(57)【要約】【課題】曲げ力を受ける部材として特化し、断面積を小さくしながら、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる面（圧縮面部）の局部座屈応力度を極力高くしつつ曲げ力作用方向の断面係数及び断面二次モーメントも同等ないし極力高くすることが可能な、断面効率のよい角形鋼管を提供する。【解決手段】板厚比Ａ／ｔ、Ｂ／ｔが１５．６〜２００の範囲において、四隅のコーナー部の形状を、基本的には上側コーナー部の特に横方向のコーナー長が下側の横方向のコーナー長より大きくなる態様で、すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２ 」の態様で上下に非対称の断面形状とする。【選択図】図１
2015194042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーナー部に直線状または弧状の断面形状を有する左右対称断面の、曲げ力を受ける部材に用いる角形鋼管であって、
その断面の縦辺長Ａ又は横辺長Ｂと板厚ｔとの比である幅厚比（Ａ／ｔ又はＢ／ｔ）をｘとした場合に式（１）を満たし、
かつ、コーナー部において接続する辺と平行な方向のコーナー長のうち、
横方向のコーナー長の一方をＣＢ１、対向するもう一方をＣＢ２、
前記ＣＢ１に隣り合う縦方向のコーナー長をＣＡ１、前記ＣＢ２に隣り合う縦方向のコー        ナー長をＣＡ２とした場合に、
式（２）を満たし、
かつ、式（３１）又は（３２）のいずれか一方を満たすという条件（３）を満たし、
かつ、式（４１）又は（４２）のいずれか一方を満たすという条件（４）を満たすことを特徴とする角形鋼管。
１５．６≦ｘ≦２００  ・・・・・・（１）
ＣＢ１＞ＣＢ２   ・・・・・・・・・・（２）
条件（３）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ ・・・（３１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ  ・・・（３２）
条件（４）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００ ・・・（４１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００  ・・・（４２）
【請求項２】
式（２）に代えて、式（２１）を満たしかつ式（２２）を満たすという条件（２’）を満たすことを特徴とする請求項１記載の角形鋼管。
ＣＢ１＝ＣＢ２    ・・・・・・・・（２１）
ＣＡ１＞ＣＡ２   ・・・・・・・・（２２）
【請求項３】
式（５）を満たすことを特徴とする請求項1又は２記載の角形鋼管。
０．０８５≦（ＣＡ１／Ａ）＜０．５０  ・・・・・（５）
【請求項４】
式（６）を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の角形鋼管。
ＣＡ１＋ＣＡ２＝Ａ  ・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【請求項５】
式（５）を満たし、
かつ、式（７）、（８）を満たすことを特徴とする請求項１記載の角形鋼管。
０．０８５≦(ＣＡ１／Ａ）≦０．５０  ・・・・・・（５）
（２ｔ／Ａ）×０．５≦（ＣＡ２／Ａ）≦（２ｔ／Ａ）×１．５・・・（７）
（２ｔ／Ａ）×０．５≦（ＣＢ２／Ｂ）≦（２ｔ／Ｂ）×１．５・・・（８）
【請求項６】
使用する鋼材の設計用降伏応力度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とした場合に、式（９）を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の角形鋼管。
２０５≦Ｆ≦３７５・・・・・・・・・・・・・・（９）
【請求項７】
式（１０）、（１１）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の角形鋼管。
１５．６≦（Ａ／ｔ）≦１,１００／√Ｆ  ・・・（１０）
１５．６≦（Ｂ／ｔ）≦７４０／√Ｆ    ・・・・（１１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は建築構造物等における梁、桁、根太、大引き、その他、曲げ力を受ける部材として使用される角形鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築構造物その他種々の構造物の構成材として使用される角形鋼管は、JIS G 3466の一般構造用角形鋼管（STKR400、STKR490）（非特許文献１）により、あるいは、日本鉄鋼連盟の規格（建築構造用冷間成形角形鋼管（BCR295など））（非特許文献２）により規格化され、断面形状の標準寸法として辺の長さ（Ａ×Ｂ）、板厚t、角部の寸法Ｓなどが規定されている。
日本鉄鋼連盟のBCR295は冷間ロール成形角形鋼管についての規格（「ＢＣＲ」は日本鉄鋼連盟の登録商標）であるが、JIS G 3466に準拠する角形鋼管としても冷間のロール成形角形鋼管が広く使用されている。
なお以下では、上記規格における縦辺の長さＡ及び横辺の長さＢを辺長Ａ及び辺長Ｂ（又は縦辺長Ａ及び横辺長Ｂ）と呼び、角部の寸法Ｓをコーナー長Ｃと呼ぶ。なお、上記の各規格では各コーナー部における縦方向のコーナー長と横方向のコーナー長は等しい（両者のコーナー長を変えることを考慮していない）。
【０００３】
上記の各規格で規定される角形鋼管の断面形状は、主として建築構造物の構造部材として標準化する趣旨で、具体的な数値による標準寸法として規定されている。
【０００４】
表１に前記JIS G 3466（STKR400、STKR490） に記載された寸法及び単位重量の表における「辺長Ａ×Ｂ」、板厚ｔ、コーナー長Ｓを転記し、さらに表中に幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）、コーナー長と辺長との比（Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ）を示す。なお、前記表１及び以下の各表は明細書の末尾に纏めて記載する。STKR400とSTKR490とに断面形状の相異はないので、以下ではSTKR400、STKR490の両者を区別する必要がない場合には、両者を含めて単にSTKR400と記載する。
なお、STKR400は、コーナー部が部材外側に凸の円弧状をなす断面形状の角形鋼管となっている。
（ａ１）部材の塑性変形能力を表す指標としての幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）は、正方形断面の場合に８．３〜４３．５、矩形断面の場合に８．３〜７８．１となっている。
幅厚比の上限が、正方形断面の場合に４３．５と比較的小さい数値範囲となっているのは、主な用途が柱用（耐震性が必要）となっているためであり、部材断面を構成する板要素の幅と厚さの比が大きいと、圧縮力を受ける部分に局部座屈を生じ、部材断面の耐力が低下して、必要な塑性変形能力が得られなくなることに起因している。
一方、矩形断面の場合は、用途が柱用（耐震性が必要）から間柱（耐震性が不要）、一般構造用まで多岐にわたることから、幅厚比の上限が７８．１と、正方形断面の場合よりかなり大きな数値範囲になっている。
（ａ２）コーナー長と辺長との比（Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ）は、正方形断面の場合に０．０４６〜０．２４０、矩形断面の場合に０．０２６〜０．２４０となっている。
【０００５】
表２に日本鉄鋼連盟規格ＢＣＲ２９５における「辺長Ａ×Ｂ」、板厚ｔ、コーナー長Ｃを転記し、さらに表中に幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）、コーナー長と辺長との比（Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ）を示す。
なお、ＢＣＲ２９５は、コーナー部が部材外側に凸の円弧状をなす断面形状の角形鋼管となっている。
（ｂ１）部材の塑性変形能力を表す指標としての幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）は、正方形断面の場合に１５．６〜５５．６、矩形断面の場合に１１．１〜６６．７となっている。
幅厚比の上限が、正方形断面の場合に５５．６、矩形断面の場合に６６．７と、ＳＴＫＲ４００に比べ小さい数値となっているのは、主な用途が柱用（耐震性が必要）となっているためであり、部材断面を構成する板要素の幅と厚さの比が大きいと、圧縮力を受ける部分に局部座屈を生じ、部材断面の耐力が低下して、必要な塑性変形能力が得られなくなることに起因している。なお、この場合の局部座屈は、主な用途として柱を想定していることから、管軸方向の圧縮力による局部座屈である。
（ｂ２）コーナー長と辺長との比は、正方形断面の場合に０．０４５〜０．１６０、矩形断面の場合に０．０４３〜０．２２５となっている。
【０００６】
建築構造物の柱・梁材等に使用される前記ＳＴＫＲやＢＣＲのサイズ範囲の角形鋼管で、前記ＳＴＫＲやＢＣＲに標準寸法が示された角形鋼管とはコーナー長Ｃと辺長との比が異なるものとして、本発明の技術思想とは全く異質であるが、コーナー長Ｃと辺長との比に関して（その比が０．１６であることに関して）結果的に本発明と一部重複する可能性を持つ特許文献２（特開２００１−３５５２８６）がある。
この特許文献２では、請求項１、２および表２〜４に、辺長が等しい同一コラム区分内の板厚が異なる角形鋼管において、コーナー部の形状を同一にするか、板厚に応じて複数の単位にグルーピングし、そのグループごとにコーナー部の形状を統一することを特徴とした角形鋼管が開示されている。特許文献２では、例えば薄肉の上柱の角型鋼管と肉厚の下柱の角型鋼管とを接合する際、従来の角形鋼管ではコーナー部の外形が肉厚によって異なるので、コーナー部で段差が生じて施工がし難いうえ、接合後の景観性もよくないなどの不都合を解消しようとするものであり、コーナー部の外形を板厚によらず共通にしようとするものである。すなわち、サイズ（「辺長Ａ×Ｂ」）が同じで板厚が種々である角形鋼管群では、コーナー長Ｃを板厚ｔによらず一定にするというものである。
表３に特許文献２中に記載の「表２」〜「表４」を転記し、さらに表３中に幅厚比、コーナー長と辺長との比を示す。なお、特許文献２に記載の「表２」〜「表４」は、コーナー部の部材外側に円弧状の断面形状を有する冷間ロール成形角形鋼管となっている。特許文献２に記載の「表１」はＢＣＲ２９５の標準寸法と同一であり、省略した。
（ａ３）部材の塑性変形能力を表す指標としての幅厚比は、１５．６〜５０．０となっている。
ＢＣＲ２９５の場合とほぼ同様の数値範囲となっているのは、特許文献２に記載の「表２」〜「表４」がＢＣＲ２９５を基にしているためである。
（ｂ３）  特許文献２中の「表３」では、６種類の板厚のうちの最も厚い板厚１６．０ｍｍのコーナー長（１６．０ｍｍ×２．５＝４０ｍｍ）に合わせているので、また、「表４」では、６種類の板厚のうちの最も厚い板厚１９．０ｍｍのコーナー長（１９．０ｍｍ×２．５＝４７．５（≒４０ｍｍ））に合わせているので、いずれもコーナー長Ｃと辺長との比が０．１６と大きくなっている。このように最大板厚に合わせた特殊の場合として、コーナー長Ｃと辺長との比が０．１６と大きくなっている。
【０００７】
特許文献１は、上記の各規格に準拠する角形鋼管ではなく、厚さが０．４ｍｍ〜１．６ｍｍの薄板による箱形断面型薄板部材（薄肉角形鋼管に相当）を対象として、板要素の幅厚比は、従来鋼構造に使用される部材の幅厚比より大きく、箱形断面型薄板部材の幅ｂを次式、
ｂ＞７４０×ｔ／√（Ｆ）
で設定している。このような薄板の箱形断面薄板部材では、圧縮あるいは曲げ応力下において局部座屈が発生しやすいことから、これを克服する箱形断面薄板部材の座屈補剛構造を見出した、という発明であり、隣り合う辺相互を接続するコーナー部（隅部補剛部）の幅寸法Ｄを、板厚の２倍を超え、外形幅寸法ｂの１／３以下の寸法とするというものであるが、明らかに、コーナー部の形状が四隅とも同じ、すなわち上下左右に対称である場合についての考察で得られたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２８９４２
【特許文献２】特開２００１−３５５２８６
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】JIS G 3466（STKR400、STKR490）
【非特許文献２】社団法人日本鉄鋼連盟による規格（BCR295）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の各規格STKR400、BCR295に規定された標準寸法は、断面効率という観点、すなわちその断面形状が断面積との関係（＝単位重量との関係）で効率的であるかどうか、所望の耐力を極力少ない材料で実現し得るかという主として経済性を考慮した観点で決定されたものではない。また、特許文献２は、同サイズで板厚の異なる角型鋼管同士を接合する際にコーナー部で段差が生じるという不都合を解決しようとするもので、やはり、断面効率という観点で考慮されたものではない。
従来、建築構造物の柱・梁材等に使用される前記各規格STKR400、BCR295に対応する角形鋼管について、断面効率という観点から断面形状の各部寸法を見直すことはあまりされていないが、前記各規格STKR400、BCR295に対応する角形鋼管について、断面効率の改善という観点から、所望の耐力や断面性能を極力少ない材料で実現可能な断面形状が望まれる。
【００１１】
ところで、角形鋼管では、辺長Ａ×Ｂ、板厚ｔが部材強度に関係するが、コーナー長Ｃも部材強度に関係する。
例えば、幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）は、部材の塑性変形能力を表す指標であり、幅厚比が小さいほど局部座屈は発生しにくく（局部座屈応力度が高い）、塑性変形能力が高くなる。しかし、幅厚比が小さいことは、辺長が同じであれば板厚ｔが厚いことであるから、断面積が増し（単位重量が増し）、単位断面積当たり（単位重量当たり）の部材強度が低下、すなわち断面効率が低下し経済性が低下する方向にある。
コーナー長と辺長との比（Ｃ／Ａ、Ｃ／Ｂ）は、局部座屈や断面性能に関係する。例えば、柱材として使用する場合には、コーナー長と辺長との比が１／３までの範囲内で大きいことは、辺長が同じであれば平板部の長さが短いことであるから、局部座屈は発生しにくく（局部座屈応力度が高い）、塑性変形能力が高くなる。また、辺長が同じであれば断面積は小さくなる。
なお、柱材として使用する場合には、四方の各辺（各面）についての局部座屈応力度が問題になるが、梁等の曲げ力を受ける部材として使用する場合は、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる面（圧縮面部）の局部座屈応力度が問題となる。
【００１２】
上述のSTKR400、BCR295の各規格では、コーナー長が部材強度に関係することは特に考慮していないので、四隅のコーナー部のコーナー長はすべて同じく板厚ｔの２倍ないし２．５倍としている（したがって、四隅のコーナー部の形状がすべて同じ）が、本発明者らは、コーナー長を上記の各規格より大きくとるとともに、上下のコーナー部の形状を非対称とすることで、単位断面積当たりの部材強度の向上、断面効率、経済性の向上を図ることが可能であるかを考察した。特に、構造物等における梁などのように曲げ力を受ける角形鋼管として使用する場合に焦点を絞って、断面積を極力小さくしながら部材強度を向上させることが可能な条件について考察した。
この場合、基本的な考え方としては、曲げ力を受ける場合の圧縮側を上としその反対側を下として述べると、角形管の四隅のコーナー部の形状を曲げ力作用方向上下に非対称とすることで、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる面（圧縮面部）の局部座屈応力度を極力高くしつつ曲げ力作用方向の断面係数及び断面二次モーメントも同等ないし極力高くすることが可能かどうかを、辺長Ａ、Ｂと、板厚ｔと、上下のコーナー部のコーナー長Ｃ（ＣＡ１、ＣＢ２、ＣＢ１、ＣＢ２）とをパラメータとして有限要素法の固有値解析の手法を用いて考察した。
