特集

IT系から見た建築生産システムの現状と課題

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IT系から見た建築生産システムの現状と課題

BIM推進10年目の課題

株式会社安井建築設計事務所

設計本部

ICT/BIMデザインセンター

センター長

飯島憲一

た、軸組図では、壁を有せず柱梁のみで構成され１ はじめにるオープンなフレームの箇所や耐震壁内の開口部分には壁がないことを示す×印を描く。部材が存

当社がトップダウンでBIM（Building Information

在しない箇所に×印を施すことは矛盾した行為でModeling）の取組みを開始して、本年で10年目もあり、データベース内に存在しない部品を図示を迎えた。これまでにクリアできた課題もあれすることは難しい。また、軸組図では、直交するば、未だにクリアできない課題もある。建築設計

梁断面が表示されず、どの位置から見た（どの位事務所に所属し、BIMを社内の設計者に普及・教置で切り出した）図面であるのか分からない。

育する筆者の立場から、未だ解決できていないBIM推進の課題について、具体例を挙げながら考察を試みる。

２ 構造図面とBIM
構造設計BIMに着手してまもなく当社で採用したBIMツールではRC造の柱・梁断面リストが出力できないことが分かった。2010年頃の話であるが、2014年にようやくメーカーが対応して機能が図１

RC造梁リスト図のサンプル

図２構造図（伏図）のサンプル付加された。同時に開発された一貫構造計算ソフ
トとのデータ連携と相まって、構造設計BIMが大いに進展する期待が一気に高まった。しかし未だに解決できていない課題がある。
例えば、構造伏図では大梁と小梁の接合を表現するとき、剛接合の場合は大梁と小梁を密着させ、ピン接合の場合は大梁と小梁の間に隙間を開けるという製図ルールがある。実際の梁の接合において、大梁と小梁を離して施工することはあり得ないが、曲げモーメントの伝播の有無を情報伝達する図面表記として広く採用されている。ま24

建築コスト研究

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BIM推進10年目の課題である計算機という特徴を活かして、アナログ時代の計算（手計算、電卓等）では現実的に不可能であった計算を可能にした。
一方、コンピュータの製図利用はどうだろうか。２次元CADという道具において、1本の線分を描くことは、始点と終点をマウスでクリックすることであるが、鉛筆で線分を描くことと作業
図３構造図（軸組図）のサンプル負荷は同じである。複雑な図形の複写や作業の取このように、構造図の伏図や軸組図は主要構造消し、再編集のしやすさなどはCADの得意とす部材をありのままに表現しているのではなく、構るところであるが、構造解析のコンピュータ利用

造設計者の設計意図を伝えるべくモデル化されたに比べるとコンピュータの演算処理能力が発揮さ図であることが分かる。

れていない。

海外製BIMツールから出図される構造図面を初コンピュータが得意とするのは数値演算処理をめて見たとき、「施工図に似ている」と感じた。

ベースとした情報処理である。建築設計のワーク

このことは、我が国における設計と施工の分解点フローが２次元CADからBIMへ進化したことは、が海外のそれより前にあることを表していると思

図 形 処 理 か ら 情 報 処 理 へ の 移 行 で あ り、 コ ン

われる。このような図面に対する考え方の違い

ピュータの処理能力を活かした生産ワークフローや、設計と施工の境界時点が国内外で異なること到来に期待が寄せられているのである。

が、海外製BIMツールからの設計図面出力が困難となっている一因であろう。

３ コンピュータによる解析と製図

４ 求積図における面積計算
求積図において、面積を求める部屋を長方形等で構成される複数の部位に分割し、その部位毎に２次元CADでは、設計者やオペレータが描こ根拠式（縦×横）を示し、その計算結果を提示すうとする図面をイメージし、それを具象化すべくる。その際、算出された部位毎の面積（単位：㎡）CADに入力していく。一方、BIMにおけるモデは小数点第４位以下を切り捨て、それら切り捨てリング作業は、建物構成要素（３次元）をデータられた部位毎の面積を室面積として合計することベースとして入力していくが、その際に図面の出が作法となっている。当然、BIMデータベースに来栄えはイメージしない。図面はあくまでもモデは、室毎の面積がそのシステムが許容する有効桁リングの一つの結果として得られるところが２次数まで精緻に自動計算されているが、小数点第４元CADとの大きな違いである。つまり、BIMは位以下を切り捨てて集計した求積図の面積と一致図面制作を主目的としていないと思われる。

