木造軸組構法住宅の設計自動化支援システムに関する研究

2013 年 2 月

木造軸組構法住宅の設計自動化支援システムに関する研究

Katsunori MIZUSHIMA 水嶋　克典

Automated Designing Support System for Japanese Timber Frame Houses

木造軸組構法住宅の設計自動化支援システムに関する研究

Automated Designing Support System for Japanese Timber Frame Houses

2013 年 2 月

早稲田大学大学院　理工学研究科

建設工学専攻　建築学専門分野　建築材料及施工研究

水嶋　克典

Katsunori MIZUSHIMA

木造軸組構法住宅の設計自動化支援システムに関する研究

目次

第１章　序論

　1.1　研究の背景と目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2 　1.2　本研究に関わる既往研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3 　　1.2.1　工学における既往研究

　　1.2.2　生物学における既往研究 　　1.2.3　計算機科学における既往研究

　　1.2.4　建築学における設計自動化支援システムに関する既往研究

　1.3　研究の方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5 　　1.3.1　木造軸組構法住宅設計プロセスの分析

　　1.3.2　木造軸組構法住宅の分析

　　1.3.3　各設計段階に対応した設計自動化支援システムの構築方法 　　　1.3.3.1　空間接続段階における設計自動化支援システム 　　　1.3.3.2　空間配置段階における設計自動化支援システム 　　　1.3.3.3　部材配置段階における設計自動化支援システム

　1.4　用語の定義・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12 　1.5　本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13 　1.6　小結・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 14

第２章　空間接続生成システム

　2.1　住宅における空間接続の表現方法の検討・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18 　2.2　空間接続の生成方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19 　　2.2.1　生成方法の概要

　　2.2.2　既存独立住宅の調査

　　2.2.3　空間接続の表現および生成方法

　2.3　空間接続生成システム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 25 　　2.3.1　システムの概要

　　2.3.2　アルゴリズム 　　2.3.3　生成条件入力 　　2.3.4　生成準備

　　2.3.5　機能拡張グラフ生成 　　2.3.6　空間拡張グラフ生成 　　2.3.7　面積評価

　　2.3.8　拡張グラフ出力

　　2.4.2　試行２Ｂ：２階建て 　　2.4.3　試行２Ｃ：住宅（ＬＤＫ）

　2.5　システムの特徴と利用法に関する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 42 　2.6　小結・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 43

第３章　住宅プラン生成システム

　3.1　住宅プラン生成システム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 46 　　3.1.1　生物と住宅プランの類似

　　3.1.2　システム構築と検証の方法 　　3.1.3　住宅の空間構成のグラフ表現 　　3.1.4　住宅プランのモデル化 　　3.1.5　設計条件と設定 　　　3.1.5.1　建築可能空間 　　　3.1.5.2　アプローチ確保 　　　3.1.5.3．室接続

　　　3.1.5.4．空間構成 　　　3.1.5.5．外部開口方位

　　3.1.6　解釈機構［空間形成システム］

　　　3.1.6.1　セルとセルの分裂 　　　3.1.6.2　セル分裂アルゴリズム 　　　3.1.6.3　空間種類別セル分裂パターン 　　　3.1.6.4　段階成長

　　　3.1.6.5　遺伝子 [ 空間形成システム＋条件適応システム ] 　　　3.1.6.6　分裂判定

　　　3.1.6.7．住宅プランの成長 　　3.1.7　評価［条件適応システム］

　　　3.1.7.1　室成長評価値 　　　3.1.7.2　外部開口評価値

　　3.1.8　遺伝子操作機構［条件適応システム］

　　3.1.9　データ出力

　3.2　プラン生成システムの試行・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 62 　　3.2.1　試行３Ａ：異なる建築可能空間規模

　　3.3.2　試行３Ｂ：異なる建物規模

　　3.3.3　試行３Ｃ：異なる規模（建築可能空間規模＝建物規模）

　　3.3.4　試行３Ｄ：２階建て住宅

　3.3　システムの特徴と利用法に関する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 68

　3.4　小結・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 70

第４章　構成部材生成システム

　4.1　木造軸組構法住宅の設計作業の分析・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74 　4.2　住宅のモデル化・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74 　4.3　部材数量に関する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 75 　4.4　構成部材生成システム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 76 　　4.4.1　概念と概要

　　4.4.2　住宅の構成要素の抽出 　　4.4.3　システムの基本動作

　4.5　架構部材生成システム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 79 　　4.5.1　概要

　　4.5.2　システムの設定

　　　4.5.2.1　動作空間（敷地空間）

　　　4.5.2.2　対象 　　　4.5.2.3　モデュール

　　　4.5.2.4　架構部材生成規則・配置規則 　　　4.5.2.5　入力データ

　　　4.5.2.6　出力データ

　　4.5.3　システムを構成するエージェント 　　　4.5.3.1　ハウス

　　　4.5.3.2　ユニット 　　　4.5.3.3　エレメント 　　4.5.4　システムの基本動作例

　4.6　屋根ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102 　　4.6.1　寄棟屋根

　　4.6.2　屋根ユニットの設定

　4.7　隅木エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105 　　4.7.1　隅木エレメントの設定

　　4.7.2　隅木エレメント配置規則 　　　4.7.2.1　検討方針

　　　4.7.2.2　隅木下端（始点）に着目した真隅寄棟屋根面形状の分類 　　　4.7.2.3　隅木配置基準点探索

　　　4.7.2.4　隅木延長線生成 　　　4.7.2.5　隅木終点探索 　　　4.7.2.6　隅木終点位置修正

　4.8　母屋エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・133 　　4.8.1　母屋エレメントの設定

v

　　　4.8.2.2　母屋の配置位置分析 　　　4.8.2.3　母屋配置位置探索

　4.9　端部小屋束エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・140 　　4.9.1　端部小屋束エレメントの設定

　　4.9.2　端部小屋束エレメント配置規則 　　　4.9.2.1　検討方針

　　　4.9.2.2　端部小屋束の配置位置分析 　　　4.9.2.3　端部小屋束配置位置探索

　4.10　部屋ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 142 　　4.10.1　部屋ユニットの設定

　4.11　開口ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 144 　　4.11.1　開口ユニットの設定

　4.12　梁エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 145 　　4.12.1　梁エレメントの設定

　　4.12.2　梁エレメント配置規則 　　　4.12.2.1　検討方針

　　　4.12.2.2　梁の配置位置分析 　　　4.12.2.3　梁配置位置探索 　　　4.12.2.4　梁候補多段階選抜

　4.13　中間小屋束エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 171 　　4.13.1　中間小屋束エレメントの設定