【００１３】
本発明は、上記の考察のなかで、建築構造物等における梁、桁、根太、大引き、その他、曲げ力を受ける部材用の角形鋼管について、断面積を小さくするために板厚を薄くしても、STKR400やその他従来の種々の角形鋼管と比較して、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる面（圧縮面部）の局部座屈応力度を極力高くしつつ曲げ力作用方向の断面係数及び断面二次モーメントも同等ないし極力高くすることが可能な断面形状の条件を見出した。本発明は、そのような知見により得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決する請求項１の発明は、
コーナー部に直線状または弧状の断面形状を有する左右対称断面の、曲げ力を受ける部材に用いる角形鋼管であって、
その断面の縦辺長Ａ又は横辺長Ｂと板厚ｔとの比である幅厚比（Ａ／ｔ又はＢ／ｔ）をｘとした場合に式（１）を満たし、
かつ、コーナー部において接続する辺と平行な方向のコーナー長のうち、
横方向のコーナー長の一方をＣＢ１、対向するもう一方をＣＢ２、
前記ＣＢ１に隣り合う縦方向のコーナー長をＣＡ１、前記ＣＢ２に隣り合う縦方向のコー        ナー長をＣＡ２とした場合に、
式（２）を満たし、
かつ、式（３１）又は（３２）のいずれか一方を満たすという条件（３）を満たし、
かつ、式（４１）又は（４２）のいずれか一方を満たすという条件（４）を満たすことを特徴とする角形鋼管。
１５．６≦ｘ≦２００  ・・・・・・（１）
ＣＢ１＞ＣＢ２   ・・・・・・・・・・（２）
条件（３）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ ・・・（３１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ  ・・・（３２）
条件（４）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００・・・（４１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００  ・・・（４２）
なお、上記の式（３１）、（３２）の右側の不等式は、「ＣＡ1≦（Ａ−２ｔ）」である。
【００１５】
請求項２は、請求項１において、  式（２）に代えて、式（２１）を満たしかつ式（２２）を満たすという条件（２’）を満たすことを特徴とする。
ＣＢ１＝ＣＢ２    ・・・・・・・・（２１）
ＣＡ１＞ＣＡ２   ・・・・・・・・（２２）
【００１６】
請求項３は、請求項１又は２に記載の角形鋼管において、式（５）を満たすことを特徴とする。
０．０８５≦（ＣＡ１／Ａ）＜０．５００・・・・・・（５）
【００１７】
請求項４は、請求項１乃至３のいずれか１項の角形鋼管において、式（６）を満たすことを特徴とする。
ＣＡ１＋ＣＡ２＝Ａ・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【００１８】
請求項５は、請求項１の角形鋼管において、  式（５）を満たし、  かつ、式（７）、（８）を満たすことを特徴とする。
０．０８５≦(ＣＡ１／Ａ）≦０．５００  ・・・・・・（５）
（２ｔ／Ａ）×０．５≦（ＣＡ２／Ａ）≦（２ｔ／Ａ）×１．５・・・（７）
（２ｔ／Ａ）×０．５≦（ＣＢ２／Ｂ）≦（２ｔ／Ｂ）×１．５・・・（８）
なお、上記の式（７）は「２ｔ×０．５≦ＣＡ２≦２ｔ×１．５」と簡略でき、さらに「ｔ≦ＣＡ２≦３ｔ」と簡略化できる。
また  上記の式（８）は「２ｔ×０．５≦ＣＢ２≦２ｔ×１．５」と簡略でき、さらに「ｔ≦ＣＢ２≦３ｔ」と簡略化できる。
【００１９】
請求項６は、請求項１〜５のいずれか１項の角形鋼管において、使用する鋼材の設計用降伏応力度をＦ（Ｎ／ｍｍ２）とした場合に、式（９）を満たすことを特徴とする。
２０５≦Ｆ≦３７５・・・・・・・・・・・・・・（９）
【００２０】
請求項７は、請求項６の角形鋼管において、  式（１０）、（１１）を満たすことを特徴とする。
１５．６≦（Ａ／ｔ）≦１,１００／√Ｆ・・・（１０）
１５．６≦（Ｂ／ｔ）≦７４０／√Ｆ・・・（１１）
幅厚比をこの式（１０）、（１１）に設定したことについて説明すると、建設省告示第１７９２号第３二によると、柱及び梁の種別は幅厚比によってＦＡ〜ＦＤの４つの構造ランクに区分される。このうちＦＣランクに規定された制限値以下の数値であれば、構造耐力上支障のある局部座屈を生じないとされている。ＦＣランクに規定された幅厚比の制限値は、角形鋼管柱で４８√（２３５／Ｆ）、Ｈ形鋼梁のウェブで７１√（２３５／Ｆ）である。本発明の断面は告示には記載されていないが、建築構造上主要な部分に用いる場合、支持条件と作用応力の対応を勘案すると、圧縮を受ける上部フランジについては（Ｂ／ｔ）≦４８√（２３５／Ｆ）≒７４０／√Ｆ、曲げを受けるウェブについては（Ａ／ｔ）≦７１√（２３５／Ｆ）≒１１００／√Ｆの範囲で制限値を設ける事が適切であろう。したがって、上記式（１０）、式（１１）に設定した。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、四隅のコーナー部の形状を、基本的には上側コーナー部の特に横方向のコーナー長が下側の横方向のコーナー長より大きくなる態様で上下に非対称としたことで、STKR400やその他従来の種々の角形鋼管と比較して、断面効率を向上させるために断面積を小さくしながら、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる面（圧縮面部）の局部座屈応力度を極力高くしつつ曲げ力作用方向の断面係数及び断面二次モーメントも同等ないし極力高くすることが可能となり、梁等の曲げ力を受ける部材に用いる角形鋼管として断面効率のよい角形鋼管を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の各実施例の角形鋼管における「幅厚比との関係におけるコーナー長と板厚との比」を座標として示したグラフである。実施例は後述するＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ２、Ｅ１〜Ｅ２、Ｆ１、Ｇ１〜Ｇ２、Ｈ１〜Ｈ２、Ｉ１、Ｊ１、Ｋ１〜Ｋ３、Ｌ１〜Ｌ３、Ｍ１の各実施例である。
【図２Ａ】図１における各実施例の「幅厚比、コーナー長と板厚との比」の座標の大半について、それぞれの実施例であることを示す符号を付した図である（但し、要部を拡大して示している）。
【図２Ｂ】図１における各実施例の「幅厚比、コーナー長と板厚との比」の座標のうち、図２Ａに符合を付さなかった残りの部分にそれぞれの実施例であることを示す符号を付した図である。
【図３】本発明の対象とするロール成形角形鋼管について、各部の寸法等を説明する断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ａ１〜Ａ４、及び比較例Ａ０を示す。
【図５】本発明の第２実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｂ１〜Ｂ４、及び比較例Ｂ０を示す。
【図６】本発明の第３実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｃ１〜Ｃ４、及び比較例Ｃ０を示す。
【図７】本発明の第４実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｄ１〜Ｄ２、及び比較例Ｄ０を示す。
【図８】本発明の第５実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｅ１〜Ｅ２、及び比較例Ｅ０を示す。
【図９】本発明の第６実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｆ１、及び比較例Ｆ０を示す。
【図１０】本発明の第７実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｇ１〜Ｇ２、及び比較例Ｇ０を示す。
【図１１】本発明の第８実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｈ１〜Ｈ２、及び比較例Ｈ０を示す。
【図１２】本発明の第９実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｉ１、及び比較例Ｉ０を示す。
【図１３】本発明の第１０実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｊ１、及び比較例Ｊ０を示す。
【図１４】本発明の第１１実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｋ１〜Ｋ３、及び比較例Ｋ０を示す。
【図１５】本発明の第１２実施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｌ１〜Ｌ３、及び比較例Ｌ０を示す。
【図１６】本発明の第１３施例の角形鋼管の断面形状及び寸法を比較例の角形鋼管とともに示すもので、本発明の実施例Ｍ１、及び比較例Ｍ０を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の角形鋼管を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
本発明の角形鋼管は、建築構造物等の構造物における梁、桁、根太、大引き等の、曲げ力を受ける部材として用いる角形鋼管である。曲げ力を受ける部材としては、その他、土木構造物における曲げ力を受ける構造材、あるいは機械構造における曲げ力を受けるフレームなどに適用できる。
ここで、「角形鋼管」の「角形」とは、ベースとなる形状である正方形の角形鋼管又は矩形の角形鋼管の各辺の平板部の長さの長短を問わず、隣接する辺の平板部間を繋ぐ部分であるコーナー部が直線状または弧状をなす多角形を指す。平板部の長さの長短を問わないので、コーナー長の長短も問わないし、平板部の長さがゼロの場合を含む。
【００２５】
一般的な角形鋼管の断面形状は上下対称かつ左右対称であるが、本発明では、左右対称であるが上下は非対称の断面形状である。
図３の角形鋼管の断面図において、縦辺の長さ（縦辺長）をＡ、横辺の長さ（横辺長）をＢ、板厚をｔ、
縦辺の上側のコーナー部のコーナー長（コーナー部の長さ）をＣＡ１、
下側のコーナー部のコーナー長をＣＡ２、
横辺の上側のコーナー部のコーナー長をＣＢ１、
下側のコーナー部のコーナー長をＣＢ２、
で示す。
縦辺及び横辺の平板部の長さをそれぞれＭＡ、ＭＢ1、ＭＢ2で示す。
幅厚比は、縦辺側（Ａ側）がＡ／ｔ、横辺側（Ｂ側）がＢ／ｔである。
コーナー長と辺長との比は、縦辺の上側はＣＡ１／Ａ、下側はＣＡ２／Ａ、横辺の上側はＣＢ１／Ｂ、下側はＣＢ２／Ｂである。
【００２６】
本発明では、幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）が１５．６〜２００の範囲について、辺長Ａ、Ｂと、板厚ｔと、上下のコーナー部のコーナー長Ｃ（ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＢ１、ＣＢ２）とをパラメータとして有限要素法の固有値解析の手法を用いて、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる上面部（圧縮面部）の局部座屈応力度を極力高くしつつ曲げ力作用方向の断面係数及び断面二次モーメントも同等ないし極力高くすることが可能な「幅厚比との関係におけるコーナー長と板厚との比」を求めて、下記の条件を得た。
すなわち、下記の式（１）を満たし、かつ、式（２）を満たし、  かつ、式（３１）又は（３２）のいずれか一方を満たすという条件（３）を満たし、かつ、式（４１）又は（４２）のいずれか一方を満たすという条件（４）を満たすものである。
１５．６≦ｘ≦２００  ・・・・・・（１）
ＣＢ１＞ＣＢ２   ・・・・・・・・・・（２）
条件（３）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ ・・・（３１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ  ・・・・・・（３２）
条件（４）１５．６≦ｘ＜３１．７  において、
-0.0054ｘ＋0.2561 ≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００ ・・・（４１）
３１．７≦ｘ≦２００  において、
０．０８５≦(ＣＢ１／Ｂ）≦０．３００   ・・・・・・（４２）
【００２７】
図１にそのような条件を満たす実施例の「幅厚比との関係におけるコーナー長と板厚との比」をプロットしている。
図１の（イ）はＳＴＫＲ４００、（ロ）はＢＣＲ２９５についてのグラフである。（ハ）は特許文献２中の「表２」に記載の断面形状についてのグラフである。（ニ）は特許文献２中の「表３」、「表４」に記載の断面形状についてのグラフである。なお、ＳＴＫＲ４００とＳＴＫＲ４９０の断面形状の標準寸法は同じなので、上記ＳＴＫＲ４００という記載にはＳＴＫＲ４９０の場合も含めている。
【００２８】
図１及びその補足説明図である図２Ａ、２Ｂにおける座標（ｘ、ｙ）のｘは幅厚比、ｙはコーナー長と辺長との比である。
図１中には、種々の条件についての固有値解析の結果得られた後述の実施例を記載した表４〜表１６の数値による座標（ｘ、ｙ）がプロットされている。白抜きのマークは縦辺側（Ａ側）のもの、塗り潰しのマークは横辺側（Ｂ側）のもので、いずれも上側コーナー部のものである。なお、図１の右側の凡例を示す欄で、例えば、「実施例Ａ」とあるのは上部の縦辺側（Ａ側）のものであることをし、「実施例Ａ−ＣＢ１」とあるのは、実施例Ａの上部の横辺側（Ｂ側）のものであることを示す。
前記式（３１）又は式（４１）の左辺の式は図１から得ている。
図１におけるＰの座標（15.8、0.170）は後述する実施例Ｃ１の縦辺側のデータ（ｘとｙ）、Ｑの座標（31.4、0.085）は実施例Ｉ１の縦辺側ののデータ（ｘとｙ）である。詳細説明は省略するが、Ｐ、Ｑを通る直線の式は下記の通りとなる。
ｙ＝-0.0054ｘ＋0.2561  ・・・（３１’）
この式（３１’）から、式（３１）又は式（４１）の左辺の式を得ている。
【００２９】
表４〜表１６に、以下で説明する各実施例Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）、実施例Ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４）、実施例Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）、実施例Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）、実施例Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）、実施例Ｆ（Ｆ１）、実施例Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）、実施例Ｈ（Ｈ１、Ｈ２）、実施例Ｉ（Ｉ１）、実施例Ｊ（Ｊ１）、実施例Ｋ（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）、実施例Ｌ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）、実施例Ｍ（Ｍ１）、及びそれぞれの比較例Ａ０、Ｂ０、Ｃ０、Ｄ０、Ｅ０、Ｆ０、Ｇ０、Ｈ０、Ｉ０、Ｊ０、Ｋ０、Ｌ０、Ｍ０を示し（明細書の末尾に纏めて記載）、図４〜図１６に各実施例Ａ〜Ｍ、及びそれぞれの比較例Ａ０〜Ｍ０の角形鋼管の断面形状・寸法を示す。
なお、各比較例Ａ０〜Ｍ０はいずれもＳＴＫＲ４００規格による形状寸法である。
なお、以下では、縦辺長がＡｍｍ、横辺長がＢｍｍ、板厚がｔｍｍである角形鋼管を指して、□ＡｘＢｘｔで示す。
【００３０】
本発明におけるコーナー長と辺長との比ｙ（ＣＡ１／Ａ、ＣＢ１／Ｂ、ＣＡ２／Ａ、ＣＢ２／Ｂ）の範囲について説明する。
