(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算する装置において、
上部構造の架構、該上部構造に作用する荷重、基礎構造の形状、及び地盤特性を受け付ける第１受付手段と、
該第１受付手段により架構を受け付けた上部構造に、前記第１受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算する計算手段と、
該計算手段により計算した応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける第２受付手段と、
前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第１受付手段により受け付けた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成する作成手段と、
前記第１受付手段により形状を受け付けた基礎構造に、前記第２受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成手段により作成した力学モデルを用いて有限要素法により計算する手段と
を備えることを特徴とする建築物の構造計算装置。
【請求項２】
面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算する装置において、
基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける受付手段と、
前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付手段により受け付けた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成する作成手段と、
前記受付手段により形状を受け付けた基礎構造に、前記受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成手段により作成した力学モデルを用いて有限要素法により計算する手段と
を備えることを特徴とする建築物の構造計算装置。
【請求項３】
前記建築物を支持すべく杭を打設する又は杭状地盤改良を行う箇所の配置、及び前記杭又は前記杭状地盤改良の特性を受け付ける手段をさらに備え、
前記作成手段は、前記基礎スラブの全面を分割する節点のうち、前記杭を打設する又は前記杭状地盤改良を行う箇所に対応する節点を除く節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受け付けた地盤特性を示すばね要素又は杭基礎の特性を考慮したばね要素、又は前記杭若しくは前記杭状地盤改良された地盤により支持される前記基礎構造の特性を考慮したばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成すべくなしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の構造計算装置。
【請求項４】
コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、上部構造の架構を受け付けさせる第１受付ステップと、
コンピュータに、前記上部構造に作用する荷重を受け付けさせる第２受付ステップと、
コンピュータに、前記第１受付ステップにより架構を受け付けさせた上部構造に、前記第２受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算させる計算ステップと、
コンピュータに、基礎構造の形状及び地盤特性を受け付けさせる第３受付ステップと、
コンピュータに、前記計算ステップにより計算させた応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる第４受付ステップと、
コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第３受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、
コンピュータに、前記第３受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記第４受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項５】
コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる受付ステップと、
コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、
コンピュータに、前記受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
コンピュータに、前記建築物を支持すべく杭を打設する又は杭状地盤改良を行う箇所の配置、及び前記杭又は前記杭状地盤改良の特性を受け付けさせるステップをさらに備え、
前記作成ステップは、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点のうち、前記杭を打設する又は前記杭状地盤改良を行う箇所に対応する節点を除く節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受け付けさせた地盤特性を示すばね要素、又は前記杭若しくは前記杭状地盤改良された地盤により支持される前記基礎構造の特性を考慮したばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させるべくなしてあることを特徴とする請求項４又は５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７】
コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算させるためのコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、上部構造の架構を受け付けさせる第１受付ステップと、
コンピュータに、前記上部構造に作用する荷重を受け付けさせる第２受付ステップと、
コンピュータに、前記第１受付ステップにより架構を受け付けさせた上部構造に、前記第２受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算させる計算ステップと、
コンピュータに、基礎構造の形状及び地盤特性を受け付けさせる第３受付ステップと、
コンピュータに、前記計算ステップにより計算させた応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる第４受付ステップと、
コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第３受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、
コンピュータに、前記第３受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記第４受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップと
を実行させるコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータで読み取りが可能な記録媒体。
【請求項８】
コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算させるためのコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる受付ステップと、
コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、
コンピュータに、前記受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップと
を実行させるコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータで読み取りが可能な記録媒体。
【請求項９】
請求項１乃至３に記載の建築物の構造計算装置を用いた構造計算の結果を反映させて建築されたことを特徴とする建築物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、「べた基礎」と称される基礎構造をマットスラブの構造計算方法を用いて計算する建築物の構造計算装置、コンピュータを建築物の構造計算装置として実現させるためのコンピュータプログラム、該コンピュータプログラムを記録してあるコンピュータで読み取りが可能な記録媒体、及びこれを利用して建築された建築物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１７は建築物の従来の構造設計方法の過程を示すフローチャートである。まず、建築物の構造設計方針を決定し（ステップＳ４０１）、地盤調査を行い（ステップＳ４０２）、建築物の上部構造計算を行う（ステップＳ４０３）。そして、地業の設定を行い（ステップＳ４０４）、建築物の基礎構造形式の設定を行う（ステップＳ４０５）。該基礎構造形式の設定過程において、地盤調査の結果に基づき、地業（杭打ち地業、敷砂利地業、地盤改良地業等）を含めた基礎構造形式を設定するが、本件においては地業にかかわらず建築物の基礎構造形式をべた基礎に特定する。
【０００３】
地盤調査の結果、前記上部構造計算の結果、及び基礎構造の設計条件設定に基づいて、有限要素法を用いて、前記基礎構造の計算を行う（ステップＳ４０６）。該基礎構造計算の過程において、前記基礎構造に様々な荷重が作用した場合に生じる応力等を計算して基礎構造の形状及び部材の配置を決定し、地業、基礎構造に対する安全性の確認及び沈下量の確認も行う。そして、得られた構造計算結果に対して、基礎構造の断面を設計し（ステップＳ４０７）、終了する。
【０００４】
前記基礎構造計算は、前記上部構造計算により得られた計算結果を用いて行われる。しかしながら、従来は、前記基礎構造計算と前記上部構造計算とは、夫々異なる構造計算装置又は異なるコンピュータプログラムにて行われるため、前記基礎構造計算を構造計算装置又はコンピュータプログラムにて行うに際して、該構造計算装置又はコンピュータプログラムへ前記上部構造計算による計算結果をユーザが入力しなければならないという問題がある。前記上部構造計算による計算結果は膨大なデータからなるため、斯かる入力作業に要する時間は膨大であるとともに、入力ミスのチェックにも膨大な労力を要する。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上部構造計算を行い、連続的かつ自動的に基礎構造計算を行うことにより、基礎構造計算を行うために上部構造計算の結果をユーザが入力する作業を省き、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減する建築物の構造計算装置、コンピュータプログラム、及びコンピュータで読み取りが可能な記録媒体を提供することにある。
【０００６】
ところで、建築物の上部構造の設計と基礎構造の設計とを夫々異なる業者等で行う場合等、上述したように上部構造計算より連続的に基礎構造計算を行うことができないことがある。この際には、従来どおりに、上部構造計算により得られた計算結果をユーザが入力して基礎構造計算を行わなければならない。図１７に示した従来の構造設計方法のステップＳ４０６の有限要素法を用いて基礎構造の計算を行う過程においては、有限要素法を用いた基礎構造計算専用の構造計算装置又はコンピュータプログラムが開発されていない。このために、従来は、有限要素法を用いて構造物の構造計算を行う装置又はコンピュータプログラムにおいて、ユーザはまず、構造計算を行う対象の構造物を平面構造に設定する等の基礎構造計算を行うための前処理を予め行ってから、基礎構造計算を行うべく上述した上部構造計算の結果等を入力しなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明の他の目的は、有限要素法を用いた基礎構造計算専用とすることにより、基礎構造計算を行うための前処理をユーザが行う手間を省き、建築物の基礎構造計算に要する時間及び労力を削減する建築物の構造計算装置、コンピュータプログラム、及びコンピュータで読み取りが可能な記録媒体を提供することにある。
【０００８】
また、従来のべた基礎は、面状の基礎スラブの上面に、上部構造の外縁を縁取るように連続する外周の立上がりを立設し、さらに該立上がりの内側を、同じく前記基礎スラブの上面に立設された内部の立上がりにより複数区画に分割して構成されている。
【０００９】
上述した従来のべた基礎は、建築される上部構造の床下に前記立上がりにより各別に囲われた複数の密閉空間が形成され、これらの空間内に湿気が滞留することにより上部構造を構成する土台、柱等が腐食しやすいという問題があった。また、床下に水道、ガス等の配管を行う際に、配管経路に存在する立上がり全てに配管用孔を設けなければならないという問題があった。さらに、前記配管の点検等の床下点検及びメンテナンスを行う場合、前記立上がりの存在により床下での移動が阻害されるため、前記立上がりによる分割区画の夫々に点検口を設けなければならないという問題があった。
【００１０】
