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JP4121001B2 - Structural design support device for wooden houses - Google Patents
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JP4121001B2 - Structural design support device for wooden houses - Google Patents

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JP4121001B2 JP2000014732A JP2000014732A JP4121001B2 JP 4121001 B2 JP4121001 B2 JP 4121001B2 JP 2000014732 A JP2000014732 A JP 2000014732A JP 2000014732 A JP2000014732 A JP 2000014732A JP 4121001 B2 JP4121001 B2 JP 4121001B2
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宮川工機株式会社
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Description

【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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a housing structure planning support method capable of determining the strength of a structural material using a computer when designing a house.
[0002]
[Prior art]
In the conventional shaft construction method, on-site workers such as carpenters processed pillars and horizontal members to the specified dimensions at the work site. Recently, so-called pre-cut systems have been introduced for the processing of these timbers. In the pre-cut factory, the timber is processed in advance, the processed timber is transported to the building site, and the timbers are assembled together. In such a pre-cut system, the material dimensions and spans of the columns and beams are determined according to the frame rules based on experience, and optimal design by structural analysis is not performed, and materials with strengths higher than necessary are always used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventor has an idea that in a precut system, structural analysis is performed using a computer to select columns and horizontal members having optimum strength. Here, as a method for supporting the design of a house by analyzing the structure using a computer, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-316994 and 9-302664 have been proposed. However, this technique relates to a prefabricated house that obtains the required strength with a bearing wall, and cannot be applied to a conventional shaft construction method using wood.
[0004]
An object of the present invention is to provide a structural design method for a building that can obtain structural data of the constituent timber from the shape data of the building and can correct the shape data.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a structural design support apparatus for a wooden house according to claim 1 is configured as follows in order to input the sketch data to a computer and determine the beam formation of the horizontal member constituting the wooden house. Is installed in the computer.
[1] The calculation program includes a design load calculation program for calculating a design load based on the input design information, information on the construction area, and floor plan data.
[2] The calculation program includes a coordinate data conversion program for converting a bearing wall, a normal wall, a column member, and a horizontal member into coordinate data in order to identify them in the same coordinate system, based on the input sketch data. Be included.
[3] The calculation program receives the result of the calculation processing by the design load calculation program and the coordinate data conversion program, and for each large beam, the relationship between the arrangement of the large beam and the through column, tube column, beam, joist, etc. The load span is determined based on whether or not there is a beam or a column on the girder, whether or not there is a beam or column on the girder, whether or not there is a beam on the girder, Sequentially determine whether there is an inner wall on the girder and whether there is an outer wall on the girder, and based on the determination result, the calculation condition of the structural data for the girder is `` concentrated load only '', A load condition calculation program for determining whether to use “equally distributed load and concentrated load” or “only evenly distributed load” and to calculate the load of the determined load format is included.
[4] In the calculation program, a beam formation request for calculating a beam formation request value required for each of bending, shearing and deflection for each large beam in response to the result of the calculation processing by the load condition calculation program. A value calculation program is included.
[5] The calculation program receives the result of the calculation processing by the beam formation requirement value calculation program, and determines whether the beam formation in the design information satisfies the beam formation requirement value for the target beam. A beaming comparison judgment program is included.
[6] The calculation program receives the result of the calculation processing by the beam formation comparison / determination program. If the beam formation in the design information does not satisfy the beam formation request value for the target beam, the beam formation request The value calculation program is recalculated under the calculation conditions using high-ranked wood with a high Young's modulus, and then the comparison determination by the beam comparison comparison determination program is executed again, and the beam calculation by recalculation is performed. If the design information satisfies the beam formation for the required value, a high-rank material change program is included to change the material of the beam to a high-rank wood with a high Young's modulus.
[7] In the calculation program, if the result of calculation processing by the material change program results in not satisfying the beam formation requirement value even if the modulus is changed to a high Young's modulus, the beam formation of the beam is ranked up. The beam forming correction program for correcting the beam forming so as to satisfy the beam forming requirement value is included.
