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主軸とは？強軸・弱軸の意味と断面二次モーメントの関係を解説

この記事の要点

主軸とは、強軸と弱軸の2軸を総称した用語です。

部材の断面には、色々な軸があります。

この記事では、主軸とは何か、強軸・弱軸とどう関係するのか、断面二次モーメントとの関係を整理します。

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主軸とは、強軸と弱軸の2軸を総称した用語です。

部材の断面には、色々な軸があります。

その中で最大の断面二次モーメントになる軸が強軸、最小となる軸が弱軸です。

今回は主軸の意味、構造力学との関係、強軸、弱軸との関係について説明します。

※強軸、弱軸の意味は下記の記事が参考になります。

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

弱軸とは？読み方、長方形の強軸と弱軸、H鋼の梁の向きと強軸と弱軸、強軸はラーメンで弱軸はブレースにする理由は？

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主軸とは？

主軸とは、断面の強軸、弱軸の2つの軸の総称です。強軸、弱軸の意味は下記です。

強軸　⇒　図心を通る軸で、断面二次モーメントが最大となる軸

弱軸　⇒　図心を通る軸で、断面二次モーメントが最小となる軸

なお、強軸と弱軸は直交する、という性質を持ちます。

断面に強軸、弱軸は１つずつあります。よって、主軸は1組の直交する２軸です。

なお、主軸は図心を通りますが、対称軸でない場合もあります。下図をみてください。溝形鋼です。溝形鋼の主軸は、ＸとＹ方向の軸です。

溝形鋼

Ｘ軸回りが強軸、Ｙ軸回りが弱軸です。Ｘ軸回りは、図形が対象です（対称軸）。一方、Ｙ軸回りは、軸を境（さかい）に、非対称断面ですね。主軸は、必ずしも対称軸では無いです。

また、円形断面は方向性が無いです。どの軸をとっても、断面二次モーメントは同じです。任意の軸が、主軸となります。

主軸から傾いた軸に作用する応力

主軸から傾いた軸に応力が作用したときは、

・傾いた角度分、主軸周りの応力に換算

してください。数学の三角関数で勉強しましたね。cosθやsinθを使って、主軸から傾いた軸回りの応力にかければよいです。

主軸と構造力学

構造力学では、断面の性質を勉強します。特に形鋼は、Ｈ形やｃ形、Ｌ形など色々な形鋼があります。断面が、どの軸に対して強い（弱い）か理解してください。

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

弱軸とは？読み方、長方形の強軸と弱軸、H鋼の梁の向きと強軸と弱軸、強軸はラーメンで弱軸はブレースにする理由は？

また、断面二次モーメント、断面係数の計算法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

断面係数とは

主軸の読み方

主軸は「しゅじく」と読みます。強軸、弱軸の読み方は下記です。

・強軸　⇒　きょうじく

・弱軸　⇒　じゃくじく

混同しやすい用語

主軸（しゅじく）

断面の強軸と弱軸を合わせた総称。

図心を通る直交する2軸で、それぞれ断面二次モーメントが最大・最小となる方向に対応する。

強軸（きょうじく）

断面二次モーメントが最大となる軸。

曲げ剛性が高い方向で、H形鋼ではフランジが広い方向（X軸回り）に相当する。

弱軸（じゃくじく）

断面二次モーメントが最小となる軸。

強軸と直交し、曲げ剛性が低い方向。

H形鋼ではウェブに平行な方向（Y軸回り）に相当する。

試験での問われ方｜管理人の一言

主軸に関する問題は建築士試験の構造分野で出題されます。

定義と計算の両面から理解しておきましょう。

主軸の定義・適用条件・計算式は建築士試験の構造分野で出題される基本事項です。

用語の定義を正確に理解したうえで、関連する規準・法令との関係を整理することが大切です。

主軸を整理した表を示します。

項目	内容	備考
主軸	強軸と弱軸の2軸の総称	構造力学・材料力学で使用する用語
強軸	断面二次モーメントが最大の軸	H鋼などでは強軸まわりにラーメン構造
弱軸	断面二次モーメントが最小の軸	弱軸まわりはブレース構造とすることが多い