- 鉄のヤング率って結局いくつなの？
- SS400とSN490で値は変わるの？
- 単位はN/mm²？GPa？kN/mm²？
- たわみ計算でどう使うの？
- 鋼材と「鉄」と「鋳鉄」で値が違うの？
- 温度で値は変わる？
上記の様な悩みを解決します。
たわみ計算をしようとして「鉄のヤング率を入れる」場面に来た瞬間、「あれ、鋼材って強度違うのに、ヤング率も変わるんだっけ？」と手が止まる人は多いと思います。結論から言うと「鋼材なら強度に関係なく、ヤング率はほぼ一定」というのが面白いところ。本記事では、鉄のヤング率の値・単位・鋼種ごとの違い・計算での使い方を、構造計算書を読む施工管理の視点で整理します。
なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。
それではいってみましょう！
鉄のヤング率とは？
鉄のヤング率とは、結論「鉄（鋼）が引張・圧縮を受けたときの『応力 ÷ ひずみ』で求まる比例定数のこと。建築鋼材ではおおむね 205,000 N/mm²（205 GPa）」のことです。
ヤング率そのものの一般的な定義や、コンクリートや木材との比較、ポアソン比との違いについては別記事で詳しく解説しています。
本記事は「鉄に絞った場合の数値・実務での扱い方」に特化して書いていきます。
まず押さえたい結論3つ
まず押さえたい結論3つは、鉄（鋼）のヤング率はおおむね 205,000 N/mm² でこれは構造計算で「決め打ち」で使う値、SS400 でも SN490 でも SM490 でもヤング率は同じ（強度や降伏点は違うがヤング率は変わらない）、ステンレス鋼や鋳鉄では値が変わるので注意、というあたり。
この「鋼種が違ってもヤング率は同じ」というのが、初学者がちょっとハマりやすいポイント。降伏点（材料の強さ）と剛性（材料の硬さ）は別の話で、ヤング率は剛性の話、降伏点は強さの話、という整理を最初にしておくと混乱しません。
鉄のヤング率の代表値（建築で使う数字）
実務で出てくる代表値はほぼこの一覧で完結します。
| 材料 | ヤング率 (N/mm²) | ヤング率 (GPa) | ヤング率 (kN/mm²) |
|---|---|---|---|
| 鋼材（一般的な構造用） | 205,000 | 205 | 205 |
| 鋳鉄 | 100,000〜170,000 | 100〜170 | 100〜170 |
| ステンレス（SUS304） | 197,000〜200,000 | 197〜200 | 197〜200 |
| 純鉄 | 約 211,000 | 約 211 | 約 211 |
| アルミニウム | 70,000 | 70 | 70 |
| コンクリート（Fc24） | 25,000 | 25 | 25 |
建築鉄骨で構造計算をするときは、迷わず205,000 N/mm²（＝ 205 GPa ＝ 205 kN/mm²）を使ってOKです。
「建築鋼材＝205,000」の根拠
JIS規格や日本建築学会の「鋼構造設計規準」では、鋼材のヤング率を 205,000 N/mm² と規定しています。実測値も鋼種によって 200,000〜210,000 N/mm² の範囲に収まるので、実務では 205,000 で固定して扱う、というのが運用です。
ステンレス鋼のヤング率と鉄との差については、SUS304特化の記事に詳しく整理しています。
SS400・SN490・SM490 でヤング率は変わるか？
ここが現場でいちばん聞かれるポイント。
結論：変わりません。すべて 205,000 N/mm² で計算します。
| 鋼種 | 降伏点（N/mm²） | 引張強さ（N/mm²） | ヤング率（N/mm²） |
|---|---|---|---|
| SS400 | 235以上 | 400〜510 | 205,000 |
| SN400 | 235〜355 | 400〜510 | 205,000 |
| SN490B/C | 325〜445 | 490〜610 | 205,000 |
| SM490 | 325以上 | 490〜610 | 205,000 |
| STKR400 | 245以上 | 400〜540 | 205,000 |
