ウェブとフランジの違いとは？H形鋼のどこか・役割・覚え方を解説

この記事の要点

ウェブとフランジの違いは、H形鋼のどこを指すかと、負担する力の違いです。ウェブは中央の縦板、フランジは上下の水平板を指します。

役割としては、フランジは主に曲げモーメント、ウェブは主にせん断力を負担します。まずは「フランジ＝挟む板、ウェブ＝挟まれる板」と覚えると分かりやすいです。

この記事では、ウェブとフランジがH形鋼のどこにあるのか、役割の違い、覚え方を整理します。

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鉄骨部材を見ると、H形鋼やI形鋼の断面にウェブとフランジという部分があります。

ウェブは中央の板、フランジはその上下にある板です。まずは、どの部分をウェブ・フランジと呼ぶのかを押さえると、役割の違いも理解しやすくなります。

ここでは、ウェブとフランジの位置、役割、覚え方を確認します。代表的な鋼材であるH形鋼をイメージしながら読むと分かりやすいです。

理解に役立つ前提知識

ウェブとフランジを理解するには、鉄骨部材とH形鋼の意味を押さえておくと読みやすくなります。

鉄骨部材とは？柱・梁・ブレースの名称・寸法と用途の整理

H形鋼（H鋼）とは？規格・寸法・材質・用途を解説

建築のフィレットとは？1分でわかる意味、鉄骨、フィレット部、ウェブフィレット

タップできる目次

ウェブとフランジの違いと覚え方

ウェブとフランジの違いと覚え方

先に意味を説明すると、ウェブとフランジは、鉄骨部材のある部分を指した言葉です。

ウェブとフランジの違いは、図を見てもらった方が早いでしょう。各形鋼のウェブとフランジの違いを示しました。

H形鋼、I形鋼、溝形鋼のウェブとフランジの違い

また覚え方ですが、

・挟まれる板⇒ウェブ
・挟む板⇒フランジ

と考えると覚えやすいです。主要な鉄骨部材を３つ紹介します。図を見ながら、覚えましょう。

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H形鋼

下図の鉄骨部材をH形鋼といいます。見た目は「I形」にも見えますが、後述するI形鋼とは別物です。

H形鋼の立体図とウェブ、フランジの位置

上図のようにローマ字のHに似ているので、H形鋼と呼ばれます。上下にある水平の板がフランジです。上側を上フランジ、下側を下フランジといいます。

そして、上フランジと下フランジに挟まれた中央の板がウェブです。

※H形鋼は下記が参考になります。

H形鋼（H鋼）とは？規格・寸法・材質・用途を解説

H形鋼のウェブとは｜サイズの見方・せん断力負担の役割

I形鋼

次にI形鋼です。下図の形状をI形鋼といいます。H形鋼と似ていますが別物で、最大の違いはフランジの幅です。

H形鋼は比較的フランジ幅が広いですが、I形鋼はフランジ幅が狭く、ウェブ高さが大きいため「I」に近い形状になります。

I形鋼のウェブとフランジの位置

H形鋼と同じく、上下の位置関係を示すために上フランジ、下フランジという使い分けをします。I形鋼は下記が参考になります。

i形鋼とは？1分でわかる意味、規格、断面係数、h形鋼との違い、用途

溝形鋼

溝形鋼は下図のように、H形鋼を真ん中で切ったような形状です。溝形鋼は「チャンネル材」と呼ばれることもあります。

溝形鋼のウェブとフランジの位置

前述した鉄骨部材と同じく、二本線の部分がフランジです。そして二本のフランジに挟まれる部分をウェブといいます。

※溝形鋼に関しては下記が参考になります。

溝形鋼とは？重量・軽量の違いと断面性能・用途の比較

溝形鋼の規格・サイズ一覧と断面性能【JIS G 3192】

ウェブとフランジの役割

次にウェブとフランジの役割について説明します。建築では、よく建物の梁にH形鋼を使います。例えば、赤矢印の向きで荷重が作用したときを考えてください。

感覚的にかなり強そうですよね。下図は強軸の向きに荷重が作用しています。

H形鋼を強軸方向に使ったときの荷重方向

では次に下図をみてください。この向き（弱軸の向きといいます）で赤矢印の向きに荷重が作用します。

H形鋼を弱軸方向に使ったときの荷重方向

一体どちらが強いでしょうか。もちろん前者の場合です。これは構造的に何を意味しているのかといえば、断面二次モーメントの違いです。

強軸、弱軸、断面二次モーメントの意味は、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

断面二次モーメントとは｜公式・H形鋼・たわみとの関係

つまり、フランジは曲げモーメントに対して強いのです。H形鋼に曲げモーメントが作用した場合、ほとんどフランジで曲げ応力を負担します。

例えば下図に示す２通りの部材を考えます。

H形鋼と上下フランジのみの断面二次モーメント比較

左側は普通のH形鋼、右側はウェブを抜き上下フランジのみとした部材です。実際には右側の部材は有り得ませんが仮想的に、両者の断面二次モーメントを計算します。

すると、両者の断面二次モーメントは1～2割程度しか違いが無いのです（つまり、ウェブなし部材は、H形鋼の8～9割程度のIとなる）。

これは8，9割がたフランジで曲げに抵抗することを意味します。

よって、フランジの役割とは「曲げモーメントを負担すること」です。

ではウェブの役割は何か。ウェブはせん断力を負担します。H形鋼は、曲げモーメントはフランジで負担し、せん断力はウェブで負担する合理的な部材なのです。

ウェブの板厚とフランジの板厚、どちらを大きくするべきか？

ウェブとフランジは、それぞれ負担する力が違います。そのため、どちらの板厚を大きくするかは、強くしたい方向によって変わります。

曲げモーメントに対する抵抗力を高めたいのなら、フランジ厚を大きくします。一方、せん断力に対する抵抗力を高めるなら、ウェブ厚を大きくするのです。

ウェブとフランジ、お互いの役割と特徴を知って合理的な部材設計を行いましょう。

混同しやすい用語

フランジ（flange）

H形鋼などの水平方向の板部分（上フランジ・下フランジ）。曲げモーメントによって生じる引張・圧縮応力（軸方向応力）を主に負担する。幅広で厚いほど曲げに強くなる。

ウェブ（web）

H形鋼などの鉛直方向の板部分。せん断力を主に負担する。高さが大きくなるほど断面二次モーメントが増し、曲げ剛性（たわみ抵抗）にも貢献するが、せん断座屈のリスクも生じる。

ウェブとフランジを整理した表を示します。

部位	負担する力	備考
フランジ	曲げモーメント（引張・圧縮）	水平方向の板部分（上下フランジ）
ウェブ	せん断力	鉛直方向の板部分
覚え方	挟む板→フランジ、挟まれる板→ウェブ	H形鋼・I形鋼・溝形鋼に共通する概念