(57)【要約】【課題】軽量化した上で断面性能を低減させないＨ形鋼を提供すること。【解決手段】Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、（Ｂ／Ｈ）≦０．７７である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼で、辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚（ｔ２）の関係が１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１）およびフランジ厚（ｔ２）の関係が５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０であり、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０であるようにＨ形鋼の寸法を設定している。【選択図】図１
2009191487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼であって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５  ・・・（２）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１），フランジ厚（ｔ２）の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０  ・・・（３）
であり、さらに、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
であることを特徴とするＨ形鋼。
【請求項２】
Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼であって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５×√（２３５／Ｆ）  ・・・（２ａ）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１），フランジ厚（ｔ２）の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０×√（２３５／Ｆ）  ・・・（３ａ）
ここに、Ｆは鋼材の基準強度（Ｎ／ｍｍ２）で、２３５≦Ｆ＜３２５
であり、さらに、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
であることを特徴とするＨ形鋼。
【請求項３】
前記Ｈ形鋼が小梁用のＨ形鋼であることを特徴とする請求項１または２に記載のＨ型鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床版あるいは屋根床版を直接支持し柱と直接連結されない小梁あるいは弾性設計範囲で使用する梁等に使用されるＨ形鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｈ形鋼としては、次の（１）〜（５）のような各種Ｈ形鋼が知られている。
【０００３】
（１）フランジ幅厚比が１０以下、かつ、加工硬化を開始した後６％までの歪範囲における加工硬化指数が０．２以上であり、６％以上の歪範囲における塑性変形応力の上昇勾配が、最大モーメントを生じる位置の近傍のモーメント勾配より大きいことにより、最大モーメントを生じる位置に発生した塑性域がその周囲に拡大する、耐震性に優れたＨ形鋼が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
（２）ウェブ厚・フランジ厚比が１．２〜４であり、柱梁接合部パネル内のダブラープレートや斜めスチフナ等による補強を省略可能な柱用のＨ形鋼が知られている（例えば、特許文献２参照。）
【０００５】
（３）ウェブ厚・フランジ厚比が１．１〜２．０であり、柱梁接合部における梁フランジ接合位置の水平スチフナ、パネル内のダブラープレートや斜めスチフナ等による補強が省略可能な柱用のＨ形鋼が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
（４）薄肉ウェブＨ形鋼であって、ウェブ厚・フランジ厚比が０．５以下、かつ、圧延製造時のウェブ波打ち現象を防止するために、ウェブに所定間隔をおいて凹凸を形成したＨ形鋼が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
（５）薄肉ウェブＨ形鋼であって、ウェブ厚・フランジ厚比が０．５以下、かつ、圧延製造時のウェブ波打ち現象を防止するために、ウェブの一側面のみの長手方向全長に少なくても１本の突条補強リブが設けられたＨ形鋼が知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００８】
また、従来、Ｈ形鋼に関する技術としては、次の（Ａ）〜（Ｄ）のような技術も知られている。
【０００９】
（Ａ）耐震性に優れた柱・梁部材とするために、Ｈ形鋼の塑性変形能力を確保する必要があることから、フランジ幅厚比およびウェブ幅厚比を、「ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２」や「特開２００２−８８９７４号公報」で示されるように、変形能力があると言われる比較的小さい数値範囲（主用途が梁である辺・高さ比が０．７７以下の範囲では、フランジ幅厚比の上限１０．０、ウェブ幅厚比の上限５６．６）で規定している。
