(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
プレキャストコンクリート製の基礎梁を相互に接続する場合に、接続部の強度を確保するために、接続用金具の形状や配置が問題になる。建物の上部構造に合わせて基礎構造が設計されるから、その制約の中でオス型の基礎梁とメス型の基礎梁を適切に組み合わせなければならない。さらに、耐震性の高いべた基礎と一体化させて基礎のどの部分も均一な支持力を持つ構造にすると、独立基礎等を含む複雑な設計になる。その場合でも、施工性やコストを十分に考慮した組み合わせと配置の設計が要求される。
上記の課題を解決するために、本発明は、基礎梁の配列や基礎梁間を接続するための金具等を最適化し、全体として強度と施工性やコストの最適化を図った、建物の基礎構造とその設計方法と設計システムと設計用プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成1〉
複数の基礎梁を配列しスラブ筋を敷設した状態で、スラブコンクリートを打設して構成される建物の基礎構造であって、
前記各基礎梁はプレキャストコンクリート製で、両端部または一方の端部にオス型接合金具を備えたもの、両端部または一方の端部にメス型接合金具を備えたもの、もしくは、一方の端部にオス型接合金具を備え他方の端部にメス型接合金具を備えたもののいずれか
であって、
前記各基礎梁は、運搬可能性と施工の容易性と強度から決定される一定の上限長以下であって、かつ、直線的に連結された隣接する一対の基礎梁の加算長Lが、上限長K以下にならないように長さを選定されており、
前記基礎梁が、前記オス型接合金具とメス型接合金具の連結部を介して相互に連結され
て、建物の外周壁相当部分を支持する外側基礎部と、前記建物の外周壁相当部分以外を支持する内側基礎
部を構成しており、
前記外側基礎部には、前記外側基礎部の直線部分を構成する一対の基礎梁の端面にその一端を挟まれて前記外側基礎部の側面方向に張り出した、前記内側基礎梁を構成する枝状の基礎梁の一端が連結固定されており、
前記枝状の基礎梁は、環状部を設けない枝状の不連続な構造のもので、前記外側基礎部に前記一端が支えられており、
前記枝状の基礎梁は、その端部の一方の側面と他方の側面にメス型接合金具を配置し、 前記メス型接合金具はこれらを連結する連結部を備えて前記枝状の基礎梁の端部に埋め込まれており、
前記一対のメス型接合金具が、前記外側基礎部の直線部分を構成する一対の基礎梁の端面に設けられたオス型接合金具と連結されていることを特徴とする建物の基礎構造。
【0008】
〈構成2〉
構成1に記載の建物の基礎構造において、前記連結部には、前記枝状の基礎梁と建物の上部構造とを連結する金物を垂直上方に貫通させる透孔が設けられていることを特徴とする建物の基礎構造。
【0009】
〈構成3〉
建物の基礎構造を構成する各基礎梁に加わる応力を計算する応力計算手段と、
応力計算の結果得られた応力を支えるために必要な基礎梁の配列場所を計算する配列計算手段と、
前記計算の結果得られた基礎梁の配列場所に、
運搬可能性と施工の容易性と強度から決定される一定の上限長以下であって、かつ、直線的に連結された隣接する一対の基礎梁の加算長Lが、上限長K以下にならないように長さを選定した基礎梁を割り付ける割り付け手段と、
前記基礎梁と建物の上部構造とを連結する金物と、各基礎梁間を連結するオス型接合金具とメス型接合金具の位置が互いに干渉しないように、各金物と金具を取り付ける位置を計算して位置座標を求める位置座標計算手段と、
外側基礎部を構成する基礎梁の両端部以外の側面に独立したメス型接合金具を設けて、内側基礎部の端部に設けられたオス型接合金具と連結する第1の連結構造と、請求項1に記載の外側基礎部に枝状の基礎梁の一端を連結固定する第2の連結構造のいずれかを選択できるとき、
内側基礎部に加わる側面に垂直な方向の応力を計算して、この応力が一定の閾値以下のときは、第1の連結構造を選択し、この応力が一定の閾値を越えるときは、第2の連結構造を選択する連結構造選択手段と、
前記各基礎梁の端部に取り付ける金具を、オス型接合金具またはメス型接合金具に決定する金具選択手段と、
前記建物の基礎構造を構成する全ての基礎梁の長さと、取り付ける金具の種別と取り付け位置座標とを含む設計データを出力する設計データ出力手段を備えたことを特徴とする建物の基礎構造設計システム。
【0010】
〈構成4〉
構成3に記載の基礎構造設計システムにおいて、前記メス型接合金具を含む基礎梁を、当該メス型接合金具にオス型接合金具を連結する基礎梁よりも先に施工するように、各基礎梁の施工順を決定して、施工順データを生成して、前記設計データに含める施工順指定手段を備えたことを特徴とする基礎構造設計システム。
