JP-2026076534-A - 床小梁設計支援装置

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Abstract

【課題】評価結果が良好な床スラブ及び床スラブを支持する小梁の配置案を提案し、床小梁の設計を支援する床小梁設計支援装置を提供する。【解決手段】床小梁設計支援装置１０は、小梁を、床スラブを囲繞する大梁の間に架設される一次小梁を含んで配置されるように設計し、一次小梁に交差する一次小梁交差方向の一方の側から他方の側へと小梁の配置をみたときに、一次小梁と、一次小梁と大梁との間又は一次小梁間に架設される二次小梁と、の何れかが出現する順に、一次小梁に対応する第１の数字と、二次小梁に対応する第２の数字とを列記して形成される小梁列記数値により小梁の配置の態様を表現し、小梁列記数値を総当たり的に計算して各々に対応する配置案を生成する小梁配置案生成部１２と、生成した複数の配置案の各々に対し、構造計算を行って評価する構造計算部１３と、評価結果が最も良好な配置案を抽出して提案する小梁配置案提案部１４と、を備える。【選択図】図１０

Inventors

加納和麻
岡山真之介
宮本悠平
蘇カイティン

Assignees

大成建設株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (3)

床スラブ及び前記床スラブを支持する小梁の設計を支援する床小梁設計支援装置であって、前記小梁は、前記床スラブを囲繞する大梁の間に架設される一次小梁を含んで配置されるように設計され、前記一次小梁に交差する一次小梁交差方向の一方の側から他方の側へと、前記小梁の配置をみたときに、前記一次小梁と、前記一次小梁と前記大梁との間または前記一次小梁間に架設される二次小梁と、のいずれかが出現する順に、前記一次小梁に対応する第１の数字と、前記二次小梁に対応する第２の数字と、を列記して形成される、小梁列記数値により、前記小梁の前記配置の態様が表現され、前記小梁の配置案は、前記小梁列記数値を含み、前記小梁が配置される前記小梁列記数値を総当たり的に計算して、計算された前記小梁列記数値の各々に対応する前記配置案を生成する、小梁配置案生成部と、生成された複数の前記配置案の各々に対し、当該配置案に含まれる前記小梁列記数値に対応するように前記小梁を配置した際の構造計算を行って、当該配置案を評価する、構造計算部と、評価結果が良好な前記配置案を抽出して提案する、小梁配置案提案部と、を備えていることを特徴とする床小梁設計支援装置。
床スラブ及び前記床スラブを支持する小梁の設計を支援する床小梁設計支援装置であって、前記床スラブに関する１または複数の指標の各々を軸として形成される座標空間が、前記小梁の配置に関する複数の態様の各々に対応する領域に分割された、小梁配置態様領域マップを備え、前記座標空間上の各座標は、前記指標の各々が当該座標の座標値にそれぞれ設定されたときの評価が最も良好となるような前記態様に対応する前記領域に属するように、前記小梁配置態様領域マップの前記座標空間は前記領域に分割され、前記指標の各々において値が指定されたときに、前記小梁配置態様領域マップから、前記指標の各々において指定された前記値を前記座標値とする前記座標が属する前記領域に対応する前記態様を取得する、小梁態様取得部と、取得された前記態様に従って前記小梁を配置した配置案に対する構造計算を行って、当該配置案を評価する、構造計算部と、評価結果と共に前記配置案を提案する、小梁配置案提案部と、を備えていることを特徴とする床小梁設計支援装置。
１または複数の前記指標は、第１指標と第２指標であり、前記第１指標及び前記第２指標は、前記床スラブの長辺方向の長さと、前記床スラブの短辺方向の長さを前記長辺方向の前記長さで除算した値である辺長比であり、前記床スラブの積載荷重が取り得る複数の値と、前記床スラブのスラブ厚が取り得る複数の値と、の組み合わせの各々に対応するように、前記小梁配置態様領域マップが複数、設けられ、前記第１指標及び前記第２指標に加え、前記積載荷重、前記スラブ厚の各々において値が指定されたときに、前記小梁態様取得部は、指定された前記積載荷重の前記値と、指定された前記スラブ厚の前記値と、に対応する前記小梁配置態様領域マップを選定し、選定された前記小梁配置態様領域マップから、前記第１指標及び前記第２指標の各々において指定された前記値を前記座標値とする前記座標が属する前記領域に対応する前記態様を取得することを特徴とする請求項２に記載の床小梁設計支援装置。

