S造(鉄骨構造)ってなに？

2020年11月22日
2020年11月22日
鋼構造
SS400, 降伏点

鋼構造

S造（Steel strcture）とは鉄骨構造といい、

主要な構造部材（柱・梁）に鉄骨をしている構造のことを指します。

鉄骨構造でも、床（スラブ）は鉄筋コンクリートを使用します。

鉄骨構造の特徴

鉄骨構造の長所

RC造（鉄筋コンクリート造）に比べ、建物の自重が軽くなるため、建物が負担する地震荷重が小さくなります。
広いスパンの構造計画が可能です。
鋼材は、靭性の高い（＝ねばり強い）材料なので、建物が損傷してから倒壊・崩壊するまでの余裕が大きいです。

鉄骨構造の短所

鋼材は高熱を受けると強度が低下するので、耐火被覆の使用が必須です。耐火鋼の開発が進んでいますが、高熱が加わると強度が低下する特性自体を完全に克服することはまだできていません。
腐食（錆）に弱いので、対策が必要です。（水・酸素を遮断する処置が必要です）
RC造（鉄筋コンクリート造）に比べてたわみが大きくなりやすいです。

以上のような特徴を踏まえながら、建物の用途・経済性・施工性を考慮し、

鉄骨造を採用するか否かの判断をしています。

鋼材の性質

鋼材の規格

鉄骨構造に用いる鋼材は、規格品を使用します。

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強度や成分が不明な鋼材は使用してはいけない、
ということですね。

そういうことです。
品質が確保されている鋼材を使用しなければなりません。

鋼材の応力・ひずみ曲線は、このようになります。

鋼種の表現の仕方

ア項：SS,SM,SNなど、鋼材の種類を表します。

イ項：引張強さの下限値を\(N/mm^2\)で表します。（JIS外認定材の場合、降伏点を示すことが多いです）

ウ項：機械的性質などの、品質種別を示しています。（なし＝無記号　のものもあります）

ア）名称・JIS番号

記号	名称	JIS番号
SS	一般構造用圧延鋼材	JIS G 3101
SM	溶接構造用圧延鋼材	JIS G 3106
SN	建築構造用圧延鋼材	JIS G 3136
STK	一般構造用炭素鋼管	JIS G 3444
STKR	一般構造用角形鋼管	JIS G 3466
STKRN	建築構造用炭素鋼管	JIS G 3475
SSC	一般構造用軽量形鋼	JIS G 3550
SC	炭素鋼鋳鋼品	JIS G 5101
SCW	溶接構造用鋳鋼品	JIS G 5101

イ）引張強さ

代表的な引張強さの下限値は、400,490,520,540　があります。

ウ）品質種別

A種、B種、C種、無記号などがあります。

鋼種記号	主な特徴
SM400A SM490A	溶接性がよいです。
SM400B SM490B SM520B	A種の性能に加え、シャルピー衝撃試験のシャルピー値の下限値が規定されています。
SM400C SM490C SM520C	B種の性能よりさらに高い値でシャルピー値の下限値が規定されています。
SN400A	溶接を行わない弾性範囲の箇所に使用されます。（例：小梁など）
SN400B SN490B	溶接性に優れています。降伏点の上限値が規定されています。降伏比が規定され、塑性変形性能が確保されています。
SN400C SN490C	B種の性能に加え、板厚方向の引張の絞り値の下限が規定されています。ダイアフラムに使用できます。
SS400	板厚25ｍｍ以下、中小規模の構造によく使われます。
SS490	高力ボルト・ボルト接合用の鋼材です。

鋼材の機械的性質

400N級

板厚t（\(16mm<t\leq40mm\)）

鋼種記号	降伏点下限/上限 (\(N/mm^2\))	引張強さ下限/上限 (\(N/mm^2\))	降伏比上限 (\(％\))	伸び上限 (\(％\))	シャルピー値下限 (\(J\))	板厚方向引張試験絞り値下限 (\(％\))
SS400	235/	400/510	－	21
SM400A	235/	400/510	－	22
SM400B	235/	400/510	－	21	27
SM400C	235/	400/510	－	22	47
SN400A	235/	400/510	－	21
SN400B	235/355	400/510	80	22	27
SN400C	235/355	400/510	80	22	27	25

490N級

板厚t（\(16mm<t\leq40mm\)）

鋼種記号	降伏点下限/上限 (\(N/mm^2\))	引張強さ下限/上限 (\(N/mm^2\))	降伏比上限 (\(％\))	伸び上限 (\(％\))	シャルピー値下限 (\(J\))	板厚方向引張試験絞り値下限 (\(％\))
SS490	275	490/610	－	19	－	－
SM490A	315	490/610	－	21	－	－
SM490B	315	490/610	－	21	27	－
SM490C	315	490/610	－	21	47	－
SN490B	325/445	490/610	80	21	27	－
SN490C	325/455	490/610	80	21	27	25

520N級

板厚t（\(16mm<t\leq40mm\)）

鋼種記号	降伏点下限/上限 (\(N/mm^2\))	引張強さ下限/上限 (\(N/mm^2\))	降伏比上限 (\(％\))	伸び上限 (\(％\))	シャルピー値下限 (\(J\))	板厚方向引張試験絞り値下限 (\(％\))
SM520B	355	520/640	－	19	27	－
SM520C	355	520/640	－	19	47	－

鋼材の定数

ヤング係数 \(E（N/mm^2）\)	せん断弾性係数 \(G（N/mm^2）\)	ポアソン比 \(\nu\)	線膨張係数 \(（1/℃）\)	比重
\(2.05\times10^5\)	\(794000\)	\(0.3\)	\(1\times10^{-5}\)	\(7.85\)

F値(鋼材の基準強度)

鋼材の降伏点の値、もしくは引張強さの70％の値のうち小さい方の値をF値と呼び、

鋼材の許容応力度を決める基準の値としています。

降伏点の高い鋼材は、降伏してからは、破断するまでの
伸びがあまり大きくないため、
許容耐力を超えたあと破断するまでの間の荷重を
変形により吸収する量を確保する目的で、このように定められています。

平成12年建設省告示第2464号に記載されている構造用鋼材のF値を抜粋して紹介します。

（単位：\(N/mm^2\)）

鋼種記号	F値 \(t\leq40\)	F値 \(40<t\leq100\)
SS400	235	215
SM400A,B,C	235	215
SN400A,B,C	235	215
STK400	235	215
STKR400	235	215
STKN400W,B	235	215
SSC400	235	215
SS490	275	255
SM490A,B,C	325	295
SN490B,C	325	295
STK490	325	295
STKR490	325	295
STKN490B	325	295
SM520B,C	355	(\(40<t\leq75\))　(\(75<t\leq100\)) 335　　　　　　　325