【0011】
〈構成5〉
構成3または4に記載の基礎構造設計システムにおいて、基礎梁の金物と連結する建物の上部構造のプレカットデータを生成して出力するプレカットデータ生成手段を備えたことを特徴とする基礎構造設計システム。
【0013】
〈構成6〉
構成3乃至5のいずれかに記載の基礎構造設計システムにおいて、前記内側基礎部に、複数の基礎梁が相互に直角に交差しもしくは突き当たる部分があるとき、各基礎梁の側面に垂直な方向の応力を計算して、より大きな応力を受ける基礎梁の側面にメス型接合金具を設けて、他の基礎梁の端部に設けられたオス型接合金具と連結する構造を選択する連結構造選択手段を備えたことを特徴とする基礎構造設計システム。
【0014】
〈構成7〉
構成3乃至6のいずれかに記載の基礎構造設計システムにおいて、予め定められた上限長以下のものであって、両端にオス型接合金具を設けた基礎梁と、両端にメス型接合金具を設けた基礎梁とを組み合わせて設計された基礎構造の中で、いずれかのオス型接合金具を設けた基礎梁とメス型接合金具を設けた基礎梁とを直線的に連結した部分で、隣接する一対の基礎梁の加算長を算出する加算長算出手段と、前記加算長が、前記上限長以下のものである場合に、前記一対の基礎梁を、前記加算長の長さを有し一端にオス型接合金具を設け他端にメス型接合金具を設けた基礎梁と置き換える変更処理手段とを備えたことを特徴とする基礎構造設計システム。
【0015】
〈構成8〉
応力計算手段が、建物の基礎構造を構成する各基礎梁に加わる応力を計算するステップと、
配列計算手段が、応力計算の結果得られた応力を支えるために必要な基礎梁の配列場所を計算するステップと、
割り付け手段が、前記計算の結果得られた基礎梁の配列場所に、
運搬可能性と施工の容易性と強度から決定される一定の上限長以下であって、かつ、直線的に連結された隣接する一対の基礎梁の加算長Lが、上限長K以下にならないように長さを選定した基礎梁を割り付けするステップと、
位置座標計算手段が、前記基礎梁と建物の上部構造とを連結する金物と、各基礎梁間を連結するオス型接合金具とメス型接合金具の位置が互いに干渉しないように、各金物と金具を取り付ける位置を計算して位置座標を求めるステップと、
外側基礎部を構成する基礎梁の両端部以外の側面に独立したメス型接合金具を設けて、内側基礎部の端部に設けられたオス型接合金具と連結する第1の連結構造と、請求項1に記載の外側基礎部と内側基礎部を連結するための第2の連結構造のいずれかを選択できるとき、
連結構造選択手段が、内側基礎部に加わる側面に垂直な方向の応力を計算して、この応力が一定の閾値以下のときは、第1の連結構造を選択し、この応力が一定の閾値を越えるときは、第2の連結構造を選択するステップと、
金具選択手段が、前記各基礎梁の端部に取り付ける金具を、オス型接合金具またはメス型接合金具に決定するステップと、
設計データ出力手段が、前記建物の基礎構造を構成する全ての基礎梁の長さと、取り付ける金具の種別と取り付け位置座標とを含む設計データを出力するステップと、
を含むことを特徴とする基礎構造設計方法。
【0017】
〈構成9〉
コンピュータを、
構成3に記載のシステムの各手段として機能させる基礎構造設計プログラム。
【0018】
〈構成10〉
構成9に記載の基礎構造設計プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の効果】
【0019】
〈構成1の効果〉
プレキャストコンクリート製の基礎梁を組み合わせることにより、基礎構造のどの部分も最適な寸法で、必要な場所だけに基礎梁を配置できる。基礎の各部に加わる荷重を、例えば有限要素法等を利用して計算し、最小限の基礎で十分な強度を備えた基礎構造を実現でき、基礎全体のコストも低減できる。各基礎梁を金具で強固に連結するとともに、外側基礎部の基礎梁の側面に独立した金具を配置して、最適な位置に内側基礎部を連結できる。内側基礎部の一端が金具を介して外側基礎部に強固に固定されるから、内側基礎部についても、必要最小限の最適な形状にすることができる。
〈構成2の効果〉
外側基礎部に一端を連結固定した内側基礎部は、外側基礎部に支えられるから、環状に構成しなくても十分な強度を有する。だから、環状部を設けない枝状の不連続な構造にすることができる。建物の床が存在しない部分とは、ユニットバス等が納められる部分である。この部分は床下の点検作業は要らない。この区画は基礎梁で四方を囲む。これが環状部である。建物の床が存在する部分は、枝状の不連続な構造にして、環状部を設けないから、四方の基礎梁のうちの1個を省略して点検孔にすることができる。
〈構成3の効果〉