[0006]
The structural design support device for a wooden house according to claim 2 further includes the following configuration.
[8] The calculation program receives the beam formation of each large beam determined through the calculation processing by the beam formation comparison / determination program, material change program, and beam formation correction program, and the height of the horizontal member in the same section A beam alignment program is included to determine whether or not there is variation, and if there is variation, align the beam with a high beam.
[0007]
The structural design support device for a wooden house according to claim 3 further includes the following configuration.
[9] The calculation program satisfies the beam forming requirement value when the beam having a high beam formed by the beam forming program is changed to a low rank wood having a low Young's modulus as the beam. If you are satisfied, if you are satisfied, a low-rank material change program that changes the material of the girder to low-rank wood with a low Young's modulus is included.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a structural design support device for a wooden house, further comprising the following configuration.
[10] The calculation program receives the result of the calculation processing by the load condition calculation program, calculates the amount of indentation of the girder, determines whether the amount of indentation is greater than the reference, and the amount of indentation of the girder is greater than the reference. In some cases, a design change proposal program for displaying a design change proposal so as to arrange a pipe column below the main beam is included before the calculation process by the beam formation required value calculation program is executed.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
According to the present invention, it is possible to use wood having various Young's moduli.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a house is designed while inputting house specifications and shape data on a screen of a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer), and at the same time, strength of beams, columns, and foundations is checked. First, a procedure for inputting house specification data and shape data into a personal computer and a design process will be described with reference to flowcharts of FIGS. Here, FIG. 1 is a plan view of the first floor of the house to be designed, FIG. 2 is a plan view of the second floor, FIG. 3 is a plan view of the first floor, and FIG. 4 is a plan view of the second floor.
[0016]
FIG. 5 shows a main routine for performing the structural design method for a building according to the first embodiment. First, after initial conditions are input in S100, position data such as columns and beams are processed to complete the initial condition setting. Subsequently, in S200, the horizontal load such as seismic force and wind pressure is examined, the long-term axial force is calculated from the load area and design load of each column (S300), and the short-term axial force of each column due to snow / horizontal force (S400). ) Is calculated.
[0017]
Next, in S500, a section is selected. In the present embodiment, the section means a room division surrounded by a horizontal member. In the next step S800, correction is performed to increase the beam formation as necessary for the large beams in the section selected in step S500.
[0018]
Then, in S900, when the beam formation is increased due to the above-described process and the height of the horizontal member varies, the process of aligning the height in the section is performed. Thereafter, it is determined whether there is an unselected section (S1000). If there is an unselected section (S1000: Yes), the process returns to S500, selects an unchecked section, and performs the same processing. Proceed. When the height of the horizontal member is corrected for all the sections (S1000: No), the main routine is terminated.
[0019]
Here, the initial condition setting in S100 described above will be described in more detail with reference to FIG. 6 showing a subroutine of the processing. In S110, the house design / property information is input. Here, information such as the type of roof necessary for calculating the load and the heavy objects to be stored is input. Subsequently, in S120, the data of the maps shown in FIGS. 1 and 2 are input. As the data of this map, data generated by a precut system in order to precut the timber for the house can be used.
[0020]
Subsequently, in S130, an assumed load such as a fixed load and a loaded load for each layer (floor) is set. Fixed load is the weight of the building such as pillars and beams that make up the building. Therefore, these loads are totaled depending on the constituent materials. The loaded load is the weight of an object or a person stored in the building. Here, in a two-story house, a fixed load and a loaded load on the first layer (floor) are assumed, and a fixed load and a loaded load are similarly assumed on the second layer (floor).
[0021]
When the setting of the assumed load in each layer (floor) in S130 is completed, the design load for each layer (floor) is calculated in S140. A load obtained by adding up the fixed load and the loaded load in each layer (floor) is a design load, and a structure calculation is performed based on this information data to calculate material arrangement coordinate data.