Description

本発明は、床スラブ及び床スラブを支持する小梁の設計を支援する床小梁設計支援装置に関する。一般に、建築物を構成する床スラブは、床スラブを囲繞するように配置される大梁と、大梁の間に架設される小梁と、によって、支持される。特許文献１には、大梁および／または小梁によって構成される梁構造部と、該梁構造部上に配設される複数の滑動支承部と、該滑動支承部の上に配設される床スラブを有する免震床構造であって、地震時に床スラブに加わる慣性力が、滑動支承部上の床スラブを水平方向に変位させる免震床構造が、開示されている。大梁は隣り合う柱を連結するように矩形平面の周囲に配置され、その内部に小梁が配置されている。また、特許文献２には、複数の柱部材と、柱部材に架設される複数の大梁と、複数の大梁で取り囲んだ内側に設けられる小梁と、小梁の上方に設けられる床スラブとを備える構造が開示されている。更に、特許文献３には、複数の柱部材と、複数の柱部材に架設される複数の大梁と、複数の大梁で取り囲まれ、複数の大梁に架設される小梁と、複数の大梁及び小梁の上方に設けられる床スラブとを備える床構造が、開示されている。ところで、建築物を設計するに際しては、床スラブを囲繞する大梁の間に、どのように小梁を架設させて設けるか、小梁を１本も配置しないという選択肢も含め、その配置の態様を決定して、床スラブと小梁を設計する必要がある。このような床小梁の設計は、従来においては、経験則に基づいて、行われることが多い。しかし、経験則に基づいて床小梁を設計する場合においては、床小梁の設計が何らかの計画的な手法に基づいてなされるとは限らない。したがって、建設コスト等の所望される性能に関して評価が良好な、なんらかの配置案がいったん想到されると、当該配置案よりもより良好な評価結果で実現可能な他の配置案が実際にはあったとしても、この他の配置案は見逃され、結果として、より良好な評価結果で施工する機会が喪失される可能性がある。評価結果がより良好な小梁の配置案を提案することで、床小梁の設計を支援することが、望まれている。特開２００７－２３１５２３号公報特開２０１８－３５５６号公報特開２０２２－１１１５７９号公報本発明の第１実施形態及び第２実施形態の床小梁設計支援装置において設計を支援する対象となる小梁が設けられる柱梁架構の側面図である。図１の柱梁架構の伏図であり、小梁の配置の態様の第１の例を示す図である。小梁の配置の態様の第２の例を示す図である。小梁の配置の態様の第３の例を示す図である。図４に示される第３の例において、２本の一次小梁が近接して設けられた場合を示す図である。図４に示される第３の例において、２本の一次小梁が大きく離間して設けられた場合を示す図である。小梁の配置の態様の第４の例を示す図である。図７に示される第４の例において、一次小梁が一方の大梁に近接して設けられた場合を示す図である。図７に示される第４の例において、一次小梁が他方の大梁に近接して設けられた場合を示す図である。上記第１実施形態の床小梁設計支援装置のブロック図である。図４に示される配置案に対する構造計算の結果の一例を示す図である。床小梁設計支援装置の出力の一例を示す図である。上記第１実施形態の床小梁設計支援装置を用いた床小梁設計支援方法のフローチャートである。本発明の第２実施形態の床小梁設計支援装置のブロック図である。小梁の配置の態様の第５の例を示す図である。小梁配置態様領域マップの一例を示す図である。図１５に上記第５の例として示されるような均等配置がなされた小梁の配置の対応に対する、均等配置応答曲面の一例を示す図である。一次小梁本数を１から８の各々の値に固定した場合の均等配置応答曲面を示す図である。上記第４の例として示されるような小梁の配置の対応に対し、二次小梁の本数が１から３の各々の場合において、Ｘ軸を長辺方向の長さ、Ｙ軸を辺長比とした際の応答曲面を示す図である。