外側基礎部の直線部分をから、外側基礎部の側面方向に張り出した枝状の基礎梁を、外側基礎部の一部に使用する。外側基礎部の直線部分を構成する一対の基礎梁の端面にその端部を挟まれるように構成すると、強度の高い連結部を実現できる。例えば、これに内側基礎部を連結すると、内側基礎部の強度を高めることができる。
〈構成4の効果〉
枝状の基礎梁において、ブリッジ状金具の透孔を貫通させて、ホールダウン金物等を取り付けることができる。
〈構成5の効果〉
金具の配置や種別を自動的に決定する。使用する全ての基礎梁の長さと、取り付ける金具の種別と取り付け位置座標とを含む設計データを出力して、基礎梁の生産ラインの制御に使用する。外側基礎部の基礎梁の側面の最適位置に、独立したメス型接合金具を配置する設計をすることができる。
〈構成6の効果〉
金具の種類に応じた施工順も自動的に決定して、作業指示書の作成等に利用することができる。
〈構成7の効果〉
プレキャストコンクリート製の基礎梁を使用すると、金物の配置等に狂いがないので、基礎梁の金物と連結する建物の上部構造に、プレカット工程で、予め連結孔を設けておくことができる。従来の現場施工に比べて作業性が格段に向上する。
〈構成8の効果〉
内側基礎部の要求される強度を考慮して、枝状の基礎梁を設けるかどうかを自動的に判断することができる。
〈構成9の効果〉
内側基礎部の基礎が交差する部分の連結部の構造を自動的に選択できる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例1】
【0022】
図1は実施例1の建物の基礎構造を示す概略図である。
図の(a)は、基礎梁を含む一体化された基礎の部分縦断面図である。図のように、複数の基礎梁12を配列し、スラブ筋14を敷設した状態で、スラブコンクリート16を打設して、建物の基礎構造10が形成される。
【0023】
各基礎梁12は、プレキャストコンクリート製のものである。即ち、予め鉄筋を組んでコンクリートで所定の形状寸法に固めたものである。建物の上部構造を支えるために、耐力壁の直下等に配置される。各基礎梁12は、
図1(b)に示すようなオス型接合金具20と、
図1(c)に示すようなメス型接合金具22の連結部を介して相互に連結される。
図1(d)は、両端にオス型接合金具20を取り付けた基礎梁12の側面図である。基礎梁12は、
図1(a)に示すように、スラブ筋14の上方に高さ調整金具17を用いて支持される。接合金具は
図2を用いて、高さ調整金具は
図3を用いて詳しく説明する。
【0024】
図2は、接合金具の平面図と側面図である。
図2(a)はオス型接合金具20と、これを基礎梁12(
図1)の側面に支持固定するアンカー用の鉄筋34の平面図、
図2(b)はその側面図である。
図2(c)はメス型接合金具22とこれを基礎梁12の側面に支持固定する鉄筋34の平面図、
図2(d)はその側面図である。鉄筋34の外周には凹凸面等による抜け止め加工部32が設けられている。
【0025】
図2(e)は、アンカー用の鉄筋34を4本設けたオス型接合金具20の平面図、
図2(f)はその側面図である。より高い接合強度が求められる場合や、基礎梁12の長さが短く、鉄筋34を短くしなければならない場合に有効である。
図2(g)は、鉄筋34の両端にオス型接合金具20を取り付けた構造を示す。高い引っ張り強度が求められる場合にこの構造が適する。メス型接合金具22も、(e)〜(f)とまったく同様の構成を採用することができる。
【0026】
これらの接合金具は、いずれも、基礎梁12を構成するコンクリートに鉄筋34を埋め込んで支持固定される。鉄筋34には、その外周面に、凹凸面等の抜け止め加工がされている。鉄筋34が、図示しない分岐を備えていたり、一部が折り曲げられていればさらに引き抜き強度が増す。もちろん、基礎梁12を補強する鉄筋と一体に連結されていても構わない。
【0027】
なお、基礎梁12の両端部にオス型接合金具を備えたもの、一方の端部のみにオス型接合金具を備え、他方の端部はなにも金具を設けていないものがある。また、基礎梁12の両端部にメス型接合金具を備えたもの、一方の端部のみにメス型接合金具を備え、他方の端部はなにも金具を設けていないものもある。さらに、一方の端部にオス型接合金具を備え他方の端部にメス型接合金具を備えたものもある。これらを組み合わせて基礎構造を実現する。
【0028】
図3は高さ調整金具の三面図で、(a)は側面図、(b)は正面図、(c)は平面図である。
図のような台状の高さ調整金具17を、
図1(a)に示すように基礎梁12の下面に固定する。水平部19(
図3(a))で基礎梁12を支える。ボルト18のねじ込み量を調整すると、
図1(a)のスラブ筋14の上方で、基礎梁12の高さを調整できる。これにより、隣接する基礎梁12の相互の高さをそろえることができる。なお、高さ調整金具の形状は任意であって、この実施例に限定されない。