　　4.13.2　中間小屋束エレメント配置規則 　　　4.13.2.1　検討方針

　　　4.13.2.2　中間小屋束の配置位置分析 　　　4.13.2.3　中間小屋束配置位置探索 　　　4.13.2.4　中間小屋束配置位置探索例

　4.14　桁エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 174 　　4.13.1　桁エレメントの設定

　　4.13.2　桁エレメント配置規則 　　　4.13.2.1　検討方針

　　　4.13.2.2　桁の配置位置分析 　　　4.13.2.3　桁配置位置探索

　4.15　柱エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 176 　　4.15.1　柱エレメントの設定

　　4.15.2　柱エレメント配置規則 　　　4.15.2.1　検討方針

　　　4.15.2.2　柱の配置位置分析

v

　　　4.15.2.4　柱配置位置探索例

　4.16　土台エレメント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 179 　　4.16.1　土台エレメントの設定

　　4.16.2　土台エレメント配置規則 　　　4.16.2.1　検討方針

　　　4.16.2.2　土台の配置位置分析 　　　4.16.2.3　土台配置位置探索

　4.17　部屋ユニット間調整・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 181 　4.18　外壁ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 181 　　4.18.1　外壁ユニットの設定

　　4.18.2　部屋ユニットによる外壁ユニットの生成 　　4.18.3　外壁に所属する架構部材エレメントの生成

　4.19　システムの特徴と利用法に関する考察・・・・・・・・・・・・・・・・・ 183 　4.20　小結・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 179

第５章　結論と展望

　5.1　各章の総括・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・188 　5.2　木造軸組構法住宅の空間構成と架構部材配置規則・・・・・・・・・・・・・190 　5.3　今後の展望・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・193

参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 196

付　既発表論文・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 200

謝辞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 202

v

第１章　序論

第１章　序論

図 1-1　木造軸組構法住宅の計画～設計の一般的な作業段階と各段階の成果物

計画

意匠設計

構造設計

その他設計

積算

作業段階 成果物

間取り図、スケッチパースなど

仕上表、一般図など

架構図、壁量計算など

展開図、詳細図、設備図など

見積書など

修正

1.1　研究の背景と目的

　木造軸組構法住宅は、社会からの住空間への要求、自然災害などに対して材料や構造等 の改変を繰り返すことにより安定した構法として日本の住宅生産において大きな割合を占 めている。国土交通省の平成 23 年度建築着工統計¹⁾によると、全国の平成 23 年 4 月から 平成 24 年 3 月までの着工新設住宅戸数は、841,246 戸、そのうち、着工新設木造住宅戸数は、

466,434 戸であり、総着工新設住宅戸数の約 55％、着工新設木造住宅戸数から、木造プレ ハブの 14,663 戸とツーバイフォーの 98,680 戸を差し引いた残り 353,091 戸が他の構法が 若干含まれるがそれらを除くほとんどが木造軸組構法住宅と考えられ、着工新設木造住宅 戸数の約 76％、着工新設住宅戸数の約 42% に達する。

　一般的な木造軸組構法住宅の計画～設計の各作業段階と成果物は、図 1-1 に示すように、

計画（間取り図、スケッチパースなど）、意匠設計（仕上表・一般図など）、構造設計（架構図・

壁量計算など）、その他の設計（展開図・詳細図・設備図など）、積算（見積書など）となっ

ている²⁾³⁾⁴⁾。近年、木造住宅用建築設計支援ソフトウェアを利用することにより、一般的

な木造軸組構法住宅は、階高、仕上げ、納まりなどの基本情報などを入力し、間取り図決 定後の設計は自動的に処理することができる。しかし、木造住宅用建築設計支援ソフトウェ アは、設計者が行う設計作業を手順化することが主流であり、プラン作成以前の空間と空 間相互のつながりやプラン生成などの自動化は実現していない。また、多数の実現可能な 住宅プランの検討や複雑な設計条件を満たす住宅プランの作成には、多くの人的資源を必 要とする。

　その一方で、木造軸組構法住宅は、小規模ながら、高精度のコストコントロールを要求 されることが多い。建築物の計画～設計における概算工事費の算出は、数種類の概算法と それらの組合せにより行われている^5）。しかし、利用する概算法に必要な条件を満たさな いと正確な工事費を得ることはできない⁶⁾。また、住宅の計画～設計時において、高精度の コストコントロールを行うには、設計変更毎に繰り返し積算する必要があるが、現実には、

業務量と報酬のバランスを考慮すると困難である。近年、ＢＩＳ（Building Information

第１章　序論 System）、ＢＩＭ（Building Information Modeling）による３次元モデルを利用して設計 を行うＣＡＤシステムが開発され木造軸組構法住宅の設計に導入されているが、建物の高 精度のコストコントロールを行うためには、正確な部材入力が必要であり、多くの人的資 源を必要とする。また、住宅の設計変更に連動して瞬時に部材数量を算出できない。

　そこで、本研究は、工務店、ハウスメーカー、設計事務所などにおける一般的な木造軸 組構法住宅の設計に対して、木造軸組構法住宅の空間構成に着目した設計を自動化するた めの支援システムの構築を行い、その過程を通して木造軸組構法住宅の空間構成と架構部 材の配置規則を明らかにすることを目的としている。

1.2　本研究に関わる既往研究

1.2.1　工学における既往研究

　工学における概念のひとつとして、上田⁷⁾の提唱した「生物志向生産システム」がある。

生物志向生産システムは、生物が個体を形成し、集団として行動、進化する仕組みを人工 システムに導入して、人工物の製作と製作された人工物における問題を解決するために提 起された概念である。生物志向生産システムの基本要件は、空間的に分散した自律要素の 集合である「自律分散」、素材の成長、機械の学習、システムの自己組織化など時間的適応 性を意味する「自己成長」、協調、共生など融和的全体性を意味する「調和的統合」である。

システムの迅速性や柔軟性を高めるためには、空間的な局所性と時間的な並列性が重要で あり、対象（問題）と操作（方法）を時間空間的に近接させる必要がある。また、生物志 向生産システムの中心概念として「創発」がある。創発は、クリストファー・ラングトン によれば、”部分間の局所的な相互作用の結果、全体が現れ、その全体が部分への環境とな り、それによって新たな秩序が形成される現象”であり、生命の特徴である「自己増殖」「自 己認識」「代謝」「恒常性」「環境適応性」「進化性」の本質であるとの考えから、「人工生命」

の中心概念とされた⁷⁾⁸⁾。この人工生命とは、生命の振舞いや機能に関する原理を抽出し、

コンピュータなどの人工メディアによってそのダイナミクスを再現することで、生命に関 する普遍的知識を得ようとする試みである⁸⁾。人工生命の特徴は、次の５点である⁹⁾。 (1) 単純な要素の集合である