【００１０】
（Ｂ）断面二次モーメントおよび断面係数の対重量効率を向上させるために、梁用Ｈ形鋼のウェブ厚・フランジ厚比を、「ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２」で示されるように比較的小さい数値範囲（主用途が梁である辺・高さ比が０．７７以下の範囲では、ウェブ厚・フランジ厚比の上限０．７５）で規定している。
【００１１】
（Ｃ）柱梁接合部パネル内のダブラープレートや斜めスチフナ等による補強を省略するために、柱用Ｈ形鋼のウェブ厚・フランジ厚比を、比較的大きい数値範囲（ウェブ厚・フランジ厚比の下限１．１）で規定することも知られている（例えば、前記特許文献２、または特許文献３参照）。
【００１２】
（Ｄ）圧延製造時のウェブ波打ち現象を防止しつつ薄肉ウェブＨ形鋼を実現するために、ウェブ厚・フランジ厚比を、比較的小さい数値範囲（ウェブ厚・フランジ厚比の上限０．５）で規定することも知られている（例えば、特許文献４、または特許文献５参照）。
【特許文献１】特開２００２−８８９７４号公報
【特許文献２】特開２０００−５４５６０号公報
【特許文献３】特開２００３−１５５７７９号公報
【特許文献４】特開昭５９−１４１６５８号公報
【特許文献５】特開昭６１−１６２６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
Ｈ形鋼の形状については、ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２（熱間圧延形鋼の形状，寸法，質量及びその許容差）に記載されている各種のＨ形鋼が知られている。
【００１４】
ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２「熱間圧延形鋼の形状，寸法，質量及びその許容差」について、後記の表１に、当該ＪＩＳ掲載の「付表８  Ｈ形鋼の標準断面寸法とその断面積，単位質量，断面特性」における断面寸法を転記し、さらに表１中に、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）と、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２））、ウェブ幅厚比（（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）を示すように、下記（ａ）〜（ｃ）のことがわかる。
（ａ）フランジ幅厚比は３．１〜１３．４の範囲にある。
（ｂ）ウェブ幅厚比は８．０〜５６．６の範囲にある。
（ｃ）ウェブ厚・フランジ厚比は０．５３〜１．００の範囲となっている。
表１における従来の各種Ｈ形鋼の辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）が、０．７７以下の従来の各種Ｈ形鋼を図１に白○印で、また、表１における辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）が、０．７７を超える従来の各種Ｈ形鋼を×印でプロットして示す。
図１は、横軸をフランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２））とし、縦軸をウェブ幅厚比（（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）として示すグラフである。
また、図２には、横軸を辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）とし、縦軸をウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）として、表１に示す各種従来のＨ形鋼をプロットして示す。
【００１５】
ここで、辺・高さ比が、０．７７以下の範囲（Ｈ形鋼におけるフランジの幅で、細幅系列または中幅系列の圧延Ｈ形鋼として市販されている）は、主用途が梁に分類され、また、辺・高さ比が０．７７超の範囲（Ｈ形鋼におけるフランジの幅で、広幅系列圧延Ｈ形鋼として市販されている）は、主用途が柱やブレースに分類できる。なお、表１では、高さ×辺（Ｈ×Ｂ）（単位ｍｍ）が、１５０×１００、２００×１５０、２５０×１７５、３００×２００、３５０×２５０、４００×３００、４５０×３００、５００×３００、６００×３００、７００×３００、８００×３００、９００×３００（ｍｍ）が中幅系列であり、高さ（Ｈ）と辺（Ｂ）が同じ寸法が広幅系列であり、それ以外が細幅系列である。
【００１６】
そこで、主用途が梁である、辺・高さ比が０．７７以下の範囲に限定すれば、次の（ｄ）〜（ｆ）のことがわかる。
（ｄ）フランジ幅厚比は、３．１〜１０．０の範囲であり、
（ｅ）ウェブ幅厚比は、１７．２〜５６．６の範囲であり、
（ｆ）ウェブ厚・フランジ厚比は、０．５３〜０．７５の範囲となっている。
【００１７】
前記（ｄ）〜（ｆ）のように設定されているのは、次の（ｇ）（ｈ）のような理由である。
【００１８】
（ｇ）フランジ幅厚比が３．１〜１０．０の範囲で、ウェブ幅厚比が１７．２〜５６．６の範囲と比較的小さい数値範囲となっているのは、部材断面を構成する板要素の幅と厚さとの比が大きいと、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。
【００１９】
