JP2018168630A - 応力又はたわみの算出システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユニット式建物において、その架構体に生じる応力又はたわみを比較的容易に算出することができる応力又はたわみの算出システムを提供する。【解決手段】ユニット式建物の設計データに基づいて、建物の架構体を複数の鉛直フレームに分解し、その分解した鉛直フレームを対象フレームとし、その対象フレームに生じる応力を算出する。鉛直荷重時応力算出部は、複数種類の鉛直フレームについて、鉛直フレームに単位鉛直荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームに生じる応力を単位鉛直荷重時応力として記憶しておく単位鉛直荷重時応力データベース６０と、対象フレームに作用する実荷重を取得する実鉛直荷重取得部５４とを備え、実鉛直荷重取得部５４により取得された対象フレームに作用する実荷重と、単位鉛直荷重時応力データベース６０に記憶された当該対象フレームの単位鉛直荷重時応力とに基づき、当該対象フレームに生じる応力を算出する。【選択図】 図７

Description

本発明は、ユニット式建物の架構体に生じる応力又はたわみを算出するための算出システムに関する。

この種のシステムとして、特許文献１には、柱と梁とがピン接合されてなる架構体を備えた建物について、その架構体（柱及び梁）に生じる応力を算出する応力算出システムが開示されている。このシステムでは、架構体に単位水平荷重を作用させた場合に当該架構体に生じる応力が予めテーブルとして記憶され、そのテーブルと、実際に架構体に作用する実荷重とに基づいて、架構体に生じる応力が算出されるようになっている。この場合、応力解析をすることなく、架構体の応力を比較的容易に算出することができる。

特開２０１１−１８３１５号公報

ところで、建物として、複数の建物ユニットが互いに組み合わされて構成されるユニット式建物が知られている。ユニット式建物では、各建物ユニットが、柱と梁とが剛接合されてなる枠体を有しており、それら各建物ユニットの枠体により架構体が構成されている。

ここで、上記特許文献１の応力算出システムは、上述したように、柱と梁とがピン接合された架構体を応力算出の対象としている。そのため、このシステムを、柱と梁とが剛接合されてなるユニット式建物の架構体の応力算出に用いるのは難しいと考えられる。

なお、架構体の強度を確認する上では、架構体の応力以外に、架構体に生じるたわみを算出するようにしてもよい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ユニット式建物において、その架構体に生じる応力又はたわみを比較的容易に算出することができる応力又はたわみの算出システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決すべく、第１の発明の応力又はたわみの算出システムは、柱と梁とが直方体状に連結されてなる枠体を有する建物ユニットが複数組み合わされて構成されるとともに、それら各建物ユニットの前記枠体により架構体が構成されるユニット式の建物について、その架構体に生じる応力又はたわみを算出するための算出システムであって、前記建物の設計データに基づいて、前記架構体を、その架構体と同じ高さであってかつ前記枠体と同じ幅からなる複数の鉛直フレームに分解する架構体分解手段と、前記架構体分解手段により分解された鉛直フレームを対象フレームとし、その対象フレームに生じる応力又はたわみのいずれかである要素を算出する要素算出手段とを備え、前記要素算出手段は、複数種類の前記鉛直フレームについて、前記鉛直フレームに単位荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームに生じる前記要素を単位荷重時要素として予め求めておき、それら各鉛直フレームの前記単位荷重時要素を記憶しておく単位荷重時要素データベースと、前記対象フレームに作用する実荷重を取得する実荷重取得手段と、を備え、前記実荷重取得手段により取得された前記対象フレームに作用する実荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該対象フレームの前記単位荷重時要素とに基づき、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする。

本発明によれば、ユニット式建物の架構体が建物ユニットの枠体と同じ幅（換言するとユニット幅）からなる複数の鉛直フレームに分解され、その分解された鉛直フレームを対象フレームとして、その対象フレームに生じる応力又はたわみ（以下、応力等という）が算出される。対象フレームに生じる応力等の算出に際しては、単位荷重時要素データベースが用いられる。このデータベースには、ユニット式建物の架構体を構成するのに用いられる複数種類の鉛直フレームについて、鉛直フレームに単位荷重を作用させた場合に当該フレームに生じる応力等があらかじめ単位荷重時応力等として記憶されている。そして、対象フレームに生じる応力等を算出するに際しては、このデータベースに記憶されている当該対象フレームの単位荷重時応力等と、実荷重取得手段により取得された当該対象フレームに作用する実荷重とに基づいて、当該対象フレームに生じる応力等が算出される。この場合、各対象フレームに生じる応力等を応力解析等することなく算出することができるため、ユニット式建物において、その架構体に生じる応力等を比較的容易に算出することができる。

第２の発明の応力又はたわみの算出システムは、第１の発明において、前記実荷重取得手段は、前記対象フレームに作用する実鉛直荷重を取得するものであり、前記単位荷重時要素データベースには、前記複数種類の鉛直フレームについて、前記鉛直フレームに前記単位荷重としての単位鉛直荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームに生じる前記要素が前記単位荷重時要素として記憶されており、前記要素算出手段は、前記実荷重取得手段により取得された前記対象フレームに作用する実鉛直荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該対象フレームの前記単位荷重時要素とに基づき、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする。

本発明によれば、架構体に作用する鉛直荷重に伴い当該架構体に生じる応力等を比較的容易に算出することができる。

第３の発明の応力又はたわみの算出システムは、第２の発明において、前記実荷重取得手段は、前記鉛直フレームに鉛直荷重を作用させる複数種類の荷重部材についてそれぞれ、単位面積当たりにおける鉛直荷重の大きさを表す荷重係数を記憶する荷重係数データベースと、前記設計データに基づいて、前記対象フレームに鉛直荷重を作用させる前記荷重部材を特定する荷重部材特定手段と、前記設計データに基づいて、前記荷重部材特定手段により特定された前記荷重部材のうち、当該対象フレームが鉛直荷重を負担する部分についての幅を負担幅として算出する負担幅算出手段と、前記負担幅算出手段により算出された当該荷重部材の負担幅と、前記荷重係数データベースに記憶された当該荷重部材の前記荷重係数とに基づいて、当該荷重部材から当該対象フレームに作用する鉛直荷重を算出する実鉛直荷重算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、設計データに基づいて、対象フレームに鉛直荷重を作用させる荷重部材が特定され、その特定された荷重部材から対象フレームに作用する鉛直荷重が算出される。その算出に際しては、荷重係数データベースが用いられる。この荷重係数データベースには、複数種類の荷重部材について、各荷重部材ごとに単位面積当たりの鉛直荷重の大きさを示す荷重係数（面積荷重）が記憶されている。そして、荷重部材から対象フレームに作用する鉛直荷重の算出に際しては、負担幅算出手段により算出された荷重部材の負担幅と、荷重係数データベースに記憶された荷重部材の荷重係数とに基づき、鉛直荷重が算出される。この場合、その算出された鉛直荷重に基づいて、対象フレームに作用する実鉛直荷重を取得することができる。

