【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造設計情報を生産計画業務に多角的に利用できるようにしたシステム（方法）およびそれに使用する構造データベースＣＡＤ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建築生産の情報伝達手段としての図面情報は従来「紙」による形態が一般的であったが、近年建築生産の各領域における情報化の進捗に伴い、ＣＡＤの利用が一般的になりつつある。

【０００３】その当面の目的は作図効率の向上および図面表現の質の向上にあり、利用の範囲は目的からもわかる通り、設計或いは施工各プロパーの領域内に留まっているのが大半である。

【０００４】しかしながら、ＣＡＤ情報をはじめとする電子情報化の最大の効用はデータの転用性にあることは明らかであり、その特牲を生かして建築生産の効率化を進展させるためにはプロジェクトの初期段階で発生する設計情報を生産の各段階に沿って、データ交換しつつ流通させていくことが必要となる。

【０００５】躯体情報は構造設計段階において「構造計画」「構造計算」「構造設計図作成」「概算数量作成」
等の業務により作り込まれる。 図21について現状の設計・施工のおける躯体に関する情報の流れを説明すると、
建築基本設計図２や構造計画支援システム３を入力情報としてこれに基づいて、キープラン的な図面で、ある位置に部材が有るか否か、どんな形の部材があるかという程度のことを表現する構造スケッチ１を通常手書き等で作成する。

【０００６】前記構造スケッチ１が完成した段階で構造計算と構造設計図作成の作業が並行・分離して行なわれ、作図としては２次元ＣＡＤを用いて（梁）伏図作成
10や軸組図作成11等となる。

【０００７】構造計算は構造計算システムとして、建物の大まかな部材の断面情報と部材の配置情報、あるいは荷重情報（入力）４、形状情報（入力）５を計算データとして入力し、これにより応力解析６、断面計算（主要、補助）７等の構造計算を行なうと個々の部材の正確な断面が確定できるので、これを作図作業側に取り入れて断面リスト作成11を行い、最終的には設計図書の作成として、前記（梁）伏図作成10、軸組図作成11、断面リスト作成12とそれ以外には鉄筋鉄骨詳細図作成13が行なわれ、一方、計算作業の場合は、保有耐力検討８（耐震性の検討）を行い、全体が構造計算書９という形で集約される。

【０００８】構造設計の作図の方は作り込みながら建築設計、設備設計との打ち合わせを進め、紙を見ながら手作業で修正していく。 数量に関しても出来上がったレベルの図面を見ながらある程度手計算的な数量チェックを行なう。 各作業は個別の作業として行なわれていき、伏図作成10や、軸組図作成11や、平面的な図面と立体的な図面との間の整合も現状では２次元のＣＡＤを使用しても人手を介して行なうものである。

【０００９】伏図作成10、軸組図作成11、鉄筋鉄骨詳細図作成13は相互に関連し合っている内容を持つが、何らかの変更があった場合は全て人が手作業でその洗い出しを行い、別々に直すという作業を行なっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように従来は２次元ＣＡＤが使用されているもののデータは別々に入力し直されており、多くの手間を要している。 さらに、２次元ＣＡＤの内部においても、伏図、軸組図、断面リスト、詳細図などを別々に入力して作図するので、整合性をとるチェックも大変である。

【００１１】出図としての構造設計図14はプロットアウトされ、それに伴ってＣＡＤ図形ファイル15、ＤＸＦファイル（ＣＡＤの線情報を文字情報に置き換える標準のフォーマット）16は転用可能な図形ファイルとして、および紙の状態で出図17が作り出され、これらは施工段階に引き渡されるが、そこで再び手入力により施工図ＣＡ
Ｄ23、鉄骨ＣＡＤ24、鉄筋ＣＡＤ25、設備ＣＡＤ26、積算システム27等に入力し直される。 これには、大変な労力を要するので総合建設業（ゼネコン）では施工図ＣＡ
Ｄ以外はあまり使われない。