[0022]
Next, in S150, the position data is converted. First, the coordinate position data and wall magnification αi of each layer (floor) and each bearing wall are converted into (Xi, Yi, Xj, Yj, αi). That is, as shown in FIG. 12, the coordinates (Xi, Yi, Xj, Yj) of both ends of the bearing wall W are obtained, and the bearing wall W can be specified by the coordinates. Similarly, normal wall (outer wall / inner wall) position data is converted to (Xi, Yi, Xj, Yj), column position data and width angle d, and grade number n are changed to (Xi, Yi, d, n). Conversion, and finally, the beam position data, width d, formation h, and grade number n are converted into (Xi, Yi, Xj, Yj, d, h, n). When the conversion of all the position data is completed, the initial condition setting (S100) subroutine ends.
[0023]
Next, the examination for the horizontal load in S200 in FIG. 5 showing the main routine will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 showing the subroutine of the processing. In S210, the effective wall amount and wall strength for each layer (floor), between beams, and in the direction of the beam are calculated. Here, the load-bearing wall is a wall body that opposes the vertical force due to the horizontal force, the building's own weight, and the like, and the length of each load-bearing wall is multiplied by the wall magnification, and the total is the effective wall amount. The wall strength is obtained by multiplying the effective wall amount by 200 kgf / m. Next, the required wall quantity for the seismic force / wind pressure is calculated (S220). Here, adjustment is made so that the ratio of the effective wall amount to the required wall amount is 1.0 or more, and the examination of the wall amount is completed.
[0024]
In S230, the seismic force and wind pressure are calculated, and subsequently in S240, the ratio of the proof stress to the horizontal force in the seismic force / wind pressure is adjusted to 1.0 or less, and the study of the proof strength is completed. Next, the interlayer deformation angle and the rigidity are examined in S250. In order for the outer wall material to follow the structure and not fall off, an interlayer deformation angle of 1/200 or less and a rigidity of 0.6 or more are required. In particular, in a two-story wooden building, the interlayer deformation angle is 1/120 or less. In this step, the interlayer deformation angle is adjusted to be 1/200 (1/120) or less and the rigidity is 0.6 or more, and if confirmed, the process proceeds to the next step.
[0025]
In S260, the eccentricity is examined. The deviation between the center of gravity of each floor plane and the center of rigidity of the bearing wall is the eccentricity, and if the eccentricity is 0.15 or less, the building has a good balance of the bearing walls. In this step, if adjustment is made so that the eccentricity is 0.15 or less, this step is terminated, and the flow proceeds to S270.
[0026]
In S270, the retained horizontal strength is examined. Here, the horizontal strength in the final state is the retained horizontal strength. Adjustment is made so that the ratio of the retained horizontal strength of each layer (floor) to the required retained horizontal strength of each layer (floor) is 1.0 or less, and if it is confirmed, the process proceeds to the next step.
[0027]
Finally, the joint strength is examined in S280. Here, two conditions are examined: prevention of pull-out of foundation-column and beam-column, and prevention of blow-up of girder-coil. That is, for the prevention of the pull-out of the base-column and the beam-column, adjustment is made so that the ratio of the short-term allowable yield strength of the metal to the joint pull-out force due to the horizontal force is less than 1.0. Moreover, about prevention of blowing up of a girder-drum, it adjusts so that the ratio of the resistance force with respect to blowing up with respect to the wind pressure concerning a rafter may become less than 1.0. When the process in S280 is completed, the subroutine for the study on the horizontal load (S200) is terminated.
[0028]
Next, S800 (automatic beam designation and correction) shown in FIG. 5 showing the main routine will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the processing of the section A surrounded by the large beams (horizontal members) O1, O2, O3, and O4 in FIG. First, an unselected large beam in the section A is selected in step S810. Here, if the large beam O1 is selected, then the span L is confirmed in S820. For example, when there are lower pipe columns H2 and H3 between the through columns H1 and H4 to which the large beam O1 is passed in FIG. 4, the spans are the span L1 between the through column H1 and the tube column H2, and the tube column H2−. The span L2 between the pipe pillars H3 and the span L3 between the pipe pillar H3 and the through pillar H4 are confirmed. Furthermore, since the pipe column H5 is hung on the large beam O1 in FIG. 4, the load span is the distance between the tube column H3 and the tube column H5 and the distance between the tube column H5 and the tube column H2. become. Here, the pipe column existed, but the load span is confirmed in the same manner when there are beams, joists, etc. on the horizontal member. When this confirmation is completed, the process moves to the next S830.
