構造計算書の品質を仕組みで担保する｜審査の手戻りを減らす

いつもご覧いただきありがとうございます。連載の第4回です。今回は計算書の話を書きます。

この回が効くのは、品質の再現性とスケジュールの確実性です。

• 書式を統一し、数値の転記を自動化しました。人が書き写す工程が減れば、その工程のミスは消えます。
• 根拠が追える資料になっています。「なぜこの数字なのか」を後から辿れます。
• 結果として、第三者審査での指摘と手戻りが減ります。これは工期に直結します。

計算書のミスは、どこで生まれるか

計算ではなく転記で生まれる

構造計算書のミスの多くは、計算そのものではなく転記で生まれます。

• 解析結果の数値を、計算書の表に書き写すとき
• 図の寸法を、本文に書き写すとき
• 前の案件の書式を流用して、一部を直し忘れたとき
• モデルを修正したあと、修正前の図を貼ったままにしたとき
• 単位を換算するとき

いずれも、判断を含まない作業です。判断を含まないぶん、注意力が続きません。

注意力には限界がある

人が注意深くなることで減らせる量には限りがあります。長期の案件では、担当者の集中力よりも案件の期間の方が長いからです。

設計期間が1年を超える案件は珍しくありません。その間、同じ密度で注意を払い続けることはできません。ならば、注意力に依存しない形にするしかありません。

やっていること

1. 書式を仕組み側で固定する

章立て、図表の番号、単位の書き方、有効数字の桁数を仕組み側で固定しました。

担当者が判断する余地をなくすと、書式は揺れません。「この表の単位はkNだったかkN·mだったか」を毎回考えなくて済みます。考えなくて済むぶん、内容に注意を向けられます。

2. 図を数値データから直接つくる

解析結果の分布図（コンター図）を、解析ソフトの画面キャプチャではなく、数値データから直接作図しています。凡例、単位、荷重ケース名も自動で入ります。

こうすると、図と本文の数字が必ず一致します。画面キャプチャを貼る方式では、モデルを直したあとに図を貼り替え忘れる、ということが起こり得ます。この方式ではそれが起こりません。

視点の角度、色の段階数、凡例の位置も揃います。何十枚も並ぶ図が同じ見た目になるので、読む側が比較しやすくなります。

3. 根拠を追える形で残す

どの数値がどの計算から出たのかを辿れるようにしています。

審査で質問を受けたときに、その場で根拠を示せます。「確認して後日回答します」を減らすことが、そのまま日程の短縮になります。審査は一往復ごとに日数がかかるからです。

単位系の罠

ここは実際に手間取った話です。

解析結果をテキストで出力するとき、単位系を選びます。力をキロニュートン、長さをメートルで出すか、長さをミリメートルで出すか。

ここに落とし穴がありました。1回の出力では、必要な数値が全部そろわないことがあります。

• 長さをメートルにすると、変位が0.1ミリ刻みでしか出ず、細かい値が潰れます
• 長さをミリメートルにすると、せん断力と面内力が1000分の1になって、0.0と表示されます

どちらか一方だけを見ていると、「値がゼロだ」「変位が出ていない」と誤解します。実際には出力の桁が足りていないだけです。

いまは、断面力と反力はメートル系、変位はミリメートル系と決めて、2回に分けて出力しています。こういうことは、一度引っかからないと気づきません。気づいたら手順に書き込んで、次から迷わないようにしています。

必ずやる突き合わせ

計算書を作る過程で、必ず行っている検算があります。

自重の積み上げと反力の総和を合わせる

モデルに入っている部材の体積から自重を積み上げ、その合計と、解析で出た鉛直反力の総和を突き合わせます。

この2つが合わなければ、モデルか荷重のどこかがおかしいということです。荷重の入れ忘れ、二重入力、部材の材料設定の誤り。原因は必ずあります。

単純な検算ですが、これを最初にやっておくと、後の作業がすべて信用できるようになります。逆に、ここが合っていないまま先に進むと、後で全部やり直しになります。

設計値の取り方を決めておく

解析結果をそのまま設計値にすると、過大になることがあります。

板要素でモデル化した部分では、リブや支点の交点に応力が集中します。これは解析上の特異点で、実際の部材の設計にはそのまま使いません。梁の設計と同じように、部材の面の位置での値を設計値とします。

