アルゴリズムを用いた集合住宅の設計手法の提案と環境性能評価
第3報

密集市街地の建替えをケーススタディとした住棟・住戸配置と開口部の取り方
214-083 中島 咲希(共同研究者

1. はじめに214-119 細川 智絵

214-016 江守 哲彰

214-104 早瀬 利宇)

3. 周辺街区の日照時間を考慮した住棟配置の決定

第 1 報、第 2 報では、不整形な敷地に適合する集合住

3.1 解析モデル

宅の設計手法について検討した。一方、国・自治体によ㈱ゼンリンの近畿地区の地図データより周辺建物、道り密集市街地の再生が推進されている。そこで、
第 3 報、路の情報を ESRI ジャパン㈱の ArcGIS で取込み、建物

第 4 報では、日照・昼光・通風解析を用いて、低コストの立上げを行った。この中心部を Robert McNeel &の集合住宅の設計手法を提案することを目的とする。第Associates の Rhinoceros を用い、簡易モデルで再現し3 報では特に住棟・住戸配置と開口部の取り方についてた建替え建物を付け加えたものを使用する(図 5)。

検証を行う。
2. 対象地区・建替え建物
対象地区は、大阪府豊中市庄内地区とする。庄内地区
は、国により『地震時等に著しく危険な密集市街地』に図 5 簡易モデル指定されており、現在、第 3 次庄内地域住環境整備計画が進められている(図 1)。その中で、道路が狭く木造賃貸

3.2 解析概要

住宅が集積し、防災上等重点的な整備が必要な『住環境住棟配置は、道路斜線制限と周辺への日照時間の影響整備型地区』に設定されている豊中市庄内幸町 2 丁目をより決定を行う。斜線制限を考慮する際に、東西南北の対象敷地とする。

各前面道路の中で最小の幅員を用いて、最低限必要なセットバック距離を算出する(表 1)。ただし、東側道路は緑道のため、斜線制限は考慮しない。
表 1 セットバック距離の算出
道路幅員[m]
用途地域
勾配
セットバック距離[m]

北側道路
5.9
第一種住居地域
1.25
7.05

南側道路
4.6
第一種住居地域
1.25
7.70

西側道路
5.1
近隣商業
1.55.78

Grasshopper および Ladybug を使用し日照時間を算

図 1 庄内地域住環境整備計画(左)および対象敷地(右)注１）

出する。
冬至(12 月 22 日)の 8 時から 16 時を対象とし、整備後の整形な街区に適合し、密集市街地の建替えを建物を設置可能な範囲内でずらし、敷地の北西・北東・行う上で重要な要素であ南西・南東に寄せて配置した場合における周辺住宅の日るコスト面から、規格化照時間への影響を比較する。

された住戸ユニットと空3.3 解析結果

隙でロ型形状に構成され解析結果を図 6 に示す。住棟を北西・北東側に寄せるている、MVRDV 設計のと、敷地の北側の周辺住宅へ広範囲で影響が生じる。し『CELOSIA』(図 2）を

図 2 CELOSIA(スペイン)注２）

かし、南西・南東に寄せることにより、北側の周辺住宅への影響が小さくなる。また、東西では西側の方が周辺参考とする。
本研究での建替え建物はロ型形状とし、段階的な建替えを想定して、2 棟構成としている(図 3)。各棟は 9 階建てで、1 階に店舗部分、その上に連なる 4 層の居住部分で構成されている。
居住部分の各層は 2 階分で 1 層とし、住宅への影響は大きいことから、南東側に寄せたケースを採用する。
北西寄せ

北東寄せ

南西寄せ

南東寄せ

その上下にボイドスラブがある(図 4)。

図 3 平面図

図 4 断面図

図 6 解析結果

4. 共用部の昼光率を指標とした住戸配置の最適化
4.1 解析モデル
解析モデルは 3 章の簡易モデル部分を、住戸・スラブ等で構成した詳細

図 10 2 階の対象居室(左)および拡大図(右)モデルとして、作成し直した(図 7)。

図 7 詳細モデル

4.2 解析概要

5.2 解析概要
夏季(6〜9 月)の 7〜24 時のアメダス気象データ(豊中、居住空間の 2～5 層目の共用部床面の昼光率が最も高観測高さ:10m)を分析し、平均風速は 3.18m/s、風向は卓くなる住戸ユニット配置の最適化を行う。Grasshopper

