鋼構造の基礎用語集｜設計・施工で使う主要用語を図解でわかりやすく
この記事の要点
鋼構造には独特の用語が多く、初めて鉄骨設計を学ぶとき戸惑いやすいポイントのひとつです。
フランジ・ウェブ・ダイアフラム・ガセットプレートなど、部材の各部の名称と役割を整理しておくと図面の読み方が格段に分かりやすくなります。
設計事務所で図面レビューをするとき、用語の意味を正確に知っているかどうかで議論の速さが変わります。
このページを手引きとして使いながら、実際の図面と照らし合わせると理解が深まります。
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基礎用語
機械接合
ボルトやリベットを用いて機械的に部材同士を連結する方法です。
その中でも、最も多く用いられている方法は｢高力ボルト接合｣です。
高力ボルト
高い強度を持ち高い引張力に耐えることができると同時に、ボルトの締付力を均一にできるよう製造されています。
以上の高力ボルトの接合方法として、｢摩擦接合｣または｢引張接合｣と呼ばれる接合法が知られています。
さて、現在建設されている建物に使用されているボルトは、ほとんど全てに｢高力ボルト｣が用いられています。
高力ボルトの種類について
高力ボルトは以上に示したように、ボルトの締付力を均一にできるように製造されています。
そのために、JISB 1186でボルト、ナット、座金の正しい組み合わせが定めてあります。
このような規格に関しては、実際にJISのHPや本を読んだ方が正確なので、ここでは改めて説明しません。
摩擦接合
高力ボルト摩擦接合は下の図のように力を伝達します。
ボルトにトルクを導入（締め付ける）とボルトに軸力Tが伝わり、その反力Tと板の摩擦係数μをかけたものが摩擦力Tμとして伝達されます。
このため、接触面全体で力を伝達するので、ボルト孔欠損による破断は少ないとされています。
支圧接合について
建設構造物の接合部は高力ボルトを用いることが法律で義務付けられています。
よって通常、普通ボルトを使用することはありませんが、ここでは普通ボルトを用いた場合について考えてみましょう。
普通ボルトは高力ボルトに比べて、締付力も小さく、力の伝達も摩擦→支圧という2段階の挙動を示します。
保有耐力接合
母材の耐力が十分に発揮されるように｢接合部の耐力>母材の耐力｣となるように破断の検討を行うことです。
引張材に代表されるのは｢ブレース｣ですが、ブレースは主に地震による水平力を受け持ちます。
このとき、十分に地震力を吸収するためには、接合部が先に壊れては意味がないのです。
よって、保有耐力接合は設計の際、とても重要な概念です。
混同しやすい用語
支圧接合
支圧接合とは普通ボルトを用いた接合方法で、摩擦が滑った後にボルト孔の支圧によって力を伝達します。
支圧接合が普通ボルトを使い摩擦と支圧の2段階で力を伝えるのに対して、摩擦接合は高力ボルトによる強い締付力で接触面全体の摩擦のみで力を伝達し、ボルト孔欠損による破断リスクが少ないです。
現場での施工では、１次締め（仮締め）→マーキング→２次締め（本締め）という手順が決まっています。
マーキングを入れるのは締め付け状態を目視確認するためで、この流れを知らないと現場でついていけない場面があります。
ボルトの種類（F10T・F8T）と締付け管理方法はセットで押さえておくといいでしょう。
保有耐力接合は「接合部耐力＞母材の耐力」という関係は比較的すんなり理解できます。
ただし実際に断面を選んで耐力値を計算するとなると話は別で、理論と計算の間には思った以上に距離があります。
演習問題で手を動かして、数字を出す感覚を掴んでいくのが確実です。
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理解度チェック
機械接合とは？
ボルトやリベットを用いて機械的に部材同士を連結する方法です。最も多く用いられるのは高力ボルト接合です。
高力ボルトの特徴は？
高い強度を持ち高い引張力に耐えると同時に、ボルトの締付力を均一にできるよう製造されています。
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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。
- 「わかる構造力学(改訂版)」
- 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に向けて
- 「構造力学、構造計算、鋼構造、鉄筋コンクリート造、基礎構造、土質力学、水理学、材料力学、数学の基礎」を分かりやすくお伝えします。
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試験での問われ方｜管理人の一言
建築士試験では高力ボルト摩擦接合の仕組みと保有耐力接合の定義がよく問われます。
「接合部の耐力＞母材の耐力」という関係を理解しておきましょう。（一級建築士 頻出：高力ボルト摩擦接合の仕組みと保有耐力接合の定義（接合部耐力≥母材耐力）が繰り返し出題）