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冷間成形角形鋼管(コラム)とは?BCR・BCP・STKRの違いと柱材

この記事の要点

冷間成形角形鋼管(コラム)は鉄骨造の柱として最も一般的な断面形状で、BCRとBCPの2種類があります。

製造方法(ロール成形とプレス成形)の違いが溶接性や変形性能に影響します。

この記事では、冷間成形角形鋼管とは何か、BCRとBCPはどう違うのか、STKRとの使い分けはどうするのかを整理します。

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鉄骨造の柱で最も一般的な形状が、『角型』です。

これをコラム(冷間成形角形鋼管)と呼ぶこともあります。

コラムとは英語で『column』で原義は円柱のこと。

日本で使われている意味とは少し異なりますね。

また、コラムは冷間成形角形鋼管ともいいます。

今回は、柱として最も一般的な鋼材『コラム(冷間成形角形鋼管)』について紹介します。


※鋼管の種類は下記が参考になります。

鋼管の種類とは|STK・STKR・BCRなどの記号・特徴・単位重量を解説

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コラム?角型鋼管?

実は、コラムと呼ぶ人もいれば角型鋼管と呼ぶ人もいます。両方意味は通じます。なぜ統一しないのか?実は、意味が全く違うからです。これを鋼材メーカーも使い分けています。例えばJFEスチールが発行している『鋼構造設計便覧』の鋼材リストを見ましょう。


すると『JFEコラム』と『角型鋼管』という2つの言葉が明記されています。良くみると、『STKRの製品は角型鋼管』、それ以外を『コラム』と使い分けていました。


※STKRの特徴は下記が参考になります。

STKR材(一般構造用角形鋼管)の規格・サイズ・断面性能一覧

コラム=BCR、角型鋼管=STKR

STKRの正式名称は、一般構造用角型鋼管です。この材質は昔から製造されてきた、JIS規格品です。一方、BCRやBCPは『冷間成形角形鋼管』と呼ばれる大臣認定品です。


実は、コラムとはBCR、BCPのこと。角型鋼管はSTKRを意味していたのです。BCR、BCPの特徴は下記が参考になります。

BCR295(冷間ロール成形角形鋼管)の規格|基準強度295・寸法・重量・STKR違い

BCP325とは|冷間プレス成形・基準強度325N/mm2とBCR295との違い


現在、鉄骨ラーメン構造の柱はほとんどがコラムです。また、梁はH型鋼を用いています。※H型鋼は下記を参考にしてください。

H形鋼(H鋼)とは?規格・寸法・材質・用途を解説


以前は安かったSTKRも、近年は採用されるケースが減ることでコラムとの価格が逆転しました。

BCR、BCPの違いは?

簡単に理解できるコツがあります。両者で大きく違うのは製造過程です。これは、


・BCRのRは『ロール』を意味する。

・BCPのPは『プレス』を意味する。


です。BCR、BCPの規格は下記が参考になります。

BCR295(冷間ロール成形角形鋼管)の規格|基準強度295・寸法・重量・STKR違い

BCP325とは|冷間プレス成形・基準強度325N/mm2とBCR295との違い

ロール製造とプレス製造

ロール製造とは鋼板を冷間加工して一度、円柱にします(もちろん円柱にするため溶接して円にします)。


しかし、このままでは『角型』にはなりません。そこで四ヶ所から平(たいら)になるようにサイジングします(この過程をサイジングと言います)。これが、ロール製造です。


一方プレス製造は、初めに鋼板を『コの字』にプレスして冷加工します。『コの字』を2つ組み合わせて溶接すれば角型になりますね。これがプレス製造です。

そもそも冷間成形って何?

冷間という言葉をみると鋼を冷やして加工しているみたいです。でも、これは違います。鋼は塑性変形します。弾性状態を超えた時、『ぐにゃー』と曲がるのです。熱を加えなくてもこの現象は起きます。


この塑性変形したのが冷間加工で、『熱を加えず常温で加工している』ということです。なお、塑性の性質が曖昧な人は、下記が参考になります。

塑性変形とは|読み方・弾性変形との違い・降伏点

混同しやすい用語

BCR・BCP

BCRはロール成形による冷間成形角形鋼管、BCPはプレス成形による冷間成形角形鋼管です。

両者とも鉄骨柱に使用されますが、BCRはロール成形のため隅部の残留応力が小さいのに対して、BCPはプレス成形のため板厚方向の性能が均一という特徴があります。

試験での問われ方|管理人の一言

建築士試験ではBCRとBCPの製造方法の違い、およびSTKR材との性能比較が問われます。

冷間成形角形鋼管の柱脚設計への影響も理解しておきましょう。(一級建築士 頻出:BCRとBCPの製造方法の違いとSTKR材との性能比較・柱脚設計への影響が繰り返し出題)

コラム(冷間成形角形鋼管)を整理した表を示します。

項目BCRBCP
製造方法ロール成形(円管→角形)プレス成形(コの字×2)
認定区分大臣認定品大臣認定品
STKR との違い性能規定・高強度性能規定・板厚方向均一

まとめ

コラムは柱材として最も一般的な材料です。

普段何気なく使っている材料でも歴史を調べると、色々問題があって辿り着いた材料だなあと思います。

特に、ロールとプレスの製造過程は理解しておくとBCRとBCPの違いがイメージしやすいですよ。

下記も併せて学習しましょう。

STKR材(一般構造用角形鋼管)の規格・サイズ・断面性能一覧

冷間成形角形鋼管設計施工マニュアルとは|BCR・BCPの設計根拠と目次を解説


また、わかりやすい鉄骨の構造設計は、僕も1冊持っている鋼構造の本です。内容が分かりやすく、学生と実務初心者にもおすすめです。

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理解度チェック

Q.

コラム(BCR・BCP)と角型鋼管(STKR)はどう違いますか?

答えを見る

STKRは「一般構造用角形鋼管」でJIS規格品です。一方BCR・BCPは「冷間成形角形鋼管」と呼ばれる大臣認定品で、実務で「コラム」と呼ぶのはこのBCR・BCPを指します。鋼材メーカーもSTKR製品を角型鋼管、それ以外をコラムと使い分けています。

Q.

BCRとBCPの製造方法の違いは?

答えを見る

BCRのRは「ロール」で、鋼板を冷間加工して一度円管にし、四ヶ所を平らにサイジングして角形にします。BCPのPは「プレス」で、鋼板を「コの字」にプレスしたものを2つ組み合わせて溶接し角形にします。

ハナダユキヒロ

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)。

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