梁断面とは？梁せい・断面二次モーメントの計算とRC梁の鉄筋配置基準

この記事の要点

梁断面とは、梁を切断したときに現れる断面形状です。

RC造では長方形・T形断面が代表的で、鉄骨造ではH形断面を使います。

梁せい（高さ）・梁幅の寸法比・断面二次モーメントの計算と、RC梁の鉄筋配置（引張鉄筋・圧縮鉄筋・あばら筋）の基準を解説します。

この記事では、梁断面とは何か、梁せい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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梁断面（はりだんめん）とは、梁部材の断面です。

梁とは水平方向にかかる構造部材です。

床を支え、地震力に抵抗します。

今回は梁断面の意味、計算、鉄筋、梁せい、断面二次モーメントとの関係について説明します。

梁せい、断面二次モーメントの意味は、下記が参考になります。

梁せいとは？初心者にもわかる梁幅との違い・スパンとの関係、鉄骨、rcの違い

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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梁断面とは？梁断面と梁せい、断面二次モーメントの関係

梁断面（はりだんめん）とは、梁部材の断面です。下図をみてください。これが梁断面です。

梁せいと梁幅の意味

梁は床や屋根を支え、地震力に抵抗する役割があります。横の長さが「梁幅」、縦の長さが「梁せい」です。

一般的に、梁断面は梁幅よりも「梁せい」が大切です。これは断面二次モーメントが関係しています。梁の断面二次モーメントは、

梁断面　数式1

で計算します。ｈが梁せいです。梁の断面二次モーメントが大きいほど、梁断面は「曲げにくい」です。Iはｈの三乗に比例するので、ｂよりもｈを大きくした方が得です。

梁Aと、薄い梁を組み合わせて同様の厚さにした梁Bを考えます。どちらの梁も、右端部に対して集中荷重を作用させ、左端部は固定端としています。A、Bのどちらが強いでしょうか。

梁断面　図　

答えはAです。断面二次モーメントを確認します。Aの断面二次モーメントは下記です。

梁断面　数式1

Bは薄い梁を組み合わせたものです。よって断面二次モーメントは下記です。※梁せい＝ｈ/4です。

図　Bの断面二次モーメント

AとBを比較すると、BはAに比べて断面二次モーメントは1/49の値です。これを重ね梁といいます。重ね梁の意味は、下記が参考になります。

重ね梁とは？合成梁との違い・断面二次モーメントの比較・曲げ剛性の計算

梁断面の計算

必要な梁断面の計算は、鉄骨造、鉄筋コンクリート造などで変わります。鉄筋コンクリート造の梁断面の計算は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリートの断面算定式とは？矩形断面での導出と鉄筋・コンクリートの応力分担

鉄骨造の梁断面は、主に下記の２つをチェックして決めます（※その他、細かい規定は沢山あります）。

・梁断面に生じる応力度が許容応力度以下か？

・たわみは許容値以下か？

特に鉄骨造の場合、変形しやすいので「たわみ量」に注意します。梁のたわみの意味は、下記が参考になります。

たわみ（撓み）とは？意味・求め方・公式・単位・記号をわかりやすく解説

梁のたわみを求める方法｜単純梁・片持ち梁の公式と計算手順

梁断面と鉄筋

鉄筋コンクリート造では、梁断面に鉄筋が必要です。下式より、梁断面に必要な鉄筋量を算定します。

at＝M／ftj

atは鉄筋の全断面積、ｆｔは鉄筋の許容引張応力度、ｊは応力中心間距離です。応力中心間距離の意味は、下記が参考になります。

鉄筋コンクリートのjは、なぜ7d/8で求められるのか？

鉄筋コンクリート梁断面の計算式は、下記に詳細が書いてあります。

鉄筋コンクリートの断面算定式とは？矩形断面での導出と鉄筋・コンクリートの応力分担

混同しやすい用語

梁せい（D）

梁の高さ（上端から下端までの寸法）のこと。

梁の曲げ強度に大きく影響し、断面二次モーメントは梁せいの3乗に比例する。

梁幅（b）

梁の幅（水平方向の寸法）のこと。

梁せいとともに断面形状を決定する基本寸法。

梁せいより剛性・強度への影響は小さい。

試験での問われ方｜管理人の一言

梁断面では梁せい（D）が特に重要です。

断面二次モーメントは梁せいの3乗に比例するため、梁せいを少し増やすだけで剛性・強度が大幅に向上します。

梁幅（b）とのバランスも考慮しながら断面を決めましょう。

梁断面を整理した表を示します。

項目	内容	ポイント
梁断面の定義	梁部材の切り口（断面）	梁幅（b）と梁せい（D）で形状が決まる
断面二次モーメント	I = bD3/12	梁せいの3乗に比例し、Dを大きくすると効果的
断面決定の基準	応力度・たわみが許容値以下か確認	鉄骨造ではたわみ量に特に注意が必要