山形鋼
Angle Steel (L-Shape Steel)
山形鋼とは
山形鋼は、断面がL字形をした形鋼で、英語ではアングル（angle steel）と呼ばれます。二つの辺（脚）が直角に交わる形をしており、寸法や許容差はJIS G 3192に規定されています。建築では、鉄骨の補助的な部材や仮設の補強材として、非常に身近な鋼材です。
種類と寸法表記
山形鋼には、次の種類があります。
- 等辺山形鋼：二つの脚の長さが等しいもの。最も多く使われます。
- 不等辺山形鋼：二つの脚の長さが異なるもの。
- 不等辺不等厚山形鋼：脚の長さに加え、厚さも異なるもの。
寸法は、等辺なら「L-脚長×脚長×厚さ」と表記します。たとえば、L-75×75×6やL-90×90×7などがあります。不等辺では、L-100×75×7のように二つの脚長を並べます。材質は、一般構造用のSS400が最も一般的です。構造上重要な部位や溶接を伴う部材では、SM材など別の材質が指定されることもあります。
建築・仮設での主な用途
鉄骨工事では、次のような使い方が代表的です。
- ブレース（筋かい）：柱梁の架構を斜めに補剛する部材。山形鋼を一本、または二本合わせて使う例があります。
- ガセット周りの補強、胴縁・母屋の受け材、階段の部材
- 開口部まわりや設備貫通部の補強枠
仮設鍛冶工事では、ブラケットの補強、仮設の手すり支柱の受け、養生枠や仮設足場の連結補強など、小回りの利く部材として多用されます。山留め工事では、腹起しや切梁まわりの補助的な受け材に使うことがあります。
使用上の注意点
山形鋼の断面は、左右対称ではありません。そのため、荷重が一方の脚だけにかかると、曲げとねじれが同時に生じやすくなります。ブレースに使う場合、一つの脚だけでガセットプレートなどに接合すると、軸力の作用線が材の重心からずれて偏心が生じます。設計ではこの偏心の影響を考慮します。
接合は、高力ボルトや普通ボルト、溶接のいずれも可能ですが、小さな脚の部材は孔あけやボルト配置の制約が大きくなります。溶接では、隅肉溶接が用いられることが多く、サイズや長さは図面の指示に従います。
なお、屋外に長期間置く場合は、脚の隅に水や汚れがたまりやすいため、錆止め塗装や保管時の水はけに配慮します。
等辺山形鋼の主軸と偏心接合
等辺山形鋼の断面は、材軸に直交する座標軸ではなく、斜め方向（45度方向）に主軸があります。このため、たとえば水平に置いた山形鋼に鉛直荷重をかけると、荷重方向と主軸が一致せず、斜め方向にもたわんで、ねじれを伴う二軸曲げの状態になります。
この性質は、仮設でブラケットや受け材として使うときにも影響します。見た目には小さな荷重でも、荷重のかかる向きと取付け方向によっては、想定より大きなたわみや変形が起きることがあります。重量物を載せる受け材や、人が乗る可能性のある部材には、山形鋼単独ではなく、溝形鋼やH形鋼など、剛性の高い断面を選ぶのが基本です。
ブレースに山形鋼を使う場合も、接合方法で性能が変わります。ガセットに対して片側の脚だけを接合すると偏心が生じ、座屈耐力が低下します。両側から挟む二丁合わせにすると偏心が小さくなり、座屈に対して有利になります。
いずれも、断面選定や接合の詳細は設計者の判断が前提です。現場の判断で、断面を小さくしたり、溶接長や脚長を減らしたりすることは避けなければなりません。変更が必要な場合は、必ず設計者や監理者に確認をとり、工作図へ反映してから施工します。
柴田工業の現場から
山形鋼は小さな補強や受けに便利で、現場でもよく目にします。ただ、手軽に使える分、荷重のかかり方を軽く見てしまいがちです。迷ったら図面や設計者に確認する、が基本だと思っています。
