特許 6983053 構造計算支援システム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983053

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】構造計算支援システム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/13 20200101AFI20211206BHJP

   E04B 1/18 20060101ALI20211206BHJP

   E04B 5/40 20060101ALI20211206BHJP

   G06F 119/14 20200101ALN20211206BHJP

【ＦＩ】

   G06F30/13

   E04B1/18 AESW

   E04B5/40 A

   G06F119:14

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-240336(P2017-240336)

(22)【出願日】2017年12月15日

(65)【公開番号】特開2019-109569(P2019-109569A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2020年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】316001674

【氏名又は名称】センクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀宣

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 克哉

【審査官】 堀井 啓明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２８２８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０７８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１７９７５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３０／００−３０／３９８

Ｅ０４Ｂ １／１８

Ｅ０４Ｂ ５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造計算支援システムであって、
少なくとも、柱および梁の配置を含む計算条件を入力する入力部と、
少なくとも、前記柱および前記梁の強度特性と、デッキプレートの長手方向および短手方向の強度特性を記憶する記憶部と、
前記柱および前記梁の配置に基づいて、前記梁の間隔が短い方向を、前記デッキプレートの長手方向とするデッキプレート方向決定部と、
前記入力部によって入力された前記柱および前記梁の配置と、前記記憶部から読みだされた前記柱および前記梁の強度特性と、前記デッキプレートのそれぞれの方向の強度特性に基づいて、構造骨組みおよび床スラブの構造計算を行う計算部と、
前記計算部で計算された構造骨組みおよび床スラブの構造計算結果を出力する出力部と、
を具備することを特徴とする構造計算支援システム。

【請求項2】

前記デッキプレート方向決定部は、４本の前記柱で囲まれたそれぞれの領域ごとに、小梁がある場合には、前記小梁に垂直な方向を、前記デッキプレートの長手方向とし、小梁がない場合には大梁の間隔の狭い方向を前記デッキプレートの長手方向とすることを特徴とする請求項１記載の構造計算支援システム。

【請求項3】

前記計算部における構造骨組みの計算において、前記梁の強度特性に、前記デッキプレートおよび前記デッキプレート上に打設されたコンクリートの強度特性を加味して前記デッキプレートが配置された前記梁の強度を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造計算支援システム。

【請求項4】

コンピュータを、
少なくとも、柱および梁の配置を含む計算条件を入力する入力手段と、
少なくとも、前記柱および前記梁の強度特性と、デッキプレートの長手方向および短手方向の強度特性を記憶する記憶手段と、
前記柱および前記梁の配置に基づいて、前記梁の間隔が短い方向を、前記デッキプレートの長手方向とするデッキプレート方向決定手段と、
前記入力手段によって入力された前記柱および前記梁の配置と、前記記憶手段から読みだされた前記柱および前記梁の強度特性と、前記デッキプレートのそれぞれの方向の強度特性に基づいて、構造骨組みおよび床スラブの構造計算を行う計算手段と、
前記計算手段で計算された構造骨組みおよび床スラブの構造計算結果を出力する出力手段として機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築物の構造計算を行う構造計算支援システム及びプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、建築物の設計時には、常時や地震時の構造計算（強度検討）を行い、各部の耐力や変形が算出される。このような計算を行う際には、構造計算支援システム（プログラム）が用いられる。当該システムに、必要なデータを入力することで、構造計算が行われる。

【0003】

このような構造計算支援システムとしては、例えば、設計検証支援装置と設計変更装置とが、通信によってデータの受け渡しをする設計支援システムがある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２３００４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような従来の構造設計支援システムでは、計算に用いられる多くの情報を入力する必要がある。このため、可能な限り、入力の手間を省略することが求められる。

【0006】

一方、構造物においては、コンクリート床スラブの型枠と構造体とを兼ねたデッキプレートが用いられる場合がある。このようなデッキプレートは、その強度特性として、方向性を有する。すなわち、デッキプレートを用いた構造物の構造計算においては、デッキプレートの方向も、強度計算に対して必要な情報として入力する必要がある。