本発明の他の目的は、基礎スラブと建築物を支える地盤との間にばね要素を想定した前記基礎構造の力学モデルを作成して有限要素法により基礎構造計算を行うことにより、床下換気及び床下点検を容易に行わせることができ、配管用孔を設ける必要がないべた基礎を有する建築物の構造を計算することができる構造計算装置を用いて建築された建築物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る建築物の構造計算装置は、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算する装置において、上部構造の架構、該上部構造に作用する荷重、基礎構造の形状、及び地盤特性を受け付ける第１受付手段と、該第１受付手段により架構を受け付けた上部構造に、前記第１受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算する計算手段と、該計算手段により計算した応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける第２受付手段と、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第１受付手段により受け付けた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成する作成手段と、前記第１受付手段により形状を受け付けた基礎構造に、前記第２受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成手段により作成した力学モデルを用いて有限要素法により計算する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る建築物の構造計算装置は、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算する装置において、基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける受付手段と、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付手段により受け付けた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成する作成手段と、前記受付手段により形状を受け付けた基礎構造に、前記受付手段により受け付けた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成手段により作成した力学モデルを用いて有限要素法により計算する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る建築物の構造計算装置は、第１又は第２発明において、前記建築物を支持すべく杭を打設する又は杭状地盤改良を行う箇所の配置、及び前記杭又は前記杭状地盤改良の特性を受け付ける手段をさらに備え、前記作成手段は、前記基礎スラブの全面を分割する節点のうち、前記杭を打設する又は前記杭状地盤改良を行う箇所に対応する節点を除く節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受け付けた地盤特性を示すばね要素又は杭基礎の特性を考慮したばね要素、又は前記杭若しくは前記杭状地盤改良された地盤により支持される前記基礎構造の特性を考慮したばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成すべくなしてあることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、上部構造の架構を受け付けさせる第１受付ステップと、コンピュータに、前記上部構造に作用する荷重を受け付けさせる第２受付ステップと、コンピュータに、前記第１受付ステップにより架構を受け付けさせた上部構造に、前記第２受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算させる計算ステップと、コンピュータに、基礎構造の形状及び地盤特性を受け付けさせる第３受付ステップと、コンピュータに、前記計算ステップにより計算させた応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる第４受付ステップと、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第３受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、コンピュータに、前記第３受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記第４受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる受付ステップと、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、コンピュータに、前記受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップとを実行させることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係るコンピュータプログラムは、第４又は第５発明において、コンピュータに、前記建築物を支持すべく杭を打設する又は杭状地盤改良を行う箇所の配置、及び前記杭又は前記杭状地盤改良の特性を受け付けさせるステップをさらに備え、前記作成ステップは、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点のうち、前記杭を打設する又は前記杭状地盤改良を行う箇所に対応する節点を除く節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受け付けさせた地盤特性を示すばね要素、又は前記杭若しくは前記杭状地盤改良された地盤により支持される前記基礎構造の特性を考慮したばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させるべくなしてあることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係るコンピュータで読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の構造を計算させるためのコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、上部構造の架構を受け付けさせる第１受付ステップと、コンピュータに、前記上部構造に作用する荷重を受け