箱型断面とは？断面係数・断面二次モーメントの計算
箱型断面（はこがただんめん／ボックス断面）とは、4枚の板で囲んだ矩形の閉断面です。角形鋼管や、板を溶接して組むボックス柱が代表で、鉄骨の柱に適します。
この記事について
鋼材の規格・寸法などはJISや製品の改訂で変わることがあります。本記事は学習用の概要です。実務では必ず最新のJIS・メーカーの形鋼表（鋼材ハンドブック）を確認してください。
箱型断面の特徴
- 2方向に強い：上下・左右どちらの曲げにもバランスよく抵抗する。
- ねじりに強い：閉断面なのでねじり剛性が大きい。
- 座屈に有利：材料が外周に分布し、断面二次モーメントが大きい。
断面二次モーメント・断面係数の計算
外形 B×H、内側の空洞 b×h の中空矩形（箱型）の断面二次モーメント I と断面係数 Z は、外形から空洞を引いて求めます。
I = (BH³ − bh³) / 12
B：外形の幅／H：外形のせい／b：空洞の幅／h：空洞のせい（mm）
Z = I / (H/2) = (BH³ − bh³) / (6H)
Z：断面係数（mm³）。H/2＝中立軸から縁までの距離
中身の詰まった中実断面から、中央の空洞分を差し引く考え方です。空洞部は中立軸の近くで曲げにあまり寄与しないため、抜いても性能の低下が小さく、軽くできます。
角形鋼管への応用
角形鋼管（BCR・BCP・STKR）はこの箱型断面の代表です。実際の角形鋼管は四隅に丸み（コーナーR）がありますが、設計では形鋼表に記載された I・Z の値を使います。柱に角形鋼管が多用されるのは、箱型断面の「2方向に強くねじれに強い」性質が柱に好都合だからです。
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計算の基礎は「断面二次モーメントとは？」「断面係数とは？」、中空の効果は「中空断面」をどうぞ。
まとめ
- 箱型断面は4枚の板で囲んだ矩形の閉断面。2方向に強くねじれに強い。
- I=(BH³−bh³)/12、Z=I/(H/2) で計算する。
- 角形鋼管（BCR・BCP）が代表例で、柱に多用される。