[0029]
In S830, the load type applied to the girder is selected. As will be described later, the load type is determined by the type and span of the horizontal member on the girder. When the selection of the load format is completed, the beam formation is calculated from the load format and the beam verification formula (S840). There are four types of beam formations: a beam formation hb by bending, a beam formation hs by shearing, a beam formation h500 by deflection L / 500, and a beam formation h5 by deflection 5 mm.
[0030]
In S880, it is determined whether or not there is an unselected large beam in the section. If there is an unselected large beam (S880: Yes), the process returns to S810 and the same processing is repeated. If all the beams are selected (S880: No), the automatic beam designation and correction processing in S800 is terminated.
[0031]
The selection of the load type applied to the large beam in S830 described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 9 showing the subroutine of the processing. First, in S831, it is determined whether a beam or a column exists on the designated large beam. When a beam or a column exists (S831: Yes), the process proceeds to S838, and it is determined that the designated large beam receives only a concentrated load.
[0032]
On the other hand, if there is no beam or column (S831: No), the process proceeds to S832, and it is determined whether the designated large beam is covered with joists and a beam or column is present. If the joist is spanned and a beam or a column is present (S832: Yes), the process proceeds to S839, where it is determined that the designated large beam has received an equally distributed load and a concentrated load.
[0033]
Here, when the joist is not applied to the large beam and the beam or the column does not exist (S832: No), the process proceeds to S833, and it is determined whether or not there is a joist on the designated large beam. If there is a joist (S833: Yes), the process proceeds to S837, where it is determined that the designated girder receives only the evenly distributed load.
[0034]
If there is no joist on the designated beam (S833: No), the process proceeds to S834 to determine whether there is an inner wall on the beam. If there is an inner wall (S834: Yes), the process proceeds to S837 in the same manner as S833, and it is determined that the designated girder receives only the evenly distributed load.
[0035]
If there is no inner wall (S834: No), it will progress to S835 and it will be determined whether there exists an outer wall on a girder. If there is an outer wall (S835: Yes), the process similarly proceeds to S837, and it is determined that the designated girder receives only the evenly distributed load. If there is no outer wall on the girder (S835: No), the process proceeds to S836, where it is determined that the girder is on the floor, and the process proceeds to S837, where it is determined that the girder receives only the evenly distributed load. The load type determination (S830) is completed by the above processing.
[0036]
Here, the load (kg / m) applied to the span L of the large beam is calculated in the load type determination processing in S838, S839, and S837 described above. Here, when it is determined that only the evenly distributed load is present (S837), the equally distributed load ω is calculated by the following equation.
[Expression 1]
ω (kg / m) = W (kg / m2) x p (m) + (wall unit load) x (height)
Here, W represents a design load, and p represents a beam burden width. Although the calculation formula is shown only for the evenly distributed load ω, the load is calculated based on a predetermined calculation formula in the case of only the concentrated load in S838 described above and also in the case of the uniformly distributed load and concentrated load in S839.
[0037]
The beam forming calculation process in S840 described above with reference to FIG. 8 will be described with reference to FIG. 10 showing a subroutine of the process. Here, it is verified whether the beam of the specified large beam can withstand the load. The verification formula of the beam is determined by the load type, but the verification when it is determined that the girder receives only the evenly distributed load will be described. In the present embodiment, three types of wood are used: wood having a standard Young's modulus (100 kg / cm 2), wood having a low Young's modulus (80 kg / cm 2), and wood having a high Young's modulus (120 kg / cm 2).
