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1. はじめに
1-1. 研究の背景
わが国では、戦後以来今も全国各地で集合住宅の建設が
続いている。特に、東京都江東区の豊洲においては有楽町
線開通と産業構造の変化により、急速に高層住宅の開発が
進んでいる。住人の多くが労働者であるため、昼間の日照
は必要ないのではないかと考えられるが、他の地域同様に
日照が多く得られる住戸から売れてゆく現状がある。従っ
て、人間はライフスタイルに関わらず、動物的な感覚とし
て住戸に日照を求めるが故、集合住宅と日照の問題は切れ
ない関係にあるのではないかと考えられる。しかし、集合
住宅では戸建て住宅に比べ、一住戸が得る採光 ( ※ 1 や日
照 ( ※ 2 も少ないほか、通風やプライバシーなど課題も多い。
さらに、収益性を追求する必要もあるため、ある程度の密
度が求められる。こうした背景から、現代の都心において、
快適な居住環境と高い収益性を、設計の際同時に検討する
手法を検討する必要があると考えられる。
1-2. 研究の経緯
本研究は、衣袋研究室が取り組んでいる 3 次元 object
CAD 及 び BIM( ※ 3 と、 近 年 新 た に 取 り 入 れ た Built-
environment Information Modeling の概念の活用による設計
及び研究への取り組みを背景に持つ。今年度は衣袋研究室
における BIM の意味と役割を定義し、BIM の活用によっ
て可能になる、周辺環境を取り入れた新たな建築設計の実
践を行うことが必要であると考える。そこで前述の集合住
宅の住戸と日照に関して、BIM を用いることで、設計を
行いながら様々な分野の問題点を同時に解決する手法を導
けるのではないかと考えた。
2. 論文について
2-1. 研究の目的
本研究では前述の関心の元、高層集合住宅における
住戸配列と日照に着目し、BIM 及び Built-environment
Information Modeling の概念を用いてケーススタディを行
う。それにより、高層集合住宅の住戸配列に関して、環境
性と経済性を同時に満たしながら、日照の問題を解決する
手法のひとつを導き出すことを目的とする。
2-2. 研究の方法
初めに現在までの集合住宅の歴史について述べ、従来の
集合住宅について環境解析を行い、住棟形状及び住戸につ
いて経済的・環境的視点から分析を行う。次にケーススタ
ディーを通して、設計手法の提案を行う。
2-3. 研究の意義
集合住宅の研究は、戦後から現在まで多くの研究が行わ
れてきた。中でも、日照に関しては多くの論議があり、近
年では、日照と住戸に関するプログラムの開発なども行わ
れきた。しかし、それらは専門分野に特化しており、BIM
によって複合的な視点を取り込み、専門分野以外の誰でも
簡単に環境解析が行えるようビジュアライズされた現代に
おいて、それらをフィードバックしながら設計を行うこと
から生まれる新たな手法について模索することに意義があ
ると考えられる。
3.BIM
BIM と は Building Information
Modeling の略称である。BIM は
建築の様々な情報が統合された建
築モデルとそれを用いた設計/施
工/維持管理手法を指す。衣袋研
究室では新しい概念として「Built-
environment Information Modeling」
を提唱し、計画する建物を初め、
周辺建物、道路などの人工構造物、人工構造物によって影
響を受けた熱分布や風などを規定する法規を人工環境とし
て捉えモデリングを行うことと定義している。本論文では
衣袋研究室の定める BIM ロードマップにおいて BIM3.0( ※
4 を基本として環境情報を読み解きパラメータ化し、それ
を用いてモデリングを行い、環境シミュレーションと積算
を通して設計と連携するものと位置づける。
4. 集合住宅について
4-1. 集合住宅の歴史と環境
日本における集合住宅は戦後復興期に始まり、高度経
済成長期に公的集合住宅供給を拡大したことから始まる。
51C 型と呼ばれる公営住宅の標準設計 (1951) に代表され
る住戸の標準化技術から、高度経済成長期 (1950 年代後半 )
になると、大量供給の時代へ移行した。1960 年代後半に
高密度化の要請が高まると、集合住宅の設計上細かな日照
時間が要求されるようになった。そのため、日照時間を算
出したり、密度を決定する専門分野のプログラム開発が行
われる一方、天空率や圧迫感、形態率等日照以外の側面か
らの分析も盛んになった。その後、日影規制が全国的に施
行された。第一次石油ショック以降は量から質の時代へと
変わる。現代は都心回帰により高層マンションの需要が増
加し、多様なライフスタイルへの対応や周辺環境との調和、
環境性能へのニーズが高まっている。
4-2. 集合住宅の配置と日照
戦後の都市部への人口流入を受け容れるため、郊外では
ニュータウン計画や団地計画が進められた。その際欧米の
団地の影響を受け、各住戸が均等に南面する、画一的で単
調な平行配置の住宅地が形成されてきた。このスタイルが
都市部に移行しても、南面配置の精神を重視した結果、L
字型配置の集合住宅が増加した。L字型は、南面する住戸
を最大限確保するため、敷地南側の最も日照条件のよい場
所で住戸数を稼ぐ配置であると言われている。デベロッ
パーは販売上のリスク回避のため L 字型を選び、ユーザ
サイドにも日照重視の精神が浸透し南面を重視した計画を
繰り返した結果、都心の住宅の姿となったと言われている。
都心では土地の少ないところで集まって住むことが求め
られる上、周辺環境との連続性も必要であるため、敷地単
位やグループ単位でしか満足されない南面指向が、都心に
おいて必要であるかという点や、周辺との関係性に関して
再考する流れもある。
高層集合住宅における住戸配列と日照に関する研究
建設工学専攻
建築設計情報研究
509012-1 磯川 綾乃
指導教員 衣袋 洋一
