間取りの下書きと、法令・構造・省エネの両立

戸建住宅の間取りは、部屋の並びや広さだけでは決まりません。斜線制限などの高さの規制、壁量などの構造の決まり、外皮の省エネ基準を同時に満たす必要があります。当社は、これらを間取りの検討にどう組み込むかについて、海外の制度・製品の考え方と研究論文を調べました。

先に「建てられる枠」を決める

海外の敷地検討の考え方は、規則から先に「建ててよい空間の枠」を作り、その中で案を考える順序がよく見られます。

シンガポールの都市再開発庁は、戸建・2戸建て・テラスハウスについて、道路や境界からの後退と許容高さで決まる3次元の枠を定め、その枠の中であれば自由に設計してよいという規制（Envelope Control）を2015年から運用しています（URA通達DC15-02、URA 2戸建ての指針）。米国では1970年代から、隣地に影を落とさない最大の建物のかさ（ソーラーエンベロープ）を規制に使う研究があり（Ralph L. Knowles『Sun Rhythm Form』MIT Press, 1981）、コロラド州ボルダー市は境界に仮想の塀を立てて日照を守る条例を定めています（ボルダー市）。

規則を機械で読める形にする取り組みもあります。米国の非営利団体National Zoning Atlasは、3万を超える自治体のゾーニングを読み、地区ごとに約200の規制の項目を整理しました。条文の解釈には、精度が足りないとして機械学習を使っていないと説明しています（National Zoning Atlas）。

日本の戸建住宅で効く高さの規制も、同じ考え方で整理できます。道路斜線は前面道路の反対側の境界線からの水平距離に、北側斜線は真北方向の水平距離に、それぞれ一定の勾配を掛けた高さで決まります（建築基準法 第56条・別表第3（e-Gov））。どちらも距離の1次式なので、敷地の各点で「ここまでの高さなら建てられる」という値を、区間ごとに厳密に求められます。高度地区の制限も、自治体ごとの数値は違いますが、同じ形をしています。

一方、日影規制は、第一種・第二種低層住居専用地域などでは軒の高さが7mを超えるか地上3階以上の建物、そのほかの地域では高さ10mを超える建物が対象です（同法 別表第4）。一般的な2階建ての住宅は、多くの場合この対象に当たりません。

高さの規制のもとで建物の形がどう決まるかは、日本でも研究があります。天空率の規制のもとでボリュームを最大にする形を解析的に求めた研究（青木ほか, 日本建築学会計画系論文集、2010）や、斜線制限のもとで建てられる空間を数理モデルにした研究（川上・大西, 同、2013）です。

構造と省エネは「1次の条件」として書ける

木造2階建ての構造の確かめ方には、計算で確かめられる決まりがあります。存在壁量が必要壁量以上であること（建築基準法施行令 第46条（e-Gov））、そして平成12年建設省告示第1352号の四分割法で、両端の4分の1の範囲の壁量のつり合いを見ることです。四分割法の壁率比（小さい側÷大きい側）が0.5以上という条件は、「小さい側の2倍が大きい側以上」と書き直せば、割り算を使わない1次の条件になります。

構造の配置を最適化する研究では、平面を格子に分け、格子の辺ごとに「壁を置くか置かないか」を0と1で選ぶ考え方が使われています（Zhang・Muellerほか, Engineering Structures 2017）。一方、間取りの生成に構造を組み込んだ研究の多くは、間取りを先に決めてから壁を置く2段階の方法か、構造を入力として固定する方法でした（Okuyucu・Öztürk Kösenciğ, Nexus Network Journal 2025、Xiaほか, EC3 2024）。

生成のあとに検査し、違反を新しい条件にして作り直す方法も研究されています。ある論文では、言語モデルが作った構造の案を有限要素法で検査し、違反を修正の条件として戻すことで、規準への適合率が56.8%から98.6%に上がったと報告されています（arXiv 2608.07978）。

省エネも同じように扱えます。日本の外皮基準の外皮平均熱貫流率（UA値）や冷房期の平均日射熱取得率（ηAC値）は、部位ごとの性能と面積を掛けて足し合わせ、外皮の面積で割る式です。外皮の面積は建物の外形で決まります。断熱材や窓の仕様を決めれば、方位ごとの窓の面積についての1次式になります。2025年4月からは、原則としてすべての新築住宅に省エネ基準への適合が義務づけられています（国土交通省）。計算方法は、建築研究所がPythonで実装したものをMITライセンスで公開しています（pyhees（GitHub））。

海外にも、窓の面積を1次の条件で制限する決まりがあります。英国の過熱対策の基準（Approved Document O）の簡易法は、方位と地域ごとに窓の面積の上限を床面積の比で定めています（英国政府Approved Document O）。米国の住宅の省エネ確認でも、部位ごとの熱貫流率と面積の積の合計を、基準の仕様の場合と比べる方法が使われています（米国エネルギー省REScheck）。

研究では、省エネの計算を機械学習の代理モデルで置き換え、高速に評価する方法も多く提案されています（GreenPlanner, arXiv 2512.00406）。ただ、日本の外皮の式のように公式の計算が1次式で書ける場合は、代理モデルを使わなくても厳密に扱えます。

なぜ、決定論で説明できる方法なのか

間取りの検討に使う道具には、結果の理由を説明できることが求められます。研究の数字からは、座標や合否を学習モデルに任せる方法の難しさが見えます。

• 間取りの座標を言語モデルに直接出させる研究では、部屋の重なりが14〜62%出ました（DStruct2Design, arXiv 2407.15723）。
• 3次元の架構を言語モデルに組み立てさせた研究では、正答は平均90%でした（arXiv 2606.06525）。法令や構造の判定では、残りの1割が問題になります。
• 間取りの全体を焼きなまし法で自由に探す古典的な研究では、2階建てで階段がふさがる失敗が20回に1回の割合で出たと報告されています（Merrellほか, ACM TOG 2010）。

これに対して、部屋どうしの位置関係（位相）と寸法を分けて解く方法は、2000年ごろから研究されています（Medjdoub・Yannou, Computer-Aided Design 2000）。位相を手本から写し、寸法を計算で整える方法であれば、同じ条件からは同じ結果が出て、どの条件で決まったかを示せます。

Insight Home Designの考え方

Insight Home Designの間取りプラン（開発中の機能）は、この考え方で作っています。

• 現況図と条件（法規・商品の条件・周辺の状況）から、間取りの下書きを作ります。部屋の並びは登録した規格プランを手本に写し、寸法は計算で整えます。
• 作った下書きには、法令の判定（道路斜線・北側斜線・高度地区・絶対高さ・階段・採光など）をかけ、根拠の条文を示します。構造は、壁量・四分割法・壁の直下率などの目安として示し、構造計算の代わりではないことを明記します。
• 条件を緩めた案には、何を緩めたかを見出しに示します。
• 前提は「事実」「仮定」「要確認」に分けて、図面と判定表に記載します。仮定で補った値に頼る判定は「要確認」とし、「適合」とはしません。
• 外注図面のチェックでは、構造計算書の壁量・四分割法・N値の検算と、外皮計算書と図面の突き合わせを行います。

作られるのは下書きです。設計者が仕上げ、最終の判断は建築士が行います。上に挙げた研究の数字は各論文の報告で、当社の製品の性能を示すものではありません。

出典はすべて2026年10月の調査時点で確認したものです。リンク先の内容は変わることがあります。