(2) 自分以外のすべての要素に指示を出す必要はない (3) 個々の要素は局所的な環境で反応する定義を持っている (4) 全体の構造や挙動を決定するルールはない

(5) 全体の振舞いは創発するものである

　また、人工生命を含む複雑系の全体の理解は、要素還元的な方法による部分の理解だけ では不可能なため、創って理解するボトムアップによる構成的手法を用いることになる¹⁰⁾。

1.2.2　生物学における既往研究

　生物学では、ショウジョウバエの初期胚発生に見られる形態形成のシステムが明らかと なっている。この形態形成のシステムは、胚の前後方向や背腹方向の決定など複数のプロ グラムが関与している。システムの概要は、卵細胞内に蓄積された mRNA やタンパク質の濃

度勾配が形成され、それにより、遺伝子発現（タンパク質の生成）が胚における位置によ り調整されることにより、ショウジョウバエの初期胚発生時の形態が形成される¹¹⁾。それ らの遺伝子発現の調整は、分泌性の拡散系分子、細胞膜から突き出た分子、細胞外基質分 子などが細胞内の情報伝達経路である細胞内シグナル伝達系を経由して行われている¹²⁾。 また、ヒトゲノムの内、タンパク質を作る遺伝子は、2％しかなく、残りの 98％はがらくた

（ジャンク）遺伝子と見られてきたが、RNA を介して働く隠された遺伝子が多数発見された。

更に、染色体には、DNA 塩基配列の他に、DNA を支えるタンパク質や化学物質である遺伝子 の発現を調整するエピジェネティックマークが存在する。このエピジェネティックマーク は、常時変化し、後天的な機構と考えられている¹³⁾。

1.2.3　計算機科学における既往研究

　計算機科学では、ハードウェアとソフトウェアが継続的に進歩している。ハードウェア では、ゴードン・ムーアが 1965 年に経験則として提唱した " 半導体の集積密度は 18 ～ 24 ヶ月で倍増する " というムーアの法則がある。この法則によれば、半導体の性能は指数 関数的に向上していくことになる。実際には、集積密度の向上ペースはこれより鈍化して いるが、「集積密度」を「性能向上」に置き換えると、この法則は現在でも成立している とされる。RAM の速度とハードディスクのシークタイムは年 2 ～ 3％向上している。更に、

RAM とハードディスクの容量はそれらの速度と比べてより速く増加している¹⁴⁾。

　ソフトウェアでは、前述の「人工生命」の一部を構成する「遺伝的アルゴリズム」「セルオー トマトン法」「マルチエージェントシステム」がある。

　遺伝的アルゴリズムは、ジョン・ホランドにより、1975 年に発表され、生物の進化をシミュ レートすることが所期の目的であったが、既知の領域と未知の領域をバランスよく探索す る手法であること、また、組合せ最適化問題やＮＰ困難な問題などの数理的最適化手法では、

解くことができない問題に適用可能であることから、広く利用されている。遺伝的アルゴ リズムは、遺伝子のアナロジとしてのＧＴＹＰＥとＧＴＹＰＥが発現したＰＴＹＰＥの２ 層構造の情報を扱う。評価には、ＰＴＹＰＥの環境における適応度を用いる。基本動作は、

t 世代のＧＴＹＰＥの集団＝個体群を M(t) ＝ {g_t(m)}、g_t(m) のＰＴＹＰＥを p_t(m)、p_t(m) の環境における評価は、u_t(m) とすると、

①ランダムに初期世代の集団 M(0) を生成

②現在の集団 M(t) 内の各個体 m に対して適応度 u(m) を計算

③適応度 u(m) に応じて M(t) から個体を選出

④選び出された個体にＧＡオペレータ（ＧＴＹＰＥに対する交差、突然変異などの操作）

を作用させ、次世代の集団 M(t+1) を生成

⑤終了条件が満たされていなければ②へ、終了条件が満たされていれば終了となる¹⁵⁾。 　セルオートマトン法は、局所的な相互作用を積み重ねにより、組織が自然に形作られる

「自己組織化」に基づく計算手法として、1950 年頃にジョン・ホン・ノイマンとスタニワフ・

ラウムにより考案された。セルオートマトン法は、1970 年代から生物の形態生成モデルに 利用され、1986 年には、格子ガスオートマトン法が考案され、その後、格子ボルツマン法 に発展し、複雑な流体解析などに利用された。セルオートマトン法は、情報技術分野にお

第１章　序論 けるハードウェアの進歩により、物理現象、科学現象、材料、交通、電子回路特性、社会 現象、経済現象などに幅広く利用されるようになった¹⁶⁾。

　マルチエージェントシステムは、知識、目標、技術、計画などを内部に保持する複数のエー ジェントが相互に調整することにより与えられた問題を解決するものである¹⁷⁾。エージェ ントは、スチュワート・ ラッセルとピーター・ノーヴィグが 1995 年に出版した「人工知能」

の中で、エージェントが存在する環境をセンサである受容器を用いて知覚し、効果器を通 して行動するものと定義している¹⁸⁾。

1.2.4　建築学における設計自動化支援システムに関する既往研究

　建築学において、生物志向生産システムなどの概念、計算機科学の進展を受けて、設計 自動化支援システムに関する既往研究がある。主に空間とそれらの接続に関する情報を設 計条件とし、グラフ理論を用いて住宅プランを生成する研究として、辻、川窪ら^19)20)21)に よるグラフ理論を用いて長方形分割図を作成、室寸法を調整することにより、住宅プラン を生成する研究と室寸法を調整することにより、住宅プランを生成する研究、宗本ら²²⁾に よる直行グラフを用い設計者と対話することによりプランを絞り込む手法に関する研究、

桑川²³⁾による室の配置方角と接続関係の図式化による住宅プラン生成に関する研究などが ある。また、寺田²⁴⁾²⁵⁾によるグラフ理論を用いた長方形分割図を求める研究、その応用と して平面パターンの非類似度を導入することにより設計条件の統合を目指した研究がある。

モデルを用いてプランを作成する手法については、吉田^26)27)28)の直方体の空間を室数と設 計条件に基づき分割する空間分割型モデルによるプラン作成の研究、岡崎ら²⁹⁾の矩形室間 の動線を最短にする空間連結型モデルによるプラン作成の研究、手越ら³⁰⁾の住宅の平面基 本モデュールを正方形のマスで表現し、データフロープログラミングの概念を用いた住宅 プラン作成の研究などがある。また、青木³¹⁾のプラン作成と遺伝進化のアナロジーについ ての考察がある。これらを応用したプラン作成法として、村岡ら³²⁾の遺伝的アルゴリズム を用いた平面形状の最適化に関する研究、山邊ら³³⁾³⁴⁾の人工生命を用いた住宅平面空間構 成と立体構成に関する研究などがある。建築の構成要素に着目したモデル化と構成要素の オブジェクト化に関する研究は、手越ら³⁵⁾によるＣＡＤシステムの設計効率化を目的とし た建築物概念モデルの提案がある。架構部材自動生成システムに関する研究は、横井ら³⁶⁾ による荷重、柱の座屈、土台のめり込み等を考慮した構造部材自動配置システムの構築に 関する研究がある。

