H形鋼のウェブ｜サイズの見方とせん断力の役割
ウェブ（腹板）とは、H形鋼の上下のフランジをつなぐ垂直な板のことです。英語のweb（つなぎ・膜）に由来し、日本語では「腹板（ふくばん・はらいた）」とも呼ばれます。断面の中央に立つ地味な存在に見えますが、梁に生じるせん断力のほとんどを負担する、構造上欠かせない部分です。この記事では、サイズ表記での見方、せん断力を受け持つ役割と計算のしかた、座屈とスチフナによる補強までを整理します。
- ウェブ厚は寸法表記の3番目の数字（t1）。ウェブの高さの目安はH−2t2。
- 曲げはフランジ、せん断はウェブという役割分担。τ＝Q/Awで検定する。
- 薄いウェブは座屈しやすいため、幅厚比の制限とスチフナ補強で対処する。
サイズの見方
ウェブの厚さは、寸法表記の3番目の数字（t1）です。たとえば「H-400×200×8×13」ならウェブ厚は8mm。ウェブの高さは、せいからフランジ厚2枚分を引いた「H − 2·t2」がおおよその目安です。この例では 400 − 2×13 ＝ 374mm となります。同じせいのH形鋼でも、ウェブは4.5mm程度の薄いものから十数mmの厚いものまであり、ウェブが薄い系列ほど軽くて経済的な断面になります。
せん断力を負担する役割
梁が荷重を支えるとき、断面には曲げモーメントとせん断力が生じます。曲げは主にフランジが、せん断力は主にウェブが負担します。これは、曲げによる引張・圧縮は断面の上下端（フランジ位置）で最大になる一方、せん断応力度は断面の中央部で最大になるためで、材料の配置と力の流れが合理的に対応しています。せん断応力度は、せん断力をウェブの断面積で割って概算します。
この τ が許容せん断応力度 fs 以下であることを確認します。
【計算例】H-400×200×8×13 の梁に、せん断力 Q＝200kN が作用する場合を考えます。Aw ≒ 400×8 ＝ 3,200mm² なので、τ ＝ 200,000N ÷ 3,200mm² ≒ 62.5N/mm² です。これが許容せん断応力度以下なら安全と判断します。実務の一次設計では、曲げの検定に比べてせん断は余裕があることが多いものの、スパンの短い梁や大きな集中荷重を受ける梁では決定要因になることがあります。
ウェブの座屈とスチフナ
ウェブが薄い（幅厚比が大きい）と、せん断や集中荷重でウェブが座屈することがあります。これを防ぐため、梁の支点や集中荷重位置、大きなせいの梁では、ウェブにスチフナ（補剛材）を溶接して補強します。
座屈とは、薄い板が面外に波打つようにはらみ出す現象です。ウェブは高さに対して厚さが小さい「薄い板」なので、断面が大きいほど座屈への配慮が重要になります。建築基準法の告示や鋼構造設計規準では、部材のランク（変形能力）に応じたウェブの幅厚比の制限が定められており、制限を超える場合はスチフナ補強や断面変更で対応します。
よくある質問
Q1. ウェブとフランジ、どちらが厚いのですか？
一般にフランジ（t2）の方が厚く、ウェブ（t1）は薄くつくられます。曲げを受け持つフランジに材料を集め、せん断で決まるウェブは必要最小限にするのが合理的だからです。
Q2. ウェブに設備配管用の孔をあけてもよいですか？
梁貫通孔（スリーブ）として実務でよく行われますが、ウェブの断面が欠けるためせん断耐力が低下します。孔径・位置の制限を守り、必要に応じて孔の周囲を補強プレートで補強します。無断で孔をあけることは厳禁です。
梁貫通孔の現場立会いでは、図面のスリーブ位置がウェブ高さの中央からずれていないか、孔径が過大になっていないかを実測で確認している。配管ルートの変更で図面と現物がずれているケースは珍しくない。
ウェブとフランジの位置関係（図解）
ウェブ厚はどう決まるか
H形鋼は規格品なので、設計者がウェブ厚を自由に指定するわけではありません。断面を選ぶ＝ウェブ厚も一緒に決まるという関係です。そのうえで、ウェブが効いてくる場面は次の3つです。
| 検討項目 | 効いてくる場面 | 足りないときの対応 |
|---|---|---|
| せん断応力度 | スパンが短く荷重が大きい梁、片持ち梁の根元 | ウェブが厚い断面に変える |
| ウェブの局部座屈 | せいが大きくウェブが薄い（幅厚比が大きい）梁 | 中間スチフナを入れる |
| 集中荷重による圧壊 | 柱と梁の仕口、支点、大きな集中荷重の位置 | 水平スチフナ（ダイアフラム）を入れる |
設備配管でウェブに孔をあけるときは、せん断力が小さいスパン中央寄りに、径はせいの1/3程度以下、間隔は径の3倍以上あけるのが一般的な目安です。ただし孔の周囲は応力が集中するため、リング状の補強プレートを溶接するのが原則。支点（せん断力が最大の位置）付近の孔は厳禁で、独断であけず必ず構造設計者の確認を取ってください。
まとめ
- ウェブはフランジをつなぐ垂直な板。厚さは表記の3番目（t1）。
- 主にせん断力を負担。τ＝Q/Aw（Aw≒H×t1）で確認する。
- 曲げはフランジ・せん断はウェブという役割分担を押さえる。
- 薄いと座屈するため、幅厚比の制限を守り必要に応じてスチフナで補強する。