（ｈ）さらに、ウェブ厚・フランジ厚比が０．５３〜０．７５と比較的小さい数値範囲になっているのは、梁が曲げ応力を受ける部材のため、フランジを厚くし、ウェブを薄くすることにより、単位断面積当たりの断面二次モーメントおよび断面係数がアップすることに起因している。
【００２０】
ところで、小梁は、使用される本数が大梁に比べて多いため、必要とされる断面性能を低下させないで１本あたりの重量を軽量化できると、１本当りのコスト低減が小さくても、構造物の本体のコストの低減に大きく寄与できる。
例えば、小梁等を、その耐震性能を低下させることなく、梁重量を１０％以上軽量化できると、梁の単価を例えば１０％程度低減でき、そのため、構造物本体のコストを格段に低減できるばかりでなく、構造物を軽量化でき、構造物が軽量化された分、柱の負担が小さくなるため、構造物の耐震性能の向上にも寄与することができる。
本発明は前記のような課題を解消したＨ形鋼を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明のＨ形鋼では、Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼であって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚ｔ２の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５  ・・・（２）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１），フランジ厚（ｔ２）の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０  ・・・（３）
であり、さらに、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
であることを特徴とする。
【００２２】
また、第２発明のＨ形鋼では、Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼であって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５×√（２３５／Ｆ）  ・・・（２ａ）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１），フランジ厚（ｔ２）の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０×√（２３５／Ｆ）  ・・・（３ａ）
ここに、Ｆは鋼材の基準強度（Ｎ／ｍｍ２）で、２３５≦Ｆ＜３２５
であり、さらに、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
であることを特徴とする。
また、第３発明では、第１発明または第２発明のＨ型鋼において、前記Ｈ形鋼が小梁用のＨ形鋼であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、（Ｂ／Ｈ）≦０．７７である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼で、辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚ｔ２の関係が１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚ｔ１およびフランジ厚ｔ２の関係が５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０であり、ウェブ厚ｔ１とフランジ厚ｔ２の関係が０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０であるようにＨ形鋼の寸法を設定すると、Ｈ形鋼１本あたりの重量を従来の場合より１０％程度軽量化でき、Ｈ形鋼１本当りのコストを低減することができ、これを使用した構造物のコストの低減に大きく寄与できる。例えば、小梁を、その耐震性能を低下させることなく、小梁重量を１０％以上軽量化でき、小梁の単価を例えば１０％程度低減でき、そのため、構造物のコストを格段に低減できるばかりでなく、小梁の軽量化により構造物を軽量化でき、耐震性能の向上を図ることもできる。
特に、汎用性の高い小梁用のＨ形鋼に適用できるので、従来のＨ形鋼よりも断面積を１０％程度低減した上、従来と同等以上の断面性能を有する小梁とすることができるので、安価で断面二次モーメントを１５％程度以上最大６０％程度、断面係数を同等程度以上最大１５％程度向上させた小梁とすることができる。
また、本発明によると、Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、（Ｂ／Ｈ）≦０．７７である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼で、辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚ｔ２の関係が１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５×√（２３５／Ｆ）であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚ｔ１およびフランジ厚ｔ２の関係が５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０×√（２３５／Ｆ）であり、ウェブ厚ｔ１とフランジ厚ｔ２の関係が０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０であるようにＨ形鋼の寸法を設定すると、鋼材の基準強度としての前記Ｆ（Ｎ／ｍｍ２）が２３５≦Ｆ＜３２５と広げた場合でも、Ｈ形鋼１本あたりの重量を従来の場合より断面積から見て、少なくとも５％程度以上最大１５％程度軽量化でき、Ｈ形鋼１本当りのコストを低減することができ、これを使用した構造物のコストの低減に大きく寄与できる。