1.3　研究の方法

1.3.1　木造軸組構法住宅設計プロセスの分析

　大庭は、木造住宅の設計法³⁾のなかで、木造軸組構法住宅設計におけるエスキスのプロ セスを、図 1-2 で示すように、①所要室の機能別分類と構成図、②ブロックプラン、③平 面構成、④構造（架構計画）、⑤断面・立面の構成としている。しかし、木造軸組構法住宅 設計は、小規模なことから、平面に空間を配置する平面構成時に建物全体の立体形状が決 定するため、③平面構成と⑤立面構成を同時に検討する必要がある。更に、図 1-3 で示す

ように、空間境界と構造体が同じため、④構造（架構計画）を含めた建物全体の断面の検 討を、③平面構成と⑤断面構成の検討と同時に検討する必要がある。また、①所要室の機 能別分類と構成図と②ブロックプランは、木造軸組構法住宅が小規模、かつ、一般的な住 宅に対する要求がある程度固定されているため、ほぼ同時に検討することができる。

　そこで、本研究において、木造軸組構法住宅の設計プロセスを図 1-2 に示すように以下 に整理した。

(1) 機能と空間の関係および動線など空間相互の接続を検討する「Ⅰ 空間接続段階」

(2)(1) の空間とそれらの接続を利用して、空間を敷地に配置する「Ⅱ 空間配置段階」

(3)(2) の空間配置段階と同時に空間を構成する部材を配置する「Ⅲ 部材配置段階」

　木造軸組構法住宅の設計プロセスの分析から、Ⅱ 空間配置段階とⅢ 部材配置段階は、

同時に行われることが理想である。

1.3.2　木造軸組構法住宅の分析

　木造軸組構法住宅は、空間に着目して単純化すると、図 1-4 に示すように、木造軸組構 法住宅は、部屋、廊下などの空間を積み木のように敷地内に積み重ね、それらの上に屋根 がおかれた集合体と見ることができる。水平断面では、図 1-3 に示すように、部屋である 空間と空間、もしくは、空間と外部の境界を構成する壁の中に空間を支える構造体が入る。

垂直断面では、図 1-5 に示すように、空間と空間、空間と屋根、空間と床下のの境界である床、

または、屋根を支える構造部材（横架材）が入る。木造軸組構法住宅は、空間と空間の境 界と構造が一体となったシステムを形成していると考えられる。また、水平断面では、図 1-3 に示すように、一般的に、空間境界線が構造芯でもあるため、構造部材を空間境界線で 分割することにより、また、垂直断面では、図 1-5 に示すように、床と屋根を支える構造 体の所属を明確にすることにより、仮想的に空間を構造部材を含めて完全に分割すること ができる。

　更に、分割した空間に着目すると、図 1-6 のａに示すように、空間をノード、空間と空 間のつながりをリンクとしたグラフで表現することができる³⁷⁾³⁸⁾。ノードに空間名を記入 すると、図 1-6 のｂのように表現することができる。また、この空間に着目すると、空間

①所要室の機能別分類と構成

②ブロックプラン

③平面構成

④構造（架構計画）

⑤断面・立面の構成

Ⅰ 空間接続段階

Ⅱ 空間配置段階

Ⅲ 部材配置段階

大庭によるエスキスのプロセス 本研究における設計プロセス 本研究による整理

図 1-2　大庭による木造軸組構法住宅のエスキスプロセルと本研究における設計プロセス

第１章　序論

図 1-4　空間に着目した単純化による木造軸組構法住宅の表現

凡例 Site：敷地空間、Room(i)：i番目の部屋、Roof(i)(j)：i番目の部屋のj番目の屋根

には、人の生活行為に必要な機能が要求される。

　以上のことから、本研究において、木造軸組構法住宅の空間を構成する「領域」「部材」「機 能」などを空間を構成する「空間構成要素」と定義する。

　木造軸組構法は、社会的要求の変化や自然災害あるいは環境の変化に、材料、構造、ディ テールなどの改変を繰り返して対応してきた完成度の高い構法と考えられる。そこで、「設 計が完了している木造軸組構法住宅は、全ての設計条件を満足している」という前提に立

図 1-3　木造軸組構法住宅の水平断面における分割

図 1-5　木造軸組構法住宅の空間に着目した垂直断面における分割

図 1-6　空間に着目した木造軸組構法住宅のグラフ表現

玄関 廊下

台所 脱衣所・洗濯^洗面・

浴室 寝室

居間・食堂 便所

a b

つと「設計が完了している木造軸組構法住宅の空間構成要素とそれらの関係も全ての設計 条件を満足している」と考えることができる。

　本研究では、空間構成要素とそれらの関係を「空間構成要素モデル」と定義し、各設計 段階において、設計条件を満足する空間構成要素とそれらの関係を生成、言い換えると、

設計条件を満足する空間構成要素モデルを生成する設計自動化支援システムを構築する。

1.3.3　各設計段階に対応した設計自動化支援システムの構築方法

　本研究において整理した木造軸組構法住宅の各設計段階に対応した設計自動化支援シス テムに関する既往研究との関係、および、システムの構築方針を示す。

1.3.3.1　空間接続段階における設計自動化支援システム

　空間とそれらの接続関係に関する研究は、主に住宅プランの分析を目的とした研究とし

第１章　序論 て、花里ら³⁹⁾によるスペースシンタクス理論による隣接グラフを用いて大型民間分譲マン ション住戸を分析する研究、樋口⁴⁰⁾による公室空間の分節を分析するために食事スペー ス、団らんスペース、接客スペースの分節パターン（接続）を記号により表現している研 究、黒沢⁴¹⁾によるグラフを用いた連結パターンと隣接パターンによる類型化により平面構 成パターンを設定し、多様な住宅平面を体系的にパターン分析する方法を示した研究、寺

田²⁴⁾²⁵⁾によるグラフ理論を用いた長方形分割図を求める研究に続き、平面パターンの非類

似性を示す研究があるが、空間とそれらの接続関係の生成を目的とした研究は行われてい ない。

　また、空間とそれら接続関係は、住宅全体または住宅の一部分の空間を対象にした研究 により住宅の空間構成を分析するため様々な表現方法が提案されている39)42)43)44)。しかし、