【００１２】他の施工用システムは積算事務所、鉄骨ファブ、鉄筋加工会社等の協力会社において使用されているが、入力に要する負担が大きい。 なお、一部でデータ変換に前記ＤＸＦファイル16が使われているが、構造設計図と各種施工図では、目的、精度、表現方法などが異なり、使える範囲が限定される上、入力情報の手直しに多くの時間を要している。

【００１３】構造設計図面は構造設計の成果品であるだけでなく、同時併行的な作業における情報伝達・情報整理の手段としての機能も重要であるが、このように従来のＣＡＤを用いたシステムでは単に図形としての線の情報のみで、建築的な意味を表現するデータの継続的な利用及び他のシステムとデータリンクすることなどは考えられなかった。

【００１４】一貫構造計算システムとリンクしたＣＡＤ
図面作成も基本的には同様で、特に部材配置にかかわる伏図、軸組図では、設計作業の流れと矛盾し、その精度も満足できるものではなかった。

【００１５】なお、市販のソフトの中にはＣＡＤ図面の情報を構造計算や積算プログラムにリンクできるシステムも無いわけではない。 例えば、シリウスと称されるシステムは、構造計算システムで作成した計算データを独自のデータファイルに入力するとともに、部材断面入力、配置情報入力を行なうと、伏図発生、軸組図発生、
断面リスト発生がなされ、さらに、鉄筋鉄骨詳細図作成が行なわれる。

【００１６】また、前記ＣＡＤ図面に対して入力する情報は、そのまま図面編集前のデータとして施工図ＣＡ
Ｄ、鉄骨ＣＡＤ、鉄筋ＣＡＤ、設備ＣＡＤ、積算システムに取り入れて活用することが可能である。

【００１７】しかし、このシリウスと称されるシステムは図面を作成する手順を経るものではなく、躯体建物情報をデータとして入力していくと図面が図面発生という処理を介して自動的に完成するという構成になっていて、データの連携が双方向でない点で十分満足できるものではなかった。

【００１８】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、構造設計部門では構造設計情報を一元化し、設計業務の効率化を追求でき、設計段階では計画結果が自動入力され、これにより構造計算、構造図の元データが発生でき、また、構造設計の各種図面、構造計算の整合が自動的に取れるので、設計業務の効率化が図れ、さらに、
得られた建物情報を設計中又は構造設計完了後に施工部門に引き渡すことができ、施工部門ではこの建物情報を簡単に市販施工用ＣＡＤシステムに入力することにより、施工図の早期作成・施工段階の躯体数量の早期把握・仮設計画を行い、生産計画・生産管理業務を支援でき、その結果を施工部門から設計部門にフィードバックすることも容易となる構造設計情報の利用システムおよびそれに使用する構造データベースＣＡＤを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するため、構造設計情報の利用システムとしては、構造設計情報の内、建物の一般情報、材料に関する情報、部材断面情報は、入力時に特定形式のファイルとして保管し、一方、建物形状、部材の配置に関する情報は、入力時にはＣＡＤの３次元モデルとして保持し、外部システムとの連携時には前記ＣＡＤデータとして保管されている情報を一括処理によって前記特定形式のファイルに掃き出すことにより、構造設計情報全体が一定の形式に統一されること、および、それに使用する構造データベースＣＡＤとしては、３次元建物モデルを中心に、一方では図面ＣＡＤとして機能し、他方でデータベースと統合的にリンクするものとして、ＣＡＤで図面を作成すると、自動的に建物モデルを介して図面情報が文字データとして躯体データベースに収納され、逆に躯体データベースのデータが変更されれば自動的に図面に反映されることを要旨とするものである。

【００２０】本発明によれば、構造設計部門では３次元ＣＡＤである本発明システムの特定形式のファイルによる躯体データベースＣＡＤの活用により構造設計情報を一元化し、設計業務の効率化を追求することでできる。
また、設計段階では、計画結果が躯体データベースに自動入力され、これにより構造計算、構造図の元データが発生出来る。 躯体データベースを介して構造設計の各種図面、構造計算の整合が自動的に取れるので、設計業務の効率化が図れる。