例えば、小梁を、その耐震性能を低下させることなく、小梁重量を少なくとも５％程度以上最大１５％軽量化でき、小梁の単価を例えば５％程度以上１５％程度低減でき、そのため、構造物のコストを格段に低減できるばかりでなく、小梁の軽量化により構造物を軽量化でき、耐震性能の向上を図ることもできる。
また、前記と同様、汎用性の高い小梁用のＨ形鋼に適用できるので、従来のＨ形鋼よりも断面積を少なくとも５％程度以上最大１５％程度低減した上、従来と同等以上の断面性能を有する小梁とすることができるので、安価で断面二次モーメントを５％程度以上最大６５％程度、断面係数を同等程度以上最大２０％程度向上させた小梁とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
先ず、図３には、本発明のＨ形鋼１および従来のＨ形鋼２の各部の代表寸法が示されている。符号ＨはＨ形鋼１（２）の高さ寸法（ｍｍ）、Ｂは圧延Ｈ形鋼１，２のフランジ幅である辺の長さ寸法（ｍｍ）を、ｔ１はウェブ３の厚さ寸法（ｍｍ）を、ｔ２はフランジ４の厚さ寸法（ｍｍ）を、ｒはウェブ３とフランジ４との内隅部の曲率半径アール（ｍｍ）をそれぞれ示している。
【００２６】
そして、本発明においても、主用途を梁とするために、前記の従来の場合と同様、本発明において使用するＨ形鋼は、Ｈ形鋼１の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さＢ（辺の長さを、単に辺ともいう）の関係が下記（１）式を満足するようにしている。
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
【００２７】
前記のように、Ｈ形鋼１の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係を規定した理由については、前記の従来と同様、Ｈ形鋼１の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の比である辺・高さ比Ｂ／Ｈが０．７７未満であるか、以上であるかは、辺・高さ比Ｂ／Ｈが０．７７を超える場合には柱用として使用され、Ｂ／Ｈが０．７７以下の場合には、中幅または小幅なＨ形鋼を区分している実用上の指標であるので、これを本発明でも採用している。
【００２８】
しかも、本発明の第１の実施形態で対象としているＨ形鋼は、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）が０．７７以下に属するＨ形鋼で、主として小梁用のＨ形鋼で、引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級（鋼材の基準強度Ｆが２３５Ｎ／ｍｍ２）である。すなわち、ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１においてＳＳ４００（引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２〜５１０Ｎ／ｍｍ２）、ＪＩＳ  Ｇ  ３１０６においてＳＭ４００Ａ、Ｂ、Ｃ（引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２〜５１０Ｎ／ｍｍ２）、ＪＩＳ  Ｇ  ３１３６においてＳＮ４００Ａ、Ｂ、Ｃ（引張強さ４００Ｎ／ｍｍ２〜５１０Ｎ／ｍｍ２）に相当するＨ形鋼である。
【００２９】
加えて、本発明のＨ形鋼では、弾性範囲で使用するＨ形鋼であり、特に例えば、小梁用のＨ形鋼とすることにより、弾性範囲の使用に留まることから、梁部材の必要塑性変形能力はゼロ（塑性率１．０）で十分となる。
このように、本発明において対象とするＨ形鋼１は、弾性範囲で使用するＨ形鋼であり、必要塑性変形能力をゼロ（塑性率１．０）とすることによって、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）およびウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は、「ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２」や「特開２００２−８８９７４」で示される数値範囲、すなわち、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）の上限値１０．０およびウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）の上限値５６．６より大きくしている。
【００３０】
