鉄骨の材料とは？鋼材の性質・種類と耐火被覆の関係を解説
鉄骨造の主役は鋼材（鉄）です。鋼材は強く粘り強い理想的な構造材料ですが、「熱に弱い」「錆びる」という弱点もあります。この記事では鋼材の性質・種類と、耐火被覆が必要になる理由を整理します。
鋼材の性質
- 高強度：コンクリートに比べてはるかに強く、小さい断面で大きな力を負担できる。
- 高じん性（粘り）：降伏後も大きく変形してから破断する。この粘りが地震時に建物が一気に壊れるのを防ぐ。
- ヤング係数が一定：E＝2.05×10⁵ N/mm²で、強度（材種）によらず一定。「強い鋼に変えても変形は減らない」点が重要。
- 均質で品質が安定：工業製品なのでばらつきが小さい。
鋼材の主な種類（記号の読み方）
| 記号 | 名称 | 特徴・用途 |
|---|---|---|
| SS400 | 一般構造用圧延鋼材 | 最も一般的。「400」は引張強さ400N/mm²以上を示す。 |
| SN400 / SN490 | 建築構造用圧延鋼材 | 建築専用に性能を保証した鋼材。溶接性・じん性に優れ、現在の主流。 |
| STKR | 一般構造用角形鋼管 | 柱に多用される角形鋼管（コラム）。 |
| 高張力鋼（ハイテン） | 高強度鋼 | 590N/mm²級など。部材を細くでき、超高層などで使用。 |
POINT（試験頻出）
- 記号の末尾の数字は引張強さ（N/mm²）。SS400＝400以上、SN490＝490以上。
- 強度を上げてもヤング係数は同じなので、たわみ・座屈対策には断面形状（I）や座屈長さで対応する。
- 溶接を多用する建築では、溶接性とじん性が保証されたSN材が標準。
なぜ耐火被覆が必要か（材料の弱点）
鋼材は約500℃で強度がおよそ半分に低下します。火災時の温度（数百〜1000℃超）では、被覆のない鋼は急速に強度を失い、建物が崩壊する恐れがあります。そのため耐火建築物では、鋼材を熱から守る耐火被覆が必須です。
| 耐火被覆の方法 | 内容 |
|---|---|
| 吹付けロックウール | 繊維状の断熱材を吹き付ける。最も一般的で経済的。 |
| 耐火塗料（発泡型） | 火災時に発泡・断熱層をつくる塗料。鉄骨を見せたいデザインに有効。 |
| 耐火ボード巻き | けい酸カルシウム板などで囲う。 |
| 耐火鋼（FR鋼） | 高温でも強度低下が小さい鋼材。被覆を軽減できる。 |
RC造はコンクリートが鉄筋を覆って守るため耐火被覆が不要なのに対し、S造は鋼が露出するため被覆が要る——これがS造とRC造の大きな違いのひとつです（メリット・デメリット参照）。
もう一つの弱点：錆（防錆）
- 塗装：最も一般的。錆止め塗装＋仕上げ塗装。
- 溶融亜鉛めっき：鋼材を亜鉛で覆う。屋外・厳しい環境に有効。
- 耐候性鋼：表面に安定した錆の層をつくり内部の腐食を抑える鋼材。
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鋼材の強度・ひずみの基礎は「応力度とひずみ度・ヤング係数」、用語は「鉄骨造の基礎用語」、全体像は「鉄骨造（S造）とは？」をどうぞ。
まとめ
- 鋼材は高強度・高じん性・ヤング係数一定で品質が安定。種類はSS400・SN材・角形鋼管・高張力鋼。
- 記号末尾の数字は引張強さ。建築では溶接性に優れるSN材が主流。
- 弱点は熱（約500℃で強度半減→耐火被覆が必要）と錆（防錆処理が必要）。