付けさせる第２受付ステップと、コンピュータに、前記第１受付ステップにより架構を受け付けさせた上部構造に、前記第２受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力及び変形を計算させる計算ステップと、コンピュータに、基礎構造の形状及び地盤特性を受け付けさせる第３受付ステップと、コンピュータに、前記計算ステップにより計算させた応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる第４受付ステップと、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記第３受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、コンピュータに、前記第３受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記第４受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップとを実行させるコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係るコンピュータで読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、面状の基礎スラブを有する基礎構造により上部構造を支える建築物の前記基礎構造を、前記上部構造に生じる応力を用いて計算させるためのコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、基礎構造の形状、地盤特性、及び前記応力を含む、前記基礎構造に作用する荷重を受け付けさせる受付ステップと、コンピュータに、前記基礎スラブの全面を分割する節点と、建築物を支える地盤との間に、前記受付ステップにより受け付けさせた地盤特性を示すばね要素を想定して前記基礎構造の力学モデルを作成させる作成ステップと、コンピュータに、前記受付ステップにより形状を受け付けさせた基礎構造に、前記受付ステップにより受け付けさせた荷重が作用することによって生じる応力を、前記作成ステップにより作成させた力学モデルを用いて有限要素法により計算させるステップとを実行させるコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００１９】
第９発明に係る建築物は、第１乃至第３発明に記載の建築物の構造計算装置を用いた構造計算の結果を反映させて建築されたことを特徴とする。
【００２０】
第１発明、第４発明、及び第７発明においては、上部構造計算より連続的かつ自動的に基礎構造計算を行うことで、基礎構造計算を行うために上部構造計算の結果をユーザが入力する作業を省き、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。さらに、構造計算された建築物の地震、風圧等に対する耐力を示すことで、建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【００２１】
第２発明、第５発明、及び第８発明においては、有限要素法を用いた基礎構造計算専用とすることにより、従来、有限要素法を用いて構造物の構造計算を行う際に行っていた基礎構造計算を行うための前処理が不必要となり、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の基礎構造計算を行うことができる。さらに、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。
【００２２】
第３発明、及び第６発明においては、本発明の建築物の構造計算装置において上部構造計算及び基礎構造計算の両方を行う場合には、地盤に打設される杭又は杭状地盤改良された地盤によって支持される建築物の構造計算についても、上部構造計算より連続的かつ自動的に基礎構造計算を行うことで、基礎構造計算を行うために上部構造計算の結果をユーザが入力する作業を省き、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。さらに、構造計算された建築物の地震、風圧等に対する耐力を示すことで、建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【００２３】
本発明の建築物の構造計算装置において基礎構造計算のみを行う場合には、地盤に打設される杭又は杭状地盤改良された地盤によって支持される建築物の構造計算についても、従来、有限要素法を用いて構造物の構造計算を行う際に行っていた基礎構造計算を行うための前処理が不必要となり、この場合にも、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の基礎構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。
【００２４】
第９発明においては、構造計算の結果を反映させることにより、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認された建築物を建築することができ、前記立上がりが不連続又は皆無であることによって、床下換気による十分な湿気の排除と、１箇所の点検口からの広範囲に亘る床下点検とを可能にする。また、地中梁が不連続又は皆無であっても安全性を確認された建築物を建築することができ、地中梁が不連続又は皆無であることによって、基礎構造形状及び配筋量を小さくすることが可能である。さらに、第１又は第２発明の建築物の構造計算装置において上部構造計算及び基礎構造計算の両方を行った場合には、建築された建築物の地震、風圧等に対する耐力等の建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１は、本発明に係る建築物の構造計算装置を用いる構造設計方法の過程を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、建築物の構造設計方針を決定し（ステップＳ１０１）、地盤調査を行い（ステップＳ１０２）、地業の設定を行い（ステップＳ１０３）、基礎構造形式の設定を行う（ステップＳ１０４）。
【００２７】
前記構造設計方針の決定過程においては、準拠する設計基準等を設定し、設計許容値、許容沈下量等の設計目標を決定する。前記地盤調査を行う過程においては、建築物を支える地盤の地耐力、Ｎ値、地下水位等の地盤特性を調査する。前記地業の設定過程においては、地盤調査の結果に基づいて、杭打ち地業又は敷砂利地業とするか、深層地盤改良を行うか、浅層地盤改良を行うか又は地盤改良を行わないか等を設定する。
【００２８】