【0007】

しかし、デッキプレートの配置は、各柱間毎に異なる場合があり、それぞれの柱間毎に、デッキプレートの配置の向きをそれぞれ入力する必要があり、手間であった。

【0008】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、入力の手間を削減することが可能な、建築物の構造計算を行う構造計算支援システム等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】

【0009】

前述した目的を達成するため、第１の発明は、構造計算支援システムであって、少なくとも、柱および梁の配置を含む計算条件を入力する入力部と、少なくとも、前記柱および前記梁の強度特性と、デッキプレートの長手方向および短手方向の強度特性を記憶する記憶部と、前記柱および前記梁の配置に基づいて、前記梁の間隔が短い方向を、前記デッキプレートの長手方向とするデッキプレート方向決定部と、前記入力部によって入力された前記柱および前記梁の配置と、前記記憶部から読みだされた前記柱および前記梁の強度特性と、前記デッキプレートのそれぞれの方向の強度特性に基づいて、構造骨組みおよび床スラブの構造計算を行う計算部と、前記計算部で計算された構造骨組みおよび床スラブの構造計算結果を出力する出力部と、を具備することを特徴とする構造計算支援システムである。

【0010】

前記デッキプレート方向決定部は、４本の前記柱で囲まれたそれぞれの領域ごとに、小梁がある場合には、前記小梁に垂直な方向を、前記デッキプレートの長手方向とし、小梁がない場合には大梁の間隔の狭い方向を前記デッキプレートの長手方向とすることが望ましい。

【0011】

前記計算部における構造骨組みの計算において、前記梁の強度特性に、前記デッキプレートおよび前記デッキプレート上に打設されたコンクリートの強度特性を加味して前記デッキプレートが配置された前記梁の強度を算出してもよい。

【0012】

第１の発明によれば、柱や梁の配置から、自動的にデッキプレートの向きが決定されるため、デッキプレートの向きを入力する必要がなく、デッキプレートの向きを入力する手間を省くことができる。また、デッキプレートの向きが決まれば、床荷重伝達方向等の計算条件の入力を省略することができる。

【0013】

また、小梁の有無を考慮して、デッキプレートの向きを決定すれば、デッキプレートの向きをより適切に設定することができる。

【0014】

また、梁の強度特性を計算する際、デッキプレートの強度とデッキプレート上に打設されたコンクリートの強度特性を加味することで、より正確な強度特性を算出することができ、適切な構造計算を行うことができる。

【0015】

第２の発明は、コンピュータを、少なくとも、柱および梁の配置を含む計算条件を入力する入力手段と、少なくとも、前記柱および前記梁の強度特性と、デッキプレートの長手方向および短手方向の強度特性を記憶する記憶手段と、前記柱および前記梁の配置に基づいて、前記梁の間隔が短い方向を、前記デッキプレートの長手方向とするデッキプレート方向決定手段と、前記入力手段によって入力された前記柱および前記梁の配置と、前記記憶手段から読みだされた前記柱および前記梁の強度特性と、前記デッキプレートのそれぞれの方向の強度特性に基づいて、構造骨組みおよび床スラブの構造計算を行う計算手段と、前記計算手段で計算された構造骨組みおよび床スラブの構造計算結果を出力する出力手段と、して機能させることを特徴とするプログラムである。

【0016】

第２の発明によれば、入力の手間を抑制することが可能な構造計算支援システムを提供することが可能である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、入力の手間を削減することが可能な、建築物の構造計算を行う構造計算支援システム等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】デッキプレート１を示す斜視図。