第４の発明の応力又はたわみの算出システムは、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記鉛直フレームに荷重が作用する荷重位置が複数存在する場合に、それら各荷重位置にそれぞれ実荷重が作用する状態は実荷重状態であり、前記各荷重位置のうちいずれか一の荷重位置にのみ実荷重が作用する状態は単一荷重状態であり、前記要素算出手段は、前記荷重位置の異なる各単一荷重状態ごとに、前記単一荷重状態の下で前記対象フレームに生じる前記要素を単一荷重時要素として算出する単一荷重時要素算出手段と、前記単一荷重時要素算出手段により算出された前記各単一荷重時要素を積算することで、前記実荷重状態において前記対象フレームに生じる前記要素を算出する実荷重時要素算出手段とを備え、前記実荷重取得手段は、前記対象フレームの前記各荷重位置に作用する実荷重をそれぞれ算出するものであり、前記単位荷重時要素データベースには、前記複数種類の前記鉛直フレームについて、前記各荷重位置ごとに前記荷重位置に前記単位荷重を作用させた場合に前記鉛直フレームに生じる前記要素が前記単位荷重時要素として記憶されており、前記単一荷重時要素算出手段は、前記各単一荷重状態ごとに、前記実荷重取得手段により取得された前記単一荷重状態に対応する前記荷重位置に作用する実荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該荷重位置に対応する前記単位荷重時要素とに基づいて、前記単一荷重時要素を算出することを特徴とする。

一般に、鉛直フレームには複数の箇所に実荷重が作用する。つまり、鉛直フレームには、実荷重が作用する荷重位置が複数存在する。ここで、各荷重位置にそれぞれ実荷重が作用する状態を実荷重状態、各荷重位置のうちいずれか一の荷重位置にのみ実荷重が作用する状態を単一荷重状態とした場合、実荷重状態において鉛直フレームに生じる応力等は、各単一荷重状態においてそれぞれ鉛直フレームに生じる応力等の和に相当する。

そこで本発明では、この点に着目し、まず各単一荷重状態の下で、対象フレームに生じる応力等（以下、単一荷重時応力等という）をそれぞれ算出し、それからそれら算出した各単一荷重時応力等を積算して、実荷重状態において対象フレームに生じる応力等を算出することとしている。この場合、単一荷重時応力等の算出に際しては、単位荷重時要素データベースが用いられる。このデータベースには、複数種類の鉛直フレームについて、各荷重位置ごとに、荷重位置に単位荷重を作用させた場合に、同フレームに生じる応力等が単位荷重時応力等として記憶されている。そして、単一荷重時応力等の算出に際しては、各単一荷重状態ごとに、実荷重取得手段により取得された単一荷重状態に対応する荷重位置に作用する実荷重と、上記データベースに記憶されている当該荷重位置に対応する単位荷重時応力等とに基づいて、単一荷重時応力等が算出される。この場合、鉛直フレームに複数の荷重位置で実荷重が作用する場合において、その鉛直フレームに生じる応力等を好適に算出することができる。

第５の発明の応力又はたわみの算出システムは、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記要素算出手段により算出された前記対象フレームの前記要素が予め定められた許容値を超えていないか否かを判定する要素評価手段と、前記要素評価手段により前記要素が許容値を超えていると判定された場合に、前記対象フレームをそれよりも強度の高い鉛直フレームに変更するフレーム変更手段と、を備え、前記要素算出手段は、前記フレーム変更手段により変更された前記鉛直フレームを対象フレームとして、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする。

本発明によれば、算出された対象フレームの応力等が許容値を超えていないか否かが判定され、判定の結果、許容値を超えている場合には、対象フレームがより高強度の鉛直フレームに変更される。そして、その変更された鉛直フレームを対象フレームとして、再度、当該対象フレームに生じる応力等が算出される。この場合、当初の対象フレームが強度不足である場合でも、対象フレームが所定の強度を満たすように再設計することができる。

応力算出装置の電気的構成を示す図。 応力算出処理を示す機能ブロック図。 ユニット式建物の概略を示す斜視図。 架構体の一部を鉛直フレームに分解した状態を示す図。 フレーム応力算出処理を示す機能ブロック図。 鉛直フレームに作用する鉛直荷重を説明するための図。 単一荷重時応力算出処理を示す機能ブロック図。 負担幅を説明するための平面図。 鉛直フレームに作用する水平荷重を説明するための図。 単一荷重時応力算出処理を示す機能ブロック図。

以下に、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、設計したユニット式建物を対象に、その建物を構成する架構体（躯体）に生じる応力を算出する応力算出装置について具体化している。図１は、その応力算出装置の電気的構成を示す図である。

図１に示すように、建物メーカには、応力算出装置１０が設けられている。応力算出装置１０は、パーソナルコンピュータにより構成され、建物を設計するためのＣＡＤプログラムを有している。応力算出装置１０は、そのＣＡＤプログラムを用いて設計されたユニット式建物を対象に、当該建物の架構体に生じる応力を算出する。

応力算出装置１０は、制御部１１と、操作部１２と、表示部１３と、記憶部１４とを有している。制御部１１には、操作部１２と表示部１３と記憶部１４とがそれぞれ接続されている。制御部１１は、建物の設計処理や応力算出処理等、各種処理を行うものである。

操作部１２は、建物設計や応力算出に必要な情報等、各種情報を入力するためのもので、キーボードやマウス等を備えて構成されている。操作部１２に対して入力操作が行われると、その入力操作に応じた情報が制御部１１に入力される。

表示部１３は、設計された建物の図面や、応力算出処理の結果等、各種情報を表示するもので、ディスプレイからなる。制御部１１より表示部１３に各種情報が入力されると、その入力された情報が表示部１３に表示される。

記憶部１４には、設計処理や応力算出処理を実行するための制御プログラムと、応力算出に必要な各種情報を格納するデータベースとが記憶されている。

次に、応力算出装置１０により実行される応力算出処理の流れについて図２に基づいて説明する。図２は、応力算出処理を示す機能ブロック図である。なお、図２中の各ブロック３１〜３３，４６は制御部１１により実現されている。

図２に示すように、建物設計部３１は、設計者等のユーザによる操作部１２に対する入力操作に基づいて建物の設計を行うものである。本応力算出装置１０では、この建物設計部３１により設計されるユニット式建物Ｘ（設計建物）を対象として、応力の算出を行うものとなっている。

ここで、ユニット式建物Ｘについて図３を用いながら簡単に説明する。図３は、ユニット式建物Ｘの概略を示す斜視図である。図３に示すように、ユニット式建物Ｘは、複数の建物ユニット２０が互いに組み合わされることにより構成される。本実施形態では、ユニット式建物Ｘとして二階建ての建物を想定しており、そのユニット式建物Ｘには一階部分及び二階部分にそれぞれ建物ユニット２０が設けられている。建物ユニット２０は、その四隅に配設される４本の柱２１と、各柱２１の上端部及び下端部をそれぞれ連結する各４本の天井大梁２２及び床大梁２３とを備えている。建物ユニット２０では、それら柱２１、天井大梁２２及び床大梁２３により直方体状の枠体２６が形成され、その枠体２６に天井材や床材、屋根材等が取り付けられている。なお、枠体２６において、天井大梁２２及び床大梁２３がそれぞれ「梁」に相当する。また、ユニット式建物Ｘでは、各建物ユニット２０の枠体２６により架構体２７（躯体）が構成されている。なお、図３中の符号Ｋは建物Ｘを下方から支える基礎である。

