H形鋼の断面係数とは？公式・計算方法
断面係数（Z）は、梁の曲げに対する強さを表す断面性能です。H形鋼の梁を設計するとき、許容できる曲げモーメントを決める重要な値です。
この記事について
本記事の数値は代表的なJIS呼称の例で、学習用の概要です。設計・積算では必ず最新のJIS G 3192や鋼材ハンドブック（形鋼表）の正確な値を使用してください。
断面係数とは
断面係数Zは、断面二次モーメントIを、中立軸から断面の縁までの距離 y で割ったものです。曲げモーメントMを受ける梁の縁の曲げ応力度σは、Zで決まります。
Z = I / y → σ = M / Z
Z：断面係数(mm³)／I：断面二次モーメント(mm⁴)／y：縁までの距離(mm)／M：曲げモーメント(N·mm)
Zが大きいほど、同じ曲げモーメントでも応力度が小さく、曲げに強い断面です。
H形鋼の断面係数の公式
H形鋼は強軸（x軸）と弱軸（y軸）で値が大きく異なります。まず断面二次モーメントを求め、縁までの距離で割ります。
強軸：Zx = Ix / (H/2)
弱軸：Zy = Iy / (B/2) H：せい／B：フランジ幅
弱軸：Zy = Iy / (B/2) H：せい／B：フランジ幅
ここで強軸・弱軸の断面二次モーメントは次式です（近似）。
Ix = [ B·H³ − (B − t1)·(H − 2·t2)³ ] / 12
Iy = [ 2·t2·B³ + (H − 2·t2)·t1³ ] / 12
Iy = [ 2·t2·B³ + (H − 2·t2)·t1³ ] / 12
計算例：H-400×200×8×13（強軸Zx）
形鋼表より Ix≒23700 cm⁴、せいH=400mm=40cm。
Zx = Ix / (H/2) = 23700 / (40/2) = 23700 / 20 = 1185 ≒ 1190 cm³
形鋼表のZx＝1190cm³とほぼ一致します。曲げを受ける梁では、この強軸のZxを使います。
まとめ
- 断面係数Z＝I/y。曲げ応力度σ＝M/Zで、Zが大きいほど曲げに強い。
- H形鋼は強軸Zx＝Ix/(H/2)、弱軸Zy＝Iy/(B/2)で求める。
- 梁では強軸Zxを使う。正確な値は形鋼表を確認する。