コーナー長と辺長との比を大きくすることにより、平板部Ｍの長さを短くして見かけ上の幅厚比を小さくできることから、コーナー長と辺長との比が１／３（０．３３３）を超えない範囲でコーナー長を大きくすると基本的には局部座屈応力度が高くなる。
本発明では、梁等の曲げ力を受ける部材として使用することを想定しており、曲げ力を受ける場合に圧縮側となる上面部（上側の横辺）について局部座屈応力度が問題となるので、上辺のコーナー長ＣＢ１と辺長Ｂとの比ＣＢ１／Ｂを０．３００以下とした。
そこで、前記式（１）の範囲（幅厚比（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）が１５．６〜２００）について、前記条件（ＣＢ１／Ｂ≦０．３００）のもとで、コーナー長と辺長との比ｙ（ＣＡ１／Ａ、ＣＢ１／Ｂ、ＣＡ２／Ａ、ＣＢ２／Ｂ）を、基本としては、通常より大きい領域、すなわちJIS G 3466の一般構造用角形鋼管（STKR400、STKR490）や、日本鉄鋼連盟の規格の冷間ロール成形角形鋼管（BCR295）に規定されている数値範囲より大きい領域を目標にして固有値解析で調べて、基本的には、式（２）の「ＣＢ１＞ＣＢ２」、及び、コーナー長と辺長との比ｙの上限及び下限を示す「式（３１）又は式（３２）のいずれか一方を満たすという条件（３）」、及び、「式（４１）又は式（４２）のいずれか一方を満たすという条件（４）」を得た。
但し、式（２２）の「ＣＡ１＞ＣＡ２」という条件のもとで、（２１）の「ＣＢ１＝ＣＢ２」であってもよいという条件（２’）を得た。
上記のような式、条件を満たす各実施例の角形鋼管の、幅厚比ｘ（Ａ／ｔ、Ｂ／ｔ）との関係におけるコーナー長と辺長との比ｙ（ＣＡ１／Ａ、ＣＢ１／Ｂ、ＣＡ２／Ａ、ＣＢ２／Ｂ）は図１、及び補足説明の図である図２Ａ、図２Ｂに示した通りである。
【００３１】
表４〜表１６に第１〜第１３の各実施例Ａ〜Ｍのデータを示し、図４〜図１６に前記第１〜第１３の各実施例Ａ〜Ｍの角形鋼管及び比較例Ａ０〜Ｍ０の断面形状を示す。なお、表４〜表１６では縦側をＡ側、横側をＢ側として記載している。
前記比較例Ａ０〜Ｍ０はいずれも、各コーナー部のコーナー長ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＢ１、ＣＢ２がいずれも板厚ｔの２倍すなわち２ｔであって、４箇所とも同一であり、従来のＳＴＫＲ４００のものである。
また、各実施例Ａ〜Ｍ、及び比較例Ａ０〜Ｍ０はいずれも、設計用降伏応力度（設計基準強度）Ｆ＝２３５（Ｎ／ｍｍ２）の鋼材を使用している。
【実施例１】
【００３２】
実施例Ａ１〜Ａ４、及び、各実施例に共通の比較例Ａ０について説明する。
[比較例Ａ０]
比較例Ａ０は、サイズが□６０ｘ６０ｘ２．３である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝４．６ｍｍ（従来のＳＴＫＲ４００形状に対応しているコーナー部のコーナー長２ｔ）、幅厚比Ａ／ｔ＝Ｂ／ｔ＝２６．１、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０７７となっている。
この比較例Ａ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たさない）。
比較例Ａ０の断面性能等は、断面積517ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝ＩＢ＝282,318ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝ＺＢ＝9,786ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度1,621Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００３３】
[実施例Ａ１]
実施例Ａ１は、サイズが□７２ｘ７２ｘ１．８である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが４０．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔも４０．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２５．２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２も２５．２ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１４．４ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が７．２ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
この実施例Ａ１において、
（Ａ-２ｔ）／Ａ ＝（７２−２×１．８）／７２＝６８．４／７２＝０．９５、
であるから、明らかに、式（３１）、（３２）の右側の不等式「(ＣＡ１／Ａ）≦（Ａ-２ｔ）／Ａ」を満たす。
なお、以下の各実施例は、式（３１）、（３２）の右側の不等式を明らかに満たすので、以下では「ＣＡ１／Ａ≦（Ａ−２ｔ）／Ａ」であるか否かの言及を省く。
上記の通り実施例Ａ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ａ１の断面性能等は、断面積447ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝330,739ｍｍ４、ＩＢ＝305,865ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝9,840ｍｍ３、ＺＢ＝8,714ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度１,759Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００３４】
比較例Ａ０と本発明実施例Ａ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ａ１は、断面積が比較例Ａ０の約８６％に減少（14％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ａ０より大きく上昇（109％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（117％）、横側ＩＢも大きく上昇（108％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ａ０と同等（101％）である。なお、横側ＺＢは低下（89％）している。
上記の通りであり、実施例Ａ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、上昇した断面二次モーメント及び局部座屈応力度を得つつ、１４％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、局部座屈応力度、断面二次モーメントの向上を実現できる。
なお、横側の断面係数ＺＢは低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００３５】
[実施例Ａ２]
実施例Ａ２は、サイズが□７２ｘ７２ｘ１．９である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが３７．９、横側の幅厚比Ｂ／ｔも３７．９である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２１．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が１４．４ｍｍである。すなわち、「ＣＡ１＞ＣＡ２」である（式（２２）を満たす）。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１４．４ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２も１４．４ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＝ＣＢ２」である（式（２１）を満たす）。したがって、条件（２’）を満たす。
上記の通り実施例Ａ２は、式（１）を満たし、条件（２’）（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項２の条件をすべて満たす。
この実施例Ａ２の断面性能等は、断面積465ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝334,373ｍｍ４、ＩＢ＝325,865ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝9,679ｍｍ３、ＺＢ＝9,297ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度1,959Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００３６】
比較例Ａ０と本発明実施例Ａ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ａ２は、断面積が比較例Ａ０の約９０％に減少（10％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ａ０より大幅に上昇（121％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（118％）し、横側ＩＢも大幅に上昇（115％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ａ０と同程度（99％）、横側ＺＢは若干低下（95％）している。
上記の通りであり、実施例Ａ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した断面二次モーメント及び局部座屈応力度を得つつ、１０％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、局部座屈応力度、断面二次モーメントの大幅な向上を実現できる。
なお、横側の断面係数ＺＢは若干減少するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００３７】
[実施例Ａ３]
実施例Ａ３は、サイズが□−６９ｘ６９ｘ１．８である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが３８．３、横側の幅厚比Ｂ／ｔも３８．３である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１９２、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．１９２である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が１３．８ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２は５５．２ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１３．８ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が３．５ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ａ３は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。実施例Ａ３はまた、式（６）も満たしている。
この実施例Ａ３の断面性能等は、断面積444ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝310,797ｍｍ４、ＩＢ＝292,157ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝9,670ｍｍ３、ＺＢ＝8,695ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度1,872Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００３８】
比較例Ａ０と本発明実施例Ａ３の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ａ３は、断面積が比較例Ａ０の約８６％に減少（14％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ａ０より大幅に上昇（116％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大きく上昇（110％）し、横側ＩＢは若干の上昇（103％）となっている。断面係数は縦側はＺＡは比較例Ａ０と同程度（99％）、横側ＺＢは低下（89％）している。
上記の通りであり、実施例Ａ３によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特に縦方向について大きく上昇をした断面二次モーメント、及び大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、１４％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、局部座屈応力度の大幅な向上を実現でき、断面二次モーメントも特に縦方向について大きな向上を実現できる。
なお、横側の断面係数ＺＢは低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００３９】
[実施例Ａ４]
実施例Ａ４は、サイズが□７２ｘ７２ｘ１．７である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが４２．４、横側の幅厚比Ｂ／ｔも４２．４である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂも０．３００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．３００）は式（５）を満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２１．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が３．４ｍｍである。ＣＡ２＝３．４ｍｍは式（７）を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が２１．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は３．４ｍｍである。ＣＢ２＝３．４ｍｍは式（８）を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ａ４は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
前述したように、式（７）、（８）は、それぞれ「ｔ≦ＣＡ２≦３ｔ」、「ｔ≦ＣＢ２≦３ｔ」と簡略化できるので、式（７）、（８）はＣＡ２、ＣＢ２の上限が３ｔ（板厚ｔの３倍）、下限が０．５ｔ（板厚ｔの半分）ということである。この実施例では、上限が３×１．７＝５．１ｍｍ、下限が０．５×１．７＝０．８５ｍｍである。したがって、この実施例のＣＡ２、ＣＢ２＝３．４ｍｍは、前記の通り、式（７）、（８）を満たす。
この実施例では、下側のコーナー部の縦側及び横側のコーナー長（ＣＡ２、ＣＢ２）がいずれも３．４ｍｍ（板厚の２倍：２ｔ）と小さいので、このコーナー部は一般的な角形鋼管のコーナー部と同様な直角形状となっており、したがって、この実施例では全体形状が六角形となっている。
なお、以下に述べる実施例Ｂ４、Ｃ１、Ｃ４、Ｄ１、Ｈ１、Ｈ２、Ｉ１も、この実施例Ａ４と同様に式（５）を満たしかつ式（７）、（８）を満たして、全体形状が六角形となっている。