越風向の南西を採用した。窓サイズは長辺の壁がを用い、昼光率は DIVA、最適化は Galapagos を使用。

1,370mm × 1,690mm、短辺の壁が 1,830mm × 1,690mm

手順は 5 層目(8, 9 階)の住戸ユニットから最適化の解析としている。解析条件を表 3、解析ケースを図 11 に示す。

を行い、住戸配置を決定したら 4 層目、3 層目、2 層目と順に最適化を繰り返す。躯体の反射率は 0％とする。
4.3 解析結果
最適化前と最適化後の解析結果について比較する(表2、図 8)。平均昼光率の差は 0.27～0.47％の上昇効果が

表 3 解析条件
全体：解析領域全体[m]x:2,000 , y:2,000 , z:500
ネスティング：解析領域[m]x:213.75 , y:138.75 , z:99.4
乱流モデル
風上化
修正 L-K
QUICK

見られ、平均すると 0.39％の上昇効果が現れた。これは、全体：総要素数[m]9,565,980 (x:310 , y:278 , z:111)
ネスティング：総要素数[m]13,304,610 (x:453 , y:267 , z:110)
アルゴリズム
収束判定
SIMPLEC
10−5

暗い日の 5,000lx 換算で 20lx 程度、通常の日の 15,000lx換算で 60lx 程度となる。以上より、住戸ユニット配置を工夫することで、微量ではあるが共用部床面の昼光率の上昇効果が見られた。第 4 報では、共用部床面及び住戸内に更に光を入れるため、光井戸についての解析を行う。
表 2 共用部床面の平均昼光率[％]
最適化前
最適化後
差(最適化後－最適化前)

5 層目
4.755
5.025+0.27

4 層目
4.195
4.645+0.45

3 層目
4.185
4.655+0.47

2 層目
3.505
3.865+0.36

CASE 1：均等配置

CASE 2：角配置

図 11 解析ケース

CASE 3：端配置

5.3 解析結果
解析結果を図 12 に示す。均等配置にすると、流入風が分散し、他のケースと比較して室内気流速度が低い結果になった。一方、角配置と端配置は室内気流速度が同程度であるが、端配置の方が室奥まで新鮮空気を取り込むことができ、部屋の全体に風が通る。解析の結果、開口配置は端配置がより良好である結果が得られた。

CASE 1：均等配置

図 8 2,3 層目の解析結果

5. 居室の通風性能向上を目的とした開口配置
5.1 解析モデル(図 9 参照)

CASE 2：角配置

CASE 3：端配置

図 12 居室内風速分布(床面高さ 1.0m)

6. まとめ
日照時間の解析による住棟配置、昼光解析による住戸

密集市街地では、特に低層で、十分な通風が得られないこともあり得る。各住戸のリビング外壁面という制約ユニット配置の最適化、風解析による住戸の開口配置について提案手法の活用例を示した。のもと、適切な開口配置計画を検討する。CFD 解析で 2

第 4 報では、本報の結果を踏まえ、共用部床面及び住階全てのリビングを確認し、風通しが良くない居室を選戸内に光を入れるため、光井戸についての解析を行う。

択した。図 10 に対象居室を示す。解析モデルは4 章のモデルに次節に示す、3 通りの開口を付け加えている。

図 9 解析モデル

脚注
注 1) 図 1 はホームページ「密集市街地整備事業豊中市」より引用し、筆者が対象敷地を追記している。
https://www.city.toyonaka.osaka.jp/machi/shigaichiseibi/missyuusigaichi.files/syounai-panhu.H27.4.pdf
注 2) 図 2 はホームページ「MVRDV–CELOSIA」より引用した。
https://www.mvrdv.nl/projects/celosia（河野研究室）