[0038]
First, the beam formation hb (mm) of the large beam that can withstand the bending stress is obtained from the following equation, and it is determined whether the beam formation hb (mm) is lower than the beam generation of the designated large beam (S842). In the following equation, L (m) is the span, b (mm) is the width of the large beam, and fb (kg / cm @ 2) is the allowable bending stress.
[Expression 2]
hb = (3ωL2 / 4bfb) 1/2
[0039]
Here, when the designated beam is lower than the beam hb (mm) (S842: No), red is displayed near the beam in S844. For example, when the beam formation of the large beam O1 cannot withstand the bending stress, as shown in FIG. 13, the red indicated by R in the drawing is displayed on the monitor 10 of the personal computer in the vicinity of the large beam O1.
[0040]
Next, the beam formation hs (mm) of the large beam that can withstand the shear stress is obtained from the following equation, and it is determined whether the beam formation hs (mm) is lower than the beam generation of the designated large beam (S846). In the following formula, fs (kg / cm @ 2) represents the allowable shear stress.
[Equation 3]
hs = 1.5ωL / 2bfs
[0041]
Here, when the beam length of the designated large beam is lower than the beam height hs (mm) of the large beam that can withstand the degree of shear stress (S846: No), purple is displayed in the vicinity of the large beam in S848. For example, when the beam formation of the large beam O1 cannot withstand the degree of shear stress, purple as indicated by P in the drawing is displayed on the monitor 10 of the personal computer in the vicinity of the large beam O1 as shown in FIG.
[0042]
Subsequently, the beam formation h500 (mm) that does not bend more than L / 500 deflection amount (deflection amount per unit length) is obtained from the following formula, and the beam formation h500 (mm) is lower than the beam formation of the designated large beam. Is determined (S850). In the following equation, E (kg / cm 2) represents a Young's modulus, and in this embodiment, calculation is performed with a standard Young's modulus (100 kg / cm 2).
[Expression 4]
h500 = (25 × 10 6 ΩL 3/32 Eb) 1/3
[0043]
Here, when the beam length of the designated large beam is lower than the beam length h500 (mm) that does not bend more than the deflection amount of L / 500 (S850: No), pink color is displayed near the big beam in S852.
[0044]
Next, a beam formation h5 (mm) having a deflection amount of 5 mm or less (absolute deflection amount) is obtained from the following equation, and it is determined whether the beam formation h5 (mm) is lower than the beam formation of the designated large beam (S854). .
[Equation 5]
h5 = (ωL4 / 32Eb) 1/3
[0045]
Here, when the beam formation of the designated large beam is lower than the beam formation h5 (mm) having a deflection amount of 5 mm or less (S854: No), yellow is displayed near the large beam in S856.
[0046]
In addition, the said value is a value given from cross-sectional performance data and an intensity | strength division table. If the load consists of equally distributed loads and concentrated loads, or only concentrated loads, the same processing is performed for each span of the large beam, and the largest beam within each span is determined. The process will proceed as a necessary beam.
[0047]
Subsequently, in S858, whether any of the four types of beams described above exceeds the height (beam formation) H (mm) of the cross section of the large beam specified in advance, that is, whether there is a problem and color display is performed. judge. Among the four types of beams, if there is a beam having a height H greater than the cross section of the beam (S858: No), wood having a Young's modulus of 120 kg / cm2 higher than the standard Young's modulus (100 kg / cm2) is used. Thus, it is determined whether the required strength can be satisfied (S860). That is, when wood having a Young's modulus of 120 kg / cm 2 can satisfy the deflection amount of L / 500 and the deflection amount of 5 mm or less (S860: Yes), the Young's modulus of the large beam is 120 kg / cm 2. It sets (S864). On the other hand, if it cannot be satisfied (S860: No), the beam formation is ranked up (S862). For example, when 150 mm is designated as the beam formation of the large beam, a beam formation of 180 mm higher by one rank is designated. That is, since the beam formation is set in steps of 30 mm, a beam formation 30 mm higher is adopted. Thereafter, the process returns to S842, and the determination is performed again from the beam formation that is one rank higher. Note that the width b of the large beam uses a unified value with the column in the conventional frame assembling method, and therefore, when the strength is insufficient, only the beam formation is adjusted.