この実施例Ａ４の断面性能等は、断面積431ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝311,325ｍｍ４、ＩＢ＝317,244ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝9,901ｍｍ３、ＺＢ＝9,025ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度3,122Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４０】
比較例Ａ０と本発明実施例Ａ４の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ａ４は、断面積が比較例Ａ０の約８３％に減少（17%軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ａ０よりほぼ２倍近くと特に大幅に上昇（193％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大きく上昇（110％）し、横側ＩＢも大きく上昇（112％）している。断面係数は縦側はＺＡは比較例Ａ０と同程度（101％）、横側ＺＢは低下（92％）している。
上記の通りであり、実施例Ａ４によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大きく上昇した断面二次モーメント、及び特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、しかも１７％という大幅な軽量化が可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、断面二次モーメントの大きな向上、及び局部座屈応力度の特別に大幅な上昇を実現できる。
なお、横側の断面係数ＺＢは減少するが、用途工夫や設計上の配慮を講じることにより、対応可能な範囲での使用を考えていけばよい。
なお、横側の断面係数ＺＢは低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例２】
【００４１】
実施例Ｂ１〜Ｂ４、及び、各実施例に共通の比較例Ｂ０について説明する。
[比較例Ｂ０]
比較例Ｂ０は、サイズが□１５０ｘ１０５ｘ１．２である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝２．４ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝１２５．０、Ｂ／ｔ＝８７．５、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０１６、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０２３となっている。
この比較例Ｂ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たさない）。
比較例Ｂ０の断面性能等は、断面積602ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,016,345ｍｍ４、ＩＢ＝1,175,117ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝17,330ｍｍ３、ＺＢ＝14,479ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度130Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４２】
[実施例Ｂ１]
実施例Ｂ１は、サイズが□１７２．５ｘ１２１ｘ１．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１７２．５、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１２１．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．２５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が４３．１ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２も４３．１ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が２４．２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が１２．１ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｂ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｂ１の断面性能等は、断面積527ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,140,438ｍｍ４、ＩＢ＝1,214,962ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝19,976ｍｍ３、ＺＢ＝15,680ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度191Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４３】
比較例Ｂ０と本発明実施例Ｂ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｂ１は、断面積が比較例Ｂ０の約８７％に減少（13％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｂ０より特別大幅に上昇（147％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが若干上昇（106％）、横側ＩＢも若干上昇（103％）となっている。断面係数は縦側ＺＡが大幅に上昇（115％）、横側ＺＢは大きく上昇（108％）している。
上記の通りであり、実施例Ｂ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側及び横側とも上昇した断面二次モーメント、及び特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得、さらに、縦側及び横側とも大きく上昇した断面係数も得つつ、１３％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、断面二次モーメント、局部座屈応力度、断面係数のすべてについて向上させることを実現できる。
【００４４】
[実施例Ｂ２]
実施例Ｂ２は、サイズが□１８０ｘ１２６ｘ１．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１８０．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１２６．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．２５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が４５．０ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が２７．０ｍｍである。すなわち、「ＣＡ１＞ＣＡ２」である（式（２２）を満たす）。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が２５．２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２も２５．２ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＝ＣＢ２」である（式（２１）を満たす）。したがって、条件（２’）を満たす。
上記の通り実施例Ｂ２は、式（１）を満たし、条件（２’）（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項２の条件をすべて満たす。
この実施例Ｂ２の断面性能等は、断面積541ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,334,256ｍｍ４、ＩＢ＝1,359,579ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝19,649ｍｍ３、ＺＢ＝16,174ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度176Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４５】
比較例Ｂ０と本発明実施例Ｂ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｂ２は、断面積が比較例Ｂ０の約９０％に減少（10％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｂ０より大幅に上昇（135％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡ、横側ＩＢとも大きく上昇（いずれも１１６％）している。断面係数は縦側ＺＡ、横側ＺＢとも大きく上昇（ＺＡ113％、横側ＺＢ112％）している。
上記の通りであり、実施例Ｂ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した断面二次モーメント及び特に大幅に上昇した局部座屈応力度を得、さらに、縦側及び横側とも大きく上昇した断面係数も得つつ、１０％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、断面二次モーメント、局部座屈応力度、断面係数のすべてについて向上させることを実現できる。
【００４６】
[実施例Ｂ３]
実施例Ｂ３は、サイズが□１８０ｘ１２６ｘ１．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１８０．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１２６．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が５４ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が１２６ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が２５．２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が１２．６ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｂ３は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。実施例Ｂ３はまた、式（６）も満たしている。
この実施例Ｂ３の断面性能等は、断面積545ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,401,044ｍｍ４、ＩＢ＝1,220,270ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝20,457ｍｍ３、ＺＢ＝14,410ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度173Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４７】
比較例Ｂ０と本発明実施例Ｂ３の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｂ３は、断面積が比較例Ｂ０の約９１％に減少（9％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｂ０より大幅に上昇（133％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（119％）し、横側ＩＢは若干の上昇（104％）となっている。断面係数は縦側ＺＡが大幅に上昇（118％）、横側ＺＢは同程度（100％）である。
上記の通りであり、実施例Ｂ３によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特に縦方向について大幅に上昇をした断面二次モーメント、及び特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得、さらに、縦側について大幅に上昇した断面係数も得つつ、９％程度軽量化させることが可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、局部座屈応力度の特別に大幅な上昇と、断面二次モーメント及び断面係数の特に縦側での大幅な上昇を実現できる。
【００４８】
[実施例Ｂ４]
実施例Ｂ４は、サイズが□１８０ｘ１２６ｘ１．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが２００．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔは１４０．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．３００）は式（５）を満たす。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が５４ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が１．８ｍｍである。ＣＡ２＝１．８ｍｍは式（７）を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が２５．２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は１．８ｍｍである。ＣＢ２＝１．８ｍｍは式（８）を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｂ４は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
なお、この実施例では、下側のコーナー部の縦側及び横側のコーナー長（ＣＡ２、ＣＢ２）をいずれも１．８ｍｍ（板厚の約２倍）と小さいので、このコーナー部は一般的な角形鋼管のコーナー部と同様な直角形状となっており、したがって、この実施例では全体形状が六角形となっている。
この実施例Ｂ４の断面性能等は、断面積511ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,313,879ｍｍ４、ＩＢ＝1,327,891ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝18,458ｍｍ３、ＺＢ＝14,084ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度140Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００４９】
比較例Ｂ０と本発明実施例Ｂ４の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｂ４は、断面積が比較例Ｂ０の約８５％に減少（15％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｂ０より大きく上昇（108％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（115％）し、横側ＩＢも大きく上昇（113％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ａ０より若干上昇（107％）しているが、横側ＺＢは若干低下（97％）している。
