幅厚比の制限値とは｜柱・梁・フランジ・ウェブ別の規定値をわかりやすく解説
この記事の要点
鉄骨の断面設計で幅厚比を確認する際、柱のフランジ・ウェブ、梁のフランジ・ウェブで制限値が異なるため、全パターンを把握していないとチェックが漏れる。
基準強度Fの値でも制限が変わる点に注意が必要だ。
この記事では幅厚比の制限値の意味・柱・梁・フランジ・ウェブ別の制限値・局部座屈との関係を解説する。
基準強度Fが大きいほど制限値はより厳しい（板厚を厚くする必要がある）
幅厚比が制限値を超えた場合は板厚を大きくして幅厚比を小さくする
径厚比（けいあつひ）は円形鋼管の径Dと板厚tの比（D/t）、幅厚比と同様の概念
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幅厚比の制限値は下図の通りです。
下式の通り、幅厚比の制限値は柱、梁、フランジ、ウェブ、断面形状に応じて変わります。
また、基準強度Fの値が大きくなるほど幅厚比の制限値はより厳しい値となります。
bは幅、tは厚さ、tfはフランジ厚、wはウェブ厚、Fは基準強度、dは断面のせい、Ｄは断面の直径です。
幅厚比の制限値の解説図
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幅厚比が大きいとどうなる？制限を超えたら？
幅厚比が大きいと、鋼材の板が局部的に座屈（板座屈）する恐れがあります。よって、幅厚比が制限値を超えたら板厚を大きくして幅厚比を小さくする必要があります。
径厚比とは何？
径厚比（けいあつひ）とは、円形鋼管の径Dと板厚tの比（D/t）です。幅厚比と同様の値と考えて良いです。径厚比の詳細は下記をご覧ください。
混同しやすい用語
径厚比
円形鋼管の径と板厚の比（D/t）である。
幅厚比（b/t）は矩形・H形断面に適用し、制限値の計算式も断面形状ごとに別途規定される。
基準強度F
鋼材の基準降伏点強度で許容応力度計算に用いる値である。
幅厚比の制限値の式にFが含まれ、F値が大きい490N級鋼では制限値がより厳しくなる。
まとめ
今回は、幅厚比の制限値について説明しました。幅厚比の制限値は柱、梁、フランジ、ウェブ、断面形状、基準強度の値に応じて変わります。幅厚比の意味、考え方の詳細は下記が参考になります。
幅厚比 計算例
| 断面 | フランジ幅 b | フランジ厚 t | 幅厚比 b/t | 判定（制限値≦13） |
|---|---|---|---|---|
| H-200×200×8×12 | 100 mm（片側） | 12 mm | 100/12 ≒ 8.3 | OK（制限値以内） |
| H-300×150×6.5×9 | 75 mm（片側） | 9 mm | 75/9 ≒ 8.3 | OK（制限値以内） |
| 仮定断面（過薄） | 120 mm（片側） | 6 mm | 120/6 = 20 | NG（局部座屈の恐れ） |
フランジの幅厚比：b = フランジ幅の半分（片側）、t = フランジ厚。b/t ≦ 制限値 を満足することが必要
制限値を超えた場合の対応：板厚tを増やしてb/tを小さくする → 局部座屈耐力を確保する
断面部位・形状別 幅厚比制限値 比較表
| 断面形状・部位 | 幅厚比（b/t）の定義 | 一般的な制限値 |
|---|---|---|
| H形鋼フランジ（梁） | フランジ片側幅/フランジ厚 | 約9〜13（等級・F値による） |
| H形鋼ウェブ（梁） | ウェブ高さ/ウェブ厚 | 約60〜100（等級・F値による） |
| 角形鋼管（柱） | 板幅/板厚 | 約33〜50（等級・F値による） |
| 円形鋼管（径厚比） | 外径D/板厚t | 約50〜100（等級による） |
よくある誤解
- ×誤り「幅厚比はフランジ全幅÷フランジ厚で計算する」→ ○正解 H形鋼フランジの幅厚比はフランジ片側幅（半幅）÷フランジ厚で計算する
- ×誤り「幅厚比が大きいと断面積が増えて強くなる」→ ○正解 幅厚比が大きい（板が薄い）と局部座屈が生じやすくなり、断面全体の耐力が低下する
- ×誤り「幅厚比の制限値は断面形状に関わらず同じ」→ ○正解 制限値はフランジ・ウェブ・角形鋼管・円形鋼管でそれぞれ異なる。基準強度Fが大きいほど制限値は小さくなる
一問一答
Q. H形鋼フランジ（片側幅90mm・厚9mm）の幅厚比は制限値（≦13）を満たすか？
A. b/t = 90/9 = 10。制限値13以下なので OK（局部座屈の恐れなし）
Q. 幅厚比が制限値を超えた場合の構造的対応は？
A. フランジ・ウェブの板厚tを増やしてb/tを小さくする。またはリブ（補剛材）を設けて有効板幅を短くする対応もある
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理解度チェック
幅厚比が制限値を超えたらどうする？
板厚を大きくして幅厚比を小さくします。基準強度Fが大きいほど制限値はより厳しくなります。
径厚比とは？
円形鋼管の径Dと板厚tの比（D/t）で、幅厚比と同様の概念です。
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プロフィール
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- 名前 ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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試験での問われ方｜管理人の一言
幅厚比の制限値は断面形状（H形鋼・山形鋼・角形鋼管・円形鋼管）ごとに異なり、さらに柱と梁でも値が変わります。
基準強度Fが大きい490N級鋼は400N級より制限値が厳しくなるため注意が必要です。
幅厚比が超過したら板厚を増やして対応します。（一級建築士 頻出：幅厚比制限値が断面形状・柱梁別・基準強度Fごとに異なることが繰り返し出題）