【００２１】さらに、躯体データベースＣＡＤにより自動的に生成される建物情報は、文字情報データ（躯体データ）として、設計中又は構造設計完了後に施工部門に引き渡すことができる。

【００２２】これを受けた施工部門では、躯体データベースを市販施工用ＣＡＤシステムに入力することにより、施工図の早期作成・施工段階の躯体数量の早期把握・仮設計画を行い、生産計画・生産管理業務を支援する。 その結果を施工部門から設計部門にフィードバックすることも容易となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面について発明に実施の形態を説明する。 図１は本発明の構造設計情報の利用システムおよびそれに使用する構造データベースＣＡＤの１実施形態を示す流れを示すブロック図、図20はシステム全体構成を示すブロック図で、前記従来例を示す図21
と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。

【００２４】先に、本発明での構造データベースＣＡＤ
30について説明すると、図２に示すような３次元建物モデルを中心に、一方では図面ＣＡＤとして機能し、他方でデータベースと統合的にリンクする。 具体的には、Ｃ
ＡＤで図面を作成すると、自動的に建物モデルを介して図面情報が文字データとして躯体ＤＢに収納され、逆に躯体ＤＢのデータが変更されれば自動的に図面に反映されるようにした。

【００２５】構造データベースＣＡＤ30への入力データ内容は、一般情報（建物概要、材料情報等）、軸情報（通り芯名、スパン、階高等）、部材断面情報（断面形状、鉄筋、鉄骨等）、部材配置情報（部材配置、
回転 、寄り等）であり、の基本データ入力はダイアログによるテキスト入力により、，の躯体要素に関わる入力はダイアログでテキスト情報を入力し、図３
に示すようにＣＡＤ画面上に配置する。

【００２６】構造データベースＣＡＤ30の編集機能としては、部材の自動包絡、軸組図作成11と鉄筋鉄骨詳細図作成13の自動作成機能、断面リスト作成29の機能がある。 また、コピー、削除、ズーム等の基本的なＣＡＤ機能以外に、鉄筋定着半自動作図なとの機能を多く盛り込む。 ただし、鉄筋を通し配筋とするか定着とするかといったような設計者の判断に関わるデータについては半自動で対話入力する形式とし、多様性に対応可能なシステムとする。

【００２７】出力図としては、図４に示すような伏図、
図５に示すような軸組図（自動作成）、図６に示すような鉄筋詳細図（自動作成）があり、他にも、鉄骨詳細図（自動作成）、断面リスト（半自動作成）、躯体ＤＢ出力があり、各種混在図面を作成するためのレイアウト機能も用意されている。

【００２８】次にこのような構造データベースＣＡＤ30
の生成物としての躯体データベース31の構造について説明する。 本実施形態では、各種変換等の対応を考慮し、
ＭＳ一ＡＣＣＥＳＳのテーブル形式を採用した。

【００２９】構造設計情報の内、建物の一般情報、材料に関する情報、部材断面情報は、入力時にＡＣＣＥＳＳ
ファイルとして保管される。 一方建物形状、部材の配置に関する情報は、入力操作時にはＣＡＤの３次元モデルとして保持される。 この入力操作時のデータ構造を図７
に示す。

【００３０】このように入力操作時に配置情報をＣＡＤ
の内部に保持することにより、伏図・軸組図間の情報共用による整合が実用的なレベルのレスポンスで実現出来る。

【００３１】一方、構造データベースＣＡＤ30と外部システムとのデータ連携を行う際には、ＣＡＤデータとして保管されている情報を一括処理によってＡＣＣＥＳＳ
ファイルに掃き出す。 こうして構造設計情報全体が一定の形式に統一された躯体データベース31が形成できる。
変換時のデータ構造を図８に示す。

【００３２】作業手順の流れとしては、従来の構造スケッチの部分で情報を入れ、それが設計図に繋がるようにするもので、システム起動後の画面に表示されるメニュー項目は、図示は省略するが「建物形状定義」「標準仕様定義」「部材断面定義」「伏図作成」「軸組図作成」
「断面リスト作成」「構造ＤＢ出力」「鉄筋詳細図作成」「鉄骨詳細図作成」「図面レイアウト」などである。