【0029】
図4(a)、(b)、(e)、(d)は各種の基礎梁を上面から見た概略図で、(b)は基礎梁の施工方法を示す斜視図、(d)は施工後の基礎梁の上面から見た概略図である。
図4(a)に示す基礎梁12Aは、両端にオス型接合金具20を設けたものである。
図4(b)に示す基礎梁12Bは、両端にメス型接合金具22を設けたものである。
図4(c)に示すように、先に基礎梁12Bを施工しておき、その間に基礎梁12Aを上方から真下に下ろすようにして施工する。こうして、基礎梁12Aと基礎梁12Bとを相互に接続する。
図4(d)がその接続後の状態を示している。基礎梁12Aと基礎梁12Bとはほぼ隙間なく直線的に連結される。
【0030】
このように、オス型接合金具20を設けた基礎梁12Aとメス型接合金具22を設けた基礎梁12Bの2種類の基礎梁を用意して、両者を交互に連結して、建物の基礎全体を構成することが可能である。その場合には、基礎梁を2種類だけ製造すればよい。いずれの基礎梁も左右対称だから、施工時にその向きの区別も不要になる。従って作業性が良いという効果がある。
【0031】
なお、オス型接合金具20のみを設けた基礎梁12Aとメス型接合金具22のみを設けた基礎梁12Bとを組み合わせて基礎構造全体を設計したとき、一部に非常に寸法の短い基礎梁を連結した部分が生じる。即ち、
図4(d)に示すように、オス型接合金具20を設けた基礎梁12Aとメス型接合金具22を設けた基礎梁12Bとを直線的に連結した部分で、この隣接する一対の基礎梁12の加算長Lが、上限長K以下のもののことがある。上限長は、基礎梁の運搬や施工の容易性から決定される。長すぎるものは重量も大きく、トラックに乗らなかったり、接続作業も大変になるからである。
【0032】
加算長Lが上限長K以下なら、2個の基礎梁を1個にして部品点数を減らし、施工作業も短縮できる。従って、これらの基礎梁を、
図4(e)に示したような加算長Lの長さを有する基礎梁12Cに置き換える。基礎梁12Cは、一端にオス型接合金具20を設け他端にメス型接合金具22を設けたものである。
【0033】
上限長Kは基礎梁の運搬可能性や強度から決められる一定値である。従って、上限長K以下の部分は全て基礎梁12Cを使用するように自動的に設定することができる。しかしながら、この基礎梁12Cは、隣接する基礎梁の施工順を制約する。
図4(c)に示すように、基礎梁12Bの施工後でないと、隣接する基礎梁12Aを施工できない。基礎梁12Cのメス型接合金具22側の基礎梁は、前もって施工できない。
【0034】
このことから、予め施工順を明示しておくとともに、例えば、この構造の基礎梁12Cを2個以上隣接させないという制約を設けて、最小限の使用を前提にするとよい。これにより、全体としては、コストが安く施工が容易であるという利点を生かしつつ、部材点数を減少させて、基礎梁相互の接続作業を削減できる。
【0035】
図5は、本発明による建物の基礎構造例を示す平面図である。
既に説明したように、プレキャストコンクリート製の基礎梁を組み合わせることにより、基礎構造のどの部分も最適な寸法で、必要な場所だけに基礎梁を配置できる。従来は桝目状の基礎構造が主流であったが、基礎全体を小面積の区画に区分して、各区画に加わる荷重を、例えば有限要素法等を利用して計算すると、区画毎に基礎に必要な支持力を判断できる。その結果を利用すると、基礎を部分的に省略することができる箇所が増える。即ち、この
図5の例に示すような、枝状の基礎構造を実現できる。これで、基礎全体のコストも低減できる。なお、図中、黒丸はオス型接合金具20とメス型接合金具22の連結部である。黒丸の位置を見れば、どの基礎梁がメス型接合金具22を有しているか区別がつく。
【0036】
ここで、各基礎梁は、建物の外周壁相当部分を支持する外側基礎部Aと、建物の外周壁相当部分以外を支持する内側基礎部Bのいずれかを構成している。外側基礎部Aには、一対の基礎梁の端面にその端部を挟まれて(図中Fの部分)外側基礎部から枝状に伸びた部分Eがある。また、内側基礎部Bには、建物の床が存在しない区画Dの四方を囲む環状部Cや、基礎梁が相互に直角に突き当たる部分Gや、基礎梁が相互に直角に交差する部分Hがある。外側基礎部に一端を連結固定した内側基礎部は、外側基礎部に一端を支えられるから、環状に構成しなくても十分な強度を有する。だから、環状部を設けない枝状の不連続な構造にすることができる。
【0037】
ユニットバス等が納められる部分は、基礎梁で四方が囲まれている。これが環状部Cである。一般に、建物の床下は点検が可能な構造が求められている。ユニットバス等が納められる部分は、建物の床が存在しないから、この区画は床下の点検作業は要らない。一方、建物の床が存在する部分は、枝状の不連続な構造にしているから、容易に点検ができる。これも、このような基礎構造の利点である。