図２の説明に戻って、架構体分解部３２は、建物設計部３１により設計されたユニット式建物Ｘ（以下、略して建物Ｘともいう）の設計データに基づいて、当該建物Ｘの架構体２７を、架構体２７と同じ高さでありかつ枠体２６と同じ幅からなる複数の鉛直フレームＦに分解する。図４には、架構体２７の一部を鉛直フレームＦに分解した状態を示しており、以下においては、この図４に基づいて鉛直フレームＦについて説明する。なお、架構体分解部３２が架構体分解手段に相当する。

図４に示すように、架構体２７は、複数（具体的には２つ）の枠体２６が上下に積層されてなる枠体積層部２８を複数（具体的には４つ）備えている。それら各枠体積層部２８は、架構体２７と同じ高さからなり、互いに横並びとなって配置されている。枠体積層部２８では、その４つの側面部にそれぞれ鉛直フレームＦが形成されている。鉛直フレームＦは、鉛直方向に延びる平面状に形成され、一階部分の（建物ユニット２０の）枠体２６における各柱２１、天井大梁２２及び床大梁２３と、二階部分の（建物ユニット２０の）枠体２６における各柱２１、天井大梁２２及び床大梁２３とを含んで構成されている。図４の例では、所定の枠体積層部２８における長辺側の側面部に鉛直フレームＦ１，Ｆ３が形成され、当該枠体積層部２８における短辺側の側面部に鉛直フレームＦ２，Ｆ４が形成されている。

鉛直フレームＦは、柱２１と各大梁２２，２３とが剛接合されたラーメン構造（純ラーメン構造）となっている。また、図示では、鉛直フレームＦを構成する一階部分及び二階部分の各柱２１が上下に離間した状態で示されているが、実際にはそれらの柱２１は互いに接合された状態となっている。なお、以下の説明では、鉛直フレームＦを構成する各柱２１、各天井大梁２２及び各床大梁２３をそれぞれフレーム部材ともいう。

上記のように、枠体積層部２８には４つの鉛直フレームＦが形成されているため、架構体分解部３２では、架構体２７が、各枠体積層部２８ごとに４つの鉛直フレームＦに分解される。したがって、架構体２７が４つの枠体積層部２８を備える図４の例では、架構体２７が計１６個の鉛直フレームＦに分解される。このように、架構体分解部３２では、架構体２７が建物ユニット２０（枠体２６）と同じ幅（ユニット幅）からなる複数の鉛直フレームＦに分解されるようになっている。

図２の説明に戻って、フレーム応力算出部３３は、架構体分解部３２により分解された各鉛直フレームＦごとに、鉛直フレームＦに生じる応力を算出する。以下、このフレーム応力算出部３３にて実施されるフレーム応力算出処理について図５に基づいて説明する。図５は、フレーム応力算出処理を示す機能ブロック図である。なお、フレーム応力算出処理は、各鉛直フレームＦごとに順次行われるものとなっている。

図５に示すように、フレーム応力算出処理ではまず、対象フレーム決定部３４にて、架構体分解部３２で分解された各鉛直フレームＦのうち、いずれの鉛直フレームＦについて応力算出を行うかを決定する。つまり、ここでは、応力算出の対象となる鉛直フレームＦを決定する。以下では、この鉛直フレームＦを対象フレームＦｔという。

鉛直荷重時応力算出部３５は、上記対象フレームＦｔに鉛直荷重が作用する場合に当該対象フレームＦｔに生じる応力を算出する。ここで、対象フレームＦｔ（ひいては鉛直フレームＦ）に作用する鉛直荷重について図６を用いながら説明する。図６は、鉛直フレームＦに作用する鉛直荷重を説明するための図である。

鉛直フレームＦは、上述したように、一階部分における天井大梁２２及び床大梁２３と、二階部分における天井大梁２２及び床大梁２３とを含んでいる。鉛直フレームＦでは、これら各天井大梁２２と各床大梁２３とに天井や床、屋根等から鉛直荷重が作用する。すなわち、鉛直フレームＦでは、各天井大梁２２と各床大梁２３とがそれぞれ鉛直荷重が作用する荷重位置となっている。

図６（ａ）には、各大梁２２，２３（荷重位置）にそれぞれ鉛直荷重として実鉛直荷重ｆ１〜ｆ４が作用する実荷重状態が示されている。図６（ａ）では、二階部分の天井大梁２２（以下、２２Ａとする）に実鉛直荷重ｆ１が作用し、二階部分の床大梁２３（以下、２３Ａとする）に実鉛直荷重ｆ２が作用し、一階部分の天井大梁２２（以下、２２Ｂとする）に実鉛直荷重ｆ３が作用し、一階部分の床大梁２３（以下、２３Ｂとする）に実鉛直荷重ｆ４が作用している。なお、図６（ａ）では、各実鉛直荷重ｆ１〜ｆ４がそれぞれ１本の矢印線で示されているが、実際には、各実鉛直荷重ｆ１〜ｆ４は等分布荷重として各大梁２２，２３に作用することを想定している。

図６（ｂ）〜（ｅ）には、鉛直フレームＦの各大梁２２，２３（各荷重位置）のうちいずれか一の大梁（荷重位置）にのみ実鉛直荷重が作用した状態（以下、単一荷重状態ともいう）を示している。具体的には、図６（ｂ）には、二階部分の天井大梁２２Ａにのみ実鉛直荷重ｆ１が作用した状態を示し、図６（ｃ）には、二階部分の床大梁２３Ａにのみ実鉛直荷重ｆ２が作用した状態を示し、図６（ｄ）には、一階部分の天井大梁２２Ｂにのみ実鉛直荷重ｆ３が作用した状態を示し、図６（ｅ）には、一階部分の床大梁２３Ｂにのみ実鉛直荷重ｆ４が作用した状態を示している。

ここで、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す各単一荷重状態において鉛直フレームＦに生じる応力をそれぞれｍ１〜ｍ４とした場合、実荷重状態（図６（ａ）の状態）において鉛直フレームＦに生じる応力ｍｔは、ｍｔ＝ｍ１＋ｍ２＋ｍ３＋ｍ４として求められる。そこで、鉛直荷重時応力算出部３５では、その点に着目して、まず図６（ｂ）〜（ｄ）に示す各単一荷重状態ごとに鉛直フレームＦ（対象フレームＦｔ）に生じる応力ｍ１〜ｍ４を算出し、その後、それら算出した各応力ｍ１〜ｍ４を足し合わせることで実荷重状態での応力ｍｔを算出することとしている。以下においては、その鉛直荷重時応力算出部３５による鉛直荷重時応力算出処理について説明する。なお、鉛直荷重時応力算出部３５が要素算出手段に相当する。

鉛直荷重時応力算出処理ではまず、単一荷重時応力算出部５１にて、各単一荷重状態（すなわち図６（ｂ）〜（ｅ）の各状態）ごとに対象フレームＦｔに生じる応力を算出する単一荷重時応力算出処理を行う。以下においては、この単一荷重時応力算出処理について図７に基づいて説明する。図７は、単一荷重時応力算出処理を示す機能ブロック図である。なお、この処理は、各単一荷重状態ごとに順次行われるものとなっている。また、単一荷重時応力算出部５１が単一荷重時要素算出手段に相当する。