【００３３】建物形状定義は、一般情報として建物概要を入力するもので図９に示すようなＸ，Ｙ各方向にスパン長とスパン数、通り符号に指定により、直交通り心を一括で入力する通り心一括入力、図10に示すように建物に階数分の階データを入力する階情報設定を行う。

【００３４】標準仕様定義は、図11に示すように階、部位単位に設計標準強度を設定する。 また、部材断面定義は例えば柱の断面定義では図12に示すような入力画面となり、現在編集中の部材断面に符号および階が表示されるので、それに対応して入力する。

【００３５】次に伏図作成となるが、これは前記建物形状定義でなされた通り心を示す線図の上に部材を配置する。 部材として柱の配置の場合の例を図13〜図15に示す。 図13は形状、図14は配置、図15は付属の入力画面である。

【００３６】各階の梁伏図が入力し終わると、軸組図作成のキーを押せば、軸組図が図面選択という指示をすることによって選択された通りについては自動的に発生され、梁伏図と軸組図は自動的に整合が取れるようになっているので、いずれか一方を修正すれば、関連する事項は他方も自動的に修正される。 常に一体的な建物として何か変更があった場合、一度入力すれば関連する図面は自動的に修正できるので、これのそれぞれ、個別にリストアップして直して確認する作業がなく、従来と比べてはるかに設計の動きに対する対応が楽になる。

【００３７】前記部材断面定義での断面情報も同様に修正をすれば梁伏図や軸組図等も自動的に修正されるので、断面情報と、平面的な配置情報と立体的な配置情報のそれぞれが半自動的に整合が取れる。 断面リスト29の作成は部材断面入力をした情報から１度リスト作図をした断面の情報を修正した場合、その断面を選んで再度作図すると、自動的に新しい情報で作図される。 この断面リスト29を修正しながら部材断面入力も修正できる。

【００３８】鉄筋鉄骨詳細図作成13に関しては、鉄筋鉄骨詳細図はかなり複雑な図面なので、自動作図化で入れ切れない部分は後に入力して完成させる。

【００３９】先に、躯体データベース31の構造について説明したことの繰り返しになるが、断面情報については入力すると即躯体データベース31の中で断面データファイルを作るという作業になり、梁伏図を作るときは常にその配置する部材断面はこの躯体データベース31を参照しながら落とし込む。

【００４０】一方配置情報は、ＣＡＤの３次元データの属性データとして認識されているが、簡単なコマンドによって躯体データベース31という形に保存することができる。 その結果、入力した断面情報と梁伏図を通して入力した建物中の部材の配置情報が一つの躯体データベース31という形で明確に定義されたファイルとして必ず保管出来る。 先にも述べたようにファイルはＡＣＣＥＳＳ
形式のもので、テーブルという形で各種の情報が整理された形で確認される。

【００４１】この躯体データベース31を媒体として設計の途中時点での構造計算と連携の操作も可能である。 まず、スケッチ代わりのものから作り込んだ構造図面から躯体データベース31の配置に落として、その情報から荷重情報（入力）４、形状情報（入力）５等の計算データを自動的に得ることも考えられる。

【００４２】さらに断面計算７をして鉄筋を含めて詳細な断面が確定した時点で、この情報を躯体データベース
31に戻すことによってこれを通して確定された断面情報等が梁伏図とか断面リストの詳細図に半自動的に反映される。

【００４３】保有耐力検討８を行うのに耐震性の検討の時点で断面が変わる場合もあるが、その時点でも情報を戻せば同じようにＣＡＤの中の梁伏図、軸組図、断面リスト、詳細図に反映することが可能となる。

【００４４】さらに、構造設計段階での他システムとの連携の可能性もできる。 構造計画支援システム１との連携は、基本計画段階の少ない情報から仮定断面や躯体数量算定、断面算定等を瞬時に処理できる構造計画支援システムの開発で、これとリンクし、基本計画段階のＣＡ
Ｄ図面作成を容易にすることは考えられる。