【実施例2】
【0038】
図6は、枝状の基礎梁を形成するための連結構造説明図である。
(a)は一方の端部の側面にメス型接合金具22を設けた例を示す。基礎梁12の端部には、その端面だけでなく、側面にも接合金具を取り付けることができる。外側基礎部を構成する基礎梁が相互に直角に端部を接する部分に配置される。さらに、その両端部以外の側面に、独立したメス型接合金具22Aが設けられている。この独立したメス型接合金具22Aに、内側基礎部を構成するいずれかの基礎梁の端部に設けられたオス型接合金具20が接続される。こうして、最小限の基礎で十分な強度を備えた内側基礎部を実現できる。
【0039】
図6(c)は、基礎梁の別の分岐構造例を示す。図のように、オス型接合金具20を有する基礎梁12Aが直線上に配置されている。これらの基礎梁12Aは、外側基礎部を構成している。一方、1個の基礎梁12Dの端部を挟む両側面にメス型接合金具22を配置した。このようにして、外側基礎部の直線部分を構成する一対の基礎梁12Aの端面に挟まれて、外側基礎部の側面方向に一部を張り出している枝状の基礎梁12Dが設けられる。端部が他の基礎梁12Aに挟まれているから、基礎梁12Dは横方向(図中矢印Y方向)の力に対して非常に強い構造になる。この基礎梁12Dに連結される内側基礎部(図示しない)も高い強度を保持できるという効果がある。
図5Eの部分に例示した構造である。
【0040】
図6(c)は互いに直角に交差するように配置された基礎梁を上方から見た概略図である。このように、複数の基礎梁が相互に直角に交差しもしくは突き当たる部分があるときには、いずれか一方の基礎梁の側面にメス型接合金具22を設ける。あらかじめ、各基礎梁の側面に垂直な方向の応力を計算して、より大きな応力を受ける方向の基礎梁の側面にメス型接合金具を設けるとよい。その場合も、
図6(d)の例と同様に強度を高めることができる。
図5GやHの部分に例示した構造である。
【0041】
図7は基礎梁に埋め込まれた接合金具22の固定構造を示す説明図である。
図7(a)は両端にメス型接合金具22を配置した金具の平面図、(b)はその側面図、(c)はその端面図である。また、(d)は、高さのことなる基礎梁の連結構造を示す側面図である。
【0042】
図6(c)や(d)に示した基礎梁には、
図7(a)に示すように、両端にメス型接合金具22を配置した金具が、基礎梁12を横断するように埋め込まれている。両端のメス型接合金具22は、透孔25を有する連結部24により連結されている。この構造により、両端のメス型接合金具22に連結される基礎梁から加わる引っ張り荷重に対して高い強度を保つことができる。さらに、連結部24に透孔25を設けているので、ホールダウン金物やアンカーボルト等をここから突き出させることができる。
【0043】
なお、
図7(b)と(c)に示すように、メス型接合金具22の下面には、底板23が設けられている。オス型接合金具20(
図1)をメス型接合金具22に嵌め込んだとき、オス型接合金具20が最適な状態でメス型接合金具22と嵌り合うように、底板23がオス型接合金具20の突き抜けを防止している。これは、全てのメス型接合金具22について共通の構造であることが好ましい。
【0044】
図7(d)において、左側の基礎梁12eと右側の基礎梁12fとは、その高さが異なる。建物の上部構造の関係で、このような高さの異なる基礎梁が必要になることがある。その場合には、図の左下に示したように、金属板からなる略三角形の固定枠28にオス型接合金具20を固定したものを、高い方の基礎梁12eに埋め込むとよい。
【0045】
図8は、基礎梁の接合部分の構造を説明する図で、(a)はメス型接合金具22を設けた部分の基礎梁端面図、(b)はそのX−X線に沿う部分縦断面図、(c)は部分上面図、(d)はオス型接合金具20を設けた部分の基礎梁端面図、(e)はそのY−Y線に沿う部分縦断面図、(f)は部分上面図である。
【0046】
図6で説明したように、基礎梁の各部にメス型接合金具22を配置することができる。その構造はいずれも、
図8(a)〜(c)に示すようなものにする。図の(a)の基礎梁12Bには、連結部分の上面から垂直下方に向かって一定の長さの溝35が設けられている。メス型接合金具22は、溝35の下端で、溝35中に全体が隠れるように配置される。メス型接合金具22は本体に埋め込まれた鉄筋34により支持固定されている。
【0047】
一方、オス型接合金具20は、少し幅の広い溝36中からメス型接合金具22に嵌り合う部分を外部に突出させるように配置されている(