上記第２実施形態の床小梁設計支援装置を用いた床小梁設計支援方法のフローチャートである。以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。（第１実施形態）本実施形態の床小梁設計支援装置は、床スラブと、床スラブを支持する小梁の設計を支援する。ここでは、床小梁設計支援装置の詳細について説明する前に、まず、床小梁設計支援装置の設計の対象となる小梁が含まれる、柱梁架構について説明する。図１は、床小梁設計支援装置において設計を支援する対象となる小梁が設けられる柱梁架構の側面図である。図２は、図１の柱梁架構の伏図であり、小梁の配置の態様の第１の例を示す図である。柱梁架構１は、柱２と、大梁３と、小梁４と、を備えている。柱２は、鉛直方向に延在して設けられている。柱２は、水平面内に沿う方向である第１水平方向Ｈ１（図２における紙面左右方向）と、水平面内で第１水平方向Ｈ１に交差する方向である第２水平方向Ｈ２（図２における紙面上下方向）と、の各々において、複数が、互いに離間して設けられている。本実施形態においては、第１水平方向Ｈ１と第２水平方向Ｈ２は互いに直交している。第１水平方向Ｈ１と第２水平方向Ｈ２は、後に説明するような小梁（一次小梁５及び二次小梁６）が延在する方向となる。したがって、小梁が直交せずに角度をつけて傾斜するように交差する場合においては、第１水平方向Ｈ１と第２水平方向Ｈ２は互いに直交せずに、一定の角度をつけて互いに交差する方向となる。なお、本実施形態においては、柱２はコンクリート充填鋼管柱によって形成されている。柱２は、これに替えて、鉄骨、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート等、他の構造によって実現されていても構わない。大梁３は、互いに隣り合う２つの柱２の間に架設して設けられている。大梁３は、第１水平方向Ｈ１に離間して設けられる２本の柱２の間に、第１水平方向Ｈ１に延在するように架設されている。また、大梁３は、第２水平方向Ｈ２に離間して設けられる２本の柱２の間に、第２水平方向Ｈ２に延在するように架設されている。大梁３と、後に説明する小梁４と、によって支持されるように、床スラブ７が構築されている。なお、本実施形態においては、大梁３と小梁４は、鉄骨によって形成されている。大梁３は、これに替えて、鉄筋コンクリート等、他の構造によって実現されていても構わない。小梁４は、一次小梁５を備えている。一次小梁５は、大梁３の間に架設されている。図２の例においては、２本の一次小梁５Ａ、５Ｂが、図２において下側に図示される大梁３Ｂと、上側に図示される大梁３Ｄと、の間に、第２水平方向Ｈ２に延びるように架設されている。図２の例においては、小梁４は、二次小梁６を備えている。二次小梁６は、一次小梁５と大梁３との間、または一次小梁５間に、架設されている。図２の例においては、左側の大梁３Ａと左側の一次小梁５Ａとの間、左側の一次小梁５Ａと右側の一次小梁５Ｂとの間、及び右側の一次小梁５Ｂと右側の大梁３Ｃとの間に、それぞれ、二次小梁６Ａ、６Ｂ、６Ｃが、第１水平方向Ｈ１に延びるように架設されている。本実施形態においては、二次小梁６は、一次小梁５に直交するように、一次小梁５に対して９０度の角度をつけて設けられているが、二次小梁６は、一次小梁５に対して傾斜して設けられても構わない。以降、大梁３に関して、「下側の」大梁３、及び「上側の」大梁３と記載する際には、「下側の」及び「上側の」の記載は、鉛直方向における上側及び下側を示すものではなく、図２等のように柱梁架構１を平面視したときの紙面上での、上側及び下側を示すものとする。図３は、小梁の配置の態様の第２の例を示す図である。図３の例においては、１本の一次小梁５が、左側の大梁３Ａと、右側の大梁３Ｃと、の間に、第１水平方向Ｈ１に延びるように架設されている。