RC造における高強度鉄筋の活用ポイント
目次
1. 高強度鉄筋とは何か｜基本性能と規格の整理
RC造に用いる鉄筋は、JIS規格に基づきSD295、SD345、SD390、SD490など強度区分に分類されます。
その中でも SD345以上を「高強度鉄筋」として扱うケースが多く、高層化・大スパン化・耐震性向上を目的に採用が進んでいます。
● SD345・SD390・SD490の違い
- SD345：一般的な建築物で広く使用。梁主筋、柱主筋に多い。
- SD390：高軸力柱や梁端の曲げ耐力を大きく確保したい場合に有効。
- SD490：超高軸力柱やコアウォールなど高応力領域に用いられる。
● 規格値（降伏点・引張強度・伸び）と設計上の影響
強度が高くなるほど、降伏点や引張強度は向上しますが、一方で伸び能力が相対的に低下し、塑性変形性能の確保が課題となります。
特に耐震設計では、靭性を損なわないよう、強度と変形性能のバランスが重要になります。
● 高強度鉄筋が選択される背景
- 建物の高層化・大スパン化
- 梁・柱寸法を抑えたい建築計画上の要求
- 配筋密度緩和による施工性向上
- 省力化・省施工を求める現場課題
これらのニーズから、設計段階で高強度鉄筋が選択される場面は確実に増えています。
2. 高強度鉄筋を活用するメリット
● 断面縮小による有効空間の確保
高強度化によって必要鉄筋量が減少し、梁・柱の断面縮小が可能になります。
特にマンションの梁成・壁厚の減少は販売価値向上にも直結します。
● 鉄筋量削減による施工性向上
配筋密度が高い部位は、かぶり不足・コンクリート充填不良などのリスクが増加します。
高強度鉄筋を用いることで配筋量を減らし、コンクリート品質の安定化にも寄与します。
● 耐震性能改善
柱・梁の耐力を効率的に高めることができ、特に高軸力柱や耐震壁端部で効果が大きい。
必要な補強筋量が減り、拘束効果の確保が容易になります。
● コストメリット・デメリット
- △ 鉄筋単価は高い
- ○ 鉄筋量減少により総工費は逆に低減する場合も
- ○ 施工効率・工程短縮による効果も大きい
総合的に見ると中高層建築～超高層建築では十分にメリットがある素材です。
3. 活用時に注意すべき設計ポイント
● 降伏強度の高さと塑性変形性能のバランス
強度が高い＝靭性も高い、とは限りません。
耐震設計では柱・梁の塑性ヒンジ形成などを考慮し、過度な高強度化が破壊性状を変化させないかを確認する必要があります。
● 終局限界状態の検討
高強度化により終局耐力は向上しますが、部材の破壊モードが脆性的に移行する場合があります。
特にせん断破壊先行の危険性に注意が必要です。
● 強柱弱梁との関係
梁主筋だけを高強度化すると、柱梁耐力比のバランスが崩れ、設計思想に反する場合があります。
柱側の強度も合わせて検討し、一貫性のある耐震架構とすることが重要です。
● 付着強度・定着長さ
高強度鉄筋では必要定着長さが増えることがあり、梁端部などで納まりが厳しい事例も多い。
定着金物の併用、機械式定着の採用なども併せて検討します。
4. 部位別に見る高強度鉄筋の活用シーン
4-1. 柱部材
柱は高軸力を負担するため、高強度鉄筋との相性が良い部位です。
- 柱主筋の高強度化 → 断面縮小・クリアランス確保に有効
- フープ筋の高強度化（SD785など） → 拘束力向上、靭性改善
高層住宅・オフィスビルのコア部で多く採用されています。
4-2. 梁部材
梁端部は曲げとせん断が集中するため、主筋の高強度化が特に効果的です。
- 梁成を抑えたい建築計画
- 配筋集中部の施工性確保
- スラブ・梁貫通部の納まり改善
ただし、梁端は塑性ヒンジが形成されるため、過強度化による変形性能低下に注意が必要です。
4-3. 耐震壁・コアウォール
- 高軸力域ではSD490以上が有効
- 壁端部の拘束筋に高強度化を適用しやすい
- ただし壁端の過度な強度増加は破壊モードに影響するため慎重に判断
高強度鉄筋と高強度コンクリートの組合せは超高層建築での標準的手法になりつつあります。
5. 施工段階での注意点
● 加工性（曲げ加工Rの制限）
高強度鉄筋は加工性が低下し、規定以上に小さな曲げRを要求すると割れ・折損のリスクがあります。
加工機の適合性や工場製作に注意が必要です。
● 接合方法（溶接・機械式継手）
- 溶接不可の規格も多い
- 機械式継手が標準化されている
特にSD490以上では機械式継手の採用が前提となることが一般的です。
● 現場で発生しやすい不具合
- 曲げ加工不良
- かぶり不足
- 鉄筋の浮き・交差部の浮き上がり
高強度化によって鉄筋径が太くなるため、スペーサー位置や結束方法にも注意を払う必要があります。
● 品質管理（ミルシート確認・受入検査）
高強度鉄筋は性能差が工事品質に直結するため、
ロット管理・材質確認・寸法検査の徹底が欠かせません。
6. 近年の高強度鉄筋に関する技術動向
● SD590・SD685など超高強度鉄筋の普及
海外ではSD600級が一般的であり、日本でも徐々に採用が進んでいます。
特に鉄骨造＋RCコアの超高層建築では標準化されつつあります。
● 高強度鉄筋 × 高強度コンクリート
高強度コンクリート（Fc100〜150）の普及に伴い、
鉄筋も高強度化が求められ、組合せ設計が重要性を増しています。
● 国内外の採用事例
- 国内：高層マンションのコアウォール
- 海外：超高層オフィスビルのメガカラム
- インフラ：橋脚や耐震補強工事など
日本でも部材の大型化・高応力化により、今後の採用はさらに加速すると予想されます。
7. まとめ｜高強度鉄筋の使いどころを見極める
高強度鉄筋は多くのメリットがある一方、設計・施工・コストの3点で慎重な検討が欠かせません。
- 断面縮小・施工性向上・耐震性能改善に大きな効果
- 塑性変形性能の確保、せん断破壊リスクなどを総合判断する必要
- 無条件に採用するのではなく、構造計画に応じて最適化する姿勢が重要
RC造の高度化が進む中で、
高強度鉄筋は「適切に使えば非常に強力な武器になる」素材と言えます。