[0048]
Subsequently, it is determined whether the amount of penetration of the horizontal member is equal to or greater than the reference (S866). Here, when the amount of penetration of the horizontal member is equal to or larger than the reference (S866: Yes), the large beam is displayed in blue in S868. For example, when the amount of penetration of the horizontal member K1 is not less than the reference, the horizontal member K1 is displayed in blue on the monitor 10 of the personal computer as shown in FIG. Here, when the penetration of the horizontal member is large, it cannot be dealt with by increasing the beam formation of the horizontal member, and it is necessary to arrange a column below the horizontal member O5. For this reason, in this embodiment, the display which arranged the pipe pillar H7 on the lower side of the horizontal member O1 of the floor plan on the 1st floor side of the house shown on the left side in FIG. 13 is performed (S870). When the operator confirms the correction (S872: Yes), the design is changed so as to arrange the tube pillar H7 (S874). Then, the process returns to the initial value setting process described above with reference to FIG.
[0049]
The stress level is a load per unit area. In addition, the amount of sinking means both the amount of the column sinking into the horizontal member or the amount of the horizontal member sinking into the column. Furthermore, a displacement amount says the amount of bending of a horizontal member, for example. Whether the amount of penetration (d (mm)) is the standard (2 mm) or more is determined based on the following judgment formula. Q ≤ 0.8 · sfe · S and 2 · k seat dovetail joint area S (cm2) penetration rigidity k (Kg / mm) material edge penetration reduction factor 0.8 short-term penetration allowable stress sfe (Kg / cm2) Shear load applied to joint joint Q (Kg) Note that FIG. 16A shows the side surface of the beam O6 that is passed to the beam O5 and is the object of judgment of the amount of stagnation, and FIG. 16B shows the bottom surface. Show. The seating ant joint burden area S is indicated by hatching HS in FIG.
[0050]
In the structural design method for a building according to the first embodiment, the degree of stress, the amount of displacement, and the amount of indentation are calculated from the load applied to the horizontal member by structural calculation. When it is larger, the height is increased, and when the penetration of the horizontal member is larger than a predetermined value, the shape data (design) of the building is corrected. For this reason, the height correction of a horizontal member and the correction of shape data can be performed appropriately.
[0051]
Further, since the color-coded display is performed when the degree of stress, the amount of displacement, and the amount of penetration are larger than a predetermined value, it can be displayed so that it can be immediately understood whether or not there is a problem with the horizontal member. In addition, since it is possible to display which is the problem, the stress level and displacement amount are problems, and it is necessary to increase the beam formation of the horizontal member, or the amount of indentation is a problem. Can understand if data changes are needed.
[0052]
Next, S900 (height adjustment) of the main routine shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. 11 showing a subroutine of the processing. In the height alignment process of S900, after correcting the beam formation of the large beam in S800 described above, the height of the horizontal member in the section is aligned in this step. First, in S910, it is determined whether or not there is a variation in the height of the horizontal member in the section. Here, for example, the height of the large beams O1 and O2 constituting the section A shown in FIG. 4 is 150 mm, but the height of the large beams O3 and O4 is 180 mm and higher than the large beams O1 and O2 (S910: Yes). The process proceeds to the next S920.
[0053]
In S920, a large beam having a low beam is selected. Here, the description will be continued assuming that the large beam O1 is selected. Next, in step S930, the beam formation of the selected large beam O1 is aligned with the beam formation (180 mm) of the high large beams O3 and O4. And it is judged whether the wood of Young's modulus lower than the set Young's modulus can be used (S940). That is, as a result of increasing the beam formation, if the amount of deflection of L / 500 and the amount of deflection of 5 mm or less can be satisfied even with wood having a low Young's modulus rank (S940: Yes), the Young As a rate, a low-rank Young's modulus is set (S950). On the other hand, when it cannot be satisfied (S940: No), the set Young's modulus is used. Then, in S960, it is determined whether or not all the low beams are selected. When the selection is not completed (S960: No), the process returns to S920. On the other hand, when the selection is completed (S960: Yes). Then, the height alignment process ends. This makes it possible to obtain structural data that can be actually built as well as satisfying the required strength. In addition, it is possible to efficiently use wood having a low Young's modulus. When the heights of the horizontal members in the section are all equal in S910 (S910: No), the process in S900 is finished and the process proceeds to the next step 1000.