【図2】（ａ）は、柱９と大梁１１及び小梁１３の配置を示す平面図、（ｂ）は、デッキプレート１を配置した状態を示す平面図。

【図3】床スラブ１５を構築した状態を示す側方図。

【図4】構造計算支援システム２０のハードウェアの構成を示す図。

【図5】構造計算支援システム２０の処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態にかかる構造計算支援システムについて説明する。図１は、デッキプレート１を示す斜視図である。デッキプレート１は、プレート３、主鉄筋５及び副鉄筋７等から構成される。

【0020】

プレート３は、例えば、細かな波形が成形された鋼板である。プレート３の長手方向に沿って、主鉄筋５が配置されて固定される。また、主鉄筋５に対して、所定の角度で、副鉄筋７が固定される。このようにして構成されるデッキプレート１は、長手方向（図中Ａ）の曲げに対する強度が、短手側（図中Ｂ）の曲げに対する強度よりも大きい。すなわち、デッキプレート１は、その方向によって、強度特性が異なる。

【0021】

図２は、デッキプレート１の配置について示す平面図であり、図２（ａ）は、柱９、大梁１１及び小梁１３の配置を示す図、図２（ｂ）は、デッキプレート１を配置した状態を示す図である。図２（ａ）に示すように、４本の柱９同士の間には、大梁１１が配置される。また、対向する大梁１１同士の間には、当該大梁１１に略平行に、複数の小梁１３が固定される。

【0022】

このように、小梁１３が配置される場合には、小梁１３同士の距離（図中Ｅ）が、これと直交する方向の大梁１１同士の距離（図中Ｄ）よりも短くなる。この場合には、梁の間隔が短い方向である、小梁１３に垂直な方向をデッキプレート１の長手方向としてデッキプレート１が配置される。なお、図２（ａ）において、小梁１３が設けられない場合には、対向する大梁１１同士の間隔（図中ＣまたはＤ）の内、距離の短い方向（例えば図中Ｄ）を、デッキプレート１の長手方向とする。このように配置することで、構造物の耐力等に有利となる。

【0023】

図３は、このようにしてデッキプレート１を配置した状態で、上方にコンクリートを打設し、床スラブ１５を構築した状態を示す。床スラブ１５は、デッキプレート１とともに、大梁１１等と一体化する。この状態における構造骨組み（柱９、大梁１１、小梁１３）および床スラブ１５について構造計算が行われ、所望の耐力等を有するかどうか、確認を行うことができる。

【0024】

次に、上記構造計算を行う構造計算支援システムについて説明する。図４は、構造計算支援システム２０を示すハードウェア構成図である。構造計算支援システム２０は、例えばコンピュータであり、制御部２３、記憶部２５、メディア入出力部２７、通信制御部２９、入力部３１、表示部３３、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５等から構成され、それらがバス３７を介して接続される。

【0025】

制御部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。ＣＰＵは、記憶部２５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス３７を介して接続された各装置を駆動制御し、構造計算支援システム２０が行う処理を実現する。

【0026】

ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部２５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部２３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

【0027】

記憶部２５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）であり、制御部２３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部２３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。また、記憶部２５には、本発明において用いられる、各種データが保管される。例えば、柱９、大梁１１及び小梁１３の強度特性と、デッキプレート１の長手方向および短手方向のそれぞれの強度特性が記憶されている。

【0028】

メディア入出力部２７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。

【0029】

通信制御部２９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースである。

【0030】

入力部３１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部３１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。

【0031】

表示部３３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。

【0032】

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部３５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。

【0033】

バス３７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。ここで、構造計算支援システム２０としては、上記構成をすべて含むものに限定されるものではなく、本発明の機能を奏するために必要な構成のみを有すればよい。

【0034】

次に、構造計算支援システム２０の動作について説明する。図５は、構造計算支援システム２０の動作を示すフローチャートである。構造計算支援システム２０は、常時および地震時における建築物の耐力や変形などを計算で算出するものであり、構造体が所望の強度を有するかどうかを計算で確認することができる。