なお、本発明におけるＨ形鋼１のフランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）およびウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）の上限値としては、建築基準法（平成１９年５月１８日国土交通省告示第５９６号）で定められている制限値を満足すればよく、引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級（鋼材の基準強度Ｆが２３５Ｎ／ｍｍ２）の場合には、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）は１５．５以下であり、ウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は７１．０以下となる。
したがって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚ｔ２の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５  ・・・（２）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚ｔ１，フランジ厚ｔ２の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０  ・・・（３）
としている。
【００３１】
一方、上記のフランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）およびウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）を、通常（従来の場合）より大きくすることにより、Ｈ形鋼１の断面の高さ（Ｈ）および辺（Ｂ）の寸法を拡大できることから、ウェブ厚ｔ１がフランジ厚ｔ２と同厚より若干小さい程度でも、曲げ応力に抵抗するうえでの単位断面積当たりの断面二次モーメント（Ｉ）および断面係数（Ｚ）を従来の場合よりも高めて、剛性（特に強軸回り）を向上させることが可能となる。
よって、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）は、「ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２」で示される数値範囲、すなわち、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）の上限値０．７５より大きくできる。
従って、本発明では、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）の下限値として、０．７５より大きくしている。
【００３２】
なお、ウェブ厚ｔ１がフランジ厚ｔ２と同厚以上になると、断面二次モーメントＩおよび断面係数Ｚの対重量効率が悪化するため、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）は、１．０未満としている。
従って、本発明のＨ形鋼１では、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）の上下限値として、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
としている。
【００３３】
前記のような条件で各種寸法に設定された本発明の各種のＨ形鋼１を本発明例Ａ〜Ｈとして表２に示す。表２には、断面寸法と、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）と、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）と、ウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）と、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）と、及び断面性能を示す。また、表２には、本発明例Ａ〜Ｈに対応する従来の各種のＨ形鋼２を従来例Ａ〜Ｈとして表２に合わせて示した。また、表２には、本発明例Ａ〜Ｈとこれに対応する従来例Ａ〜Ｈとの、断面積比、強軸回りの断面二次モーメント比および強軸回りの断面係数比を示した。
なお、フランジ幅厚比を横軸，ウェブ幅厚比を縦軸にとった図１に示す座標軸上において、従来例Ａ（〜Ｈ）から本発明例Ａ（〜Ｈ）への移動距離（ｍｍ）を各実施例ごとに算出すると、下記のようになり、本発明の実施例ＡおよびＢ（横軸：フランジ幅厚比、縦軸：ウェブ幅厚比における座標軸上での移動距離＞３０）は，Ｃ〜Ｈ（同じ座標軸上での移動距離＜２５）より移動距離（ｍｍ）が大きくなる分、断面二次モーメント比が大きくなることがわかった。
実施例      従来例から本発明例への移動距離      断面二次モーメント比
Ａ            ３３．３                          １．６１
Ｂ            ３１．８                          １．３９
Ｃ            ２３．６                          １．１７
Ｄ            ２３．３                          １．２４
Ｅ            １８．４                          １．１８
Ｆ            ２３．１                          １．２１
Ｇ            ２２．０                          １．１４