図７に示すように、単一荷重時応力算出処理では、まず単一荷重状態決定部５２にて、各単一荷重状態のうちいずれの単一荷重状態の下で対象フレームＦｔに生じる応力を算出するかを決定する。

荷重位置特定部５３は、単一荷重状態決定部５２で決定された単一荷重状態において実鉛直荷重が作用する大梁２２，２３（荷重位置）がいずれであるのかを特定する。例えば、単一荷重状態決定部５２で決定された単一荷重状態が図６（ｄ）の状態である場合には、実鉛直荷重が作用する大梁２２，２３が天井大梁２２Ｂと特定される。なお、以下では、荷重位置特定部５３で特定された大梁２２，２３を特定大梁Ｈという。

実鉛直荷重取得部５４は、上記特定大梁Ｈ（荷重位置）に作用する実鉛直荷重を取得する。実鉛直荷重取得部５４は、複数の機能ブロック５５〜５９を有しており、それら各機能ブロック５５〜５９を用いて実鉛直荷重を取得する。なお、実鉛直荷重取得部５４が実荷重取得手段に相当する。

実鉛直荷重取得部５４において、荷重部材特定部５５は、特定大梁Ｈに鉛直荷重を作用させる荷重部材を特定する。この荷重部材の特定は、建物Ｘの設計データに基づいて行う。なお、荷重部材としては、床材や天井材、屋根材等が挙げられる。特定大梁Ｈが天井大梁２２Ｂである場合には、例えば荷重部材として天井材が特定される。また、荷重部材特定部５５が荷重部材特定手段に相当する。

負担幅算出部５６は、建物Ｘの設計データに基づいて、荷重部材特定部５５で特定された荷重部材のうち、特定大梁Ｈが鉛直荷重を負担する部分の幅を負担幅として算出する。ここで、この負担幅について図８を用いて説明する。図８は、負担幅を説明するための平面図である。同図では、架構体２７の鉛直フレームＦ１を構成する天井大梁２２Ｂが長辺側の天井大梁となっており、以下では、この天井大梁２２Ｂが特定大梁Ｈとして特定されているものと仮定し、その特定大梁Ｈが負担する荷重部材の負担幅について説明する。なお、負担幅算出部５６が負担幅算出手段に相当する。

図８に示すように、特定大梁Ｈを含む建物ユニット２０には、その天井部に天井材Ｔが設けられている。天井材Ｔは特定大梁Ｈに鉛直荷重を作用させる荷重部材となっている。天井材Ｔのうち、特定大梁Ｈが鉛直荷重を負担する部分は荷重負担部分であり、図８では、その荷重負担部分をハッチングを付して示している。この荷重負担部分の幅（特定大梁Ｈに直交する方向の長さ）が天井材Ｔの負担幅Ｗであり、図８の例では、その負担幅Ｗが天井材Ｔの幅（換言すると枠体２６の幅）の約半分となっている。

荷重係数データベース５７には、建物メーカで用いられる複数種類の荷重部材についてそれぞれ、荷重部材の単位面積当たりにおける鉛直荷重（重量）の大きさを表す荷重係数（面積荷重）が記憶されている。なお、荷重係数データベース５７は記憶部１４により構築されている。

荷重係数取得部５８は、荷重部材特定部５５で特定された荷重部材の荷重係数を荷重係数データベース５７から読み出して取得する。例えば、図８の例では、荷重部材が天井材Ｔとされているため、天井材Ｔの荷重係数を荷重係数データベース５７から取得する。なお、荷重係数取得部５８が荷重係数取得手段に相当する。

実鉛直荷重算出部５９は、負担幅算出部５６にて算出された荷重部材の負担幅Ｗと、荷重係数取得部５８により取得された荷重部材の荷重係数とに基づいて、荷重部材から特定大梁Ｈに作用する鉛直荷重を算出する。この場合、実鉛直荷重算出部５９は、負担幅Ｗと荷重係数とを乗算することで荷重部材からの鉛直荷重を算出する。なお、実鉛直荷重算出部５９が実鉛直荷重算出手段に相当する。

実鉛直荷重取得部５４は、実鉛直荷重算出部５９により算出された鉛直荷重に基づいて、特定大梁Ｈに作用する実鉛直荷重を取得（算出）する。具体的には、実鉛直荷重取得部５４は、特定大梁Ｈに鉛直荷重を作用させる荷重部材が複数存在する場合には、それら各荷重部材ごとに上記各機能ブロック５５〜５９を用いて、荷重部材から特定大梁Ｈに作用する鉛直荷重を算出する。そして、それら算出した各荷重部材からの鉛直荷重を積算し、それら積算した鉛直荷重を特定大梁Ｈに作用する実鉛直荷重として算出する。

続いて、単位鉛直荷重時応力データベース６０について説明する。

単位鉛直荷重時応力データベース６０（以下、略して応力データベース６０という）には、複数種類の鉛直フレームＦについてそれぞれ、鉛直フレームＦに単位鉛直荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームＦに生じる応力が単位鉛直荷重時応力（単位荷重時要素に相当）として記憶されている。単位鉛直荷重時応力は、各鉛直フレームＦごとに、予めコンピュータを用いた応力解析により求められ、それが応力データベース６０に鉛直フレームＦごとに記憶されている。具体的には、応力データベース６０には、複数種類の鉛直フレームＦについて、各大梁２２，２３（各荷重位置）ごとに、大梁に（のみ）単位鉛直荷重を作用させた場合に鉛直フレームＦに生じる応力が単位鉛直荷重時応力として記憶されている。より詳しくは、大梁に単位鉛直荷重を作用させた場合に鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材（柱２１や大梁２２，２３）に生じる応力がそれぞれ単位鉛直荷重時応力として記憶されている。なお、応力データベース６０は記憶部１４により構築されている。また、応力データベース６０が単位荷重時要素データベースに相当する。

応力データベース６０には、上述のように、複数種類の鉛直フレームＦについてその単位鉛直荷重時応力が記憶されている。それら複数種類の鉛直フレームＦには、大きさ（フレームサイズ）の異なる複数の鉛直フレームＦが含まれている。具体的には、フレーム幅の異なる複数の鉛直フレームＦ（例えば図４中の鉛直フレームＦ１及びＦ２）や、フレーム高さの異なる複数の鉛直フレームＦが含まれている。また、同じ大きさ（フレームサイズ）の鉛直フレームＦについて、フレーム部材（柱２１、大梁２２，２３）の断面性能が異なる複数の鉛直フレームも含まれている。

単位鉛直荷重時応力取得部６１は、対象フレームＦｔの単位鉛直荷重時応力を応力データベース６０から読み出して取得する。具体的には、対象フレームＦｔの特定大梁Ｈ（荷重位置）に対応する単位鉛直荷重時応力を読み出して取得する。

特定単一荷重時応力算出部６２は、実鉛直荷重取得部５４にて取得された実鉛直荷重（特定大梁Ｈに作用する実鉛直荷重）と、単位鉛直荷重時応力取得部６１にて取得された単位鉛直荷重時応力とに基づいて、単一荷重状態決定部５２にて決定された単一荷重状態の下で、対象フレームＦｔに生じる応力（以下、単一荷重時応力ともいう）を算出する。この場合、特定単一荷重時応力算出部６２は、実鉛直荷重と単位鉛直荷重時応力とを乗算することで単一荷重時応力を算出する。具体的には、特定単一荷重時応力算出部６２は、上記単一荷重状態の下、鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材に生じる応力（単一荷重時応力）を算出する。