これらの空間とそれらの接続関係の表現は、ドア状の開口による接続、窓状の開口による 接続など、空間間の接続状態に関する表現が不足している。

　そこで、本研究は、木造軸組構法住宅の空間と機能の関係に注目し、一般的な既存独立 住宅の機能とそれらの接続関係、および、空間とそれらの接続関係を抽出し、分類、整理 することにより、空間構成要素である機能とそれらの接続関係、および、空間とそれらの 接続関係をモデル化し、設計する住宅に要求される機能とそのれらの接続関係およびその 他の条件を入力することにより、条件に適合する空間とそれらの接続関係を生成する設計 自動化支援システムである「空間接続生成システム」を構築する。システム構築後に、試 行を行い、生成された空間接続について考察することによりシステムの特徴を明らかにす ると共に利用法を提案する。最後に、システム構築過程にて得られた空間構成に関する知 見を提示する。

1.3.3.2　空間配置段階における設計自動化支援システム

　プランをモデル化して作成する手法については、吉田^26)27)28)の直方体の空間を室数と設 計条件に基づき分割する空間分割型モデルによるプラン作成の研究、岡崎ら²⁹⁾の矩形室間 の動線を最短にする空間連結型モデルによるプラン作成の研究などがある。一方、工学の 分野では、生物指向アプローチに見られるように、自己成長、自己修復、自己認識、進化、

適応など、生物の優れた機能を人工生命などの理論を用いて、人工物に応用する試みも進 んでいる⁷⁾。建築学においては、青木³¹⁾のプラン作成と遺伝進化のアナロジーについての 考察がある。これらを応用したプラン作成法として、村岡ら³²⁾の遺伝的アルゴリズムを用 いた平面形状の最適化に関する研究、山邊ら³³⁾³⁴⁾の人工生命を用いた住宅平面空間構成と 立体構成に関する研究などがある。また、生物学の分野では、発生分子学などの進展によ り、モデル生物をはじめとした生物の身体を形作る形態形成の詳細も明らかになりつつあ る^11)12)13)。

　そこで、本研究は、生物と住宅プランの構成と環境適応の類似に着目し、人工生命を用 いて、生物が細胞分裂を繰り返すことにより身体を形作る形態形成と生物の環境適応を模 した単位空間の分割増殖による空間構成要素モデルを用いた設計自動化支援システムとし て「住宅プラン生成システム」を構築する。システム構築後に、試行を行い、生成された プランについて考察することによりシステムの特徴を明らかにすると共に利用法を提案す

る。最後に、システム構築過程にて得られた空間構成に関する知見を提示する。

1.3.3.3　部材配置段階における設計自動化支援システム

　建築の構成要素に着目したモデル化と構成要素のオブジェクト化に関する研究は、手越 ら³⁵⁾によるＣＡＤシステムの設計効率化を目的とした建築物概念モデルの提案がある。架 構部材自動生成システムに関する研究は、横井ら³⁶⁾による荷重、柱の座屈、土台のめり込 み等を考慮した構造部材自動配置システムの構築に関する研究がある。

　しかし、木造軸組構法住宅の空間配置段階において、空間配置時に即時に構成部材を自 動的に生成するシステムに関する研究はない。

　そこで、本研究では、図 1-7 に示すように、木造軸組構法住宅の構成を、住宅（House:

ハウス）は、構成単位（Unit: ユニット）により、構成単位は、構成部材（Element: エレ メント）により構成され、ユニットとエレメントを住宅の構成要素 (Constituent: コンスティ チュエント ) とし、木造軸組構法の特性を合わせて利用することにより、空間配置段階に おいて、仮想３次元空間に空間を配置、または、削除すると即時に部材配置段階に移行し、

エレメントを生成する設計自動化支援システムである「構成部材生成システム」を構築する。

　構成部材生成システム構築のために、次の三つの概念を利用する。

(1) 木造軸組構法住宅から適切に抽出した独立性が高いユニットの知覚と動作を接触するユ ニットのみに制限することにより動作の単純化を図る。

(2) ユニットから生成されたエレメントは、生成元のユニットから得られる情報とエレメン ト別の配置規則に基づき、自らの配置位置を探索し、決定する。

(3) 設計が完全に終了した建物のエレメントは、全てのエレメント間の整合性が保たれてい るはずであるとの考えに基づき、ユニットが、接触するユニットとの局所的なエレメント の不整合に対して、接触するユニットと連携して修正を繰り返すことにより、建物全体の エレメントを適切に生成する。

　本研究において、建築のコンスティチュエントに着目したモデル化とコンスティチュエ ントのオブジェクト化に関する既往研究は、システムの構成、主に住宅のコンスティチュ エントを抽出する際に参考とし、ユニットの独立性を高めるために、ユニットの分割線に より構造部材を分割する考えを新たに導入する。構成部材生成システムの構築には、次の 情報工学の技術を利用する。(1) はコンスティチュエントのオブジェクト化、(2) はコンス ティチュエントのエージェント化¹⁸⁾を行い、(3) はマルチエージェントシステム¹⁷⁾の理論

図 1-7　木造軸組構法住宅の構成

住宅(House)

構成単位(Unit)

構成部材(Element)

構成単位(Unit)

構成部材(Element)

・・・・・・・・・・

・・・・・・・・・・

構成要素

(Constituents)

第１章　序論 を利用する。

　構成部材生成システムの仮想３次元空間にて逐次空間を操作する状況において、主要な 架構部材の生成は、それ以外の部材の生成と比較し困難である。そこで、本研究では、構 成部材生成システムにおいて特に生成が困難な主要な架構部材である隅木、母屋、小屋束、

梁、桁、柱、土台を生成するサブシステムとして「架構部材生成システム」を構築する。

　木造軸組構法住宅の寄棟屋根の隅木配置位置を決定することは、寄棟屋根の棟の位置を 求め寄棟屋根形状を決定することとほぼ同意である。寄棟屋根形状の自動生成に関する既 往研究として、鈴木ら⁴⁵⁾による多角形領域分割を応用した寄棟屋根の自動設計に関する研 究、佐藤ら⁴⁶による屋根の平面形状と棟の位置による寄棟・切妻屋根形状自動作成用の屋 根面分割アルゴリズムに関する研究がある。これらは、ひとつの屋根領域、かつ、それを 構成する辺が外壁などに接しない単純な設定、また、棟を水平面に投影、水平面における ２次元の図形操作により、屋根形状を決定しているため、逐次空間を操作するする際に発 生する全ての状況に対応しなければならない架構部材生成システムに利用することができ ない。

　木造軸組構法住宅の寄棟屋根の母屋配置については、藤井⁴⁷⁾の活動等高線に関する研究 において、全ての平面図形に対して、屋根を形成することができる平行閉曲線（等高線）

を用いて説明することができるが、木造軸組構法住宅の寄棟屋根の谷部分を形成すること ができない。また、寄棟屋根の母屋配置に関する既往研究は、堀江ら⁴⁸⁾による近世農家の 小屋組の類型化による母屋組（系）に母屋と他の架構部材との接続による位置関係に関す る記述があるが、本研究における一般的な木造軸組構法住宅の架構部材生成システムに利 用することができない。