上記の通りであり、実施例Ｂ４によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側で大幅に横側でも大きく上昇した断面二次モーメント、及び大きく上昇した局部座屈応力度を得つつ、しかも１５％という大幅な軽量化が可能となる。
このように、顕著な軽量化、すなわち鋼材使用量の顕著な削減が図られる上に、断面二次モーメントの特に縦側で大幅な向上、及び局部座屈応力度の大きな上昇を実現できる。
なお、横方向の断面係数ＺＢは若干低下するが、縦方向の断面係数ＺＡは十分高いので、それを考慮した用途や設計上の配慮により、対応可能な範囲は広いと言える。
【実施例３】
【００５０】
実施例Ｃ１〜Ｃ４、及び、各実施例に共通の比較例Ｃ０について説明する。
[比較例Ｃ０]
比較例Ｃ０は、サイズが□２３０ｘ２８０ｘ１８である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝３６ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝１２．８、Ｂ／ｔ＝１５．６、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．１５７、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．１２９となっている。
この比較例Ｃ０では、式（１）は縦の幅厚比Ａ／ｔが満たさず、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たさない）。
比較例Ｃ０の断面性能等は、断面積16,195ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝124,113,532ｍｍ４、ＩＢ＝169,051,617ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝1,170,882ｍｍ３、ＺＢ＝１1,290,470ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度4,998Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００５１】
[実施例Ｃ１]
実施例Ｃ１は、サイズが□２５３ｘ３０８ｘ１６である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１５．８、横側の幅厚比Ｂ／ｔは１９．３である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１７０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．２５０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．１７０）は式（５）を満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が４３．０ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が４０．５ｍｍである。ＣＡ２＝４０．５ｍｍは式（７）を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が７７ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は４０ｍｍである。ＣＢ２＝４０ｍｍは式（８）を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｃ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
【００５２】
この実施例Ｃ１の断面性能等は、断面積15,321ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝136,816,037ｍｍ４、ＩＢ＝188,803,548ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝1,187,614ｍｍ３、ＺＢ＝1,293,175ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度6,391Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００５３】
比較例Ｃ０と本発明実施例Ｃ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｃ１は、断面積が比較例Ｂ０の約９５％に減少（5％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｃ０より大幅に上昇（128％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大きく上昇（110％）し、横側ＩＢも大きく上昇（112％）している。断面係数は縦横とも同等である（縦側ＺＡは101％）、横側ＺＢは100％）。
上記の通りであり、実施例Ｃ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、断面係数を同等に維持した上、縦側でも横側でも大きく上昇した断面二次モーメント、及び大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、十分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
【００５４】
[実施例Ｃ２]
実施例Ｃ２は、サイズが□２５３ｘ３０８ｘ１６．２である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１５．６、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１９．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．７５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が１８９．８ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が３２．９ｍｍである。すなわち、「ＣＡ１＞ＣＡ２」である（式（２２）を満たす）。  横側は上側のコーナー長ＣＢ１が６１．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２も６１．６ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＝ＣＢ２」である（式（２１）を満たす）。したがって、条件（２’）を満たす。
上記の通り実施例Ｃ２は、式（１）を満たし、条件（２’）（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項２の条件をすべて満たす。
この実施例Ｃ２の断面性能等は、断面積14,787ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝128,142,793ｍｍ４、ＩＢ＝146,788,468ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝1,160,754ｍｍ３、ＺＢ＝1,006,090ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度7,964Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００５５】
比較例Ｃ０と本発明実施例Ｃ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｃ２は、断面積が比較例Ｃ０の約９１％に減少（9％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｃ０より特別大幅に上昇（159％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが若干上昇（103％）し、横側ＩＢは低下（87％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ｃ０と同程度（99％）、横側ＺＢは低下（78％）している。
上記の通りであり、実施例Ｃ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特別大幅に上昇した局部座屈応力度と若干上昇した縦側の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢは低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００５６】
[実施例Ｃ３]
実施例Ｃ３は、サイズが□２６４．５ｘ３２２ｘ１６．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１６．５、横側の幅厚比Ｂ／ｔが２０．１である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．３００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が９２．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が１７１．９ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が９６．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が４１．８６ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ａ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。実施例Ｃ３はまた、式（６）も満たしている。
この実施例Ｃ３の断面性能等は、断面積14,964ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝136,360,844ｍｍ４、ＩＢ＝162,694,279ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝1,164,090ｍｍ３、ＺＢ＝1,063,361ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度11,710Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００５７】
比較例Ｃ０と本発明実施例Ｃ３の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｃ３は、断面積が比較例Ｃ０の約９２％に減少（8％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｃ０より特別大幅に上昇（234％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大きく上昇（110％）し、横側ＩＢは若干低下（96％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ｃ０と同程度（99％）、横側ＺＢは低下（82％）している。
上記の通りであり、実施例Ｃ３によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特別大幅に上昇した局部座屈応力度と大きく上昇した縦側の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００５８】
[実施例Ｃ４]
実施例Ｃ４は、サイズが□２５３ｘ３０８ｘ１６．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１５．８、横側の幅厚比Ｂ／ｔは１９．３である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．３５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．３００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．３５０）は式（５）を満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が８８．５５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が３２ｍｍである。ＣＡ２／＝３２ｍｍは（７）式を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が９２．４ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は３２ｍｍである。ＣＢ２＝３２ｍｍは（８）式を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｃ４は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
この実施例Ｃ４の断面性能等は、断面積14,809ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝124,883,883ｍｍ４、ＩＢ＝170,616,357ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝1,170,663ｍｍ３、ＺＢ＝1,168,605ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度6,118Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００５９】
比較例Ｃ０と本発明実施例Ｃ４の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｃ４は、断面積が比較例Ｃ０の約９１％に減少（9％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｃ０より大幅に上昇（122％）し、断面二次モーメントは縦側横側とも同等（101％）、断面係数は縦側ＺＡは同等（100％）、横側ＺＢは低下（91％）している。
上記の通りであり、実施例Ｃ４によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、縦側横側の断面二次モーメント及び縦側の断面係数を同等に維持しつつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面係数ＺＢは低下するが、梁などの曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００６０】
なお、曲げ材として用いる場合、曲げ力の作用する方向である縦方向の寸法（縦辺長）を横辺長より大きい縦長断面形状とするのが、曲げに対する所望の断面性能を小さい断面積で得るために有効であるが、縦辺長に制約のある箇所に用いる場合は、その縦辺長を短くする制約の下で、所望の断面性能を極力小さい断面積で得ることが望まれる。Ｃ１〜Ｃ４の実施例の角形鋼管は、そのような場合に採用して好適である。
【実施例４】
【００６１】
実施例Ｄ１、Ｄ２、及び、各実施例に共通の比較例Ｄ０について説明する。
[比較例Ｄ０]
比較例Ｄ０は、サイズが□１５０ｘ５０ｘ１．６である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝３．２ｍｍ、
幅厚比Ａ／ｔ＝９３．８、Ｂ／ｔ＝３１．３、
コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０２１、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０６４となっている。
この比較例Ｄ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（縦側は式（３２）、（４２）の幅厚比領域で、横側は式（３１）、（４１）の幅厚比領域でいずれも満たさない）
