h形鋼断面の断面二次モーメントは？5分でわかる求め方、弱軸と強軸の違い、一覧

この記事の要点

h形鋼断面の断面二次モーメントは、大きな長方形からウェブ両側の空白部分を引いた公式 I＝BH3/12－bh3/12 で算定します。

強軸と弱軸で値が異なります。

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h形鋼断面の断面二次モーメントは、長方形の断面二次モーメントの公式I=bh³/12を使って算定できます。

h形鋼断面とは、ローマ字のHの形をした断面です。

梁に使うことが多く、H形を90°回転させてローマ字のIのような形に向けて使います。

今回はh形鋼断面の断面二次モーメントの求め方、弱軸と強軸の違い、一覧について説明します。

h形鋼断面の断面係数、h形鋼断面の詳細は下記が参考になります。

H形鋼（H鋼）とは？規格・寸法・材質・用途を解説

Ｈ形鋼の断面係数とは？1分でわかる規格、公式、計算方法

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h形鋼断面の断面二次モーメントは？求め方

h形鋼断面（えいちがただんめん）の断面二次モーメントは、長方形の断面二次モーメントの公式I=bh³/12を組み合わせて算定できます。下図にh形鋼断面を示します。

図　h形鋼断面

ローマ字のHの形をしているのでh形鋼断面です。h形鋼断面は梁に使うことが多く、上図のようにHを90度回転させた向きに配置します。この向きを強軸方向（きょうじくほうこう）といいます。

それでは下図のh形鋼断面の断面二次モーメントを求めましょう。

図　h形鋼断面の断面二次モーメントの求め方

考え方は簡単です。下図のように大きな長方形の断面二次モーメントからウェブ両隣の「何もない部分」の断面二次モーメントを引きます。

図　h形鋼断面の断面二次モーメントの求め方

大きな長方形の断面二次モーメントは下式の通りです。

(BH^3)/12

次にウェブ両隣の何もない部分（の長方形）の断面二次モーメントを求めます。ウェブ厚とフランジ厚の分、幅と高さが引かれます。よって

(bh^3)/12

です。よってh形鋼断面の断面二次モーメントIは下式で算定します。

I=(BH^3)/12-(bh^3)/12

なお上式はh形鋼断面のフィレット部を考慮していない点に注意しましょう。また断面二次モーメントの詳細は下記が参考になります。

断面二次モーメントとは｜公式・H形鋼・たわみとの関係

h形鋼断面の断面二次モーメントと弱軸、強軸の違い

前述したh形鋼断面の断面二次モーメントは「強軸方向」の値です。h形鋼断面の弱軸方向の断面二次モーメントは下式で算定します。

I=(BH^3)/12+(bh^3)/12

ただしB、ｂ、H、ｈの取り方が違う点に注意してください。

図　弱軸向きの断面二次モーメント

強軸、弱軸の詳細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

h形鋼断面の断面二次モーメントの一覧

h形鋼断面の断面二次モーメントを下図に示します。

図　h形鋼断面の断面二次モーメント

図　h形鋼断面の断面二次モーメント2

前述したように、実際のh形鋼断面にはウェブとフランジの接合箇所に「曲面」があります。今回解説した計算式では曲面部を考慮していませんので注意してください。なお、この曲面部をフィレットといいます。詳細は下記をご覧ください。

建築のフィレットとは？1分でわかる意味、鉄骨、フィレット部、ウェブフィレット

混同しやすい用語

断面係数

断面係数（Z）は断面二次モーメントを中立軸からの距離で割った値で、曲げ応力度の計算に使います。

断面係数が曲げ強度の指標であるのに対して、断面二次モーメントはたわみ剛性の指標として用いられます。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験では強軸方向の断面二次モーメントの公式 I＝BH3/12－bh3/12 と、弱軸との違いがよく問われます。

公式の導き方を理解しておきましょう。（一級建築士頻出：H形鋼断面二次モーメントの公式 I=BH³/12－bh³/12 と強軸・弱軸の違いが繰り返し出題）

h形鋼断面の断面二次モーメントを整理した表を示します。

項目	強軸方向	弱軸方向
断面二次モーメントの公式	I＝BH3/12－bh3/12	I＝2×(tf×B3/12)+tw×h3/12
梁での使用向き	H字を90°回転（I字向き）	H字そのままの向き
値の大小	弱軸より大きい	強軸より小さい

まとめ

今回はh形鋼断面の断面二次モーメントの求め方について説明しました。

h形鋼断面の断面二次モーメントは、長方形の断面二次モーメントの公式を組み合わせて算定できます。

また強軸と弱軸で断面二次モーメントの値が異なります。

断面二次モーメントの一覧表をみて確認しましょう。

下記も参考にしてくださいね。

H形鋼（H鋼）とは？規格・寸法・材質・用途を解説

Ｈ形鋼の断面係数とは？1分でわかる規格、公式、計算方法

断面二次モーメントとは｜公式・H形鋼・たわみとの関係

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この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営（16年以上）。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学（改訂版）」（工学社）。

わかる構造力学わかる構造力学（改訂版）

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