fig.1 : Built-environmet Information M odeling のイメージ図
い そ か わ あ や の
-Built-enviroment Information Modeling の実践 -
Bentley A rch itecture grassh opper-Ecotect L IN KRhinoceros
敷地モデル作成
レンダリング
積算 環境解析
住戸モデルの作成と解析
住戸モデルの作成・プログラム
部屋
WIC
LDK
風呂
UWC
4-3. 集合住宅の分析
(1) 住戸タイプの選択とケーススタディモデル
現代の集合住宅を、使用部と共用部に分け、住戸配列及
び住棟配置に関して分類を行う。分析で扱う住戸モデルは、
都市において需要の高まっている 1LDK とする。
(2) 現在の集合住宅の分類と環境性能
住戸モデルについて、
分類したタイプごとに日
照及び採光解析を行っ
た。中廊下型が最も採光
が得づらく、2面以上の
採光の出来る住戸は採光
が得られやすい。全戸南
向き及び L 字型の住棟は
確かに十分な日照を得られるが、住戸配列や窓により、他
タイプも採光を得られることが分かる。
5. ケーススタディー
初めに、最適な環境と言えるパラメータの最適解と評価
基準の設定を行う。次に、1LDK モデルに関し、上記で定
めた基準値を満たすように住戸の配列を行う。最後に周辺
環境と合わせて環境解析及び積算を行う。
5-1. 最適解の設定
(1) 測定日時の条件
悪条件にて測定を行うため、曇りの天候で一般的な基準
として用いられる冬至 4 時間以上の採光を基準とする。
2) 照度及び昼光率
照度:共同住宅の照度基準における読書・化粧・電話など
の生活行為に適した 750lx を居室にて満たすことを基準と
する。
昼光率:5% を満たすこととする。
昼光率を求める式:
5-2. 敷地の設定
所在地:東京都江東区豊洲 4 丁目 10 番地
用途地域:商業地域
この地域は、豊洲が工業地帯の頃からある団地に加え、
近年商業施設や高層集合住宅の開発が進む地域である。新
しいコミュニティを求める共働きの若い夫婦が多く、高齢
者が少ない。そのため日中在宅者が少ない特徴を持つ( ※5
。
5-2. 本論で使用するソフト
(1)Ecotect (Autodesk 社 ):環境への影響を検討できるサス
テイナブルデザイン分析ツール
(2)Rhinoceros(Appli Craft 社 ):自由な形態を作れる 3 次元
サーフェスモデリングソフト
(3)Grasshopper(Robert McNeel&Associates):3 次元アルゴリ
ズムデザインを可能にする Rhinoceros のためのプラグイン
(4)Grasshopper-EcotectLink Geco(.uto):
Rhinoceros(Grasshopper) で作成したモデルを Ecotect にエク
スポートし、解析しインポートするコンポーネンツ
(5) Bentley ArchitectureV8i(Bentley 社 ):建築設計および
設計図書作成のための BIM ソフト。3 次元オブジェクト
CAD。
5-3. ケーススタディの実践
モデリングした対象敷地の建築可能域の内に、住戸モ
デルの作成・配列を行う。作成に当たっては Rhinoceros
Grasshopper - Ecotect Link を用いて、住戸の採光昼光率およ
び照度レベルを計算・解析をし、前述の環境評価基準を満
たすようにプログラムを組み、住戸を配列していく。出来
たモデルに対し、Ecotect を用いて環境解析を行い、周辺
への影響についても検討する。また、BentleyArchitecuture
を用いて、賃料の算出を行う。
6. まとめ
本研究では、高層集合住宅において BIM を利用したケー
ススタディを通し、環境性と経済性を同時に満たしなが
ら設計をする方法の一つを示すことが出来た。その結果、
BIM の手法及び Built-environment Information Modeling の概
念は今後集合住宅の設計において今後有力な手段となる可
能性があることを示すことが出来た。方角や形態に拘るこ
となく、都市の中で周辺環境と調和した多様な集合住宅へ
の可能性を広げ、不動産業などの実務における新たな広が
りを持つと考えられる。
fig.2: ケーススタディ用 1LDK住戸モデルと ECOTECT による採光解析結果
ただし
D :昼光率 (%)
Es:全天空照度 (lx)
E : 室 内 の 測 定 点 の 照 度 (lx)
fig4.ソフト使用の流れ
fig.3:対象敷地 豊洲四丁目周辺配置図
fig.5:Grasshopper-ecotect L ink によるモデル作成と解析
【主要参考文献】a) 日本建築学会/集合住宅計画研究史/丸善株式会社/ 1989b) 鈴木雅之 他/建築設計テキスト集合住宅/彰国社/ 2008c) 後藤武/事例で読む現代集合住宅のデザイン/彰国社/ 2004d) 生活デザイン設計室・サンク/住みやすさが続くマンションの間取り/日本実業出版社 /2008.10e) 山田由紀子/建築環境工学 / 培風館 /2007f) 山梨和彦/業界が一変する BIM 建設革命/日本実業出版社/ 2009
【注釈】※1)採光:自然光によって得られる明るさ※2)日照:太陽放射による光効果※3)BIM:Building Information Modeling の略称。3 章参照。※4)BIM3.0:属性情報だけでなく、環境シミュレーションや構造シミュレーション、積算、プログラミングなどを複数用いたモデリング。本論参照。※5)2005 年度国勢調査データより抜粋
豊洲駅
豊洲センタービル
区立豊洲小学校
区立深川第五中学校
スターコート豊洲
東京フロントコート
都営豊洲四丁目アパート
都営豊洲四丁目アパート
豊洲シエルタワー
プレイヴブルー 豊洲
ビバホーム豊洲
センタービルアネックス
対象敷地
D = × 100(%)E
Es