また、モデルの両端は境界条件の影響を受けます。両端の数スパンを除いた中央部を有効範囲として、そこの応力を設計に使います。

こうした取り決めを案件ごとに文書で残しています。後から「なぜこの値を使ったのか」を説明できるようにするためです。

図表は、印刷して確かめる

もうひとつ、地味ですが効いていることを書きます。

計算書に載せる表や図は、画面で見て問題がなくても、紙にしたときに版面からはみ出していることがあります。表の列幅の合計が、余白を除いた紙の幅を超えているときです。

これは画面上では気づきにくい種類の不具合です。文書を開いても、横スクロールすれば全部見えてしまうからです。

そこで当社では、該当ページを画像にして目で確認する工程を入れています。列幅の合計が版面の幅を超えていないかを、数値でも確認します。A4縦で左右の余白を取ると、使える幅は172.5mmです。ここを超える表は作りません。

細かい話に見えますが、審査に出す資料が紙で切れていると、それだけで内容の信頼性を疑われます。中身が正しくても、読めなければ意味がありません。

章を足すときに、いちばん壊れる

計算書に新しい節を追加する作業は、実は最も慎重さが要ります。

単に文章を足すだけでは済まないからです。

• 後ろの節の番号が全部ずれる
• 本文中の「§3.5を参照」といった相互参照が古い番号を指したままになる
• 図表の番号が飛ぶ、または重複する
• 目次と本文が一致しなくなる

当社が実際に踏んだ失敗もあります。「この見出しの前に節を挿入せよ」という指示で、見出しではなく本文中でその見出し名に言及している箇所が引っかかり、節の途中に新しい章が挿入されました。作り直しになりました。

以後、挿入位置は文字列ではなく見出しそのものを探して決めるという手順に変えています。

目次については、割り切っている

ひとつ、意図的に直していないものがあります。目次です。

文書作成ソフトの目次は、本文を読み取って自動生成される仕組みになっています。この仕組みは、そのソフトで文書を開いたときにしか更新されません。外部から本文だけを編集しても、目次は古いままです。

そこで当社では、節番号は目次ではなく本文の見出しを直接読んで確認すると決めています。目次を信用しない、というルールです。

これは手抜きではなく、仕組みの制約に対する割り切りです。直せないものを直そうとして時間を使うより、直せないと分かったうえで手順を組み替える方が確実です。提出前には、文書作成ソフトで開いて目次を更新します。

他社の計算書を検証する業務から学んだこと

当社は、他社が設計した建物の構造計算をレビューする業務や、既存建物の構造計算書を復元して安全性を評価する業務も担当しています。

読む側に回ると、分かることがあります。

• 数字が追えない計算書は、正しくても評価できない。どこから来た値か分からなければ、検証のしようがありません
• 書式が途中で変わる計算書は、読むのに倍の時間がかかる。単位の書き方、桁数、表の並びが章ごとに違うと、そのたびに読み方を切り替えることになります
• 図と本文の数字が違う計算書は、どちらが正しいか分からない。結果として、両方を疑うことになります

自分たちの計算書の作り方は、この経験から逆算して決めています。審査する人が読みやすい形にすることが、結局いちばん早いという結論です。

実例｜免震の高層集合住宅

基本設計から実施設計、設計監理まで一貫して担当した案件です。免震構造の高層集合住宅で、25階建てです。

設計期間が長く、関わる人数も多くなります。免震部材の検討、応答解析、上部構造の設計、基礎の設計。それぞれで計算書ができ、最終的にひとつにまとまります。

こうした案件では、書式が揺れないことの効き目が大きくなります。設計の途中で担当が増えても、成果物の見た目と構成が変わりません。審査する側にとっても、読み方を途中で変えずに済みます。