図8(f)。メス型接合金具22と同様に、鉄筋34により支持固定されている。図の例では、基礎梁12Aと12Bを例にとって説明するが、この構造は、
図6に示した基礎梁でも同様である。
【0048】
ここで、メス型接合金具22が配置された溝35は、オス型接合金具20の突出した先端の部分を、基礎梁12の上面からメス型接合金具22まで、垂直下方に降下させることができる断面寸法に設定されている。一方、オス型接合金具20の配置された部分の溝36は、やや浅くて広いことが好ましい。
【0049】
オス型接合金具20とメス型接合金具22の下方に、段状の凹陥部からなるシアコッター26が設けられている。オス型接合金具20の下側にあるシアコッター26にはその上方の溝36の下端が到達している。オス型接合金具20をメス型接合金具22に嵌め込んだ後、基礎梁12の接合部に、溝36を通じて上方からグラウト材を注入する。グラウト材は、基礎梁12A、12Bの相対する面の隙間と、溝35側と、相対する一対のシアコッター26の空間を満たして固化する。即ち、溝36はグラウト材を注入するための案内溝の役割を果たす。
【実施例3】
【0050】
図9は、基礎構造の設計装置のブロック図である。
上記のような基礎構造の設計をこの装置によって自動化する。図の設計装置42は演算処理装置44と記憶装置46とを備えている。設計装置42はディスプレイやキーボードやマウス等のマンマシンインタフェースを備えたパーソナルコンピュータ等により実現する。
【0051】
演算処理装置44に設けられた各手段は、コンピュータプログラムによりコンピュータに付与された機能ブロックを表している。記憶装置46には、演算処理に使用するデータと演算処理の過程で処理されるデータが記憶される。記憶装置46に記憶された建物設計データ76は、上部構造も含む建物全体の設計データか、あるいは、その設計データから、基礎構造設計計算に必要なデータだけを抜き出してきたものである。
【0052】
基礎構造設計データ78は、基礎梁毎の、識別番号、配列位置座標、長さ等のデータを含む。識別番号は全ての基礎梁に付ける連続番号でよい。配列位置座標は、各基礎梁の基礎構造上の位置を示す。長さは長手方向の長さのことである。幅や形状は一定である。さらに、取り付ける金具がオス型かメス型かというデータと、金具の取り付け位置座標を含める。また、ホールダウン金物やアンカーボルト等の埋め込み位置の位置座標を含める。そして、金物の種類に応じた施工順を示すデータを含める。これらのデータは、これから説明する演算処理の結果として出力される。
【0053】
基礎梁の上限長データ82は、
図4(d)(e)で説明した運搬や施工の容易性の理由で決まる基礎梁の上限長である。基礎梁の種類により異なるから、該当するものが記憶装置46に記憶されている。上部構造のプレカットデータ84は、上部構造の構造材のプレカットデータである。プレカットデータの全部でも一部でも構わない。基礎構造設計データ78に含まれた金物の位置座標から、金物の連結孔の位置座標86を求める。これを上部構造のプレカットデータ84に含めておけば、金物のための連結孔を予め設けておくことができる。
【0054】
プレキャストコンクリート製の基礎梁を使用すると、金具の配置等に狂いがないので、
基礎梁の金具と連結する建物の上部構造に、プレカット工程で、予め連結孔を設けておくことができる。従来の現場施工に比べて作業性が格段に向上する。
【0055】
次に、演算処理装置44に設けた各手段の機能を説明する。基礎構造設計手段50は、建物の設計データ76を読み取って以下の手段に渡し、その出力を編集して基礎構造設計データ78を生成し出力する機能を持つ。応力計算手段52は、建物の基礎構造を構成する各基礎梁に加わる応力を計算する機能を持つ。配列計算手段54は、応力計算の結果得られた応力を支えるために必要な基礎梁の配列場所を計算する機能を持つ。
【0056】
割り付け手段56は、配列場所計算の結果得られた基礎梁の配列場所に、許容最大長以下の長さの基礎梁を割り付ける機能を持つ。位置座標計算手段58は、基礎梁と建物の上部構造とを連結する金物と、各基礎梁間を連結するオス型接合金具とメス型接合金具の位置が互いに干渉しないように、金物や金具を取り付ける位置を計算して位置座標を求める機能を持つ。
【0057】
座標追加手段60は、外側基礎部の基礎梁の側面に内側基礎部を連結する位置を検出して、検出した位置を独立したメス型接合金具を取り付ける位置座標に加える機能を持つ。金具選択手段62は、各基礎梁の端部に取り付ける金具を、オス型接合金具またはメス型接合金具に決定する機能を持つ。設計データ出力手段64は、建物の基礎構造を構成する全ての基礎梁の長さと、取り付ける金具の種別と取り付け位置座標とを含む設計データを出力する機能を持つ。
【0058】