　木造軸組構法住宅の小屋束配置に関する従来研究はない。

　木造軸組構法住宅の梁配置に関する研究は、架構部材の配置規則に関する研究として、

屋根の架構部材の配置前に決定しなければならない屋根形状の自動生成に関して、大野⁴⁹⁾ は、大工と工務店に対して、架構部材の断面寸法と配置ルールに関して調査を行っている。

断面算定に関してはいくつかのパターンが存在するとの記述がある。山畑ら^50)51)52)は、大 工棟梁にヒアリング調査から、因果主張と基本コンセプト間のルールに基づき知識ベース を構築し、エキスパートシステム用に架構規則のデータ化を行っている。架構部材自動生 成システムに関する研究は、横井ら³⁶⁾による荷重、柱の座屈、土台のめり込み等を考慮し た構造部材自動生成システムの構築に関する研究などがあるが、完全自動化に関する既往 研究は、存在しない。

　木造軸組構法住宅の桁配置に関する研究は、堀江ら⁵³⁾による石川県鹿西町周辺における 木造軸組構法住宅の架構法の継承過程を空間構成と屋根形式変化の関係において、特に、

梁と桁の高さと梁の割付に着目して考察しているが、架構部材生成システムに利用するこ とができない。

　木造軸組構法住宅の柱配置に関する従来研究はない。

　木造軸組構法住宅の土台配置に関する従来研究はない。

　そこで、本研究では、　架構部材生成システムの寄棟屋根の架構部材生成部において、逐 次空間を操作するする際に発生する全ての状況に対応した屋根形状と屋根架構部材の位置

を同時に決定するために、２次元に高さを加えた３次元の情報から屋根形状を決定する方 法を新たに導入する。架構部材の配置規則に関する既往研究は、架構部材生成システムに おいて、構法、構造など複数の条件から架構部材の配置位置を決定する知見を架構部材を 生成する際の条件整理の参考とする。寄棟屋根の架構部材生成部以外においては、逐次空 間を操作するする際に発生する全ての状況に対応するとともに、開口と架構部材間の支持 関係まで含めた条件に対応するための架構部材の配置方法を新たに導入する。架構部材生 成システム構築後に、試行を行い、生成された架構部材について考察することによりシス テムの特徴を明らかにすると共に利用法を提案する。最後に、システム構築過程にて得ら れた空間構成と架構部材の配置規則に関する知見を提示する。

1.4　用語の定義

　本節では、１章以降において用いる用語について定義する。２～４章にて用いる用語は、

初出の章にて定義する。

(1) 木造軸組構法

　本研究における「木造軸組構法」は、日本で古くから発達してきた木造伝統構法を簡略し、

発展させた構法である。架構は、柱、桁、梁、土台といった木材の軸組で構成され、主に 垂直荷重を受ける。垂直材である柱、および、土台、桁などの横架材により構成された面 に対して、筋交を入れり、合板を貼ることにより、面の変形を制約することにより水平荷 重を受ける。木の材料強度と断面積の制約から、得られる空間の大きさに限度がある。また、

架構部材の断面積が小さいため、外壁と間仕切りの中に架構部材が納まることから、空間 境界と構造体が同一となっている。木材の加工が容易なため、設計の自由度が比較的高い 構法となっている。

(2)（木造軸組構法）住宅

　本研究における「住宅」は、社会構成単位である人とその家族の居住に供される建築物 であり、主に、木造軸組構法を用いた１敷地に１世帯が居住する住宅である独立住宅とし ている。

　本研究にて、エージェント化した住宅は、「House（ハウス）」と定義する。

(3) 空間

　本研究における「空間」とは、住宅の内部である居間、寝室、廊下などの人が活動する空間、

および、収納など人が利用する空間とする。

（3）空間構成

　本研究における「空間構成」は、住宅全体、部屋、廊下などの空間を構成する要素と空 間と関係する要素の集合、また、それらの関係とする。

(4) 空間構成要素

　本研究における「空間構成要素」とは、木造軸組構法住宅の空間を構成する「領域」、「部 材」、「機能」などを「空間構成要素」とする。

(5) 空間構成要素モデル

　本研究における「空間構成要素モデル」とは、空間構成から、特に、対象となる空間と

第１章　序論

図 1-8　本研究の主な架構部材

隅木 母屋 小屋束

梁

桁 柱

土台

それを構成、または、関係する構成要素を抽出し、それらの抽出された空間構成要素とそ れらの関係により構成されるモデルとする。

（6）空間接続

　本研究における「空間接続」とは、空間とそれらの接続関係を示すものとする。

（7）架構部材

　本研究では、図 1-8 に示す木造軸組構法住宅の隅木、母屋、小屋束、桁、梁、柱、土台 を主な架構部材とする。

　各架構部材の詳細を以下に示す。

隅木　：寄棟屋根の隅棟部に配置される屋根の架構部材、垂木の荷重を受け、母屋、小屋束、

桁に荷重を伝達する。

母屋　：屋根の平部に配置される架構部材、水平位置は、屋根領域の辺と平行、垂直位置は、

垂木を支持する位置、隅木と垂木の荷重を受け、小屋束に荷重を伝達する。

小屋束：屋根の架構部材、水平位置は、母屋の端部と中間部、隅木の上端部、垂直位置は、

隅木底面・母屋底面と桁・梁上面の間とする。母屋、隅木の荷重を受け、梁、桁に 荷重を伝達する。

桁　　：部屋の架構部材、水平位置は、部屋領域外周辺上、垂直位置は、隅木底面、垂木底面、

上階柱底面、上階根太底面とする。隅木、垂木、上階柱、上階根太の荷重を支え、

柱に荷重を伝達する。本研究において、部屋領域外周辺上は、全て桁とする。

梁　　：部屋の架構部材、水平位置は、梁が所属する部屋領域の辺上以外の部屋領域内、

垂直位置は、小屋束底面、上階柱底面、上階根太底面とする。小屋束、上階柱、上 階根太の荷重を支え、桁に荷重を伝達する。

柱　　：部屋の架構部材、水平位置は、部屋領域の外周辺上、垂直位置は、桁底面から、

土台上面とする。桁の加重を受け、土台に荷重を伝達する。

土台　：部屋の架構部材、水平位置は、部屋領域の外周辺上、垂直位置は、柱底面とする。

柱の荷重を受け、基礎に荷重を伝達する。

1.5　本論文の構成

　本論文は、木造軸組構法住宅の設計プロセスを整理した３つの設計段階における設計自 動化支援システムの構築とその過程を通して得られた木造軸組構法住宅の空間構成と架構 部材の配置規則に関する知見にについて記述する。