| BCR295 | 295〜445 | 400〜540 | 205,000 |
降伏点や引張強さは鋼種ごとに変わりますが、ヤング率は変わらない。これが鋼の不思議で面白いところです。
なぜ強度が違ってもヤング率が同じなのか
ヤング率は「原子間結合のバネ定数」のような性質で、結晶構造が同じ（鋼はどれも体心立方格子の鉄を主成分にしている）ならほぼ同じ値になります。一方、降伏点や引張強さは「結晶のずれにくさ」の話で、合金組成や熱処理によって変えられる。だから合金組成を変えても「変形のしにくさの初期勾配」までは大きく変えられない、という訳ですね。
実務的にはこの性質が「構造計算でたわみを抑えたければ、強度の高い鋼材に変えても効かない」という重要な結論につながります。たわみを減らしたいなら、材質を上げる（ヤング率を上げる）のではなく、断面二次モーメントを増やす（梁せいを大きくする、フランジを厚くする）方向で対処する、というのが基本です。SS400をSN490Bに変えてもたわみは変わらない、ということ。
SS400 や SN材それぞれの詳細は次の記事も参考にしてください。
鉄のヤング率の単位（換算でハマらないために）
教科書・告示・構造計算書・海外資料で単位がバラバラに出てきて、初学者がやられる落とし穴です。
実は全部同じ値
実は全部同じ値、というのが結論。205,000 N/mm²、205,000 MPa（メガパスカル）、205 GPa（ギガパスカル）、205 kN/mm²、20,900 kgf/mm²（古い計算書に出てくる）、これらは全部同じ値の別表記です。
整理すると、1 GPa ＝ 1,000 MPa ＝ 1,000 N/mm²、1 kN/mm² ＝ 1,000 N/mm² ＝ 1 GPa、1 kgf/mm² ≒ 9.8 N/mm²、という関係になります。
なので 205 GPa ＝ 205,000 N/mm² ＝ 205 kN/mm² ＝ 20,900 kgf/mm² がすべて同じ値、ということになります。
現場で出くわしやすい誤読パターン
現場で出くわしやすい誤読パターンとしては、「ヤング率 205 とだけ書いてある」なら単位はGPaまたはkN/mm²と読む、「ヤング率 205,000」なら単位はN/mm²（＝MPa）、「ヤング率 2.05 × 10⁵」ならN/mm²（理学系の書き方）、「20,900」ならkgf/mm²（古い計算書、概ね1979年以前）、というあたり。
kgf単位の構造計算書はもう新規ではほとんど出ませんが、既存改修や耐震診断では昭和の計算書がそのまま残っているケースが多く、単位がkgf系のままだったりします。そのときに「205,000 と 20,900 でなんでこんなに値が違うの？」と混乱しないように、9.8 倍の換算を知っておくのが安全です。
kgとkgfの違いも別記事に整理しています。
たわみ計算で鉄のヤング率を使うとき
実務で鉄のヤング率が登場する場面は、ほぼ「たわみ計算」です。
単純梁の中央集中荷重によるたわみの式
δ ＝ PL³ / (48 × E × I)。
ここで δ は中央のたわみ（mm）、P は集中荷重（N）、L はスパン（mm）、E はヤング率（N/mm²、ここに 205,000 を入れる）、I は断面二次モーメント（mm⁴）です。
単純梁の等分布荷重によるたわみの式
δ ＝ 5wL⁴ / (384 × E × I)。w は等分布荷重（N/mm）。
具体例：H-400×200 の単純梁、スパン 6m、等分布荷重 10 kN/m
L ＝ 6,000 mm、w ＝ 10 N/mm、E ＝ 205,000 N/mm²、I ＝ 23,500 cm⁴ ＝ 2.35 × 10⁸ mm⁴（H-400×200×8×13 のおおよそのI）として、
δ ＝ 5 × 10 × 6,000⁴ / (384 × 205,000 × 2.35 × 10⁸) ＝ 5 × 10 × 1.296 × 10¹⁵ / 1.851 × 10¹³ ≒ 3,501 / 1,000 ≒ 3.5 mm
中央たわみは約 3.5mm。これをスパン 6,000mm に対するたわみ比率にすると、L/1,700 程度。建築でよく使う L/250 という許容たわみ比を大きく下回るのでOK、という訳です。