特定単一荷重時応力算出部６２にて単一荷重時応力を算出した後、単一荷重状態決定部５２に戻り、次の単一荷重状態（例えば図６（ｃ）の状態）についての単一荷重時応力算出処理（機能ブロック５２〜６２）を行う。このようにして、各単一荷重状態すべて（図６（ｂ）〜（ｅ）の各状態すべて）について、単一荷重時応力算出処理を行い、各単一荷重状態での単一荷重時応力を算出する。これにより、単一荷重時応力算出部５１による処理が終了する。

図５に戻り、単一荷重時応力算出部５１による処理の後の、実荷重時応力算出部６３では、単一荷重時応力算出部５１にて算出された各単一荷重時応力を積算することで、実荷重状態（図６（ａ）の状態）にて対象フレームＦｔに生じる応力を算出する。なお、実荷重時応力算出部６３が実荷重時要素算出手段に相当する。

鉛直荷重時応力評価部３６は、鉛直荷重時応力算出部３５（詳しくは、実荷重時応力算出部６３）にて算出された対象フレームＦｔの応力が予め定められた許容応力を超えていないか否かを判定する。具体的には、鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材（柱２１、大梁２２，２３）の応力が許容応力を超えていないか否かを判定する。なお、鉛直荷重時応力評価部３６が要素評価手段に相当する。

対象フレームＦｔの応力が許容応力を超えている場合には、フレーム変更部３７にて、対象フレームＦｔをそれよりも強度（フレーム強度）の高い鉛直フレームＦに変更する。この変更について説明すると、フレームデータベース３８には、フレーム強度の異なる複数種類の鉛直フレームＦが記憶されている。詳しくは、フレームデータベース３８には、同じ構成（フレームサイズ及びフレーム形状）からなる鉛直フレームＦについて、フレーム強度の異なる複数種類の鉛直フレームＦが記憶されており、例えばフレーム部材（柱２１、大梁２２，２３）の断面性能が異なる複数種類の鉛直フレームＦが記憶されている。そして、フレーム変更部３７では、フレームデータベース３８からフレーム強度のより高い鉛直フレームＦを読み出して変更する。なお、フレーム変更部３７がフレーム変更手段に相当する。また、フレームデータベース３８は記憶部１４により構築されている。

なお、フレーム変更部３７での対象フレームＦｔの変更の仕方は必ずしも上記の仕方に限らない。例えば、対象フレームＦｔを構成する各フレーム部材のうちで、応力が許容応力を超えたフレーム部材だけを強度の高いフレーム部材に変更し、それにより対象フレームＦｔをより高強度の鉛直フレームＦに変更するようにしてもよい。

フレーム変更部３７にて対象フレームＦｔをより高強度の鉛直フレームＦに変更した場合、その変更した鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとして、再度、鉛直荷重時応力算出部３５にて当該対象フレームＦｔに生じる応力を算出する。そして、鉛直荷重時応力評価部３６にて、算出した応力が許容応力を超えていないか否かを判定する。このようにして、鉛直荷重時応力評価部３６にて対象フレームＦｔの応力が許容応力以下であると判定されるまで、各機能ブロック３５〜３７による処理を繰り返す。

対象フレームＦｔの応力が許容応力以下であると判定された場合には、水平荷重時応力算出部４１による処理に進む。水平荷重時応力算出部４１は、対象フレームＦｔに水平荷重が作用する場合に当該対象フレームＦｔに生じる応力を算出する。ここで、対象フレームＦｔ（ひいては鉛直フレームＦ）に作用する水平荷重について図９を用いながら説明する。図９は、鉛直フレームＦに作用する水平荷重を説明するための図である。

鉛直フレームＦには、二階部分の床高さと、二階部分の屋根高さとにそれぞれ水平荷重が作用する。すなわち、鉛直フレームＦでは、二階部分の床高さ及び屋根高さがそれぞれ水平荷重が作用する荷重位置となっている。図９（ａ）には、鉛直フレームＦの二階屋根高さＥ１及び二階床高さＥ２にそれぞれ水平荷重として実水平荷重ｆ５，ｆ６が作用する実荷重状態が示されている。図９（ａ）では、二階屋根高さＥ１に実水平荷重ｆ５が作用し、二階床高さＥ２に実水平荷重ｆ６が作用している。

図９（ｂ）及び（ｃ）には、鉛直フレームＦの二階屋根高さＥ１及び二階床高さＥ２のうちいずれか一方にのみ実水平荷重が作用した状態、すなわち単一荷重状態を示している。具体的には、図９（ｂ）には、鉛直フレームＦの二階屋根高さＥ１にのみ実水平荷重ｆ５が作用した状態を示し、図９（ｃ）には、二階床高さＥ２にのみ実水平荷重ｆ６が作用した状態を示している。

ここで、図９（ｂ）及び（ｃ）に示す各単一荷重状態において鉛直フレームＦに生じる応力をそれぞれｍ５及びｍ６とした場合、実荷重状態（図９（ａ）の状態）において鉛直フレームＦに生じる応力ｍｓは、ｍｓ＝ｍ５＋ｍ６として求められる。そこで、水平荷重時応力算出部４１においても、まず図９（ｂ）及び（ｃ）に示す各単一荷重状態ごとに鉛直フレームＦに生じる応力ｍ５，ｍ６を算出し、その後、その算出した各応力ｍ５，ｍ６を足し合わせることで実荷重状態での応力ｍｓを算出することとしている。以下においては、その水平荷重時応力算出部４１による水平荷重時応力算出処理について図１０に基づいて説明する。なお、水平荷重時応力算出部４１が要素算出手段に相当する。

水平荷重時応力算出処理ではまず、単一荷重時応力算出部６５にて、各単一荷重状態（すなわち図９（ｂ）及び（ｃ）の各状態）ごとに対象フレームＦｔに生じる応力を算出する単一荷重時応力算出処理を行う。以下においては、この単一荷重時応力算出処理について図１０に基づいて説明する。図１０は、単一荷重時応力算出処理を示す機能ブロック図である。なお、この処理は、各単一荷重状態ごとに順次行われるものとなっている。また、単一荷重時応力算出部６５が単一荷重時要素算出手段に相当する。

図１０に示すように、単一荷重時応力算出処理では、まず単一荷重状態決定部６６にて、各単一荷重状態のうちいずれの単一荷重状態の下で対象フレームＦｔに生じる応力を算出するかを決定する。

荷重位置特定部６７は、単一荷重状態決定部６６で決定された単一荷重状態において実水平荷重が作用する荷重位置が二階屋根高さＥ１及び二階床高さＥ２のうちいずれであるのかを特定する。例えば、単一荷重状態決定部６６で決定された単一荷重状態が図９（ｂ）の状態である場合には、実水平荷重が作用する荷重位置が二階屋根高さＥ１と特定される。なお、以下では、荷重位置特定部６７で特定された荷重位置を特定荷重位置という。