日本の審査制度について

海外の読者の方に向けて補足します。日本では、建物を建てる前の審査が法律で義務づけられています。

確認申請

建物を建てる前に、行政または国が指定した機関の審査を受けます。設計が建築基準法に適合しているかを確認する手続きです。この確認を受けずに着工することはできません。

構造計算適合性判定

一定規模以上の建物では、構造計算について第三者機関による審査がさらに加わります。確認申請とは別の機関が、構造計算の内容を独立して審査します。

ここで指摘が出て手戻りになると、工期に直接響きます。指摘への回答、再提出、再審査。一往復するだけで数週間かかることもあります。

計算書の作り方は、この段階で差が出ます。根拠が追える資料になっているかどうかが、そのまま日程の差になります。

発注者にとって何が良くなるか

品質の再現性	担当者や時期によって成果物の質が揺れません
スケジュールの確実性	審査での指摘と手戻りが減ります。工期の見通しが立ちます

当社のAI活用｜どの作業を渡すかを、コストを測って決めた

各回の終わりに、当社のAIの使い方を書いています。第4回は「仕組みで担保する」がテーマなので、仕組みそのものをどう設計したかを。

「何でもAIにやらせる」は失敗する

よくある誤解に、「AIを入れたら全部やってもらえる」があります。実際にやってみると、そうはなりません。

作業には、AIに渡すと速くなるものと、渡すと遅くなるものがあります。この線引きを間違えると、道具を入れたのに前より遅い、ということが起こります。

作業のコストを実測した

当社では、この線引きを感覚ではなく実測で決めました。

ある日の作業について、AIとのやり取りにかかった負荷の内訳を出したところ、こうなりました。

画面を操作する作業	約6割
PDFなど資料の読み取り	約2割
その他（計算・判断・文書作成）	約2割

結果ははっきりしていました。AIに画面を操作させるのが、圧倒的に重い。入力欄をひとつ埋めるたびに画面を確認する必要があり、そのたびに大きな負荷がかかります。

一方で、判断・計算・チェックは軽い。ここはAIが最も得意で、かつ最も安い領域でした。

分担を設計し直した

この実測をもとに、翌日には作業の分担を決め直しました。

1. AI：入力すべき値を確定させ、表計算ソフトに貼り付けられる形（列の順番を合わせたCSV）で用意する
2. 人：それをコピーして、ソフトの入力画面に貼り付ける
3. AI：貼り付け後の画面を1枚だけ確認して検算する

この分担にしたことで、同じ作業の負荷が桁違いに下がりました。人がやるのは「貼り付ける」だけで、時間にすれば数十秒です。

成立させるために必要な情報は、入力欄の並び順ひとつだけでした。最初に一度だけ画面を確認して並び順を確定すれば、あとはすべて文字情報だけで組み立てられます。

この考え方を、計算書づくりにも当てはめている

この回で書いてきた計算書の仕組みも、同じ考え方でできています。

AIに渡すもの	数値の転記、書式の統一、図の作成、単位の換算、章立ての整合、根拠の追跡
人が持つもの	何を書くべきかの判断、設計値の決め方、審査で問われる点の予測

渡す側を決めるときの基準は、「条件を文章で書けるかどうか」です。書けるなら渡す。書けないなら持つ。この一点で判断しています。

ルールは、失敗した翌日に増える

当社では、AI向けの共通ルールを1つのファイルにまとめています。現在5万字を超えました。

この分量になったのは、意図して書いたからではありません。失敗するたびに1行ずつ増えたからです。

上の分担の話も、実測した翌日にルールとして書き加えられ、以後は最初からその手順で進むようになっています。同じ失敗を二度しないための投資として、これが一番安上がりでした。

それでも人がやること

書式と転記は仕組みに任せられます。ただし、何を計算書に書くべきかを決めるのは人です。

審査で何が問われるかは、制度の理解と経験からしか出てきません。どこに疑問が生じるかを予想して、先回りして根拠を示しておく。この判断は仕組みにはできません。

仕組みは、そこに時間を使うためのものです。書式を整えることに時間を使っていては、先回りする余裕が生まれません。

おわりに

次回は、見落としをどう減らしているかを書きます。連載で一番具体的な回になります。実際に失敗した話を書きます。

構造計算のレビューや構造安全性の評価も承っています。他社が設計した建物の計算書を検証する業務、既存建物の構造計算書を復元して評価する業務の実績もあります。お問い合わせからご相談ください。

設計の進め方は技術のページにまとめています。

第3回｜意匠変更に、遅れずついていく