施工順指定手段66は、メス型接合金具を含む基礎梁を、当該メス型接合金具にオス型接合金具を連結する基礎梁よりも先に施工するように、各基礎梁の施工順を決定して、施工順データ80を生成して、前記設計データに含める機能を持つ。これらの手段により、基礎構造設計データ78を自動的に生成して、基礎梁の生産ラインの制御に使用することができる。金具の種類に応じた施工順も自動的に決定して、作業指示書の作成等に利用することができる。
【0059】
プレカットデータ生成手段68は、基礎梁の金具と連結する建物の上部構造のプレカットデータを生成して出力する機能を持つ。連結構造選択手段70は、枝状の基礎梁を設ける場合に、その構造を自動的に選択する。まず、第1の連結構造を、
図6(b)に示すものに設定し、第2の連結構造を、
図6(c)に示すものに設定しておく。
【0060】
即ち、外側基礎部を構成する基礎梁の両端部以外の側面に独立したメス型接合金具を設けて、内側基礎部の端部に設けられたオス型接合金具と連結するものを第1の連結構造に設定しておく。また、外側基礎部の直線部分を構成する一対の基礎梁の端面に挟まれて、外側基礎部とブリッジ状金具を介して連結され、外側基礎部の側面方向に一部を張り出している枝状の基礎梁に、内側基礎部を連結するものを第2の連結構造に設定しておく。
【0061】
連結構造選択手段は、
図6(d)に示したように、内側基礎部に加わる側面に垂直な方向の応力を計算して、この応力が一定の閾値以下のときは、第1の連結構造を選択し、この応力が一定の閾値を越えるときは、第2の連結構造を選択する機能を持つ。
【0062】
連結構造選択手段70は、
図6(e)に示したような、内側基礎部に複数の基礎梁が相互に直角に交差しもしくは突き当たる部分があるとき、各基礎梁の側面に垂直な方向の応力を計算して、より大きな応力を受ける方向の基礎梁の側面にメス型接合金具を設けて、他の基礎梁の端部に設けられたオス型接合金具と連結する構造を選択する機能を持つ。
【0063】
加算長算出手段72は、予め定められた上限長以下のものであって、両端にオス型接合金具を設けた基礎梁と、両端にメス型接合金具を設けた基礎梁とを組み合わせて設計された基礎構造の中で、いずれかのオス型接合金具を設けた基礎梁とメス型接合金具を設けた基礎梁とを直線的に連結した部分で、隣接する一対の基礎梁の加算長を算出する機能を持つ。
【0064】
変更処理手段74は、加算長が、上限長以下のものである場合に、一対の基礎梁を、加算長の長さを有し一端にオス型接合金具を設け他端にメス型接合金具を設けた基礎梁と置き換える機能を持つ。
図4(d)と(e)で説明した処理である。以下、上記の手段の動作を具体的に説明する。
【0065】
図10は、設計装置による基礎構造設計データ78の生成処理動作フローチャートである。
まず、ステップS11で、基礎構造設計手段50が記憶装置46から建物の設計データ76を読み取る。ステップS12では、応力計算手段52が各基礎梁に加わる応力を計算をする。ステップS13では、配列計算手段54が基礎梁の配列場所を計算する。ステップS14では、割り付け手段56が基礎梁の長さを選択し、ステップS15で、配列場所の割り付けをする。ステップS16では、位置座標計算手段58が金物の取り付け位置座標の計算をする。
【0066】
ステップS17では、座標追加手段60が、内側基礎部の連結位置を検出し、ステップS18で、独立したメス型接合金具の位置座標を基礎構造設計データ78に追加する。ステップS19では、金具選択手段62が、各基礎梁について、オス型接合金具を取り付けるか、メス型接合金具を取り付けるかの選択をする。
図4(a)と(b)の構造の基礎梁を
図4(d)に示すように配列するものとして、順番に金具を選択すればよい。
【0067】
その後、設計データ出力手段64がステップS20で、これまでの計算結果をまとめて、基礎構造設計データ78の出力をする。また、プレカットデータ生成手段68は、基礎構造設計データ78に含まれた金物の位置座標を読み取って、ステップS21で、プレカットのための、金物の連結孔の位置座表86を出力する。
【0068】
図11は、基礎梁の施工順を決定する動作のフローチャートである。
まず、ステップS31で、施工順指定手段66は、メス型接合金具を含む基礎梁を選択する。
図4(b)に示した構造の基礎梁を選択する処理である。次のステップS32で、この金具にオス型接合金具を連結する基礎梁を選択する。
図4(a)に示した構造の基礎梁を選択する処理である。そして、メス型接合金具を含む基礎梁が先で、オス型接合金具を有するほうを後にするというように、隣接する基礎梁の施工順を決定する(ステップS33)。
【0069】
