓ８５４）。
【数５】
ｈ5＝（ωＬ4／３２Ｅｂ）1/3
【００４５】
ここで、撓み量５mm以下である梁成ｈ5（mm）よりも指定された大梁の梁成が低いときには（Ｓ８５４：Ｎｏ）、Ｓ８５６にて、大梁の近傍に黄色を表示する。
【００４６】
なお、上記値は断面性能データ及び強度区分表より与えられる値である。なお、荷重が等分布荷重と集中荷重からなる場合、及び、集中荷重のみからなる場合には、大梁の各スパンに対して同様の処理を行い、各スパンの内の最大の梁成を当該大梁の必要梁成として処理を進める。
【００４７】
引き続き、Ｓ８５８は、上述した４種類の梁成のいずれかが、予め指定された大梁の断面の高さ（梁成）Ｈ（ｍｍ）を越えるか、即ち、問題があり、色表示したかを判定する。４種類の梁成の中で、梁の断面の高さＨより大きいものがあれば（Ｓ８５８：Ｎｏ）、標準のヤング率（１００ｋｇ／ｃｍ2）よりも高いヤング率１２０ｋｇ／ｃｍ2の木材を使用することで必要強度を満たせるかを判断する（Ｓ８６０）。即ち、ヤング率１２０ｋｇ／ｃｍ2の木材を用いることで上記Ｌ／５００の撓み量、及び、撓み量５mm以下を満たし得る場合には（Ｓ８６０：Ｙｅｓ）、当該大梁のヤング率として、１２０ｋｇ／ｃｍ2を設定する（Ｓ８６４）。他方、満たし得ない場合には（Ｓ８６０：Ｎｏ）、梁成をランクアップする（Ｓ８６２）。例えば、当該大梁の梁成として１５０mmが指定されていた場合には、ワンランク高い１８０mmの梁成を指定する。即ち、３０mm刻みで梁成を設定しているため、３０mm高い梁成を採用する。その後、Ｓ８４２に戻り、ワンランク高い梁成より判断を再度行う。なお、大梁の幅ｂは、在来軸組み工法において柱との統一値を用いるため、強度が不足する際には、梁成のみを調整する。
【００４８】
引き続き、横架材のめり込み量が基準以上かを判断する（Ｓ８６６）。ここで、横架材のめり込み量が基準以上であるときには（Ｓ８６６：Ｙｅｓ）、Ｓ８６８にて、大梁を青色で表示する。例えば、横架材Ｋ１のめり込み量が基準以上のときには、図１３に示すようにパソコンのモニター１０に横架材Ｋ１を青色で表示する。ここで、横架材のめり込みが大きいときには、横架材の梁成を高めることでは対応し得ず、当該横架材Ｏ５の下側に柱を配置する必要がある。このため、本実施形態では、図１３中の左側に示す当該住宅の１階側の伏図の、横架材Ｏ１の下側に管柱Ｈ７を配置した表示を行う（Ｓ８７０）。オペレータが当該修正を確認すると（Ｓ８７２：Ｙｅｓ）、管柱Ｈ７を配置するように設計変更を行う（Ｓ８７４）。そして、図６を参照して上述した初期値設定処理まで戻り、荷重計算からやり直す。
【００４９】
なお、応力度は、単位面積当たりの荷重である。また、めり込み量は、柱が横架材にめり込む量、または横架材が柱にめり込む量の両方を意味する。さらに、変位量は、例えば、横架材の撓み量を言う。めり込み量（d（mm））が基準（２mm）以上かは、以下の判定式に基づいて行う。Ｑ≦０．８・sfe・Ｓ かつ ２・ｋ腰掛蟻仕口負担面積Ｓ（cm2）めり込み剛性k（Ｋｇ／mm）材端のめり込み低減係数０．８短期めり込み許容応力度sfe（Ｋｇ／cm2）仕口接合部にかかる剪断荷重 Ｑ（Ｋｇ）なお、図１６（Ａ）は、梁Ｏ５に渡されためり込み量の判定対象である梁Ｏ６の側面を示し、図１６（Ｂ）は、底面を示す。腰掛蟻仕口負担面積Ｓは、図１６（Ｂ）中に、ハッチングＨＳにて示す。
【００５０】
第１実施形態の建築物の構造設計方法では、横架材に加わる荷重から、構造計算により応力度、変位量、めり込み量を計算し、横架材の応力度、変位量が所定値よりも大きいときには、高さを高め、横架材のめり込みが所定値よりも大きいときには、建築物の形状データ（設計）を修正する。このため、横架材の高さ修正、及び、形状データの修正を適切に行うことができる。
【００５１】
更に、応力度、変位量、めり込み量が所定値よりも大きい際に色分け表示を行うため、横架材に問題が有るか否かを直ちに理解できるように表示できる。更に、いずれが問題になっているかを表示できるため、応力度、変位量が問題となっており、横架材の梁成を高めればよいか、或いは、めり込み量が問題となっており、設計データの変更が必要なのかを理解させ得る。
【００５２】
引き続き、図５に示す主ルーチンのＳ９００（高さ揃え）について、当該処理のサブルーチンを示す図１１を用いて説明する。Ｓ９００の高さ揃え処理では、上述したＳ８００において大梁の梁成を修正した後、このステップで区画内の横架材の高さ揃える。まず、Ｓ９１０において、区画内の横架材の高さにバラツキがあるかどうかを判定する。ここで、例えば図４に示す区画Ａを構成する大梁Ｏ１、Ｏ２の高さは１５０mmであるが、大梁Ｏ３、Ｏ４の高さが１８０mmで大梁Ｏ１、Ｏ２よりも高いとすると（Ｓ９１０：Ｙｅｓ）、次のＳ９２０へ進む。
【００５３】
Ｓ９２０では、低い梁成の大梁を選択する。ここでは、大梁Ｏ１を選択したものとして説明を続ける。次に、Ｓ９３０で当該選択した大梁Ｏ１の梁成を、高い大梁Ｏ３、Ｏ４の梁成（１８０mm）に揃える。そして、設定されているヤング率よりも低いヤング率の木材を使用できるかを判断する（Ｓ９４０）。即ち、梁成を高くした結果、ヤング率のランクの低い木材を用いても上記Ｌ／５００の撓み量、及び、撓み量５mm以下を満たし得る場合には（Ｓ９４０：Ｙｅｓ）、当該大梁のヤング率として、低ランクのヤング率を設定する（Ｓ９５０）。他方、満たし得ない場合には（Ｓ９４０：Ｎｏ）、設定されたヤング率を用いる。そして、Ｓ９６０で、全ての低梁成の大梁を選択したか判断し、選択が完了していないときには（Ｓ９６０：Ｎｏ）、Ｓ９２０へ戻り、他方、選択が完了しているときには（Ｓ９６０：Ｙｅｓ）、当該高さ揃え処理を終了する。これにより、必要な強度を満たすのみでなく、実際に建築し得る構造データを得ることができる。また、低ヤング率の木材を効率的に使用することを可能にする。なお、Ｓ９１０で区画内の横架材の高さが全て等しいときは（Ｓ９１０：Ｎｏ）、Ｓ９００での処理を終え、次のステップ１０００に移る。
