溝形鋼寸法一覧と規格性能の建設業向け完全ガイド

溝形鋼寸法一覧

溝形鋼寸法規格とJIS基準の基礎知識

溝形鋼は断面がコの字形になっている鋼材で、通称「チャンネル」と呼ばれています。この鋼材は日本工業規格JIS G 3192によって厳格に規格化されており、建設業界で広く使用されている重要な構造材です。

 

溝形鋼の寸法表示は「H×B×t1×t2」という形式で表現され、それぞれの記号は以下の意味を持ちます。

• H: 高さ（Height）- 溝形鋼の縦方向の寸法
• B: 幅（Base）- フランジ部分の横方向の寸法
• t1: ウェブ厚さ - 縦方向の板厚
• t2: フランジ厚さ - 横方向の板厚

JIS規格では、断面積の計算式も明確に定められており、「Ht1 ＋2t2 (B−t1 )＋0.349 (r1²−r2²) x 1/100」として算出されます。この計算式により、正確な重量計算や構造計算が可能になります。

 

溝形鋼は小梁・柱・耐震ブレースなどの建設現場で重要な役割を果たしており、その精密な寸法管理が建物の安全性に直結するため、JIS規格による品質保証は極めて重要です。

 

溝形鋼寸法表の読み方と断面性能

溝形鋼の寸法表を正しく読み取るためには、各項目の意味を理解することが重要です。主要な寸法サイズとその断面性能を詳しく見てみましょう。

 

小型サイズ（75mm〜125mm）

• 75×40×5×7: 断面積8.818cm²、単位重量6.92kg/m
• 100×50×5×7.5: 断面積11.92cm²、単位重量9.36kg/m
• 125×65×6×8: 断面積17.11cm²、単位重量13.4kg/m

中型サイズ（150mm〜200mm）

• 150×75×6.5×10: 断面積23.71cm²、単位重量18.6kg/m
• 180×75×7×10.5: 断面積27.20cm²、単位重量21.4kg/m
• 200×80×7.5×11: 断面積31.33cm²、単位重量24.6kg/m

大型サイズ（250mm以上）

• 250×90×9×13: 断面積44.07cm²、単位重量34.6kg/m
• 300×90×12×16: 断面積61.90cm²、単位重量48.6kg/m
• 380×100×13×20: 断面積85.71cm²、単位重量67.3kg/m

断面二次モーメントは構造強度を示す重要な指標で、例えば380×100サイズでは17,600cm⁴という高い値を示し、大きな荷重に耐えられることがわかります。重心位置（Cx、Cy）は設計時の重要な計算要素となり、特に偏心荷重を受ける部材では正確な値が必要です。

 

溝形鋼製造メーカー別寸法比較

日本の主要な溝形鋼メーカーには、JFEスチール、野田喜産業、東京機材工業などがあり、それぞれ独自の製造技術と品質管理を行っています。

 

JFEスチールの特徴
JFEスチールでは、通常の溝形鋼（CB）に加えて平行フランジ溝形鋼（PFC）も製造しており、より高度な構造設計に対応しています。PFCは400×130×10×16サイズで断面積79.50cm²、400×130×14×22サイズで断面積108.1cm²を実現し、大型建築物の構造材として優れた性能を発揮します。

 

製造長さの違い
メーカーによって標準製造長さが異なり、JFEスチールでは6.0m〜24.0mの範囲で製造可能です。この柔軟性により、建設現場での無駄な切断作業を削減し、工期短縮とコスト削減を実現できます。

 

品質管理の差異
各メーカーとも日本建築学会「鋼構造設計規準」（2005）の基準に準拠していますが、捩り定数などの細かな数値では若干の差異が見られる場合があります。設計時には使用予定メーカーの具体的な数値を確認することが重要です。

 

建設現場での溝形鋼寸法選定のポイント

建設現場で適切な溝形鋼寸法を選定するには、構造計算だけでなく施工性や経済性も考慮する必要があります。

 

荷重条件に基づく選定
まず設計荷重を正確に把握し、必要な断面係数（Zx、Zy）を算出します。例えば、200×90サイズでは断面係数Zxが249cm³、Zyが44.2cm³となり、中程度の荷重に対応できます。安全率を考慮して、計算値の1.2〜1.5倍の性能を持つサイズを選定することが一般的です。

 

施工効率を考慮した選択
重量と作業性のバランスも重要な要素です。380×100サイズは高い強度を持ちますが、単位重量が67.3kg/mと重く、現場での取り扱いに重機が必要になります。一方、125×65サイズなら13.4kg/mと軽量で、人力での組み立てが可能です。

 

経済性の最適化
材料コストと加工コストの総合的な判断が必要です。大型サイズを使用すれば部材数は減りますが、材料費は高くなります。小型サイズを多数使用すれば材料費は抑えられますが、加工費や接合部の費用が増加します。

 

特殊な用途への対応
耐震ブレースとして使用する場合は、座屈に対する抵抗力が重要で、断面二次半径（ix、iy）の大きなサイズを選定します。柱材として使用する場合は、偏心荷重に対する安定性を考慮し、重心位置（Cx、Cy）を詳しく検討する必要があります。

 

溝形鋼寸法計算の実務テクニック

実際の建設プロジェクトでは、標準的な計算式に加えて現場特有の条件を考慮した詳細な計算が必要になります。

 

複合断面の計算方法
溝形鋼を組み合わせて使用する場合、合成断面の性能計算が重要です。2本の溝形鋼を背中合わせに配置すれば、断面二次モーメントは約4倍に増加し、より大きな荷重に対応できます。この場合の計算式は、個々の断面性能に加えて、重心軸からの距離の二乗を考慮する平行軸の定理を適用します。

 

温度変化による寸法変動
鋼材の線膨張係数は12×10⁻⁶/°Cで、20mの部材では気温差40°Cで約10mmの伸縮が発生します。長尺の溝形鋼を使用する場合は、この寸法変化を設計に織り込む必要があります。

 

実用的な簡易計算法
現場での迅速な判断には簡易計算法が有効です。溝形鋼の許容曲げモーメントは、「断面係数×許容応力度」で概算でき、一般構造用鋼材（SS400）の場合、許容応力度156N/mm²を使用します。例えば、250×90サイズのZx=334cm³の場合、許容曲げモーメントは約52kN・mとなります。

 

デジタルツールの活用
最近では構造計算ソフトウェアや専用アプリを活用する現場が増えています。これらのツールでは、JIS規格データが内蔵されており、寸法入力だけで自動的に断面性能が計算されるため、計算ミスの防止と作業効率化を実現できます。

 

鋼材データベースを活用すれば、H形鋼や山形鋼との比較検討も容易になり、最適な構造材の選定が可能になります。ただし、ツールの計算結果は必ず手計算での検証を行い、設計の妥当性を確認することが重要です。

 

建設プロジェクトにおける鋼構造設計では、日本建築学会の設計規準に準拠した計算が必須であり、溝形鋼の正確な寸法データと断面性能の理解が、安全で経済的な構造物の実現につながります。