この記事の要点
梁には役割・形状・支持条件によってさまざまな種類があります。
「大梁は柱に直接架かる主梁、小梁は大梁間に架かる副梁」という基本関係から理解すると体系が整理されます。
片持ち梁はバルコニーや庇など片端だけ支持する特殊な梁です。
このページでは梁の種類一覧(大梁・小梁・片持ち梁・連続梁等)と役割の違い、RC・鉄骨・木造での断面形状を解説します。
この記事では、どのような梁の種類があるのか、支持条件による分類はどうなるのか、大梁と小梁はどう違うのかを整理します。
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梁は静定梁や不静定梁、単純梁、片持ち梁、鉄骨梁など様々な種類があります。これらの分類方法は、大きく分けて4つあります。今回は、梁の種類を「静定、不静定」「支点条件」「構造部材」「構造材料」による分類に分けて説明します。
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梁の種類は下記の4つに分類されます。各分類で、「静定梁」「不静定梁」などの種類があります。
・単純梁
・片持ち梁
・静定梁
・不静定梁
・大梁
・小梁
・地中梁
・壁梁
・鉄骨梁
・RC梁
各梁の関係性を下図に示します。
各梁の説明を後述しました。
支点条件による分類は、下記の2種類です。支点の組み合わせは沢山ありますが、「〇○梁」という一般名称は、他には無いです。支点条件については、下記の記事が参考になります。
両端ピン又は、片側ピン・片側ローラーの梁構造を単純梁といいます。下図が単純梁です。
単純梁は反力、応力は簡単に計算できます。詳細は下記が参考になります。
梁の反力の求め方|つり合い条件式と演習問題で計算を身につける
片持ち梁とは、片側固定端・片側自由の梁構造です。下図を片持ち梁といいます。
片持ち梁の意味、構造的特徴は下記が参考になります。
片持ち梁とは?固定端・自由端・曲げモーメント・たわみをわかりやすく解説
片持ち梁は1点しか留まっていません。そこが壊れると、構造物として成り立たないので注意しましょう。
静定と不静定は、構造物の反力が釣り合い式で解けるか否か示す言葉です。詳細は、下記が参考になります。
静定の梁を静定梁、不静定の梁を不静定梁といいます。
静定梁は、例えば片側ピン、片側ローラー支点の梁です。反力の未知数が3つのため、釣り合い式のみで反力、応力が解けます。下図を単純梁といいます。
静定梁については、下記が参考になります。
静定梁とは?反力の求め方・不静定梁との違いと構造設計での扱い
不静定梁は、連続梁や片側固定、片側ピン支点の梁などです。反力の未知数が3を超えるため、釣り合い式だけでは解けません。下図が不静定梁の例です。
不静定梁は、変位やエネルギーの適合条件を考慮して解きます。下記が参考になります。
不静定梁とは?1分でわかる意味、解き方、重ね合わせの原理、例題
構造部材の役割ごとに、梁の名称が変わります。主に、大梁、小梁、壁梁、地中梁、耐風梁の5種類です。
大梁は、柱と接合される主要な梁です。地震力に抵抗する梁を大梁といいます。
小梁とは、大梁と接合される梁です。長期荷重(固定荷重、積載荷重)を負担する梁で、地震力には抵抗しません。小梁にも細かい種類があります。小梁については下記が参考になります。
地中梁は、地面下に配置される大梁です。地中に埋められるので「地中梁」といいます。基礎梁ともいいます。地中梁については、下記が参考になります。
耐風梁は、風荷重を受ける小梁です。壁に内蔵される小梁で、壁だけでは風荷重に耐えられないとき耐風梁を配置します。耐風梁については、下記が参考になります。
壁梁は、壁内に内蔵される梁です。壁式構造など、梁型をつくらない構造は、壁の中に梁に必要な鉄筋を配置します。壁梁については、下記が参考になります。
構造材料による梁の種類は、主に2つです。これは構造材料毎に違いますが、鉄骨梁、RC梁は最も一般的です。
鉄骨でつくられる梁を鉄骨梁といいます。単に鉄骨梁という場合、大梁、小梁は問いません。
RCでつくられる梁をRC梁といいます。RC梁も、大梁、小梁を問いません。
混同しやすい用語
単純梁
一端がピン支点、他端がローラー支点の梁。両端が支持されていて内部にヒンジはなく、最もシンプルな梁の種類。
片持ち梁
一端が固定端、他端が自由端の梁。張り出した状態で固定されているため、固定端に大きな曲げモーメントが生じる。
梁の種類を整理した表を示します。
| 梁の種類 | 支持条件 | 特徴 |
|---|---|---|
| 単純梁 | 両端ピン支持(静定) | 解析が容易、たわみが大きくなりやすい |
| 片持ち梁 | 一端固定・他端自由(静定) | 先端のたわみが大きく、曲げモーメントは固定端に集中 |
| 連続梁 | 3点以上支持(不静定) | たわみは小さいが、反力・応力の計算が複雑 |
今回は、梁の種類について説明しました。梁の種類は、沢山あります。それぞれ無理やり暗記すると大変なので、徐々に慣れましょう。
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梁の種類の4つの分類を答えてください。
①支点条件(境界条件)による分類(単純梁・片持ち梁)、②静定・不静定による分類(静定梁・不静定梁)、③構造部材による分類(大梁・小梁・地中梁・壁梁・耐風梁)、④構造材料による分類(鉄骨梁・RC梁)の4つです。
大梁と小梁の違いを説明してください。
大梁は柱と接合される主要な梁で、地震力に抵抗します。小梁は大梁と接合される梁で、長期荷重(固定荷重・積載荷重)を負担し、地震力には抵抗しません。
単純梁と片持ち梁の支持条件の違いを説明してください。
単純梁は両端ピン、または片側ピン・片側ローラーの梁で、反力・応力が簡単に計算できます。片持ち梁は片側固定端・片側自由端の梁で、1点しか留まっていないためそこが壊れると構造物として成り立ちません。