　本論文は、次の５章から構成されている。

(1) 第１章　序論

　第１章「序論」では、本研究の背景と目的、本研究に関係する既往論文、研究方法とし て、木造軸組構法住宅の設計プロセスの分析による３つの設計段階への整理、木造軸組構 法住宅分析による空間構成要素の抽出、設計自動化支援システムに利用する設計が完了し た木造軸組構法住宅における空間構成要素に関する概念、空間構成要素モデルの定義、各 設計段階における設計自動化支援システムと既往研究の関係、構築方法を記述する。続いて、

本研究における用語の定義、最後に、本論文の構成を記述する。

(2) 第２章　空間接続生成システム

　第２章「空間接続生成システム」では、木造軸組構法住宅の設計プロセスの空間接続段 階において、住宅に要求される機能と空間、および、それらの接続関係について検討する ことにより、機能と空間、および、それらの接続関係に関する空間構成要素モデルを作成し、

住宅に要求される機能とそれらの接続関係から、空間接続段階の次の空間配置段階におい て必要とする空間とその接続関係を生成する空間接続生成システムを構築、その後、試行 を行い、生成された空間接続について考察することによりシステムの特徴を明らかにする と共に利用法を提案する。最後に、システム構築過程にて得られた空間構成に関する知見 について記述する。

(3) 第３章　プラン生成システム

　第３章「プラン生成システム」では、木造軸組構法住宅の設計プロセスの空間配置段階 において、生物の形態形成と環境適応に着目した空間構成要素モデルを考案し、仮想３次 元空間である敷地内にて、生物の形態形成に対してセルオートマトン、環境適応に対して ＧＡを用いることにより、プランを成長させるプラン生成システムを構築、その後、試行 を行い、生成された空間配置について考察することによりシステムの特徴を明らかにする と共に利用法を提案する。最後に、システム構築過程にて得られた空間構成に関する知見 について記述する。

(4) 第４章　構成部材生成システム

　第４章「構成部材生成システム」では、木造軸組構法住宅の設計プロセスの空間配置段 階において、仮想３次元空間に空間を配置、削除すると即時に部材配置段階に移行し、構 成部材を生成する構成部材生成システムの構築について記述する。また、構成部材生成シ ステムの仮想３次元空間にて逐次空間を操作する状況において、主要な架構部材の生成は、

主要な架構部材以外の部材の生成に比べ困難であることから、構成部材生成システムにお いて生成が困難な架構部材である隅木、母屋、小屋束、梁、桁、柱、土台を生成するサブ システムとして架構部材生成システムを構築、その後、試行を行い、生成された架構部材 について考察することによりシステムの特徴を明らかにすると共に利用法を提案する。最

第１章　序論 後に、システム構築過程にて得られた空間構成と架構部材の配置規則に関する知見につい て記述する。

(5) 第５章　結論と展望

　第５章「結論と展望」では、各章における結論を総括するとともに、全体を通して得ら れた木造軸組構法住宅の空間構成、空間接続、空間配置、架構部材の配置規則関する知見 について記述し、最後に、本研究の今後について展望する。

1.6　小結

　本章では、本研究の背景から、工務店、ハウスメーカー、設計事務所などにおける一般 的な木造軸組構法住宅の設計に対して、木造軸組構法住宅の空間構成に着目した設計を自 動化するための支援システムの構築を行い、その過程を通して木造軸組構法住宅の空間構 成と架構部材の配置規則を明らかにすることを目的として示し、工学、生物学、計算機工 学の既往研究、および、建築学における設計自動化支援システムに関する既往研究を示した。

次に、木造軸組構法住宅設計プロセスの分析により、設計を３段階に整理した。また、木 造軸組構法住宅の分析から、空間構成要素を抽出した。設計が完了した木造軸組構法住宅 における空間構成要素に関する概念、空間構成要素モデルの定義、各設計段階に対応する 設計自動化支援システムと既往研究との関係、システムの構築方法を示した。続いて、本 研究における用語の定義、最後に、本論文の構成を記述した。

　次章以降、木造軸組構法住宅設計プロセスの各設計段階に対応した設計自動化支援シス テムの構築、その後、試行を行い、生成された空間接続について考察することによりシス テムの特徴を明らかにすると共に利用法を提示する。最後に、システム構築過程にて得ら れた空間構成と架構部材の配置規則に関する知見について記述する。

第２章　空間接続生成システム

第２章　空間接続生成システム

　本章では、木造軸組構法住宅設計プロセスの空間接続段階における設計自動化支援シス テムである「空間接続生成システム」を構築する。システム構築後に、試行を行い、生成 された空間接続について考察することによりシステムの特徴を明らかにすると共に利用法 を提案する。最後に、システム構築過程にて得られた空間構成に関する知見を提示する。

2.1　住宅における空間接続の表現方法の検討

　空間とそれらの接続関係は、最終的に設計図や実際に建設された建築物によって示され るが、設計、研究などにおける比較、分類、分析などのために、マトリックス、ベンダイ ヤグラム、デンドログラム、グラフなどを利用した様々な表現方法が考案されている¹⁴⁾。 その他に、空間記述言語用いた表現として、服部⁴²⁾による形式言語、青木ら^41)42)55)による スキーマグラマーがある。

　本研究において、構築する木造軸組構法住宅設計プロセスの空間接続段階における空間 接続生成システムの生成する空間接続は、住宅プランを生成する研究に利用されているこ と、複雑な空間の接続関係の表現が可能であり、それらを直感的に読み取ることに適して いることから、グラフを用いた表現方法を用いる。

　一般的に、グラフを用いて建築物の空間とそれらの接続関係を表現する場合、空間をノー ド、空間と空間の接続関係をリンクとして表現する。また、グラフを用いて、住宅全体の 内部空間とそれらの接続を表現する場合、住宅の外部空間と内部空間の主な接続点であり、

人が出入りする住宅全体の主な入口である玄関を起点に作成される³⁷⁾³⁸⁾。本研究において は、住宅内部における人の移動や物の受け渡しなど、人の生活に限定して、グラフを表現 する。

　本研究における空間とそれらの接続関係のグラフ表現は、図 2-1 に示すように、玄関を 起点として、行を奥行き、列を同じ奥行きにおける順位とする行列にノードを配置する。

奥行きは、最上段を 0 とし、同じ奥行きの順位は、最左列を 0 とし、昇順に行列に番号を 付ける。玄関は、奥行き 0、奥行きにおける順位 0 に位置づける。この表現は、ノードの配 置規則を設けることにより、グラフ間の比較に適している。事前に空間の優先順位を定め ることにより、奥行きにおける順位を決定することができ、ノードとリンクを行列により テキスト表現することにより、複数のグラフの同一性判定をテキストの比較により行うこ とができる。また、この表現は、グラフの整理に適している。奥行きの順位において廊下、