実水平荷重取得部６８は、上記特定荷重位置に作用する実水平荷重を取得する。この場合、実水平荷重取得部６８は、建物Ｘの重量等に基づいて、上記実水平荷重を取得する。なお、実水平荷重取得部６８が実荷重取得手段に相当する。

単位水平荷重時応力データベース７０（以下、略して応力データベース７０という）には、複数種類の鉛直フレームＦについてそれぞれ、鉛直フレームＦに単位水平荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームＦに生じる応力が単位水平荷重時応力（単位荷重時要素に相当）として記憶されている。単位水平荷重時応力は、各鉛直フレームＦごとに、予めコンピュータを用いた応力解析により求められ、それが応力データベース７０に鉛直フレームＦごとに記憶されている。具体的には、応力データベース７０には、複数種類の鉛直フレームＦについて、各荷重位置Ｅ１，Ｅ２ごとに、荷重位置に（のみ）単位水平荷重を作用させた場合に鉛直フレームＦに生じる応力が単位水平荷重時応力として記憶されている。より詳しくは、荷重位置に単位水平荷重を作用させた場合に鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材（柱２１や大梁２２，２３）に生じる応力がそれぞれ単位水平荷重時応力として記憶されている。なお、応力データベース７０は記憶部１４により構築されている。また、応力データベース７０が単位荷重時要素データベースに相当する。

単位水平荷重時応力取得部７１は、対象フレームＦｔの単位水平荷重時応力を応力データベース７０から読み出して取得する。具体的には、対象フレームＦｔの特定荷重位置Ｅ１（Ｅ２）に対応する単位水平荷重時応力を読み出して取得する。

特定単一荷重時応力算出部７２は、実水平荷重取得部６８にて取得された実水平荷重（特定荷重位置に作用する実水平荷重）と、単位水平荷重時応力取得部７１にて取得された単位水平荷重時応力とに基づいて、単一荷重状態決定部６６にて決定された単一荷重状態の下で、対象フレームＦｔに生じる応力（以下、単一荷重時応力ともいう）を算出する。この場合、特定単一荷重時応力算出部７２は、実水平荷重と単位水平荷重時応力とを乗算することで単一荷重時応力を算出する。具体的には、特定単一荷重時応力算出部７２は、上記単一荷重状態の下、鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材に生じる応力（単一荷重時応力）を算出する。

特定単一荷重時応力算出部７２にて単一荷重時応力を算出した後、単一荷重状態決定部６６に戻り、次の単一荷重状態（例えば図９（ｃ）の状態）についての単一荷重時応力算出処理（機能ブロック６６〜６８，７０〜７２）を行う。このようにして、各単一荷重状態（図９（ｂ）及び（ｃ）の各状態）について、単一荷重時応力算出処理を行い、各単一荷重状態での単一荷重時応力を算出する。これにより、単一荷重時応力算出部６５による処理が終了する。

図５に戻り、単一荷重時応力算出部６５による処理の後の、実荷重時応力算出部７４では、単一荷重時応力算出部６５にて算出された各単一荷重時応力を積算することで、実荷重状態（図９（ａ）の状態）にて対象フレームＦｔに生じる応力を算出する。なお、実荷重時応力算出部７４が実荷重時要素算出手段に相当する。

短期荷重時応力算出部４２は、鉛直荷重時応力算出部３５で算出された鉛直荷重時の応力と、水平荷重時応力算出部４１（詳しくは、実荷重時応力算出部７４）で算出された水平荷重時の応力とを足し合わせることで、対象フレームＦｔに生じる短期荷重時応力を算出する。

短期荷重時応力評価部４３は、短期荷重時応力算出部４２で算出された対象フレームＦｔの短期荷重時応力が予め定められた許容応力を超えていないか否かを判定する。具体的には、鉛直フレームＦを構成する各フレーム部材（柱２１、大梁２２，２３）の短期荷重時応力が許容応力を超えていないか否かを判定する。

鉛直フレームＦの短期荷重時応力が許容応力を超えている場合には、フレーム変更部４５にて、対象フレームＦｔをそれよりも強度（フレーム強度）の高い鉛直フレームＦに変更する。この変更も、上記フレーム変更部３７での変更と同様、フレームデータベース３８からフレーム強度のより高い鉛直フレームＦを読み出して変更する。なお、対象フレームＦｔを構成する各フレーム部材のうちで、応力が許容応力を超えたフレーム部材だけを強度の高いフレーム部材に変更し、それにより対象フレームＦｔをより高強度の鉛直フレームＦに変更するようにしてもよい。

フレーム変更部４５にて対象フレームＦｔをより高強度の鉛直フレームＦに変更した場合、その変更した鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとして、再度、鉛直荷重時応力算出部３５による処理を行う。そして、同算出部３５による処理の後、続く各機能ブロック３６，（３７），４１，４２において各々の処理を行い、上記対象フレームＦｔに生じる短期荷重時応力を算出する。その後、短期荷重時応力評価部４３において、上記算出した短期荷重時応力が許容応力を超えていないか否かを判定する。このようにして、短期荷重時応力評価部４３にて対象フレームＦｔの短期荷重時応力が許容応力以下であると判定されるまで、各機能ブロック３５〜３７，４１〜４３，４５による処理を繰り返す。

対象フレームＦｔの短期荷重時応力が許容応力以下であると判定された場合には、対象フレームＦｔについてのフレーム応力算出処理が終了する。この場合、フレーム応力算出部３３にて、次の鉛直フレームＦについてのフレーム応力算出処理（機能ブロック３４〜３８，４１〜４３，４５）を行う。このようにして、各鉛直フレームＦについてフレーム応力算出処理を行い、各鉛直フレームＦの短期荷重時応力を算出する。これにより、フレーム応力算出部３３による処理が終了する。

図２の説明に戻り、フレーム応力算出部３３による処理の後の、出力部４６では、フレーム応力算出処理の結果を表示部１３に出力する。これにより、表示部１３には、フレーム応力算出処理の結果が表示される。また、出力部４６では、フレーム応力算出処理の結果をプリンタ（図示略）に出力する。

以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

ユニット式建物の架構体２７を枠体２６と同じ幅からなる複数の鉛直フレームＦに分解し、その分解した鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとして、その対象フレームＦｔに生じる応力を算出した。具体的には、対象フレームＦｔに鉛直荷重が作用する場合に対象フレームＦｔに生じる応力を算出した。対象フレームＦｔに生じる応力の算出に際しては、単位鉛直荷重時応力データベース６０を用いた。この応力データベース６０には、複数種類の鉛直フレームＦについて、鉛直フレームＦに単位鉛直荷重を作用させた場合に当該フレームＦに生じる応力があらかじめ単位鉛直荷重時応力として記憶されている。そして、対象フレームＦｔに生じる応力を算出するに際しては、このデータベース６０に記憶されている当該対象フレームＦｔの単位鉛直荷重時応力と、実鉛直荷重取得部５４により取得された当該対象フレームＦｔに作用する実鉛直荷重とに基づいて、当該対象フレームＦｔに生じる応力を算出するようにした。この場合、各対象フレームＦｔに生じる（鉛直荷重時）応力を応力解析することなく算出できるため、架構体２７に生じる（鉛直荷重時）応力を比較的容易に算出することができる。