前記基礎構造形式の設定過程においては地盤調査の結果に基づいて基礎構造形式を、布基礎、べた基礎、独立基礎等のいずれかに特定する。本実施の形態においては、基礎構造形式を、地業にかかわらず、基礎スラブ及び基礎スラブから立設される立上がりからなるべた基礎に特定する。また、本実施の形態においては、前記べた基礎の構造計算に対して、鉄筋コンクリート造等の建築物の基礎構造設計に広く用いられているマットスラブの構造計算方法を用いるため、基礎スラブ厚に対応するマットスラブ厚、基礎スラブからから立設される立上がりに対応するマットスラブの立上がり及び束柱等の形状及び配置等の設定を行う。
【００２９】
次に、本発明に係る構造計算装置にて構造計算を行う（ステップＳ１０５）。構造計算について詳細は後述する。構造計算を行った後、構造計算にて得られた計算結果に基づいて基礎構造の断面設計を行い（ステップＳ１０６）、終了する。前記断面設計過程においては、基礎スラブ厚、断面寸法が適切であることの確認及び配筋の設計を行う。
【００３０】
次に、本発明に係る建築物の構造計算装置について詳述する。図２は、本発明に係る建築物の構造計算装置の構成を示すブロック図である。１はコンピュータを用いてなる本発明に係る建築物の構造計算装置であり、演算を行うＣＰＵ１１と、ＲＡＭ１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置１３と、ハードディスク等の内部記憶装置１４とを備えている。本発明に係るＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体２から本発明に係るコンピュータプログラム２０を外部記憶装置１３にて読み取り、読み取ったコンピュータプログラム２０を内部記憶装置１４に記憶し、ＲＡＭ１２にコンピュータプログラム２０をロードして、ＣＰＵ１１はコンピュータプログラム２０に基づいて構造計算装置１に必要な処理を実行する。
【００３１】
構造計算装置１は、さらに、キーボード又はマウス等の入力装置１５と、ＣＲＴディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の出力装置１６とを備えており、データ入力等のユーザの操作を受け付ける。入力装置１５にて受け付けた情報をＲＡＭ１２に記憶するとともに、ＣＰＵ１１の処理にて行われた構造計算結果もＲＡＭ１２に記憶する。
【００３２】
また、構造計算装置１は、通信インタフェース１７を備え、通信インタフェース１７に接続しているサーバ装置１０から本発明に係るコンピュータプログラム２０をダウンロードし、ＣＰＵ１１にて処理を実行する形態であってもよい。
【００３３】
図３は、本発明に係る構造計算装置１のＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１は、まず、建築物の上部構造計算を行うべく、上部構造の架構を受け付け（ステップＳ２０１）、前記上部構造に作用する荷重を受け付ける（ステップＳ２０２）。そして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２０１にて架構を受け付けた上部構造に対して、ステップＳ２０２にて受け付けた荷重が作用することによって生じる応力及び変形の計算を行い（ステップＳ２０３）、部材の断面算定を行う（ステップＳ２０４）。
【００３４】
前記架構を受け付ける処理においては、上部構造はどのような形状か、及びどのような部材をどのように配置するかを受け付ける。また、荷重を受け付ける処理においては、鉛直荷重（固定荷重、積載荷重、積雪荷重）及び水平荷重（風圧力、地震力）等の上部構造に作用する荷重の種類及び大きさを受け付ける。
【００３５】
前記応力の計算の処理においては、上部構造に対して荷重が作用することにより上部構造に生じる鉛直荷重時応力及び水平荷重時応力を剛性マトリックス法等を用いて計算する。前記部材の断面算定の処理においては、建築基準法又は日本建築学会の設計基準にて規定されている設計方法に基づき、前記応力の計算の処理にて得られた計算結果を用いて、柱、梁、壁、床等の各部材に生じるすべての応力又は組み合わされた応力に対して安全性を確保することができる各部材の設計を行う。また、接合部の設計も行う。
【００３６】
上記処理を行った後、ＣＰＵ１１は、地震に対する安全性の確認を行い（ステップＳ２０５）、確認結果に基づいて判定を行う（ステップＳ２０６）。前記地震に対する安全性の確認処理においては、層間変形角、偏心率、剛性率、保有水平耐力、限界耐力を確認し、前記判定処理においては、確認した値が夫々規定範囲内であるか否かに基づいて判定を行う。ステップＳ２０６において、判定結果が不適合の場合には、ステップＳ２０１へ処理を戻して前述した処理を反復する。
【００３７】
ステップＳ２０６において、適合の場合には、ＣＰＵ１１は、基礎構造計算を行うべく、前記上部構造を支える基礎構造はどのような形状であり、部材をどのように配置するかを受け付ける（ステップＳ２０７）。そして、ＣＰＵ１１は、すでに地盤調査によって得られている地盤特性を受け付け（ステップＳ２０８）、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける（ステップＳ２０９）。
【００３８】
前記基礎構造の形状及び部材配置を受け付ける処理においては、マットスラブの構造計算方法を用いるための、マットスラブ厚、マットスラブの立上がり及び束柱等の形状及び配置等を受け付ける。また、基礎構造が杭支持又は深層地盤改良を行っている場合は、杭を打設する箇所又は杭状地盤改良を行う箇所の配置も受け付ける。前記地盤特性を受け付ける処理においては、基礎構造の支持条件としての、基礎構造（マットスラブ）を支える地盤特性を示すばね定数を受け付ける。ここで、地盤調査の結果に基づいて計算される数値を圧縮する場合のばね定数とし、伸張する場合のばね定数は、０又はほぼ０と近似することができるような軟らかいばねの値とされる。また、基礎構造が杭支持又は深層地盤改良を行っている場合は、前記基礎構造の支持条件として、杭の変形特性又は杭状地盤改良の特性も受け付ける。
【００３９】
前記荷重を受け付ける処理においては、荷重の種類及び大きさを受け付ける。荷重の種類としては、建築基準法に準じて、固定荷重、積載荷重、積雪荷重、風圧力、地震力、及びすでに計算されている上部構造に生じる応力（柱軸力、壁直圧）の中から適宜の組み合わせが設定される。
【００４０】