[0054]
The design is completed by proceeding to the sections B, C, and D in FIG. 4 showing the floor plan of the second floor, and by performing the above processing for each section on the lower first floor. In the modification of the beam formation, after the upper layer is completed in consideration of the effect after the modification, the load is calculated based on the modified beam formation, and the process for the lower layer is advanced. Here, the beam formation of the large beams is aligned, but the above processing can also be used when aligning the beam formation of the horizontal member.
[0055]
Then, the structural design method of the building which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In the first embodiment described above, when there is a problem with stress or displacement, the beam formation of the large beam is automatically increased. On the other hand, in 2nd Embodiment, it is comprised so that the beam formation of a large beam which has required intensity | strength, or a Young's modulus can be designated. Since the processing of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the beam formation calculation processing, the beam formation calculation processing will be described with reference to FIG.
[0056]
In the second embodiment, at S842 to S856 in FIG. 14 showing the beam formation calculation process, the beam formation hb (mm) of the large beam that can withstand the bending stress level and the large beam that can withstand the shearing stress level as in the first embodiment. There is a problem with beam formation hs (mm), beam formation h500 (mm) with a deflection amount of L / 500 (deflection amount per unit length), beam formation h5 (mm) with a deflection amount of 5 mm or less (absolute deflection amount). When displaying colors.
[0057]
Here, in 2nd Embodiment, the beam formation of a horizontal member is corrected by the interruption process shown in FIG. First, it is determined whether any of the horizontal members displayed in the above-described color coding is selected (S1100). Here, when the operator gives an instruction to select one of the horizontal members (S1100: Yes), the beam hb (mm) of the large beam that can withstand the bending stress level in question and the shear stress for the horizontal member. The Young's modulus and beam formation that can satisfy the beam formation hs (mm) of the large beam that can withstand the degree, the beam formation h500 (mm) of the deflection amount of L / 500, and the beam formation h5 (mm) of the deflection amount of 5 mm or less (S1102 ), Young's modulus and beam formation are displayed in a list (S1104). For example, if the Young's modulus is 100 kg / cm 2 and the beam formation is 150 mm, the beam formation h 5 (mm) cannot be satisfied. [Young's modulus is 120 kg / cm 2, beam formation is 150 mm] I do.
[0058]
If either one is selected by the operator (S1106: Yes), the data is corrected to the selected Young's modulus and beam formation (S1108), and the color-coded display of the horizontal member in the monitor is erased (S1110). In the second embodiment, it is possible to instruct whether to raise or lower the height of the girder according to the Young's modulus of the wood to be used.
[0059]
In the first and second embodiments described above, the stress level, the displacement amount, and the indentation amount of the horizontal member are calculated. Changed the design. It goes without saying that this method can also be applied to pillars and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a first floor of a house to be designed.
FIG. 2 is a plan view of the second floor of a house to be designed.
FIG. 3 is a plan view of the first floor of a house to be designed.
FIG. 4 is a plan view of the second floor of a house to be designed.
FIG. 5 is a flowchart showing a main routine of the building structural design method according to the first embodiment;
6 is a flowchart showing a subroutine of initial condition setting processing in FIG.
7 is a flowchart showing a subroutine of examination processing for a horizontal load in FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing a subroutine for automatic designation and correction processing of a large beam in FIG. 5;
FIG. 9 is a flowchart showing a subroutine of load format determination processing in FIG.
FIG. 10 is a flowchart showing a beam formation calculation subroutine in FIG. 8;
FIG. 11 is a flowchart showing a subroutine of height alignment processing in FIG. 5;
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a change in position data of the bearing wall.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a monitor display.
