概要：鉄骨構造は、鋼材を用いて構成される構造物であり、建築構造物の主要な種類の一つです。鉄骨構造は、高強度、軽量、良好な全体剛性、強力な変形能力などの特性を有しており、大スパン、超高層、超重量級の建物の建設に用いられます。鉄骨構造の材料要件 強度指標は、鋼材の降伏強度に基づいています。鋼材の塑性は降伏点を超えると、破断することなく大きな塑性変形を起こす性質があります。
鉄骨構造の特徴は何ですか？
1. 高い材料強度と軽量性。鋼材は高強度と高弾性率を有し、コンクリートや木材と比較して密度と降伏強度の比が比較的低いため、同じ応力条件下では断面積が小さく、軽量で、輸送や設置が容易であり、大スパン、高層、高荷重構造に適しています。
鉄骨構造の材料要件
1. 強度 鋼材の強度指標は、弾性限界σe、降伏限界σy、引張限界σuで構成されます。設計は鋼材の降伏強度に基づいて行われます。高い降伏強度は構造物の軽量化、鋼材の節約、建設コストの削減につながります。引張強度ouは、鋼材が損傷を受けるまでに耐えられる最大の応力です。このとき、構造物は大きな塑性変形により使用性を失いますが、構造物は崩壊することなく大きく変形し、まれな地震に耐える構造物の要件を満たすことができます。
鉄骨構造のH形梁
2. 可塑性
鋼の塑性とは、一般的に、応力が降伏点を超えた後も破断することなく大きな塑性変形を示す性質を指します。鋼の塑性変形能力を測定する主な指標は、伸びōと断面収縮ψです。
3. 冷間曲げ性能
鋼材の冷間曲げ性能は、常温での曲げ加工により塑性変形が生じた場合の鋼材の割れに対する抵抗力の尺度です。鋼材の冷間曲げ性能は、冷間曲げ試験を用いて、規定の曲げ角度における鋼材の曲げ変形性能を試験するものです。
4. 衝撃強度
鋼の衝撃靭性は、衝撃荷重下での破壊過程において鋼が機械的運動エネルギーを吸収する能力を指します。これは、低温や応力集中によって脆性破壊を引き起こす可能性のある衝撃荷重に対する鋼の耐性を測定する機械的特性です。一般的に、鋼の衝撃靭性指数は、標準試験片を用いた衝撃試験によって得られます。
5. 溶接性能 鋼材の溶接性能とは、特定の溶接プロセス条件下で良好な性能を示す溶接継手を指します。溶接性能は、溶接中の溶接性能と使用性能の観点からの溶接性能に分けられます。溶接中の溶接性能とは、溶接中に熱割れや冷却収縮割れを生じさせないようにするための溶接部および溶接部近傍の金属の感受性を指します。良好な溶接性能とは、特定の溶接プロセス条件下で、溶接金属も近くの母材も割れを生じないことを意味します。使用性能の観点からの溶接性能とは、溶接部の衝撃靭性と熱影響部の延性を指し、溶接部および熱影響部の鋼材の機械的特性が母材の特性よりも低くてはならないことを要求します。我が国では、溶接プロセスの溶接性能試験方法を採用しているだけでなく、使用特性の観点からの溶接性能試験方法も採用しています。
6. 耐久性
鋼材の耐久性に影響を与える要因は数多くあります。第一に、鋼材の耐食性が低いため、腐食や錆を防ぐための保護対策を講じる必要があります。保護対策には、鋼材塗装の定期的なメンテナンス、亜鉛メッキ鋼材の使用、酸、アルカリ、塩分などの強い腐食性媒体が存在する場合の特別な保護対策などがあります。例えば、海洋プラットフォーム構造物では、ジャケットの腐食を防ぐために「陽極酸化保護」対策が採用されています。ジャケットには亜鉛インゴットが固定されており、海水電解液が亜鉛インゴットを最初に自動的に腐食させることで、鋼材ジャケットを保護する機能を果たします。第二に、鋼材の破壊強度は、高温および長期負荷における短期強度よりもはるかに低いため、長期高温下における鋼材の長期強度を測定する必要があります。鋼材は時間の経過とともに自然に硬くなり脆くなります。これは「老化」現象です。低温負荷下における鋼材の衝撃靭性を試験する必要があります。
投稿日時: 2025年3月27日