そして、入力された基礎構造形状、部材配置、地盤特性に基づき、ＣＰＵ１１は、マットスラブの全面を分割した節点と地盤との間に地盤特性を示すばね要素を想定してなる力学モデルを作成する（ステップＳ２１０）。ここで、基礎構造が、杭支持又は深層地盤改良を行っている場合は、ＣＰＵ１１は、マットスラブの全面を分割した節点のうち、杭を打設する箇所又は杭状地盤改良を行う箇所に対応する節点を除く節点と地盤との間に、地盤特性を示すばね要素、又は、杭若しくは杭状地盤改良された地盤により支持される基礎構造の特性を考慮したばね要素を想定してなる力学モデルを作成する。ステップＳ２１０にて作成した力学モデルに対して、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２０９にて受け付けた荷重が前記マットスラブに作用する場合に生じる応力及び変位量を、有限要素法を用いて計算する（ステップＳ２１１）。
【００４１】
そして、ＣＰＵ１１は、地業に対する安全性の確認を行い（ステップＳ２１２）、基礎構造に対する安全性の確認を行い（ステップＳ２１３）、沈下量の確認を行い（ステップＳ２１４）、ステップＳ２１２、Ｓ２１３、Ｓ２１４の確認結果に基づいて判定を行う（ステップＳ２１５）。
【００４２】
前記地業に対する安全性の確認処理においては、基礎構造が杭支持又は杭形式の深層地盤改良を行っている場合には、杭耐力を確認し、浅層地盤改良を行った場合、又は地盤改良を行っていない場合には、接地圧を確認する。前記基礎構造に対する安全性の確認においては、許容応力度の確認を行う。
【００４３】
ステップＳ２１５において、判定結果が不適合の場合には、ステップＳ２０７に処理を戻して前述した処理を反復し、また適合の場合には、処理を終了する。
【００４４】
以下に、構造計算装置１を用いた２階建木造住宅の構造設計の実施例を示す。図４に示す敷地内の黒丸印の５か所においてサウンディング試験による地盤調査を行い、その結果、敷地の４隅の地盤に比べて、図中にて斜線で示す略中央部の地盤が軟弱であることが判明した。敷地周辺の状況より、この略中央部の地盤のＮ値を２．８と設定し、その他の部分のＮ値を１０と設定した。またＮ値を２．８と仮定して地耐力を日本建築学会編集による「建築基礎構造設計指針」に基づいて計算した結果、長期地耐力は４１．５ｋＮ／ｍ2 、短期地耐力は８３．０ｋＮ／ｍ2 であったことから、許容長期地耐力は４０ｋＮ／ｍ2、許容短期地耐力は８０ｋＮ／ｍ2 とした。地業は敷砂利地業を行い、基礎構造形式はべた基礎とした。マットスラブの構造計算法にて構造計算を行うためのばね定数を、日本道路協会編集による「道路橋示方書」に基づいて計算した結果、代表的な節点において、Ｎ値が２．８の場合は４．７４×１０2ｋＮ／ｍ、Ｎ値が１０の場合は１．６９×１０3 ｋＮ／ｍとなった。
【００４５】
そして、上述した地盤調査により得られた地盤特性を示す数値等に基づいて、本発明に係る構造計算装置１により構造計算を行った。まず、上部構造の架構及び上部構造に作用する荷重に基づいて応力及び変形の計算を行い、その後断面算定を行い、そして、地震に対する安全性の確認を行った後、基礎構造の形状、部材配置、地盤特性に基づいて、構造計算装置１において基礎構造をマットスラブとしてモデル化を行った。図５は、作成したマットスラブの全面をメッシュ分割した状態を示す説明図である。なお、本実施例ではマットスラブを正方形要素にメッシュ分割するようにしたが、三角形要素等に分割してもよい。
【００４６】
図５に示すマットスラブに作用する荷重に基づいて構造計算を行った結果を図６、図７、図８、図９、図１０、図１１に示す。図６は、図５に示すマットスラブに対して長期荷重が作用する場合のマットスラブの変位を示す説明図である。図７、図８、図９、図１０、図１１は図５に示すマットスラブに夫々長期荷重、長期荷重＋ｘ方向正加力時荷重、長期荷重＋ｘ方向負加力時荷重、長期荷重＋ｙ方向正加力時荷重、長期荷重＋ｙ方向負加力時荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【００４７】
構造計算装置１によって上述した計算結果より地業、基礎構造に対する安全性の確認及び沈下量の確認を行い、判定を行った結果、適合であった。例えば、長期応力度最大値及び短期応力度最大値は夫々０．１２Ｎ／ｍｍ2 、０．３４Ｎ／ｍｍ2 であり、規定値（許容長期応力度０．７０Ｎ／ｍｍ2、短期許容応力度１．４０Ｎ／ｍｍ2 ）よりも小さい。また、構造計算装置１によって計算された最大沈下量は２．１６４ｍｍであり、日本建築学会編集による「建築基礎構造設計指針」に示される鉄筋コンクリート造のべた基礎の許容沈下量（標準値３．０ｃｍ、最大値６．０ｃｍ）に比べて小さい。
【００４８】
図１２は、上述した実施例において構造計算装置１を用いた構造設計方法により計算された建築物の基礎構造を示す平面図であり、図１３及び図１４は、図１２の要部の縦断面図である。基礎構造は略矩形をなす面状の基礎スラブ３と、基礎スラブ３の上面に、図示しない上部構造の外縁をほぼ縁取るように連続して立設された外周の立上がり３０と、さらに外周の立上がり３０の内側に、内部の立上がり３１、３１…を複数備えている。
【００４９】
図１３及び図１４に示す如く基礎スラブ３は、適量堀削された地盤４の表面に敷かれた多数の砂利３２を構成し、砂利３２上に所定厚さのコンクリートを打設して構成されている。基礎スラブ３の内部には、鉄筋３３が、図中の線画により示す如く配筋されている。なお、基礎スラブ３は、前記コンクリート上に断熱材及び防湿フィルムを敷設する構成であってもよい。
【００５０】
図１３には、外周の立上がり３０の形成部分の縦断面が示されている。外周の立上がり３０は、基礎スラブ３内に配筋された鉄筋３３の端部を略直角上方に曲げ、この曲げ部の周囲にコンクリートを打設することにより、基礎スラブ３と一体をなして形成されている。このような立上がり３０の上部には、木材等を枠組みして構成された上部構造の土台５が架設され、立上がり３０に基部を埋設されたアンカーボルト３４により固定されており、土台５の上部に柱６が立設されている。
【００５１】
図１４には、内部の立上がり３１の形成部分の縦断面が示されており、図示の如く立上がり３１は、基礎スラブ３の上面に略垂直をなして立設されたコンクリート製の壁体又は柱体であり、その上部には土台５の一部が載架され、アンカーボルト３４により固定されている。立上がり３１の内部には、基礎スラブ３内に配筋された鉄筋３３にその下部を連結され、上方に立設された鉄筋３３ａが配筋されているが、このような配筋は必須の要件ではなく、立上がり３１は、配筋なしに形成されたコンクリート製の柱体であってもよい。
【００５２】
このように構成された内部の立上がり３１、３１…は、図１２に示す如く、上部構造の外縁形状に対応する外周の立上がり３０の内側に複数配設されており、これらの一部は、外周の立上がり３０の内面に連続し、内側に向けて適長延設される態様に設けてあり、他部は、外周の立上がり３０により囲われた空間内に、外周の立上がり３０と連続せず個々に独立して配置されている。この配置は、土台５上における柱６、６…の立設位置を考慮して、１本又は複数本の柱６の下位置を夫々の立上がり３１、３１…が占めるように決定されている。
