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箱型断面とは?1分でわかる意味、特徴、部材、断面係数、断面二次モーメント

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箱型断面(はこがただんめん)とは、外形は四角形で中が空洞の断面です。建築物の柱部材としてよく使います。今回は箱型断面の意味、特徴、部材、断面係数、断面二次モーメントについて説明します。箱型断面に、冷間成形角形鋼管や一般構造用角形鋼管があります。詳細は、下記が参考になります。

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箱型断面とは?

箱型断面とは、外形は四角形で中が空洞の断面です。下図をみてください。これが箱型断面です。

閉断面


箱型断面は、主に建築物の柱に使う部材です。鋼材の箱型断面には、BCRやBCP、STKRという規格があります。詳細は、下記が参考になります。

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断面性能が高いことから、ラーメン構造の柱としてよく用います。ラーメン構造の意味は、下記が参考になります。

ラーメン構造とは?1分でわかる意味、特徴、由来、メリットとデメリット

箱型断面の特徴

箱型断面の特徴を下記に示します。


張間、桁行方向で断面性能が変わらない

座屈が起きにくい


下図をみてください。箱型断面は、矢印に示す方向の断面性能(断面係数、断面二次モーメントなど)が同じ値です。

閉断面と方向性


建物の構造計算では、一般的に2方向(X方向、Y方向)の地震力に対する検討を行います。箱型断面は、両方向とも「強軸」といえるので、どちらの方向も耐力は高いです。強軸(弱軸)の意味は、下記が参考になります。

強軸ってなに?1分でわかる強軸と弱軸の違い、それぞれの特徴


一方、H形断面はXとY方向で断面性能が違うので、弱軸方向はブレースをいれるなどの処理が必要です。ブレースの意味は、下記が参考になります。

ブレース構造とは何か?


断面係数、断面二次モーメントの他に、断面二次半径も張間と桁行で同じです。よって、座屈に対する抵抗性も高いです。断面二次半径の意味は、下記が参考になります。

断面二次半径とは?1分でわかる意味、公式、計算、座屈、断面二次モーメントとの関係

箱型断面の部材

箱型断面は、主に柱部材として使います。柱部材を箱型断面、梁部材をH形断面としたラーメン構造が、よく設計されています。空間を広く使えるので、室内用自由度も高く、構造設計も比較的簡単な構造形式です。

箱型断面の断面係数と断面二次モーメント

箱型断面の断面係数の計算方法を下図に示します(表の一番上です)。

断面係数の公式2


また、下記の記事では、箱型断面(BCR295)の断面係数、断面二次モーメント他を検索できます。是非、参考にしてくださいね。

BCR295の規格が丸わかり!BCR材のサイズと断面性能、重量、STKR

まとめ

今回は箱型断面について説明しました。意味が理解頂けたと思います。箱型断面は、外形が箱型で中が空洞の断面です。鋼材の材質として、BCRやSTKRがあります。箱型断面の特徴、断面性能をよく理解しましょう。下記も併せて勉強してくださいね。

コラム(冷間成形角型鋼管)とは何か?

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