階段を優先させることにより、図 2-1 に示すように住宅の移動を中心とした動線を玄関と 同じ奥行きにおける順位（この例では、No.0）に表示させることができる。更に、必要と する空間の奥行きと奥行きにおける順位を他の空間より優先する、例えば、居間を奥行き 0、

奥行きにおける順位 0 に位置づけることで、必要とする空間、この例の場合は、居間を焦 点とした表示が可能となる。

第２章　空間接続生成システム 2.2　空間接続の生成方法

2.2.1　生成方法の概要

　住宅には、通常、台所に対して主に料理をする機能が割り当てられているように、機能 と空間の関係が１対１の関係が大半だが、居間食堂、食堂台所など、複数の機能が一つの 空間に割り当てられる機能と空間の関係が多対一の場合もある。そこで、本研究では、条 件に適合した全ての空間とそれらの接続関係を作成するために、住宅には、図 2-2 に示す ように、空間が存在する前に、人が生活するための機能が要求されている点に着目し、住 宅に要求される主な機能とそれらの接続関係と空間とその接続関係を既存独立住宅より抽 出、整理することにより、先に機能とそれらの接続関係を生成し、機能と空間の関係が多 対一の空間を統合することにより、空間とそれらの接続関係を生成する方法を用いること とした。

2.2.2　既存独立住宅の調査

　本研究において、調査対象とした既存独立住宅は、2005（平成 17）年 8 月～ 2006（平成 18）年 7 月の１年間に首都圏郊外である神奈川県相模原市橋本地区において日本経済新聞 の折込広告に掲載された 127 棟の木造２階建て独立住宅とした。

　調査項目は、(1) 敷地面積、延床面積などの基本情報、(2) 空間、(3) 空間間の接続関係、

(4) 機能、(5) 機能間の接続関係とする。

　調査方法を以下に示す。

①広告記載事項から、基本情報である敷地面積、延床面積を抽出、分類後、整理する。

②広告記載平面図から、空間名、空間面積を抽出、空間接続生成システムに利用すること

図 2-1　空間とそれらの接続関係を表現するグラフ 玄関

廊下 階段 廊下

洗面・脱衣・洗濯

台所 食堂 家事

居間 浴室

収納

和室 便所

寝室 収納

寝室 予備室

収納 収納 収納 0

1 2 3 4

0 1 2 3 4 5

5

No.

Depth

書斎

収納 便所 収納

6 7

床間 収納

玄関 廊下 家事室 台所

食堂

居間 洗面室

浴室 便所 階段

和室 収納

床間

寝室 収納

収納

収納 収納 収納

収納 収納 便所 書斎

寝室

予備室 廊下 階段

図 面 平 階 ２ 図

面 平 階 １

を考慮して、分類、整理する。

③広告記載平面図から、空間間の接続関係を抽出、空間接続生成システムに利用すること を考慮して、分類、整理する。

④広告記載平面図から、空間に対応する機能を抽出、空間接続生成システムに利用するこ とを考慮して、分類、整理し、抽出した空間と対応させる。

⑤広告記載平面図から、機能間の接続関係を抽出、空間接続生成システムに利用すること を考慮して、分類、整理し、抽出した空間間の接続関係と統合する。

⑥広告記載平面図から、④において整理した機能に対応する面積を抽出、空間接続生成シ ステム、第３章のプラン生成システムに利用することを考慮し、正方形の単位平方、具体 的には、910mm を 1mdl とした mdl²に変換した面積に整理する。

　調査結果を以下に示す。

(1) 基本情報

　敷地面積の最大値は、271.87 ㎡、最小値は、81.01 ㎡、平均は、142.92 ㎡である。80 ㎡ から階級間隔を 20 ㎡に設定したヒストグラムを図 2-3 に示す。最大数の階級は、100 ㎡以 上 120 ㎡未満で 43 棟（33.86％）である。

　延べ床面積の最大値は、153.30 ㎡、最小値は、80.11 ㎡、平均は、102.58 ㎡である。80

㎡から階級間隔を 10 ㎡に設定したヒストグラムを図 2-4 に示す。最大階級は、90 ㎡以上 100 ㎡未満の級で 59 棟（46.46％）である。

(2) 空間

　広告記載平面図から抽出した空間名を表 2-1 の左列に示す。この際、サンルームなど特 殊な独立した空間は除いた。また、廊下の途中にあるファミリーホール、ファミリースペー スなどホール状の空間は、全て廊下の一部として廊下に分類した。広告記載平面図から抽 出した空間名を空間接続生成システムに利用するために分類、整理した空間名を表 2-1 右

図 2-2　機能とそれらの接続関係を表現するグラフ 脱靴

移動 昇降 移動

脱衣

料理 洗濯 洗面 食事 家事

団欒 入浴

収納

和多 排泄

就寝 収納

就寝 洋多

収納 収納 収納 0

1 2 3 4

0 1 2 3 4 5

5

No.

Depth

勉強

収納 排泄 収納

6 7

装飾 収納

脱靴 移動

家事 調理

食事

団欒 脱衣

洗面 入浴 洗濯

排泄 昇降

和多 収納

装飾

就寝 収納

収納

収納 収納 収納

収納 収納 排泄 勉強

就寝

洋多 移動 昇降

図 面 平 階 ２ 図

面 平 階 １

第２章　空間接続生成システム

棟数（棟）

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

80㎡以上100㎡

未満

100㎡

以上120㎡

未満

120㎡

以上140㎡

未満

140㎡

以上160㎡

未満

160㎡

以上180㎡

未満

180㎡

以上200㎡

未満

200㎡以上

敷地面積

図 2-3　敷地面積ヒストグラム

棟数（棟）

0 10 20 30 40 50 60 70

80㎡以上90

㎡未満

90㎡以上 100㎡

未満

100

㎡以上 110㎡未満

110㎡以上 120㎡未満

120

㎡以上 130㎡未満

130㎡以上

延床面積

図 2-4　延床面積ヒストグラム 列に示す。

(3) 空間間の接続関係

　広告記載平面図から、代表的な空間間の接続関係として、開口種類に着目して抽出した 空間間の接続関係の種類を表 2-2 に示す。空間とそれに接続する空間、それらの接続種類 を表 2-3 に示す。

(4) 機能

　広告記載平面図から抽出、空間接続生成システムに利用するために整理した空間に対応 する機能を表 2-4 に示す。予備（室）は、洋室であり、他の空間との接続関係により、居 間の一部、客間、就寝、書斎などに利用されることが予想されるため、多目的に利用され る洋室とし、本研究において、機能を「洋多」とする。和室も同様に、他の空間との接続 関係により、洋室と同様に利用されることが予想されるため、多目的に利用される和室とし、