比較例Ｄ０の断面性能等は、断面積623ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝1,685,970ｍｍ４、ＩＢ＝304,270ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝22,722ｍｍ３、ＺＢ＝12,573ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度620Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００６２】
[実施例Ｄ１]
実施例Ｄ１は、サイズが□１７０ｘ７０ｘ１．３である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１３０．８、横側の幅厚比Ｂ／ｔは５３．８である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．２５０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．１００）は式（５）を満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が１７ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が２．６ｍｍである。ＣＡ２＝２．６ｍｍは（７）式を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１７．５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は２．６ｍｍである。ＣＢ２＝２．６ｍｍは（８）式を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｄ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
この実施例Ｄ１の断面性能等は、断面積588ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,072,207ｍｍ４、ＩＢ＝544,778ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝25,618ｍｍ３、ＺＢ＝15,860ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度639Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００６３】
比較例Ｄ０と本発明実施例Ｄ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｄ１は、断面積が比較例Ｂ０の約９４％に減少（6％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｄ０より若干上昇（103％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（123％）し、横側ＩＢは特に大幅に上昇（179％）している。断面係数は縦側ＺＡは比較例Ｄ０より大きく上昇（113％）、横側ＺＢは大幅に上昇（126％）している。
上記の通りであり、実施例Ｄ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側で大幅に横側では特に大幅に上昇した断面二次モーメント、及び縦側で大きく横側では大幅に上昇した断面係数、及び若干上昇した局部座屈応力度を得つつ、すなわちすべての断面性能を向上させつつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が向上する。
【００６４】
[実施例Ｄ２]
実施例Ｄ２は、サイズが□１７５ｘ６５ｘ１．３である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１３４．６、横側の幅厚比Ｂ／ｔが５０．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２５０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２６．３ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２は８．８ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１６．２５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が６．５ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｄ２は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｄ２の断面性能等は、断面積577ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,046,730ｍｍ４、ＩＢ＝455,357ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝24,432ｍｍ３、ＺＢ＝14,297ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度871Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００６５】
比較例Ｄ０と本発明実施例Ｄ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｄ２は、断面積が比較例Ｄ０の約９３％に減少（7％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｄ２より特に大幅に上昇（140％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（121％）、横側ＩＢは特に大幅に上昇（150％）となっている。断面係数は縦側ＺＡが大きく上昇（108％）、横側ＺＢも大きく上昇（114％）している。
上記の通りであり、実施例Ｄ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側、横側とも大幅に上昇した断面二次モーメント、及び特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得、さらに、縦側、横側とも大きく上昇した断面係数も得つつ、すなわち、すべての断面性能を向上させつつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が向上する。
【実施例５】
【００６６】
実施例Ｅ１、Ｅ２、及び、各実施例に共通の比較例Ｅ０について説明する。
[比較例Ｅ０]
比較例Ｅ０は、サイズが□１５０ｘ２００ｘ２．３である。コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝４．６ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝６５．２、Ｂ／ｔ＝８７．０、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０３１、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０２３となっている。
この比較例Ｅ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たさない）。
比較例Ｅ０の断面性能等は、断面積1,575ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝6,116,570ｍｍ４、ＩＢ＝9,460,675ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝54,537ｍｍ３、ＺＢ＝63,020ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度138Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００６７】
[実施例Ｅ１]
実施例Ｅ１は、サイズが□１９５ｘ１８０ｘ１．８である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが１０８．３、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１００．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．２１８、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．１００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が４２．５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が３４．０ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１８ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が１０．５ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｅ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｅ１の断面性能等は、断面積1,255ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝7,319,531ｍｍ４、ＩＢ＝6,342,932ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝56,067ｍｍ３、ＺＢ＝51,784ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度168Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００６８】
比較例Ｅ０と本発明実施例Ｅ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｅ１は、断面積が比較例Ｅ０の約８０％に減少（20％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｅ０より大幅に上昇（122％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（120％）、横側ＩＢは大幅低下（67％）となっている。断面係数は縦側ＺＡが若干上昇（103％）、横側ＺＢは低下（82％）している。
上記の通りであり、実施例Ｅ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側について大幅上昇した断面二次モーメント、若干上昇した断面係数を得、かつ大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、２０％という大幅な軽量化が可能となり、断面効率の向上が特に大である。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００６９】
[実施例Ｅ２]
実施例Ｅ２は、サイズが□１８０ｘ２１０ｘ１．９である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが９４．７、横側の幅厚比Ｂ／ｔが１１０．５である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．６００、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２００である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が１０８．０ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が３６．０ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が４２ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が１０．５ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｅ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｅ２の断面性能等は、断面積1,306ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝6,518,554ｍｍ４、ＩＢ＝7,328,351ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝67,465ｍｍ３、ＺＢ＝59,376ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度226Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７０】
比較例Ｅ０と本発明実施例Ｅ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｅ２は、断面積が比較例Ｅ０の約８３％に減少（17％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｅ０より大幅に上昇（164％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが若干上昇（107％）、横側ＩＢは大幅低下（77％）となっている。断面係数は縦側ＺＡが大幅上昇（124％）、横側ＺＢは若干低下（94％）している。
上記の通りであり、実施例Ｅ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側について若干上昇した断面二次モーメント、大幅に上昇した断面係数を得、かつ特に大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、１７％という大幅な軽量化が可能となり、断面効率の向上が特に大である。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例６】
【００７１】
実施例Ｆ１、及びその比較例Ｆ０について説明する。
[比較例Ｆ０]
比較例Ｆ０は、サイズが□４５０ｘ５００ｘ７．５である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝１５ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝６０．０、Ｂ／ｔ＝６６．７、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０３３、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０３０となっている。
この比較例Ｆ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たさない）。
比較例Ｆ０の断面性能等は、断面積13,874ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝462,438,014ｍｍ４、ＩＢ＝542,534,909ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝2,090,115ｍｍ３、ＺＢ＝2,203,187ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度234Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７２】
[実施例Ｆ１]