ステップS34では、全ての基礎梁の施工順を決定したかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップS35の処理に移行し、ノーのときはステップS31の処理に戻る。こうして、全ての基礎梁について施工順を定めたら、ステップS35で、施工順データ80を生成する。施工順指定手段66は、ステップS36で、基礎構造設計データ78に対して、施工順のデータを追加処理するようにデータ出力をする。
【0070】
図12は枝状に伸びる内側基礎部の連結構造を決める動作フローチャートである。
連結構造選択手段70は、ステップS41で、枝状に伸びる内側基礎部が必要な部分を選択をする。この処理は基礎構造設計データ78を読みとって行う。ステップS42では、選択した部分の内側基礎部の側面に加わる応力を計算する。この応力は、外側基礎部と内側基礎部の連結部近傍のものである。ステップS43で、連結構造選択手段70は、その応力が一定の閾値以下かどうかという判断をする。
【0071】
閾値は、金具の連結部の強度に応じてあらかじめ設定しておく。この判断の結果がイエスのときはステップS44の処理に移行し、ノーのときはステップS45の処理に移行する。ステップS44では、第1の連結構造を選択する。ステップS45では、第2の連結構造を選択する。その後、連結構造選択手段70は、ステップS46で、選択した連結構造のときの金具の位置座標を基礎構造設計データ78に書き込むために計算結果を出力する。
【0072】
図13は、基礎梁が交差する場合の連結構造計算動作フローチャートである。
連結構造選択手段70は、ステップS51で、複数の基礎梁が直角に交差する内側基礎部を検出する。次に、ステップS52で、交差する部分にある各基礎梁の側面に加わる応力を計算する。ステップS53では、より大きな応力を受ける基礎梁の側面を選択する。ステップS54で、その側面にメス型接合金具を設けることにして、取り付け位置座標を決定する。ステップS55では、他の基礎梁の端部にオス型接合金具を設けることにして、取り付け位置座標を決定する。その後、決定した位置座表を、基礎構造設計データ78に書き加えるために出力する。
【0073】
次に、連結構造選択手段70は、ステップS56で、複数の基礎梁が直角に突き当たる内側基礎部を検出する。ステップS57で、各基礎梁の側面に加わる応力を計算する。ステップS58では、より大きな応力を受ける基礎梁の側面を選択する。ステップS59では、その側面にメス型接合金具を設けることにして、取り付け位置座標を決定する。ステップS60では、他の基礎梁の端部にオス型接合金具を設けることにして、取り付け位置座表を決定する。その後、決定した位置座表を、基礎構造設計データ78に書き加えるために出力する。
【0074】
図14は、直線状に接続された2個の基礎梁を1個の基礎梁に置き換える動作フローチャートである。
まず、ステップS61で、基礎梁の上限長Kを選択をする。この処理は加算長算出手段72が、記憶装置46に記憶された基礎梁の上限長データ82を読みとって行う。ステップS62では、基礎構造設計データ78を参照して、基礎梁の直線的連結部分の検出をする。ステップS63では、隣接する一対の基礎梁の加算長を算出する。ステップS64では、加算長算出手段72が、加算長Lが上限長K以下かどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップS65の処理に移行し、ノーのときはステップS67の処理に移行する。
【0075】
ステップS65では、加算長算出手段72が、一方がオス−オス型の基礎梁で他方がメス−メス型の基礎梁かどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップS66の処理に移行し、ノーのときはステップS67の処理に移行する。ステップS66では、変更処理手段74が、加算長Lのオス−メス型の基礎梁と置き換える処理を実行する。従って基礎構造設計データ78が書き換えられる。ステップS67では、全ての基礎梁について直線的連結部分を検出したかどうかを判断する。検出済みであれば処理を終了する。未検出のものがあれば、ステップS62に戻る。以上のようにして、基礎構造設定データ78が最適化される。
【0076】
なお、上記の演算処理装置に含まれた手段は、機能ブロックで図示した単位でモジュール化されてもよいし、複数の機能ブロックを組み合わせて一体化されてもよい。また、上記の手段を実現するコンピュータプログラムは、既存のアプリケーションプログラムに組み込んで使用してもよい。本発明を実現するためのコンピュータプログラムは、例えばCD−ROMのようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、任意の情報処理装置にインストールして利用することができる。