Ｈ            １９．７                          １．１４
【００３４】
【表１】
2009191487.tif 000003
【００３５】
【表２】
2009191487.tif 000004
【００３６】
表２における本発明のＨ形鋼である本発明例Ａ〜Ｈと、これに対応した従来のＨ形鋼である従来例Ａ〜Ｈを比較すると、従来例に比べて、ウェブ厚ｔ１およびフランジ厚ｔ２を小さくし、高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺（Ｂ）を大きくした本発明のＨ形鋼の本発明例Ａ〜Ｈでは、断面積Ａで１０％から１４％低減でき、強軸回りの断面二次モーメント（Ｉ）比で１４％から６１％性能向上でき、また、強軸回りの断面係数（Ｚ）比で同等から１７％性能向上できることがわかる。
なお、表１において、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）の最小値としては、０．３３であることがわかる。
【００３７】
また、図１からわかるように、フランジ幅厚比−ウェブ幅厚比のグラフ上において、本発明の前記式（１）から（４）の条件を満たす本発明例Ａ〜Ｈを含むＨ形鋼１は、従来公知のＨ形鋼の領域と明確に区別できる領域のＨ形鋼であることがわかる。
また、図２からわかるように、辺・高さ（Ｂ／Ｈ）−ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）のグラフ上において、本発明の前記式（１）から（４）の条件を満たす本発明例Ａ〜Ｈを含むＨ形鋼１は、従来公知のＨ形鋼の領域と明確に区別できる領域のＨ形鋼であることがわかる。
また、表２および図１，２からわかるように、本発明のように、寸法設定されたＨ形鋼１は従来公知のＨ形鋼の場合よりも、格段に断面性能が優れたＨ形鋼とすることができる。
【００３８】
図１および表２では、鋼材の基準強度Ｆが２３５Ｎ／ｍｍ２の場合における本発明の実施例および従来例の断面性能を示したが、次に、前記実施形態と同様に、鋼材の基準強度Ｆ（Ｎ／ｍｍ２）が２３５≦Ｆ＜３２５である場合、また具体的な基準強度Ｆが２５５Ｎ／ｍｍ２あるいは３２５Ｎ／ｍｍ２場合における本発明の実施例の断面性能について、従来例と比較して説明する。
【００３９】
前記のように、小梁用のＨ形鋼とすることにより、弾性範囲の使用に留まることから、梁部材の必要塑性変形能力はゼロ（塑性率１．０）で十分となる。よって、フランジ幅厚比およびウェブ幅厚比は、「ＪＩＳ  Ｇ  ３１９２」や「特開２００２−８８９７４」で示される数値範囲（フランジ幅厚比の上限１０．０、ウェブ幅厚比の上限５６．６）より大きくできる。本発明におけるＨ形鋼１のフランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）およびウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）の上限値としては、建築基準法（平成１９年５月１８日国土交通省告示第５９６号）で定められている制限値を満足すればよく、引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級（鋼材の基準強度Ｆが２３５Ｎ／ｍｍ２）の場合には、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）は１５．５以下であり、ウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は７１．０以下となることから、引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級（鋼材の基準強度Ｆが、２３５≦Ｆ＜３２５Ｎ／ｍｍ２）で、基準強度をＦとした場合には、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）は１５．５×√（２３５／Ｆ）以下とすればよく、かつウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は７１．０×√（２３５／Ｆ）以下とすればよい。
例えば、基準強度Ｆ（Ｎ／ｍｍ２）が２５５である場合には、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）は１５．５×√（２３５／２５５）以下とすればよく、かつウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は７１．０×√（２３５／２５５）以下とすればよい。
また、基準強度Ｆ（Ｎ／ｍｍ２）が３２５である場合には、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）は１５．５×√（２３５／３２５）以下とすればよく、かつウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）は７１．０×√（２３５／３２５）以下とすればよい。
【００４０】
前記のような鋼材の基準強度Ｆが、２３５≦Ｆ＜３２５Ｎ／ｍｍ２）を要求される本発明のＨ形鋼およびその各部の寸法は、次のように設定される。
【００４１】
Ｈ形鋼の高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺の長さ（Ｂ）の関係が、
（Ｂ／Ｈ）≦０．７７  ・・・（１）