【００４５】また、一貫構造計算プログラムとの連携として、初期入力データを自動作成し、その計算結果を直接本発明システムの躯体データベース31とリンクすることにより、図面情報と構造計算の一元化が可能となる。

【００４６】躯体数量積算プログラムとの連携として、
主要構造部材の躯体数量を確認する設計概算段階、設計確定後の精算段階において、市販躯体積算プログラムとリンクすることも考えられる。

【００４７】ところで、施工段階においては、専門工事別に施工図ＣＡＤ23、鉄骨ＣＡＤ24、鉄筋ＣＡＤ25、設備ＣＡＤ26、積算システム27等の様々な施工用ＣＡＤが開発され、市販されている。 しかし、これらは、専門工事別の協力会社が使うことを前提に開発されたため、それぞれ別々に手入力するのが一般的であり、非常に労力を要している。

【００４８】しかし、前記各種市販施工ＣＡＤは、通り芯、階高などを含んだ断面情報と配置情報を入力するところは、形式の差こそあれ共通している。 つまり、元となっている構造設計図の内容を数値情報の形で提供すれば、簡単な変換プログラムで入力できる。

【００４９】そこで本発明は躯体データベース31から各市販施工用ＣＡＤへの変換プログラム（ＩＦ）を作成し、市販施工用ＣＡＤを容易に利用することを可能とした。 次に、個別業務別の施工用ＣＡＤの、データ連携によるメリットを述べる。

【００５０】鉄骨ＣＡＤ24との連携は、仮設計画の立案において鉄骨部材単重を知ることにより揚重機選定が容易になり、鉄骨一般図、軸組図の早期作成で、スリーブ貫通補強が早期に決定でき、製作の無駄を省け、ＳＲＣ
造では、従来非常に手間がかかった鉄筋貫通穴の決定などが容易に出来るようになり、外装ファスナー等付属金物の検討ができ、図面検討の手戻りをなくせる。 さらに、設計変更時の精算業務の手間が削減できる。 鉄骨重量は勿論、溶接長、ボルト本数まで容易に把握できる。
図16に鉄骨ＣＡＤ24による自動作図を、図17に数量帳票を示す。

【００５１】鉄筋ＣＡＤ25との連携は、全ての軸組面における配筋図の詳細な検討が可能になり、精度の高い鉄筋数量か得られ、加工帳までの出力が可能になり、工事着手時に鉄筋加工会社が工事工程と加工手間を勘案して、工場生産計画を立てられるようになり、加工帳作成をしていた職長が現場の管理に専念でき、工区別数量の把握により、投入人員・搬入計画など、緻密で合理的な工程管理が可能になる。 図18に鉄筋ＣＡＤ25による加工帳の例を示す。

【００５２】施工図ＣＡＤ23との連携は、躯体図元図を自動発生でき、作図作業の早期化と労力削減ができる。
図19に施工図ＣＡＤ23による自動作図例を示す。

【００５３】設備ＣＡＤ26との連携は、躯体元図を早く作成できるので、設備施工図作成の早期対応と合理化が可能となり、同じ躯体データベースを元にしているので、建築施工図との整合性が確保でき、躯体データベースと同じような発想のもとに、カタログ情報を取り込むような考え方が可能になる。

【００５４】さらに、施工図には、鉄骨図、鉄筋図、躯体図、設備施工図のほか、各種製作図等があり、また、
仮設計画図、施工手順図のようなものもある。 これらの図面情報をすべて網羅したものが理想的な施工総合図である。 「施工総合図」という概念はあまり一般的ではないが、施工部門でＣＡＤを使用する場合は、整合性を確保し、工場製作品と現場の齟齬をなくすためには、非常に重要である。