実施例Ｆ１は、サイズが□５５０ｘ５５０ｘ６．６である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが８３．３、横側の幅厚比Ｂ／ｔも８３．３である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．４５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２７０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２４７．５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が５５．０ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１４８．５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が８２．５ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｆ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｆ１の断面性能等は、断面積12,450ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝526,209,188ｍｍ４、ＩＢ＝501,904,027ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝2,124,115ｍｍ３、ＺＢ＝1,847,273ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度622Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７３】
比較例Ｆ０と本発明実施例Ｆ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｆ１は、断面積が比較例Ｆ０の約９０％に減少（10％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｆ０の２．５倍以上と特別大幅に上昇（266％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡ大きく上昇（114％）、横側ＩＢは若干低下（93％）している。断面係数は縦側ＺＡはＦ０と同等（102％）、横側ＺＢは低下（84％）である。
上記の通りであり、実施例Ｆ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側について大きく上昇した断面二次モーメント、同程度の断面係数を得、かつ特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、１０％の軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例７】
【００７４】
実施例Ｇ１、Ｇ２．及び、各実施例に共通の比較例Ｇ０について説明する。
[比較例Ｇ０]
比較例Ｇ０は、サイズが□４００ｘ３５０ｘ１２である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝２４ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝３３．３、Ｂ／ｔ＝２９．２、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０６０、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０６９となっている。
この比較例Ｇ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（縦側は式（３２）、（４２）の幅厚比領域で、横側は式（３１）、（４１）の幅厚比領域で、いずれも満たさない）。
比較例Ｇ０の断面性能等は、断面積17,038ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝407,165,648ｍｍ４、ＩＢ＝331,816,800ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝2,098,792ｍｍ３、ＺＢ＝1,963,413ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度1,265Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７５】
[実施例Ｇ１]
実施例Ｇ１は、サイズが□４８０ｘ３８０ｘ１０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが４８．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔは３８．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．４５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２７０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２１６．０ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が４８ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１０２．６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が５７ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｇ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｇ１の断面性能等は、断面積14,663ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝438,024,643ｍｍ４、ＩＢ＝289,197,024ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝2,021,358ｍｍ３、ＺＢ＝1,563,227ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度2,539Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７６】
比較例Ｇ０と本発明実施例Ｇ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｇ１は、断面積が比較例Ｇ０の約８６％に減少（14％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｇ０の約２倍と特別大幅に上昇（201％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡは大きく上昇（108％）、横側ＩＢは低下（87％）している。断面係数は縦側ＺＡは若干低下（96％）、横側ＺＢは低下（80％）である。
上記の通りであり、実施例Ｇ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、横側の断面二次モーメント及び断面係数が低下し、また縦側の断面係数も若干低下しているが、縦側について大きく上昇した断面二次モーメントを得、特別大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、１４％という大幅な軽量化が可能となり、断面効率の向上が特に大である。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００７７】
[実施例Ｇ２]
実施例Ｇ２は、サイズが□５２０ｘ４００ｘ９である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが５７．８、横側の幅厚比Ｂ／ｔは４４．４ある。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．５５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂが０．２９０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２８６．０ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が７８ｍｍである。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１１６ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２が６０ｍｍである。すなわち、「ＣＢ１＞ＣＢ２」であり、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｇ２は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす。
すなわち、請求項１の条件をすべて満たす。
この実施例Ｇ２の断面性能等は、断面積13,891ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝475,961,004ｍｍ４、ＩＢ＝283,199,145ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝2,030,078ｍｍ３、ＺＢ＝1,448,589ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度1,579Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００７８】
比較例Ｇ０と本発明実施例Ｇ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｇ２は、断面積が比較例Ｇ０の約８２％に減少（18%軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｇ０より大幅に上昇（125％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大幅に上昇（117％）、横側ＩＢは低下（85％）している。断面係数は縦側ＺＡは若干低下（97％）、横側ＺＢは大幅低下（74％）である。
上記の通りであり、実施例Ｇ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、縦側について大幅に上昇した断面二次モーメントを得、大幅に上昇した局部座屈応力度を得つつ、１８％という大幅な軽量化が可能となり、断面効率の向上が大である。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢが低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例８】
【００７９】
実施例Ｈ１、Ｈ２、及び、各実施例に共通の比較例Ｈ０について説明する。
[比較例Ｈ０]
比較例Ｈ０は、サイズが□１２０ｘ９０ｘ２．３である。
コーナー長ＣＡ１＝ＣＡ２＝ＣＢ１＝ＣＢ２＝４．６ｍｍ、幅厚比Ａ／ｔ＝５２．２、Ｂ／ｔ＝３９．１、コーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａ＝ＣＡ２／Ａ＝０．０３８、ＣＢ１／Ｂ＝ＣＢ２／Ｂ＝０．０５１となっている。
この比較例Ｈ０では、式（１）は満たすが、式（２）は満たさず、条件（３）、（４）を満たさない（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たさない）。
この比較例Ｈ０の断面性能等は、断面積931ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝1,972,129ｍｍ４、ＩＢ＝1,271,748ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝33,511ｍｍ３、ＺＢ＝29,002ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度679Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００８０】
[実施例Ｈ１]
実施例Ｈ１は、サイズが□１３０ｘ１００ｘ２．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが６５．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔは５０．０である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１９０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．１３０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．１９０）は式（５）を満たす）。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が２４．７ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が４．０ｍｍである。ＣＡ２＝４．０ｍｍは（７）式を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が１３ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は４．０ｍｍである。ＣＢ２＝４ｍｍは（８）式を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｈ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
なお、この実施例では、下側のコーナー部の縦側及び横側のコーナー長（ＣＡ２、ＣＢ２）が小さく、通常の角形鋼管のコーナー部と同様な直角コーナー部となっている。
この実施例Ｈ１の断面性能等は、断面積858ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,093,705ｍｍ４、ＩＢ＝1,399,286ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝33,987ｍｍ３、ＺＢ＝28,557ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度771Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００８１】
比較例Ｈ０と本発明実施例Ｈ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｈ１は、断面積が比較例Ｈ０の約９２％に減少（8％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｈ０より大きく上昇（114％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが若干上昇（106％）し、横側ＩＢは大きく上昇（110％）している。断面係数は縦横とも同等（ＺＡ＝101％、ＺＢ＝98％）である。
上記の通りであり、実施例Ｈ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大きく上昇した局部座屈応力度、横側の断面二次モーメントを得つつ、他の断面性能を殆んど損なわずに、８％の軽量化が可能となり、断面効率が向上する。
【００８２】
[実施例Ｈ２]
実施例Ｈ２は、サイズが□１３０ｘ９５ｘ２．０である。
幅厚比は、縦側の幅厚比Ａ／ｔが６５．０、横側の幅厚比Ｂ／ｔは４７．５である。したがって、式（１）を満たす。
