h形鋼の幅厚比は？フランジとウェブの値、制限値と基準強度の関係は？

この記事の要点

H形鋼の幅厚比はフランジとウェブそれぞれについて計算し、板の局部座屈を防ぐために制限値以下であることを確認する。

基準強度（F値）が大きい鋼材ほど幅厚比制限が厳しくなり、柱はより厳しい制限値が設定されている点が試験頻出。

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h形鋼の幅厚比は、フランジとウェブについてそれぞれ計算して制限値以下か確認します。通常、h形鋼のウェブとフランジは厚さが厚さ、幅（高さ）が異なるため、フランジとウェブそれぞれの板が座屈しないか確認するためです。h形鋼のフランジ厚さをtf、ウェブ厚さをtwとするとき、h形鋼の幅厚比は下式の通りです。bはh形鋼の「フランジ幅の半分の長さ」、dはh形鋼の「ウェブのフィレット部を除いた内法高さ」です。要するに、b、dはウェブとフランジの幅（高さ）です。

上式より、h形鋼のウェブ、フランジの幅厚比を小さくするためには、板幅（板高さ）を小さくするか、ウェブ厚さ、フランジ厚さ（板厚）を大きくする必要があります。

例題として、実際にh形鋼の幅厚比を計算します。計算条件として、h形鋼はH-200x100x5.5x8とします。h形鋼のウェブ、フランジの幅厚比は

h形鋼の幅厚比2

です。

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h形鋼の幅厚比の制限値と基準強度の関係は？

h形鋼の幅厚比の制限値は下式の通りです。下式のように、鋼材の基準強度F値が分母にあるため、基準強度が大きいほど幅厚比の制限も厳しくなります。これは、ss400よりもss490の方が、より厳しい幅厚比の制限となり、幅を狭くするか板厚を大きくするなどの対応が必要です。なお、柱の方がより厳しい幅厚比の制限値です。

混同しやすい用語

細長比（λ）

部材全体の座屈に関するパラメータで、部材長さと断面の回転半径の比。幅厚比とは別の概念。

幅厚比はフランジやウェブなど板要素の局部座屈を評価するのに対して、細長比は圧縮材全体の全体座屈を評価する点が異なる。どちらも「小さいほど有利」という方向性は同じ。

試験での問われ方｜管理人の一言

一級建築士試験では「幅厚比の制限値は鋼材の基準強度Fの平方根に反比例する」という関係性が頻出です。SS490（F値大）はSS400（F値小）より厳しい制限となり、板厚を増やすか幅を小さくする対応が必要です。また、柱とはりの制限値の違い（柱の方が厳しい）も問われます。

h形鋼の幅厚比を整理した表を示します。

項目	フランジ	ウェブ
幅厚比の定義	b／tf（フランジ幅の半分÷フランジ厚）	d／tw（内法高さ÷ウェブ厚）
制限値の傾向	柱の方がはりより厳しい	柱の方がはりより厳しい
基準強度との関係	F値大ほど制限値が厳しくなる	F値大ほど制限値が厳しくなる

まとめ

今回はh形鋼の幅厚比について説明しました。h形鋼の幅厚比は、フランジとウェブについてそれぞれ計算して制限値以下か確認します。h形鋼のフランジ厚さをtf、ウェブ厚さをtwとするとき、h形鋼の幅厚比は下式の通りです。bはh形鋼の「フランジ幅の半分の長さ」、dはh形鋼の「ウェブのフィレット部を除いた内法高さ」です。要するに、b、dはウェブとフランジの幅（高さ）です。

幅厚比の詳細は下記も参考になります。

幅厚比ってなに？すぐにわかるたった２つのポイント

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