するはずがない。このような手順は、確認申請でコンピュータの構造解析への利用と製図への利用を比較する。例えば、構造解析におけるコン面積をチェックする側がその根拠をトレースしやすいための措置であると思われる。

ピュータ利用では、大規模立体架構を非線形性BIMによる設計であっても従来どおりの確認申（鋼材の降伏やコンクリートのひび割れ）を考慮請を受けなければならないため、小数点以下第４して解析できる。更には、時刻歴応答解析では、位を切り捨てる求積図の作成が求められるが、そ例えば0.01秒の刻み幅で地震時の建物挙動をシのような図表をBIMツールで作成することが非常ミュレーションできる。このように、本来の機能に困難であることは想像に難くない。

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2016.1025特集IT系から見た建築生産システムの現状と課題行い、積算基準に則った計算を行う仕組みとなっている。アナログ的計算における作業の効率化のための配慮・措置のため、但し書きの多いアルゴリズムを実装したソフトウエアを開発し、それを用いなければならない。
リモデリングは、BIMと構造解析の連携においても生じている。製造工業の分野では、３次元
図４求積図のサンプル

CADモデルのデータをそのままメッシュ分割し、有限要素法（FEM）で構造解析を行っている。
建築における構造解析では、柱や梁は「１方向の５ 連携ソフトウエアでのリモデリング長さに比べて、他の２方向の長さが十分に小さ「建築数量積算基準・同解説（平成23年版）」にし、骨組モデルとして扱われる。この線材骨組モ

よると、壁のコンクリート数量算出において「見デルへの置き換えがBIMツールと構造解析ソフト付面積が１ヵ所あたり0.5㎡以下の開口部の面積ウエア間のリモデリングの原因となっている。

は差し引かない」とある。0.5㎡の開口部とは、BIMツールと構造解析ソフト間のデータ連携にお直径が約80㎝の円形、一辺が約70㎝の正方形であいても部材情報とその座標値が情報交換され、荷る（開口面積0.5㎡×壁厚0.18mの壁開口部分に相重条件や応力解析条件などは情報流通していな

当するコンクリート体積は0.09㎥、重量にしてい。躯体の自重や仕上重量、室用途に応じた積載0.21tonである）。仮に無開口壁としてコンクリー

荷重などは比較的簡単に連携できそうなものであトを打設し、その後、開口部分のコンクリートをる。このような一部情報の不連携が、BIMツール除去するのであれば、取り除かれた部分のコンクと構造解析ソフトウエアの双方向かつダイレクトリートも工事に必要な量であったと解釈でき、こな連携を阻害する要因となっており、一部分の設のようなコンクリート数量の算出方法にも妥当性

計変更が生じた際の対応でも、設計者は全モデルがあるが、そのような施工方法は採用されない。の総入換えを余儀なくされている。

い」という幾何学的特徴に着目し、線材に置換

一方、BIMでモデリングされた建物モデルには日本の構造設計では、柱・大梁・壁・ブレース開口部の大小に関わらず入力されたままのコンクは一貫構造計算ソフトウエアで存在応力を求め、リート数量がアウトプットされるので、BIMと積部材断面をチェックするが、小梁・スラブなどは算基準の間にコンクリート数量の不一致が生じ荷重や柱・大梁などの剛性付加要素として扱われ、る。積算基準の算出方法はおそらく手拾いによる応力解析や部材断面チェックの対象外となっていアナログ的計算をベースとし、ある一定の開口部る。構造設計者は一貫構造計算ソフトウエア以外は無視してよいという配慮であろう。コンピューの方法で小梁・スラブの設計を行っている。BIM