【００５４】
上記処理を、２階の伏図を示す図４中の区画Ｂ、区画Ｃ、区画Ｄに対して進め、更に、下層の１階の各区画に対して行うことにより、設計が完了する。梁成の修正は、修正後の影響を考慮して上層が完了した後、当該修正した梁成に基づき荷重を算出して下層に対しての処理を進める。ここでは、大梁の梁成を揃えたが、横架材の梁成を揃える際にも上記処理を用いることができる。
【００５５】
引き続き、本発明の第２実施形態に係る建築物の構造設計方法について説明する。上述した第１実施形態では、応力又は変位に問題がある際には、大梁の梁成を自動的に高くした。これに対して、第２実施形態では、必要な強度を有する大梁の梁成、又は、ヤング率を指定できるように構成してある。この第２実施形態の処理は、梁成算出処理を除き第１実施形態と同様であるため、この梁成算出処理について図１４を参照して説明する。
【００５６】
第２実施形態では、梁成算出処理を示す図１４中のＳ８４２〜Ｓ８５６にて、第１実施形態と同様に曲げ応力度に耐える大梁の梁成ｈb（mm）、剪断応力度に耐える大梁の梁成ｈs（mm）、Ｌ／５００の撓み量（単位長さあたりの撓み量）の梁成ｈ500（mm）、撓み量５mm以下（絶対撓み量）の梁成ｈ5（mm）に問題がある際に色分け表示する。
【００５７】
ここで、第２実施形態では、図１５に示す割り込み処理により、横架材の梁成の修正を行う。先ず、上記色分け表示されたいずれかの横架材が選択されたかを判断する（Ｓ１１００）。ここで、オペレータによりいずれかの横架材を選択する指示があると（Ｓ１１００：Ｙｅｓ）、当該横架材について、問題となった曲げ応力度に耐える大梁の梁成ｈb（mm）、剪断応力度に耐える大梁の梁成ｈs（mm）、Ｌ／５００の撓み量の梁成ｈ500（mm）、撓み量５mm以下の梁成ｈ5（mm）を満たし得るヤング率及び梁成を算出し（Ｓ１１０２）、ヤング率及び梁成を一覧表示する（Ｓ１１０４）。例えば、ヤング率１００ｋｇ／ｃｍ2、梁成１５０mmでは梁成ｈ5（mm）を満たし得ない場合に、 [ヤング率１２０ｋｇ／ｃｍ2、梁成１５０mm] [ヤング率１００ｋｇ／ｃｍ2、梁成１８０mm] 等の表示を行う。
【００５８】
そして、オペレータによりいずれかの選択があると（Ｓ１１０６：Ｙｅｓ）、選択されたヤング率及び梁成にデータを修正し（Ｓ１１０８）、モニター中の当該横架材の色分け表示を消す（Ｓ１１１０）。この第２実施形態では、大梁の高さを切り上げるか、切り下げるかを使用予定の木材のヤング率に応じて指示することが可能である。
【００５９】
なお、上述した第１、第２実施形態では、横架材の応力度、変位量、めり込み量を計算し、応力度、変位量、めり込み量が基準以上のときに色分け表示するとともに梁成、設計を変更した。この方式を柱等にも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  設計を行う住宅の１階の平面図である。
【図２】  設計を行う住宅の２階の平面図である。
【図３】  設計を行う住宅の１階の伏図である。
【図４】  設計を行う住宅の２階の伏図である。
【図５】  第１実施形態の建築物の構造設計方法の主ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】  図５中の初期条件設定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】  図５中の水平荷重に対する検討処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】  図５中の大梁の自動指定及び修正処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】  図８中の荷重形式決定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】  図８中の梁成算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】  図５中の高さ揃え処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】  耐力壁の位置データ変化を示す説明図である。
【図１３】  モニター表示の説明図である。
【図１４】  第２実施形態に係る梁成算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】  第２実施形態に係る梁成修正の割り込み処理を示すフローチャートである。
【図１６】  図１６（Ａ）は、めり込み量の判定対象である梁の側面を示し、図１６（Ｂ）は、底面を示す。
【符号の説明】
１０ モニター
Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４ 大梁
Ｈ１，Ｈ４ 通し柱
Ｈ２、Ｈ３、Ｈ５ 管柱
Ｗ 耐力壁
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 区画
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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