具体的には、まず単一荷重時応力算出部５１にて、各単一荷重状態の下で、対象フレームＦｔに生じる応力（単一荷重時応力）をそれぞれ算出し、それから、実荷重時応力算出部６３にて、それら算出した各単一荷重時応力を積算し、実荷重状態において対象フレームＦｔに生じる応力を算出するようにした。また、単一荷重時応力の算出に際しては、応力データベース６０を用いた。応力データベース６０には、複数種類の鉛直フレームＦについて、各大梁２２，２３（各荷重位置）ごとに、大梁（荷重位置）に単位鉛直荷重を作用させた場合に、同フレームＦに生じる応力が単位鉛直荷重時応力として記憶されている。そして、単一荷重時応力の算出に際しては、各単一荷重状態ごとに、実鉛直荷重取得部５４により取得された単一荷重状態に対応する大梁（荷重位置）に作用する実鉛直荷重と、応力データベース６０に記憶されている当該大梁（荷重位置）に対応する単位鉛直荷重時応力とに基づいて、単一荷重時応力を算出するようにした。この場合、鉛直フレームＦに複数の荷重位置で実鉛直荷重が作用する場合において、その鉛直フレームＦに生じる応力を好適に算出することができる。

上述した各作用効果は、対象フレームＦｔに鉛直荷重が作用する場合に当該対象フレームＦｔに生じる（鉛直荷重時）応力を算出する際の作用効果であったが、対象フレームＦｔに水平荷重が作用する場合に当該対象フレームＦｔに生じる（水平荷重時）応力を算出する際にもこれと同様の作用効果を奏する。その場合の詳細な説明はここでは割愛するが、対象フレームＦｔに生じる（水平荷重時）応力を算出するに際しては、応力データベース７０に記憶されている当該対象フレームＦｔの単位水平荷重時応力と、実水平荷重取得部６８により取得された当該対象フレームＦｔに作用する実水平荷重とに基づき、当該対象フレームＦｔに生じる応力が算出される。

建物Ｘの設計データに基づいて、対象フレームＦｔに鉛直荷重を作用させる荷重部材を特定し、その特定した荷重部材から対象フレームＦｔに作用する鉛直荷重を算出した。その算出に際しては、荷重係数データベース５７を用いた。具体的には、負担幅算出部５６により算出した荷重部材の負担幅Ｗと、荷重係数データベース５７に記憶された荷重部材の荷重係数とに基づき、鉛直荷重を算出した。この場合、その算出された鉛直荷重に基づいて、対象フレームＦｔに作用する実鉛直荷重を取得することができるため、対象フレームＦｔに作用する実鉛直荷重を入力操作に基づき取得する場合と比べ、当該実鉛直荷重を容易に取得することができる。

鉛直荷重時応力算出部３５にて算出した対象フレームＦｔの応力が許容応力を超えていないか否かを判定し、判定の結果、許容応力を超えている場合には、フレーム変更部３７にて、対象フレームＦｔをそれよりもフレーム強度の高い鉛直フレームＦに変更するようにした。そして、その変更した鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとして、再度、鉛直荷重時応力算出部３５にて、当該対象フレームＦｔに生じる応力を算出するようにした。この場合、当初の対象フレームＦｔが強度不足である場合でも、対象フレームが所定の強度を満たすように再設計することができる。

本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。

（１）上記実施形態では、実鉛直荷重取得部５４において、実鉛直荷重算出部５９にて算出された荷重部材からの鉛直荷重に基づき、特定大梁Ｈに作用する実鉛直荷重を取得するようにしたが、これを変更してもよい。例えば、操作部１２により特定大梁Ｈに作用する実鉛直荷重を入力可能とし、その操作部１２による入力操作に基づき、実鉛直荷重取得部５４にて実鉛直荷重を取得するようにしてもよい。また、これと同様に、実水平荷重取得部６８においても、操作部１２による入力操作に基づき、実水平荷重を取得するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、本発明における応力算出システムを、一の装置（詳しくは応力算出装置１０）により構成したが、これを変更して、インターネット等のネットワークを介して相互に接続された複数の装置により構成してもよい。例えば、応力算出システムを、建物の設計機能を有する設計装置と、鉛直フレームＦの応力を算出する応力算出機能を有する算出装置とにより構成することが考えられる。この場合、設計装置（建物設計部３１）により建物Ｘを設計し、その設計した建物Ｘの設計データをネットワークを通じて算出装置（架構体分解部３２やフレーム応力算出部３３等）へ送信する。そして、算出装置にてその送信された設計データに基づいて応力の算出を行うようにすることが考えられる。

（３）上記実施形態では、本発明の算出システムを、架構体２７に生じる応力を算出する応力算出装置１０（応力算出システム）として具体化したが、これを変更して、本発明の算出システムを、架構体２７に生じるたわみを算出するたわみ算出装置（たわみ算出システム）として具体化してもよい。この場合、架構体分解部３２にて分解された鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとし、その対象フレームＦｔに生じるたわみを算出するようにする。例えば、対象フレームＦｔに鉛直荷重が作用する場合に、対象フレームＦｔに生じるたわみを算出することが考えられる。

この場合、複数種類の鉛直フレームＦについてそれぞれ、鉛直フレームＦに単位鉛直荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームＦに生じるたわみを単位鉛直荷重時たわみ（単位荷重時要素に相当）として記憶する単位鉛直荷重時たわみデータベース（以下、たわみデータベースという）を設ける。この場合、単位鉛直荷重時たわみは、予めコンピュータを用いた応力解析により求めておき、それをたわみデータベース（単位荷重時要素データベースに相当）に記憶しておく。そして、鉛直荷重時たわみ算出部（要素算出手段に相当）にて、実鉛直荷重取得部５４により取得した対象フレームＦｔに作用する実鉛直荷重と、たわみデータベースに記憶された当該対象フレームＦｔの単位鉛直荷重時たわみとに基づき、当該対象フレームＦｔに生じるたわみを算出するようにする。

（４）ところで、図６（ｂ）〜（ｅ）に示す各単一荷重状態において鉛直フレームＦに生じるたわみをそれぞれδ１〜δ４とした場合、図６（ａ）に示す実荷重状態において鉛直フレームＦに生じるたわみδｔは、δｔ＝δ１＋δ２＋δ３＋δ４として求められる。そこで、上記（３）の構成において、鉛直荷重時たわみ算出部によるたわみ算出処理に際し、まず単一荷重時たわみ算出部（単一荷重時要素算出手段に相当）にて、各単一荷重状態ごとに単一荷重状態の下で対象フレームＦｔに生じるたわみを単一荷重時たわみ（単一荷重時要素に相当）として算出し、その後、実荷重時たわみ算出部（実荷重時要素算出手段に相当）にて、上記算出した各単一荷重時たわみを積算することで、実荷重状態にて対象フレームＦｔに生じるたわみを算出するようにしてもよい。