【００５５】躯体図を協力会杜に配付し、これを下図に各杜の製作図・施工図を描いてもらい、自社施工の部分のみの情報を元請に返してもらっているような場合、現場では全ての施工情報を集めて、ＣＡＤ上に「重ね合せ」てチェックしている。 食い違いのある場合は、各社に修正を依頼し、整合性の取れたところで設計承認をうける。 しかし、現状の厳しい社会情勢では発注先の決定が遅くなり、協力会社による図面作成の時間がなくなり、「重ね合せ」がきない場合も散見され、本発明システムにより、施工図が早期に、容易に作成できるようになれば、施工総合図」を効率的に運用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構造設計情報の利用システムおよびそれに使用する構造データベースＣＡＤは、構造設計部門では構造設計情報を一元化し、
設計業務の効率化を追求でき、設計段階では計画結果が自動入力され、これにより構造計算、構造図の元データが発生でき、また、構造設計の各種図面、構造計算の整合が自動的に取れるので、設計業務の効率化が図れる。

【００５７】さらに、得られた建物情報を設計中又は構造設計完了後に施工部門に引き渡すことができ、施工部門ではこの建物情報を簡単に市販施工用ＣＡＤシステムに入力することにより、施工図の早期作成・施工段階の躯体数量の早期把握・仮設計画を行い、生産計画・生産管理業務を支援でき、その結果を施工部門から設計部門にフィードバックすることも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構造設計情報の利用システムおよびそれに使用する構造データベースＣＡＤの１実施形態を示すブロック図である。

【図２】３次元建物モデルの画面図である。

【図３】部材配置情報画面図である。

【図４】伏図出力図である。

【図５】軸組図出力図である。

【図６】鉄筋詳細図出力図である。

【図７】操作時の情報の持ち方の説明図である。

【図８】連携時の情報の持ち方の説明図である。

【図９】通り芯一括入力画面図である。

【図１０】階情報設定画面図である。

【図１１】標準仕様定義の画面図である。

【図１２】断面定義の画面図である。

【図１３】伏図作成の部材形状に関する入力画面図である。

【図１４】伏図作成の部材配置に関する入力画面図である。

【図１５】伏図作成の部材付属に関する入力画面図である。

【図１６】鉄骨ＣＡＤによる自動作図を示す図面である。

【図１７】鉄骨ＣＡＤによる数量帳票を示す正面図である。

【図１８】鉄筋ＣＡＤによる加工帳を示す図面である。

【図１９】施工図ＣＡＤによる自動作図画面図である。

【図２０】本発明システムの全体構成を示すブロック図である。

【図２１】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…構造スケッチ ２…建築基本設計図 ３…構造計画支援システム ４…荷重情報（入力） ５…形状情報（入力） ６…応力解析 ７…断面計算 ８…保有耐力検討 ９…構造計算書 10…伏図作成 11…軸組図作成 12…断面リスト作成 13…鉄筋鉄骨詳細図作成 14…構造設計図 15…ＣＡＤ図形ファイル 16…ＤＸＦファイル 17…出図 18…躯体図 19…鉄骨数量 20…鉄筋数量 21…設備図 22…積算帳票 23…施工図ＣＡＤ 24…鉄骨ＣＡ
Ｄ 25…鉄筋ＣＡＤ 26…設備ＣＡ
Ｄ 27…積算システム 28…部材断面入力 29…断面リスト作成 30…構造データベースＣＡＤ 31…躯体データベース

フロントページの続き (72)発明者 井上 隆司 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 若杉 和雄 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 遠藤 幸雄 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 谷村 ▲たけ▼政 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 鹿島建 設株式会社東京支店内 (72)発明者 末吉 節江 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 鹿島建 設株式会社東京支店内 (72)発明者 高本 孝頼 東京都中野区本町４丁目38番13号 株式会 社構造計画研究所内 (72)発明者 村上 祐治 東京都中野区本町４丁目38番13号 株式会 社構造計画研究所内 (72)発明者 岩永 浩幸 東京都中野区本町４丁目38番13号 株式会 社構造計画研究所内 (72)発明者 前田 和彦 東京都中野区本町４丁目38番13号 株式会 社構造計画研究所内 (72)発明者 田中 和憲 東京都中野区本町４丁目38番13号 株式会 社構造計画研究所内