建築鉄骨の基本知識　鉄骨の意味・特徴・種類を徹底解説

 

建築物の構造には木造、鉄筋コンクリート造などさまざまなものがあります。
建物により適した工法が異なり、工法によって特徴も異なるため、目的や状況に応じて使い分ける必要があります。

 

そこで、鉄骨造の特徴や種類などについてご紹介します。

 

鉄骨造とは

鉄骨造とは鋼材で建物の骨組みを造る工法・構造のことです。

 

工業製品である鉄骨を使用しているため、木造建築と比べて品質が安定しているという特徴があります。
また、鉄骨部に限っては木造のように腐ったりシロアリ被害に遭うこともありません。

 

一方で、金属のため熱が伝わりやすく木造に比べて断熱性が劣るというデメリットがあります。
また、鉄骨は熱により変形することから火災の熱に弱いため、耐火被覆材や断熱材を用いて補います。

 

軽量鉄骨と重量鉄骨

軽量鉄骨と重量鉄骨の最も大きな違いは素材の厚みです。

 

鉄骨の厚みが6mm以上のものが重量鉄骨、それ以下の厚みのものが軽量鉄骨です。
その他の違いとして、重量鉄骨は耐用年数が長い一方で成形に時間がかかり大量生産には向いていないという点があります。

 

軽量鉄骨

軽量鉄骨は一般的に厚さ6mm以下の鋼材のことで、法定耐用年数は19～27年です。
冷感圧延加工での製造により大量生産が可能です。

 

軽量鉄骨造の建物は主要部材を工場で製造し、現場で組立て設置するプレハブ工法で作られることが一般的です。
筋交の代わりにブレースと呼ばれる鋼製の棒を使って強度を出しています。

 

テレビCMなどでよく耳にするハウスメーカーの注文住宅や賃貸住宅の多くはこの工法で造られます。

 

ある程度工場で製品をパッケージとして作り現場で組み立てるため、建築コストが安く、工期が短いというメリットがあります。

 

重量鉄骨

重量鉄骨は一般的に厚さ6mm以上の鋼材のことで、法定耐用年数は34年です。
厚みがあり耐久性も高いため、高層ビルや大型マンションの骨組みに使用されます。

 

熱感圧延加工により製造されるため大量生産には不向きというデメリットがあります。

 

重量鉄骨造の建物は通常、「ラーメン構造」が採用されます。
ラーメン構造は柱1本あたりの強度が強く、柱と梁を固定し、筋交いを不要とする構造です。

 

軽量鉄骨より少ない本数で骨組みを造ることができ、さらに強度が高いのが特徴です。

 

鉄骨の断面形状の種類

断面形状とは構造部材の断面の形を指します。

 

断面形状を変えることで構造的な性能を変えることができます。
ここでは代表的な断面形状をご紹介します。

 

H形鋼

アルファベットのHの形をした鋼材です。
鉄骨造で良く用いる鋼材で柱や梁、二次部材などさまざまな用途に使用されます。

 

H形鋼は柱よりもどちらかといえば梁に使うことが多く、断面性能、接合のしやすさ、使用実績などから一般的に使われている形状です。

 

I形鋼

I形鋼はローマ字のIの形をした鋼材です。
H形鋼と形状が似ていますが、I型鋼は建築物の構造部材には使用しません。

 

主にホイストクレーン走行用のレールとして利用されます。
逆にH形鋼はホイストレールには使用しません。

 

等辺山形鋼

等辺山形鋼はアングル材とも呼ばれ、その名の通り山形の形状をした鋼材です。

 

アングル材は断面性能があまり高くない為、柱や梁に使われることはほぼありません。
開口補強材や銅縁、母屋、根太など、仕上げの下地材や簡単な骨組みを造る際に使用します。

 

溝形鋼

溝形鋼はチャンネル材とも呼び、溝形をした鋼材です。
主柱や大梁に使用されることはありませんが、施工性が良いため、さまざまな箇所に使われます。

 

小梁、間柱、耐風梁、耐震ブレース、仕上げの下地材など、多くの場面で使用されます。
また、簡単な仮設構造物などは柱や梁も含めて全て溝形鋼で制作することもあり、汎用性の高い鋼材です。

 

ct形鋼

ct形鋼は通称カットティーと呼び、名前の通り、H形鋼をカットした形状をしています。

 

断面性能が小さい材料のため、柱や梁に使用されることはありません。
仕上げの下地材や簡単な骨組みを造るときに使用します。

 

円形鋼管

断面が円形をしている鉄骨です。

 

全方向に同じ性能を発揮することから柱材としてよく用いられます。
管を厚くすればその分強度も高まるため大規模建造物にも採用可能です。

 

鉄骨造の構造の種類

 

ブレース構造

ブレース構造とは柱と柱の間に材を斜めに入れた構造のことで、日本伝統の木造軸組工法や低層の鉄骨造でよく用いられます。

 

ブレースを建物の柱と柱の隙間へ対角線上に入れて補強します。
ブレースと筋交の違いは、筋交いは木材で出来ており、木造建築で使用されます。
一方、ブレースは鋼材で出来ており、主に鉄骨造などで使用されます。

 

ブレースを入れることで水平方向からの力に強くなるため、建物の変形を防止することが可能です。

 

ブレース構造はラーメン構造の次に採用される構造で、非常に合理的な構造です。
また、ブレース構造の場合、断面算定、応力算定、保有体力接合という3つの計算項目に関して注意する必要があります。

 

ラーメン構造

ラーメン構造は柱と梁で枠を作り、接合部を溶接などで一体化した構造で、中高層の鉄筋コンクリート造のマンションやオフィスビルでよく用いられます。

 

ラーメンとは食べ物の拉麺のことではなく、ドイツ語の「Rahmen（額縁）」からきています。

 

ラーメン構造は垂直方向に建つ柱と水平にかけて柱をつなぐ梁で建物の長方形を構成します。
柱と梁のフレームで建物を支え、室内に耐力壁を造らないため自由な空間を作りやすくなります。

 

また、柱と梁の結合に剛接合を使うという特徴があります。
剛接合はボルトやカシメ、溶接などで鉄骨を繋ぎ合わせますが、優れた耐震性が発揮でき、筋交いが必要ないというメリットがあります。

 

トラス構造

トラス構造は三角形を単位とした構造骨組みのことで各部はピン結合でつなぎます。

トラス構造は橋梁、ドーム、屋根などに使われます。

 

部材に掛かる負担が少なく安定性が高いのが特徴ですが、複雑な構造のためコストが高いというデメリットがあります。

 

鉄骨は多種多様

鉄骨の種類、断面形状や鉄骨造の種類についてご紹介しました。
鉄骨と言っても種類や工法は多種多様です。

 

それぞれ性質が異なるため、建物の規模や用途によって使い分けることが大切です。

 

鉄骨造で家を建てるときやマンションの購入時などは鉄骨造についてよく知っておくと安心です。