また、図３の例においては、下側の大梁３Ｂと一次小梁５の間に、２本の二次小梁６Ｄが、第２水平方向Ｈ２に延びるように架設されており、一次小梁５と上側の大梁３Ｄとの間に、２本の二次小梁６Ｅが、第２水平方向Ｈ２に延びるように架設されている。床小梁設計支援装置は、図２、図３のように４本の大梁３が、床スラブ７を囲繞するように、例えば矩形状に配された場合に、要求される強度を満たし、かつ建設コスト等の評価結果が良好となるような、小梁４の配置案Ｐを探索して提案することで、床スラブ７と小梁４の設計を支援する。本実施形態においては、小梁４の配置案Ｐを効率的に探索するために、配置案Ｐを、一次小梁５の延在する方向を示す一次小梁延在方向と、小梁の配置の態様を表現する小梁列記数値と、一次小梁の配置位置を定義する、一次小梁配置位置定義係数と、によって表現する。すなわち、配置案Ｐは、一次小梁延在方向と、小梁列記数値と、一次小梁配置位置定義係数と、を含む。なお、配置案Ｐは、本実施形態においては、少なくとも１本の一次小梁５を含むように、提案される。配置案Ｐは、二次小梁６を含まず、一次小梁５のみを含んでいても構わない。これとは異なり、床小梁設計支援装置１０が、小梁４を一本も含まないような配置案Ｐを提案することが可能となるように、床小梁設計支援装置１０が構成されていても構わない。一次小梁延在方向は、一次小梁５の延在する方向を示す。一次小梁延在方向は、第１水平方向Ｈ１と第２水平方向Ｈ２のいずれかの値をとる。図２において、一次小梁延在方向は、第２水平方向Ｈ２である。また、図３において、一次小梁延在方向は、第１水平方向Ｈ１である。小梁列記数値は、小梁４の配置の態様Ａを表現する。配置の態様Ａは、何本の一次小梁５が設けられるか、及び、大梁３と一次小梁５の間、一次小梁５どうしの間の各々に、何本の二次小梁６が設けられるか、を示すことで、小梁４が全体としてどのようなようす（配置のパターン）で設けられているのかを表す。小梁列記数値は、一次小梁５に交差して、二次小梁６が延在する一次小梁交差方向ＤＯ（すなわち、図２における第１水平方向Ｈ１、図３における第２水平方向Ｈ２）の一方の側ＤＯ１から他方の側ＤＯ２へと、小梁４の配置をみたときに、一次小梁５と、二次小梁６と、のいずれかが出現する順に、一次小梁５に対応する第１の数字と、二次小梁６に対応する第２の数字と、を列記することで、形成される。例えば、図２の例においては、一次小梁５は第２水平方向Ｈ２に延在しており、二次小梁６は、一次小梁５に交差して第１水平方向Ｈ１に延びるように設けられているため、一次小梁交差方向ＤＯは第１水平方向Ｈ１となる。この一次小梁交差方向ＤＯにおいて、一方の側ＤＯ１を図２における紙面左側、他方の側ＤＯ２を図２における紙面右側とする。この場合において、一方の側ＤＯ１から他方の側ＤＯ２へと、小梁４の配置をみると、二次小梁６Ａ、一次小梁５Ａ、二次小梁６Ｂ、一次小梁５Ｂ、二次小梁６Ｃの順に、小梁４が出現する。この順に従って、一次小梁５に対応する第１の数字と、二次小梁６に対応する第２の数字と、を列記すると、第２の数字、第１の数字、第２の数字、第１の数字、第２の数字となる。例えば、第１の数字を「１」、第２の数字を「０」とすると、これら２つの数字を用いた２進数「０１０１０」を小梁列記数値とすることで、図２に示される配置の態様Ａ１を表すことができる。したがって、図２に示される配置案Ｐ１は、一次小梁延在方向である第２水平方向Ｈ２、配置の態様Ａ１を表す小梁列記数値「０１０１０」、及び後に説明する一次小梁配置位置定義係数（この場合においては例えば０）により、表すことができる。また、図３の例においては、一次小梁５は第１水平方向Ｈ１に延在しており、二次小梁６は、一次小梁５に交差して第２水平方向Ｈ２に延びるように設けられているため、一次小梁交差方向ＤＯは第２水平方向Ｈ２となる。この一次小梁交差方向