この場合、たわみデータベースには、複数種類の鉛直フレームＦについて、各大梁２２，２３（各荷重位置）ごとに、大梁に（のみ）単位鉛直荷重を作用させた場合に鉛直フレームＦに生じるたわみを単位鉛直荷重時たわみとして記憶しておく。そして、単一荷重時たわみ算出部では、各単一荷重状態ごとに、実鉛直荷重取得部５４により取得した当該単一荷重状態に対応する荷重位置に作用する実鉛直荷重と、たわみデータベースに記憶された当該荷重位置に対応する単位鉛直荷重時たわみとに基づいて、単一荷重時たわみを算出するようにする。この場合、鉛直フレームＦに複数の荷重位置で実鉛直荷重が作用する場合において、その鉛直フレームに生じるたわみを好適に算出することができる。

（５）上記（３）の構成において、鉛直荷重時たわみ算出部により算出された対象フレームＦｔのたわみが予め定められた許容値を超えていないか否かを判定する鉛直荷重時たわみ評価部（要素評価手段に相当）を設け、同評価部にて算出された対象フレームＦｔのたわみが許容値を超えていると判定された場合に、フレーム変更部３７にて対象フレームＦｔをそれよりも強度の高い鉛直フレームＦに変更するようにしてもよい。そして、その変更した鉛直フレームＦを対象フレームＦｔとし、鉛直荷重時たわみ算出部にて、その対象フレームＦｔに生じるたわみを算出するようにしてもよい。この場合にも、当初の対象フレームＦｔが強度不足である場合に、対象フレームが所定の強度を満たすよう再設計することができる。

１０…応力算出装置、１１…制御部、１４…記憶部、２０…建物ユニット、２１…柱、２２…梁としての天井大梁、２３…梁としての床大梁、２６…枠体、２７…架構体、３２…架構体分解手段としての架構体分解部、３５…要素算出手段としての鉛直荷重時応力算出部、３６…要素評価手段としての鉛直荷重時応力評価部、３７…フレーム変更手段としてのフレーム変更部、４１…要素算出手段としての水平荷重時応力算出部、５１…単一荷重時要素算出手段としての単一荷重時応力算出部、５４…実荷重取得手段としての実鉛直荷重取得部、５５…荷重部材特定手段としての荷重部材特定部、５６…負担幅算出手段としての負担幅算出部、５７…荷重係数データベース、５８…荷重係数取得手段としての荷重係数取得部、５９…実鉛直荷重算出手段としての実鉛直荷重算出部、６０…単位荷重時要素データベースとしての単位鉛直荷重時応力データベース、６３…実荷重時要素算出手段としての実荷重時応力算出部、６５…単一荷重時要素算出手段としての単一荷重時応力算出部、６８…実荷重取得手段としての実水平荷重取得部、７０…単位荷重時要素データベースとしての単位水平荷重時応力データベース、７４…実荷重時要素算出手段としての実荷重時応力算出部。

Claims (5)

1. 柱と梁とが直方体状に連結されてなる枠体を有する建物ユニットが複数組み合わされて構成されるとともに、それら各建物ユニットの前記枠体により架構体が構成されるユニット式の建物について、その架構体に生じる応力又はたわみを算出するための算出システムであって、
   前記建物の設計データに基づいて、前記架構体を、その架構体と同じ高さであってかつ前記枠体と同じ幅からなる複数の鉛直フレームに分解する架構体分解手段と、
   前記架構体分解手段により分解された鉛直フレームを対象フレームとし、その対象フレームに生じる応力又はたわみのいずれかである要素を算出する要素算出手段とを備え、
   前記要素算出手段は、
   複数種類の前記鉛直フレームについて、前記鉛直フレームに単位荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームに生じる前記要素を単位荷重時要素として予め求めておき、それら各鉛直フレームの前記単位荷重時要素を記憶しておく単位荷重時要素データベースと、
   前記対象フレームに作用する実荷重を取得する実荷重取得手段と、を備え、
   前記実荷重取得手段により取得された前記対象フレームに作用する実荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該対象フレームの前記単位荷重時要素とに基づき、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする応力又はたわみの算出システム。
2. 前記実荷重取得手段は、前記対象フレームに作用する実鉛直荷重を取得するものであり、
   前記単位荷重時要素データベースには、前記複数種類の鉛直フレームについて、前記鉛直フレームに前記単位荷重としての単位鉛直荷重を作用させた場合に当該鉛直フレームに生じる前記要素が前記単位荷重時要素として記憶されており、
   前記要素算出手段は、前記実荷重取得手段により取得された前記対象フレームに作用する実鉛直荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該対象フレームの前記単位荷重時要素とに基づき、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする請求項１に記載の応力又はたわみの算出システム。
3. 前記実荷重取得手段は、
   前記鉛直フレームに鉛直荷重を作用させる複数種類の荷重部材についてそれぞれ、単位面積当たりにおける鉛直荷重の大きさを表す荷重係数を記憶する荷重係数データベースと、
   前記設計データに基づいて、前記対象フレームに鉛直荷重を作用させる前記荷重部材を特定する荷重部材特定手段と、
   前記設計データに基づいて、前記荷重部材特定手段により特定された前記荷重部材のうち、当該対象フレームが鉛直荷重を負担する部分についての幅を負担幅として算出する負担幅算出手段と、
   前記負担幅算出手段により算出された当該荷重部材の負担幅と、前記荷重係数データベースに記憶された当該荷重部材の前記荷重係数とに基づいて、当該荷重部材から当該対象フレームに作用する鉛直荷重を算出する実鉛直荷重算出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の応力又はたわみの算出システム。
4. 前記鉛直フレームに荷重が作用する荷重位置が複数存在する場合に、それら各荷重位置にそれぞれ実荷重が作用する状態は実荷重状態であり、
   前記各荷重位置のうちいずれか一の荷重位置にのみ実荷重が作用する状態は単一荷重状態であり、
   前記要素算出手段は、
   前記荷重位置の異なる各単一荷重状態ごとに、前記単一荷重状態の下で前記対象フレームに生じる前記要素を単一荷重時要素として算出する単一荷重時要素算出手段と、
   前記単一荷重時要素算出手段により算出された前記各単一荷重時要素を積算することで、前記実荷重状態において前記対象フレームに生じる前記要素を算出する実荷重時要素算出手段とを備え、
   前記実荷重取得手段は、前記対象フレームの前記各荷重位置に作用する実荷重をそれぞれ算出するものであり、
   前記単位荷重時要素データベースには、前記複数種類の前記鉛直フレームについて、前記各荷重位置ごとに前記荷重位置に前記単位荷重を作用させた場合に前記鉛直フレームに生じる前記要素が前記単位荷重時要素として記憶されており、
   前記単一荷重時要素算出手段は、前記各単一荷重状態ごとに、前記実荷重取得手段により取得された前記単一荷重状態に対応する前記荷重位置に作用する実荷重と、前記単位荷重時要素データベースに記憶された当該荷重位置に対応する前記単位荷重時要素とに基づいて、前記単一荷重時要素を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の応力又はたわみの算出システム。
5. 前記要素算出手段により算出された前記対象フレームの前記要素が予め定められた許容値を超えていないか否かを判定する要素評価手段と、
   前記要素評価手段により前記要素が許容値を超えていると判定された場合に、前記対象フレームをそれよりも強度の高い鉛直フレームに変更するフレーム変更手段と、を備え、
   前記要素算出手段は、前記フレーム変更手段により変更された前記鉛直フレームを対象フレームとして、当該対象フレームに生じる前記要素を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の応力又はたわみの算出システム。

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