【0035】

まず、入力部３１によって、少なくとも柱９および梁（大梁１１および小梁１３）の配置を含む、計算条件を入力する（ステップ１０１）。なお、入力する条件には、柱９等の配置のみではなく、使用される部材の型番やサイズなどを含めてもよく、または、各部材の強度等を含めてもよい。例えば、使用されるデッキプレート１や柱９等の種類やサイズを入力条件に含めることができる。なお、この場合には、各部材の種類やサイズごとに、強度特性のデータがあらかじめ記憶部２５に記憶されており、各部材に紐づけられる。

【0036】

次に、制御部２３は、４本の柱９で囲まれたそれぞれの領域ごとに、小梁１３がある否かを判定する（ステップ１０２）。

【0037】

小梁１３がある場合には、制御部２３のデッキプレート方向決定部は、小梁１３に垂直な方向を、デッキプレート１の長手方向と決定する（ステップ１０３）。すなわち、小梁１３がある場合には、小梁１３の間隔が、これと直交する大梁１１間の距離よりも短くなるため、梁の間隔が短い方向を、デッキプレート１の長手方向とする。

【0038】

一方、小梁１３がない場合には、制御部２３のデッキプレート方向決定部は、大梁１１の間隔の狭い方向をデッキプレート１の長手方向とする決定する（ステップ１０４）。なお、梁間距離が同じの場合には、隣り合う他の領域におけるデッキプレートの方向と合わせればよい。以上のようにして、制御部２３のデッキプレート方向決定部は、柱９および梁（大梁１１及び小梁１３）の配置に基づいて、４本の柱９で囲まれた全ての領域に対して、梁の間隔が短い方向を、デッキプレート１の長手方向と決定する。

【0039】

次に、ステップ１０１において、入力部３１によって入力された柱９および梁（大梁１１および小梁１３）の配置と、少なくとも、記憶部２５から読みだされた柱９、大梁１１および小梁１３の強度特性と、デッキプレート１のそれぞれの方向の強度特性や計算条件に基づいて、制御部２３の計算部は、構造骨組みおよび床スラブの構造計算を行う（ステップ１０５）。

【0040】

なお、制御部２３の計算部における、構造骨組みの計算においては、梁の強度特性に、デッキプレート１およびデッキプレート１上に打設されたコンクリートの強度特性も加味され、デッキプレート１が配置された梁の強度が算出される。例えば、従来の構造計算においては、梁の強度計算と、床スラブ１５の強度特性とは別に計算されていたが、本実施形態では、梁上に床スラブ１５がスタッドコネクタ等により一体で構築された構造体として、梁の強度が計算される。このようにすることで、より正確な強度計算を行うことができる。このため、過剰な強度を有する梁を選択する必要がなく、適切な梁の選択を行うことができる。

【0041】

次に、制御部２３は、表示部３３やメディア入出力部２７などの出力部に対して、計算部で計算された構造骨組みおよび床スラブの構造計算結果を出力する（ステップ１０６）。以上により、構造計算を行うことができる。

【0042】

以上、本実施の形態によれば、デッキプレート１の配置方向については、使用者がシステムに入力することなく、自動的に決定されるため、入力の手間を省くことができる。この際、梁間隔の短い側をデッキプレート１の長手方向とすることで、構造物の強度の弱い方向に対して、デッキプレート１の強度の高い方向を適用することができ、効率よく構造物の強度特性を向上させることができる。

【0043】

また、小梁１３の有無も考慮することで、より適切に、デッキプレート１の方向を決定することができる。

【0044】

また、構造骨組みの計算において、梁の強度特性に、デッキプレート１およびデッキプレート１上に打設されたコンクリートの強度特性を加味することで、梁の強度をより正確に算出することができる。

【0045】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0046】

１………デッキプレート
３………プレート
５………主鉄筋
７………副鉄筋
９………柱
１１………大梁
１３………小梁
１５………床スラブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】