タが正確な数量を算出しても、その値は積算におツールと連携した海外の構造解析ソフトウエアにける建築数量としては採用されない。

は、柱・大梁・小梁・スラブを一括して応力解析

現 状、BIMと 連 携 し た 建 築 積 算 シ ス テ ムは、の対象としているものがある。２次元部材（面BIMのデータベースにその数量根拠が保存されて材）のスラブは自動的にメッシュ分割され有限要いるが、その値によらず、BIMデータベースから素法で解析されている。図5を参照されたい。１

部材や部品とそれらの配置情報を取り出し、積算

次元部材の柱・大梁・小梁の曲げ応力はモーメン

ソフトウエア内でリモデリング（再モデル化）をト図として、また２次元部材のスラブの存在応力

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はコンター図として図示され、更にそれらが一つれているのは、業者間の承認としてである。これのモデル内に表現されている。すべての部材を応は、建築の施工において、元請の施工会社と専門力解析の対象とし、解法の異なる二つの応力解析工事会社間で施工図を用いて承認行為を行ってい（骨組解析、FEM解析）の結果を同時に表示してることと同じである。これら業者間の図面授受はいる。BIM時代の構造解析ツールとしてのあり方それぞれのシステム化により軽減化・省略化されを窺わせている。ていくはずである。
古来、設計者は自らが発想したデザインを他者に伝達するには、紙に描く以外に手法を持ち得ていなかった。これは、３次元で設計を行うための合理的手法を有していなかったためである。昨今のICTの進化がもたらしたBIMにより、その道具を手に入れることができたのである。しかしながら、デジタルデータには、複製のしやすさや再編集の簡便さなどの長所を有する反面、改ざんが容（図提供：青木隆広氏／㈱日立建設設計）

図５

柱、梁、スラブの応力解析

易でその痕跡も残りにくく、また記録媒体の経年劣化等により内容の消失等が起きやすい等の短所があり、設計情報の保存・管理上の技術的課題を設計変更にも対応可能でBIMツールと双方向ダ有している。この課題を克服し、図面による情報イレクト連携を実現した構造解析システムは国内伝達ではなく、３次元デジタルデータによる情報外で確認できていない。BIM出現以前の構造解析伝達を推し進めたいものである。そのためには、ソフトウエアとBIMツールではシステムの開発思BIMによるプロジェクトに関しては設計図面を作想が違うためダイレクトな連携が難しい。BIM出成しなくてもよい運用ルールが必要である。

現後においては、BIMデータベースと直接連携した新しい発想の構造解析システムの出現が期待される。

７ まとめ
BIMが我が国で使われ始めて約10年が経過し６ 図面の必要性た。これまで多くのBIM推進者が既存の建築設計・生産のワークフローにBIMを適合させようと建築業界において、図面を作成しなければなら努力し、多少その成果も得られた。しかし、未だない法的根拠は主に次の3点による。①建築基準に解決できていない課題もある。それはこれまで

法では建築主に対し建築確認申請書の提出等を義に述べたように、BIM以前の業務慣習が手描き・務付け、同施行規則で確認申請図書の一部として手計算・手拾いをベースにしたアナログ手法に依図面と明記されている。②建築士法では、設計図存しているためである。このままでは、インダスを15年間保管することを設計事務所の開設者に対トリー 4.0（第四次産業革命）に端を発したBIMして義務付けている。③建築主と施工者が工事請に適合できず、そのメリットを享受できない。

負契約を締結する際の契約図書として図面が必要

BIM推進者側が既存業務慣習にBIMを寄せるだけとなっている。

では限界があり、BIMに適合する業務慣習作りが一方、製造工業において図面作成を義務付ける必要となっている。

法規制は確認できない。製造工業で図面が用いら

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