【００５３】
図１２中の黒角印は、上部構造の柱６、６…の立設位置を示し、同じく丸印は、土台５を固定するためのアンカーボルト３４の埋設位置を示しており、個々に独立した複数の立上がり３１、３１…と柱６、６…の位置関係が明らかである。
【００５４】
このように、基礎スラブ３上に、上部構造の柱６、６…に各別に対応する連続しない立上がり３１、３１を備える基礎構造を有する本発明に係る建築物は、建築基準法上、建築物の基礎構造として不適であると認定されるおそれがある。
【００５５】
しかしながら、本発明に係る構造計算装置１にて安全性が確認されているために、建築基準法の例外規定（平１２建告第１３４７号）を満たすことにより、建築物の基礎構造として有効なものとなる。また、本発明に係る構造計算装置１にて安全性が確認されれば、立上がりを備えない基礎構造を有する建築物を建築することも可能である。
【００５６】
実施の形態２
実施の形態１は、図１に示した構造設計方法の構造計算を行う過程（ステップＳ１０５）において、建築物の上部構造計算及び基礎構造計算を行う構造計算装置１について説明したが、実施の形態２においては、図１７に示した従来の構造設計方法の上部構造計算を行う過程（ステップＳ４０３）において、外部の装置又はコンピュータプログラムにより建築物の上部構造計算が行われた後に、基礎構造計の計算を行う過程（ステップＳ４０６）において、先に計算された上部構造計算の結果を用いて基礎構造計算を行う構造計算装置について説明する。
【００５７】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る建築物の構造計算装置の構成を示すブロック図である。７はコンピュータを用いてなる本発明に係る建築物の構造計算装置であり、構造計算装置１と同様の構成をしており、演算を行うＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置７３と、ハードディスク等の内部記憶装置７４とを備えている。本発明に係るＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体８から本発明に係るコンピュータプログラム８０を外部記憶装置７３にて読み取り、読み取ったコンピュータプログラム８０を内部記憶装置７４に記憶し、ＲＡＭ７２にコンピュータプログラム８０をロードして、ＣＰＵ７１はコンピュータプログラム８０に基づいて構造計算装置７に必要な処理を実行する。
【００５８】
構造計算装置７は、さらに、キーボード又はマウス等の入力装置７５と、ＣＲＴディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の出力装置７６とを備えており、データ入力等のユーザの操作を受け付ける。入力装置７５にて受け付けた情報をＲＡＭ７２に記憶するとともに、ＣＰＵ７１の処理にて行われた基礎構造計算結果もＲＡＭ７２に記憶する。
【００５９】
また、構造計算装置７は、通信インタフェース７７を備え、通信インタフェース７７に接続しているサーバ装置７０から本発明に係るコンピュータプログラム８０をダウンロードし、ＣＰＵ７１にて処理を実行する形態であってもよい。
【００６０】
図１６は、本発明に係る構造計算装置７のＣＰＵ７１の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ７１は、まず、基礎構造はどのような形状であり、部材をどのように配置するかを受け付ける（ステップＳ３０１）。そして、ＣＰＵ７１は、すでに地盤調査によって得られている地盤特性を受け付け（ステップＳ３０２）、前記基礎構造に作用する荷重を受け付ける（ステップＳ３０３）。
【００６１】
前記基礎構造の形状及び部材配置を受け付ける処理及び前記地盤特性を受け付ける処理は、実施の形態１の構造計算装置１が行う処理（図３のステップＳ２０７及びステップＳ２０８）と同じ処理である。
【００６２】
前記荷重を受け付ける処理においては、荷重の種類及び大きさを受け付ける。荷重の種類としては、実施の形態１と同様に、建築基準法に準じて、固定荷重、積載荷重、積雪荷重、風圧力、地震力、及び上部構造に生じる応力（柱軸力、壁直圧）の中から適宜の組み合わせが設定される。前記上部構造に生じる応力の大きさは、構造計算装置７にて基礎構造計算を行う前にすでに外部の装置又はコンピュータプログラムにより計算された計算結果を用いるので、この荷重を受け付ける処理において、前記計算結果の入力を受け付ける。
【００６３】
そして、入力された基礎構造形状、部材配置、地盤特性に基づき、ＣＰＵ７１は、マットスラブの全面を分割した節点と地盤との間に地盤特性を示すばね要素を想定してなる力学モデルを作成する（ステップＳ３０４）。そして、ステップＳ３０４にて作成した力学モデルに対して、ＣＰＵ７１は、ステップＳ３０３にて受け付けた荷重が前記マットスラブに作用する場合に生じる応力及び変位量を、有限要素法を用いて計算する（ステップＳ３０５）。
【００６４】
そして、ＣＰＵ７１は、地業に対する安全性の確認を行い（ステップＳ３０６）、基礎構造に対する安全性の確認を行い（ステップＳ３０７）、沈下量の確認を行い（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０６、Ｓ３０７、Ｓ３０８の確認結果に基づいて判定を行う（ステップＳ３０９）。
【００６５】
以上のステップＳ３０４〜ステップＳ３０９の処理は、実施の形態１の構造計算装置１の図３のステップＳ２１０〜ステップＳ２１５の処理と同様の処理である。ステップＳ３０９において、判定結果が不適合の場合には、ＣＰＵ７１はステップＳ３０１に処理を戻して前述した処理を反復し、また適合の場合には、処理を終了する。
【００６６】
以上のような構造計算装置７において、外部の装置又はコンピュータプログラムにより計算された上部構造計算結果を用いて基礎構造計算を行うことにより、安全性の確認及び沈下量の確認を行い、判定を行った結果、適合であった場合、実施の形態１の構造計算装置１による建築物の構造計算と同様に、図１２に示したような、基礎スラブ３上に、上部構造の柱６、６…に各別に対応する連続しない立上がり３１、３１を備える基礎構造を計算することができる。さらに、実施の形態１の構造計算装置１の場合と同様に、本発明に係る構造計算装置７にて安全性が確認されれば、立上がりを備えない基礎構造を有する建築物を建築することも可能である。
【００６７】