FIG. 14 is a flowchart showing a subroutine of beam formation calculation processing according to the second embodiment.
FIG. 15 is a flowchart showing a beam forming correction interrupt process according to the second embodiment;
FIG. 16A shows a side surface of a beam that is a target for determining the amount of indentation, and FIG. 16B shows a bottom surface.
[Explanation of symbols]
10 Monitor O1, O2, O3, O4 Large beam H1, H4 Through pillar H2, H3, H5 Pipe pillar W Bearing wall A, B, C, D Section

Claims (4)

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。
A calculation program having the following configuration is installed in the computer in order to enter the map data into the computer and determine the beam formation of the horizontal members constituting the wooden house. Structural design support device.
[1] The calculation program includes a design load calculation program for calculating a design load based on the input design information, information on the construction area, and floor plan data.
[2] The calculation program includes a coordinate data conversion program for converting a bearing wall, a normal wall, a column member, and a horizontal member into coordinate data in order to identify them in the same coordinate system, based on the input sketch data. Be included.
[3] The calculation program receives the result of the calculation processing by the design load calculation program and the coordinate data conversion program, and for each large beam, the relationship between the arrangement of the large beam and the through column, tube column, beam, joist, etc. Determining the load span from the Sequentially determine whether there is an inner wall on the girder and whether there is an outer wall on the girder, and based on the determination result, the calculation condition of the structural data for the girder is `` concentrated load only '', A load condition calculation program for determining whether to use “equally distributed load and concentrated load” or “only evenly distributed load” and to calculate the load of the determined load format is included.
[4] In the calculation program, a beam formation request for calculating a beam formation request value required for each of bending, shearing and deflection for each large beam in response to the result of the calculation processing by the load condition calculation program. A value calculation program is included.
[5] The calculation program receives the result of the calculation processing by the beam formation requirement value calculation program, and determines whether the beam formation in the design information satisfies the beam formation requirement value for the target beam. A beaming comparison judgment program is included.
[6] The calculation program receives the result of the calculation processing by the beam formation comparison / determination program. If the beam formation in the design information does not satisfy the beam formation request value for the target beam, the beam formation request The value calculation program is recalculated under the calculation conditions using high-ranked wood with a high Young's modulus, and then the comparison determination by the beam comparison comparison determination program is executed again, and the beam calculation by recalculation is performed. If the design information satisfies the beam formation for the required value, a high-rank material change program is included to change the material of the beam to a high-rank wood with a high Young's modulus.
[7] In the calculation program, if the result of calculation processing by the material change program results in not satisfying the beam formation requirement value even if the modulus is changed to a high Young's modulus, the beam formation of the beam is ranked up. The beam forming correction program for correcting the beam forming so as to satisfy the beam forming requirement value is included.
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。
The structural design support apparatus for a wooden house according to claim 1, further comprising the following configuration.
[8] The calculation program receives the beam formation of each large beam determined through the calculation processing by the beam formation comparison / determination program, material change program, and beam formation correction program, and the height of the horizontal member in the same section A beam alignment program is included to determine whether or not there is variation, and if there is variation, align the beam with a high beam.
さらに、以下の構成を備えたことを特徴とする請求項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。
The structural design support device for a wooden house according to claim 2 , further comprising the following configuration.
[9] The calculation program satisfies the beam forming requirement value when the beam having a high beam formed by the beam forming program is changed to a low rank wood having a low Young's modulus as the beam. If you are satisfied, if you are satisfied, a low-rank material change program that changes the material of the girder to low-rank wood with a low Young's modulus is included.
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。
The wooden house structural design support device according to claim 1, further comprising the following configuration.
[10] The calculation program receives the result of the calculation processing by the load condition calculation program, calculates the amount of indentation of the girder, determines whether the amount of indentation is greater than the reference, and the amount of indentation of the girder is greater than the reference In some cases, a design change proposal program for displaying a design change proposal so as to arrange a pipe column below the main beam is included before the calculation process by the beam formation required value calculation program is executed.
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