ここで重要なのが、E ＝ 205,000 は SS400 だろうが SN490 だろうが同じ値ということ。たわみを減らしたければ、I（断面二次モーメント）を増やすしかない、というのが「強度を上げてもたわみは減らない」の結論につながります。
「鉄」と「鋼」と「鋳鉄」でヤング率が変わる話
ここまで「建築鋼材＝205,000」で話してきましたが、もう少し広い視野で「鉄」全般を見ると、種類によって値が変わります。
純鉄・鋼・鋳鉄の違い
| 種類 | 炭素量 | ヤング率（N/mm²） |
|---|---|---|
| 純鉄 | 0.02%以下 | 約 211,000 |
| 鋼（鋼材） | 0.02〜2.14% | 205,000 |
| 鋳鉄（普通鋳鉄） | 2.14〜6.67% | 100,000〜140,000 |
| 球状黒鉛鋳鉄（FCD） | 約3.5%（黒鉛形状違い） | 160,000〜170,000 |
鋳鉄でヤング率が大きく下がるのは、組織内の黒鉛（炭素のかたまり）が「内部の空洞」のように働くから。建築では鋳鉄を構造材として使うことはほぼないですが、機械式継手の本体、マンホール蓋、ベース金物の鋳物部品など、付帯部材として出てきます。「鋳鉄製品はヤング率が鋼の半分くらい」と頭に入れておけば、変形量を見積もるときの感覚が狂いません。
鉄筋についてもヤング率は鋼材と同じ 205,000 N/mm² で計算します。RC造のヤング比 n ＝ E_s / E_c ＝ 205,000 / 22,000 ≒ 9.3 のような形で出てくるあの「E_s」が、鉄筋（つまり鋼）のヤング率です。
温度・載荷条件でヤング率は変わるか
最後に「ヤング率が変わるケース」を念のため整理しておきます。建築では基本的に常温・短期荷重の話で 205,000 を固定して使いますが、極端な条件では値が動きます。
温度の影響
温度の影響は、常温（20℃前後）で205,000 N/mm²、200℃で約195,000（5%程度低下）、400℃で約175,000（15%程度低下）、500℃で約155,000（25%程度低下）、600℃で約120,000（40%程度低下）、という具合に下がっていきます。
火災時の鋼材は 600℃を超えると剛性が大きく落ちる、というのが構造耐火設計の前提です。だから鉄骨には耐火被覆を巻く必要がある、という流れですね。耐火被覆の詳細はこちらで整理しています。
載荷時間の影響
鋼は短期・長期で値はほぼ変わりません。コンクリートは長期荷重でクリープ（じわじわ変形）が発生してヤング率が見かけ上下がるので、構造計算ではクリープ係数を掛けて減らしますが、鋼にはそうした補正は不要です。
極低温の影響
LNGタンクなどの極低温環境では靱性は落ちますが、ヤング率自体は逆にわずかに増えます（5%程度）。常温の建築では考慮不要です。
鉄のヤング率に関する情報まとめ
- 鉄のヤング率とは：鉄（鋼）の「応力÷ひずみ」で求まる比例定数。建築鋼材は 205,000 N/mm²
- 代表値：建築鋼材 205,000、純鉄 211,000、鋳鉄 100,000〜170,000、SUS304 197,000〜200,000
- 鋼種による違い：SS400 でも SN490 でも変わらない（強度と剛性は別）
- 単位：205,000 N/mm² ＝ 205,000 MPa ＝ 205 GPa ＝ 205 kN/mm² ＝ 20,900 kgf/mm²
- たわみ計算：δ = PL³/(48EI) や 5wL⁴/(384EI) で E に 205,000 を代入
- 鋳鉄は鋼の半分程度のヤング率になるので、付帯金物では注意
- 温度：600℃で約 40%低下するため、耐火被覆が必要
以上が鉄のヤング率に関する情報のまとめです。「ヤング率＝材料の硬さ」という性質と「鋼種が違っても変わらない」というルールを押さえると、構造計算書のE欄を見たときに「ここはこの値が入っているはず」と一発で判断できるようになります。そこに気付くと、たわみが大きいときに「鋼材を強くしよう」ではなく「断面を増やそう」と即座に対処方針が立つので、設計者との会話が一段スムーズになりますよ。
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