なお、実施の形態１及び２は、木造建築物のような立上がりを備える基礎構造を有する建築物の構造計算を行う形態であったが、木造建築物以外の地中梁を備える基礎構造を有する建築物の構造計算を同様に行う形態であってもよく、この場合には、本発明に係る構造計算装置にて安全を確認することにより、連続しない地中梁を備える基礎構造を計算することができる。さらに、本発明に係る構造計算装置にて安全が確認されれば、地中梁を備えない基礎構造を有する建築物を建築することも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
第１発明、第４発明、及び第７発明によれば、上部構造計算より連続的かつ自動的に基礎構造計算を行うことで、基礎構造計算を行うために上部構造計算の結果をユーザが入力する作業を省き、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。さらに、構造計算された建築物の地震、風圧等に対する耐力を示すことで、建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【００６９】
第２発明、第５発明、及び第８発明によれば、有限要素法を用いた基礎構造計算専用とすることにより、従来、有限要素法を用いて構造物の構造計算を行う際に行っていた基礎構造計算を行うための前処理が不必要となり、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の基礎構造計算を行うことができる。さらに、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。
【００７０】
第３発明、及び第６発明によれば、本発明の建築物の構造計算装置において上部構造計算及び基礎構造計算の両方を行う場合には、地盤に打設される杭又は杭状地盤改良された地盤によって支持される建築物の構造計算についても、上部構造計算より連続的かつ自動的に基礎構造計算を行うことで、基礎構造計算を行うために上部構造計算の結果をユーザが入力する作業を省き、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。さらに、構造計算された建築物の地震、風圧等に対する耐力を示すことで、建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【００７１】
本発明の建築物の構造計算装置において基礎構造計算のみを行う場合には、地盤に打設される杭又は杭状地盤改良された地盤によって支持される建築物の構造計算についても、従来、有限要素法を用いて構造物の構造計算を行う際に行っていた基礎構造計算を行うための前処理が不必要となり、この場合にも、建築物の構造計算に要する時間及び労力を削減することができる。また、基礎スラブと地盤との間にばね要素を想定した基礎構造の力学モデルを用いて有限要素法により基礎構造計算を行うことによって、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の基礎構造計算を行うことができる。また、地中梁についても、不連続又は皆無であっても安全性を確認することができる建築物の構造計算を行うことができる。
【００７２】
第９発明によれば、構造計算の結果を反映させることにより、基礎スラブに立設される立上がりが不連続又は皆無であっても安全性を確認された建築物を建築することができ、前記立上がりが不連続又は皆無であることによって、床下換気による十分な湿気の排除と、１箇所の点検口からの広範囲に亘る床下点検とを可能にする。また、地中梁が不連続又は皆無であっても安全性を確認された建築物を建築することができ、地中梁が不連続又は皆無であることによって、基礎構造形状及び配筋量を小さくすることが可能である。さらに、第１又は第２発明の建築物の構造計算装置において上部構造計算及び基礎構造計算の両方を行った場合には、建築された建築物の地震、風圧等に対する耐力等の建築物の構造に関する性能を明示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る建築物の構造計算装置を用いる構造設計方法の過程を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る建築物の構造計算装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る構造計算装置のＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る構造計算装置を用いて構造設計を行った２階建木造住宅の敷地を示す模式図である。
【図５】マットスラブの全面をメッシュ分割した状態を示す説明図である。
【図６】マットスラブに長期荷重が作用する場合の変位を示す説明図である。
【図７】マットスラブに長期荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【図８】マットスラブに長期荷重＋ｘ方向正加力時荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【図９】マットスラブに長期荷重＋ｘ方向負加力時荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【図１０】マットスラブに長期荷重＋ｙ方向正加力時荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【図１１】マットスラブに長期荷重＋ｙ方向負加力時荷重が作用する場合に生じる応力の分布を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る構造計算装置を用いた構造設計方法により設計された建築物の基礎構造を示す平面図である。
【図１３】図１２の要部の縦断面図である。
【図１４】図１２の要部の縦断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る建築物の構造計算装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る構造計算装置のＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】従来の構造設計方法の過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、７  構造計算装置
１１、７１  ＣＰＵ
２、８  記録媒体
２０、８０  コンピュータプログラム
３  基礎スラブ
４  地盤
３０  外周の立上がり
３１  内部の立上がり
【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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【図１７】
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