横座屈（曲げねじり座屈） — 実践ガイドとベストプラクティス

鉄骨造の設計では最も頻繁に遭遇する座屈問題だ。H形鋼の梁は開断面でねじり剛性が低いから、横座屈が常に設計上の制約になる。

細長比パラメータ：

低減係数：

そう。曲線a（$\alpha_{LT} = 0.21$）が最も座屈しにくい断面（圧延H形鋼）、曲線d（$\alpha_{LT} = 0.76$）が最も座屈しやすい断面（溶接I形鋼の高断面）。断面形状と製作方法で使い分ける。

AISCではシンプルに3区間：

1. $L_b \leq L_p$ — 塑性モーメント $M_p$ まで到達。横座屈なし

2. $L_p < L_b \leq L_r$ — 非弾性横座屈。$M_p$ と $0.7M_y$ の間で線形内挿

3. $L_b > L_r$ — 弾性横座屈。$M_{cr}$ で評価

$L_r$ はもう少し複雑だが、断面諸元と材料強度から計算できる。$L_p$ は「横拘束がこの間隔以下なら塑性モーメントが出る」という限界距離で、設計で最もよく使う値だ。

横拘束の設計には強度条件と剛性条件の両方を満たす必要がある。

AISC Appendix 6 によると：

• 必要拘束力 — 梁の圧縮フランジ力の2%（$P_{br} = 0.02 M / h_o$）
• 必要拘束剛性 — 座屈荷重の増加に必要な最小剛性

2%は小さく見えるが、大スパンの梁では相当な力になる。横拘束材の接合部がこの力を伝達できるように設計すること。スラブのスタッド溶接や小梁の接合ボルトがこの力を負担する。

典型的なフロー：

1. 手計算で $M_{cr}$ を計算 — 上記の理論式

2. FEM固有値座屈で $M_{cr,FEM}$ を取得 — 手計算との整合を確認

3. モード形状で横座屈モードを特定 — 局所座屈と区別

4. $C_b$ の効果を確認 — 実際のモーメント分布での結果

5. 必要に応じて非線形解析 — 非標準ケースのみ

10%以内の差なら正常（離散化誤差や近似式の差）。それ以上ずれたら：

• ワーピング拘束条件の確認 — 梁要素の端部ワーピング条件
• 荷重作用位置 — せん断中心と重心のオフセット
• モーメント分布 — FEMの荷重条件が理論の仮定と一致するか

• [ ] 圧縮フランジはどちらか（正曲げ/負曲げで変わる）を確認したか
• [ ] 横拘束間距離 $L_b$ を正しく測定したか
• [ ] $C_b$ は実際のモーメント分布に基づいて計算したか（$C_b = 1.0$ は保守的すぎる場合がある）
• [ ] 荷重作用位置の偏心（上フランジ/下フランジ/せん断中心）を考慮したか
• [ ] 横拘束材の強度・剛性は十分か
• [ ] 地震時の逆曲げで下フランジが圧縮になるケースを検討したか
• [ ] FEMを使った場合、ワーピング自由度の設定は正しいか

実際に多くの被害事例がある。通常の荷重状態ではスラブが上フランジを拘束して横座屈を防いでいるが、地震時に下フランジが圧縮になると拘束がなくなる。耐震設計では必ずこのケースを検討すること。