コーナー長と辺長との比は、上側のコーナー部の縦側のコーナー長と辺長との比ＣＡ１／Ａが０．１５０、横側のコーナー長と辺長との比ＣＢ１／Ｂは０．０９０である。したがって、条件（３）、（４）を満たす（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。
また、前記ＣＡ１／Ａ（＝０．１５０）は式（５）を満たす。
コーナー長は、縦側は上側のコーナー長ＣＡ１が１９．５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＡ２が４．０ｍｍである。ＣＡ２＝４．０ｍｍは（７）式を満たす。
横側は上側のコーナー長ＣＢ１が８．５５ｍｍ、下側のコーナー長ＣＢ２は４．０ｍｍである。ＣＢ２＝４．０ｍｍは（８）式を満たす。また、式（２）を満たす。
上記の通り実施例Ｈ２は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
なお、この実施例では、下側のコーナー部の縦側及び横側のコーナー長（ＣＡ２、ＣＢ２）が小さく、通常の角形鋼管のコーナー部と同様な直角コーナー部となっている。
この実施例Ｈ２の断面性能等は、断面積850ｍｍ２、断面二次モーメントＩＡ＝2,073,528ｍｍ４、ＩＢ＝1,283,547ｍｍ４、断面係数ＺＡ＝33,131ｍｍ３、ＺＢ＝27,603ｍｍ３、固有値解析による局部座屈応力度697Ｎ／ｍｍ２と計算される。
【００８３】
比較例Ｈ０と本発明実施例Ｈ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｈ２は、断面積が比較例Ｈ０の約９１％に減少（9%軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｈ０より若干上昇（103％）し、断面二次モーメントは縦側ＩＡが若干上昇（105％）し、横側ＩＢは同等（101％）である。断面係数は縦側は同等（99％）、横側は若干低下（95％）である。
上記の通りであり、実施例Ｈ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、若干低下する横側の断面係数以外の他の断面性能を同等以上に確保しながら、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
【実施例９】
【００８４】
この実施例以下では、比較例及び実施例の各数値は表を参照することとして、実施例が満たす式、条件を述べ、実施例と比較例との対比について説明する。
【００８５】
[実施例Ｉ１]
実施例Ｉ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たし（（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）、式（５）、（７）、（８）を満たす。すなわち、請求項５の条件をすべて満たす。
なお、この実施例では、下側のコーナー部の縦側及び横側のコーナー長（ＣＡ２、ＣＢ２）が小さく、通常の角形鋼管のコーナー部と同様な直角コーナー部となっている。
【００８６】
比較例Ｉ０と本発明実施例Ｉ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｉ２は、断面積が比較例Ｉ０の約９３％に減少（7％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｉ０と同等（102％）で、断面二次モーメントは縦側ＩＡが大きく上昇（110％）し、横側ＩＢは若干上昇（105％）している。断面係数は縦横とも同等である（101％、98％）である。
上記の通りであり、実施例Ｉ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、僅かに低下する横側の断面係数以外の他の断面性能を同等以上に確保しながら、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
【実施例１０】
【００８７】
[実施例Ｊ１]
実施例Ｊ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００８８】
比較例Ｊ０と本発明実施例Ｊ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｊ１は、断面積が比較例Ｊ０の約９７％に減少（3％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｊ０より２倍以上と特に大幅に上昇（201％）し、断面二次モーメントは縦横とも大きく上昇（いずれも109％）し、断面係数は縦横とも若干上昇ないし同等（103％、102％）である。
上記の通りであり、実施例Ｊ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、断面性能の低下を伴うことなしに、特別大幅に上昇した局部座屈応力度と、大きく上昇した断面二次モーメントを得つつ、若干の軽量化が可能となり、断面効率が向上する。
【実施例１１】
【００８９】
[実施例Ｋ１]
実施例Ｋ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００９０】
比較例Ｋ０と本発明実施例Ｋ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｋ１は、断面積が比較例Ｋ０の約９２％に減少（8％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｋ０より大幅に上昇（145％）し、断面二次モーメントは縦側は若干上昇（104％）し、横側は低下（89％）している。断面係数は縦側は同等（101％）、横側は低下（82％）している。
上記の通りであり、実施例Ｋ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した局部座屈応力度と、若干上昇した縦側の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢは低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００９１】
[実施例Ｋ２]
実施例Ｋ２は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００９２】
比較例Ｋ０と本発明実施例Ｋ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｋ２は、断面積が比較例Ｋ０の約９３％に減少（7％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｋ０より大幅に上昇（122％）し、断面二次モーメントは縦側は若干上昇（107％）し、横側は同等（98％）である。断面係数は縦側は同等（101％）、横側は低下（92％）している。
上記の通りであり、実施例Ｋ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した局部座屈応力度と、若干上昇した縦側の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面係数ＺＢは若干低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００９３】
[実施例Ｋ３]
実施例Ｋ３は、表式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００９４】
比較例Ｋ０と本発明実施例Ｋ３の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｋ２は、断面積が比較例Ｋ０の約９４％に減少（6％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｋ０の約２．５倍程度と特別大幅に上昇（247％）し、断面二次モーメントは縦側は若干上昇（103％）し、横側は同等（93％）である。断面係数は縦側は同等（101％）、横側は低下（82％）している。
上記の通りであり、実施例Ｋ３によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特別大幅に上昇した局部座屈応力度と、若干上昇した縦側の断面二次モーメントを得、充分な軽量化を実現でき、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面二次モーメント及び断面係数ＺＢは若干低下するが、梁などの上側からの荷重に起因する曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例１２】
【００９５】
[実施例Ｌ１]
実施例Ｌ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００９６】
比較例Ｌ０と本発明実施例Ｌ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｌ１は、断面積が比較例Ｌ０の約８８％に減少（12％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｌ０より特別大幅に上昇（179％）し、断面二次モーメントは縦側は若干上昇（104％）し、横側は低下（85％）である。断面係数は縦側は若干上昇（104％）し、横側は低下（74％）である。
上記の通りであり、実施例Ｌ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特に大幅上昇した局部座屈応力度と、若干上昇した縦側の縦側の断面二次モーメント及び断面係数を得つつ、大幅な軽量化が可能となり、断面効率が特別大幅に向上する。
なお、横側についての断面二次モーメント、及び断面係数が低下するが、梁などの曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００９７】
[実施例Ｌ２]
実施例Ｌ２は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【００９８】
比較例Ｌ０と本発明実施例Ｌ２の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｌ２は、断面積が比較例Ｌ０の約９０％に減少（10％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｌ０より特別大幅に上昇（174％）し、断面二次モーメントは縦横とも大きく上昇（113％、108％）し、断面係数は縦側は同等（101％）し、横側は低下（91％）である。
上記の通りであり、実施例Ｌ２によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、特に大幅上昇した局部座屈応力度と、大きく上昇した縦横の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面係数が低下するが、梁などの曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【００９９】
[実施例Ｌ３]
実施例Ｌ３は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３２）、（４２）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【０１００】
比較例Ｌ０と本発明実施例Ｌ３の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｌ３は、断面積が比較例Ｌ０の約９０％に減少（10％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｌ０より大幅に上昇（126％）し、断面二次モーメントは縦側は大幅上昇（114％）し、横側は同等（102％）であり、断面係数は縦側は同等（102％）、横側は低下（87％）である。
上記の通りであり、実施例Ｌ３によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、大幅に上昇した局部座屈応力度と、大きく上昇した縦側の断面二次モーメントを得つつ、充分な軽量化が可能となり、断面効率が顕著に向上する。
なお、横側の断面係数が低下するが、梁などの曲げ力を受ける部材の用途であれば、悪影響のない使用が可能である。
【実施例１３】
【０１０１】
[実施例Ｍ１]
実施例Ｍ１は、式（１）、（２）を満たし、条件（３）、（４）を満たす（（式（３１）、（４１）の幅厚比領域で満たす）。すなわち、請求項１の各式、条件をすべて満たす。
【０１０２】
比較例Ｍ０と本発明実施例Ｍ１の断面積、断面二次モーメント、断面係数、局部座屈応力度をそれぞれ比較すると、実施例Ｍ１は、断面積が比較例Ｍ０の約８６％に減少（14％軽量化）し、局部座屈応力度は比較例Ｍ０より若干上昇（104％）し、断面二次モーメントは縦側横側とも大幅上昇（118％、117％）し、断面係数は縦横とも同等（100％、99％）である。
上記の通りであり、実施例Ｍ１によれば、ＳＴＫＲ４００などの通常断面の角形鋼管と比較して、横側の断面係数に極めて僅かな低下はあるが、若干上昇した局部座屈応力度と、大幅に上昇した縦側・横側の断面二次モーメントを得つつ、他は同等以上を確保して、大幅な軽量化が可能となり、断面効率が特に大幅に向上する。
【０１０３】
上述の各実施例は、角形鋼管の場合であり、鋼材の設計用降伏応力度（Ｆ）が２３５Ｎ／ｍｍ２のものを使用しているが、角形鋼管の場合に、必要に応じて、鋼材の設計用降伏応力度（Ｆ）が２３５〜３２５Ｎ／ｍｍ２のものを使用することができ、用途によってはその下側の範囲の２０５〜３２５Ｎ／ｍｍ２、あるいは上側の範囲３２５〜３７５Ｎ／ｍｍ２のものを用いることができる。
【０１０４】
上述の説明では、コーナー部が直線状の角形鋼管について説明したが、コーナー部が円弧等の弧状の角形鋼管にも適用できる。
【０１０５】
【表１】
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【０１０６】
【表２】
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【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
【表４】
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【０１０９】
【表５】
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【０１１０】
【表６】
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【０１１１】
【表７】
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【０１１２】
【表８】
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【０１１３】
【表９】
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【０１１４】
【表１０】
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【０１１５】
【表１１】
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【０１１６】
【表１２】
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【０１１７】
【表１３】
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【０１１８】
【表１４】
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【０１１９】
【表１５】
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【０１２０】
【表１６】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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