である引張強さが４００Ｎ／ｍｍ２級のＨ形鋼であって、前記辺の長さ（Ｂ）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
１０．０＜Ｂ／（２×ｔ２）≦１５．５×√（２３５／Ｆ）  ・・・（２ａ）
であり、かつ、前記高さ（Ｈ）とウェブ厚（ｔ１），フランジ厚（ｔ２）の関係が、
５６．６＜（Ｈ−２×ｔ２）／ｔ１）≦７１．０×√（２３５／Ｆ）  ・・・（３ａ）
ここに、Ｆは鋼材の基準強度（Ｎ／ｍｍ２）で、２３５≦Ｆ＜３２５
であり、さらに、ウェブ厚（ｔ１）とフランジ厚（ｔ２）の関係が、
０．７５＜（ｔ１／ｔ２）＜１．０  ・・・（４）
であるＨ形鋼とすればよい。
【００４２】
例えば、鋼材の基準強度Ｆが２５５Ｎ／ｍｍ２の場合について、前記のような条件で各種寸法に設定された本発明の各種のＨ形鋼１を本発明例Ａ〜Ｈとして表３に示す。表３に、断面寸法と、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）と、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）と、ウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）と、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）と、及び断面性能を示す。また、表３に、本発明例Ａ〜Ｈに対応する従来の各種のＨ形鋼２を従来例Ａ〜Ｈとして合わせて示した。また、表３に、本発明例Ａ〜Ｈとこれに対応する従来例Ａ〜Ｈとの、断面積比、強軸回りの断面二次モーメント比および強軸回りの断面係数比を示した。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表３に示す本発明の実施例の断面性能のように、本発明例Ａ〜Ｈは、小梁用のＨ形鋼として、いずれも辺・高さ比が０．７７以下、フランジ幅厚比が１０．０超１４．８８以下、ウェブ幅厚比が５６．６超６８．１６以下、ウェブ厚・フランジ厚比が０．７５超１．０未満となっている。
【００４５】
また、表３における本発明のＨ形鋼である本発明例Ａ〜Ｈと、これに対応した従来のＨ形鋼である従来例Ａ〜Ｈを比較すると、従来例に比べて、ウェブ厚ｔ１およびフランジ厚ｔ２を小さくし、高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺（Ｂ）を大きくした本発明のＨ形鋼の本発明例Ａ〜Ｈでは、断面積Ａで９％から１３％低減でき、強軸回りの断面二次モーメント（Ｉ）比で６％から６１％性能向上でき、また、強軸回りの断面係数（Ｚ）比で同等から１７％性能向上できることがわかる。
【００４６】
また、鋼材の基準強度Ｆが３２５Ｎ／ｍｍ２の場合について、前記のような条件で各種寸法に設定された本発明の各種のＨ形鋼１を本発明例Ａ〜Ｈとして表４に示す。表４には、断面寸法と、辺・高さ比（Ｂ／Ｈ）と、フランジ幅厚比（Ｂ／（２×ｔ２）と、ウェブ幅厚比（Ｈ−２×ｔ２）／（ｔ１）と、ウェブ厚・フランジ厚比（ｔ１／ｔ２）と、及び断面性能を示す。また、表４には、本発明例Ａ〜Ｈに対応する従来の各種のＨ形鋼２を従来例Ａ〜Ｈとして表４に合わせて示した。また、表４には、本発明例Ａ〜Ｈとこれに対応する従来例Ａ〜Ｈとの、断面積比、強軸回りの断面二次モーメント比および強軸回りの断面係数比を示した。
【００４７】
【表４】
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【００４８】
表４に示す本発明の実施例の断面性能のように、本発明例Ａ〜Ｈは、小梁用のＨ形鋼として、いずれも辺・高さ比が０．７７以下、フランジ幅厚比が１０．０超１３．１７以下、ウェブ幅厚比が５６．６超６０．３５以下、ウェブ厚・フランジ厚比が０．７５超１．０未満となっている。
【００４９】
また、表４における本発明のＨ形鋼である本発明例Ａ〜Ｈと、これに対応した従来のＨ形鋼である従来例Ａ〜Ｈを比較すると、従来例に比べて、ウェブ厚ｔ１およびフランジ厚ｔ２を小さくし、高さ（Ｈ）およびフランジ幅である辺（Ｂ）を大きくした本発明のＨ形鋼の本発明例Ａ〜Ｈでは、断面積Ａで５％から１０％低減でき、強軸回りの断面二次モーメント（Ｉ）比で５％から６５％性能向上でき、また、強軸回りの断面係数（Ｚ）比で同等から２０％性能向上できることがわかる。
【００５０】
本発明のＨ形鋼１は、細幅の小梁以外にも、細幅の梁や、中幅の小梁および梁にも適用するようにしてもよい。
また、本発明のＨ形鋼１は、圧延Ｈ形鋼をはじめとして、溶接組立Ｈ形鋼、山形鋼や溝形鋼などを用いてファスニング組立した組立断面Ｈ形鋼でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の各種Ｈ形鋼と従来の各種Ｈ形鋼とのウェブ幅厚比とフランジ幅厚比との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の各種Ｈ形鋼と従来の各種Ｈ形鋼とのウェブ厚・フランジ厚比と辺・高さ比との関係を示すグラフである。
【図３】Ｈ形鋼の各部の代表寸法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    本発明のＨ形鋼
２    従来のＨ形鋼
３    ウェブ
４    フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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