- 上降伏点と下降伏点、何が違うの？
- なんで降伏点が2つあるの？
- 読み方は？
- 応力ひずみ曲線のどこにあるの？
- 降伏棚って何？
- なんで上降伏点が出た後に応力が下がるの？
- SS400の降伏点はどっちの値？235？245？
- 設計ではどっちの降伏点を使うの？
- 高張力鋼には降伏点が無いって聞いたけど？
- 0.2%耐力って何？降伏点の代わり？
- ミルシートのどこを見れば降伏点が分かる？
- 施工管理として降伏点の何を確認すればいい？
上記の様な悩みを解決します。
上降伏点は、応力ひずみ曲線や鋼材の強度を学ぶときに必ず出てくる用語ですが、「下降伏点との違い」「設計でどっちを使うのか」「現場でどう確認するのか」が曖昧なまま終わりがちです。今回は意味・読み方・違い・応力ひずみ曲線上の位置といった基本を押さえた上で、施工管理目線で「設計で下降伏点（基準強度Fy）を使う理由」「0.2%耐力」「ミルシートでの降伏点確認」「SN材の降伏比と耐震」など、鉄骨造の現場で実際に効いてくるポイントまで網羅的に整理しました。
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！
上降伏点とは
上降伏点とは、結論「鋼材を引っ張ったとき、弾性域の終わりで応力が一度ガクッと下がる、その直前の最も高い応力度」のことです。読み方は「うえこうふくてん」です。
鋼材（特に軟鋼）を引張試験すると、最初は応力とひずみが比例して直線的に増えていきます（弾性域）。ところがある点で、応力が急に下がる現象が起きます。この「下がる直前のピークの応力度」が上降伏点で、単に「降伏点」と呼ぶこともあります。
| 用語 | 意味 | 読み方 |
|---|---|---|
| 上降伏点 | 弾性域の終わり、応力が下がる直前のピーク | うえこうふくてん |
| 下降伏点 | 応力が下がった後の、降伏棚での最小応力度 | したこうふくてん |
つまり降伏点は、よく見ると「上」と「下」の2つに分かれている、ということです。この区別は鋼材の性質を理解する上で重要で、後述しますが「設計で使うのは下降伏点」という実務上の使い分けにつながります。応力ひずみ曲線の全体像はこちらが参考になります。
僕の感覚だと、まず「鋼材は引っ張ると、弾性域の最後で一度応力がカクッと落ちる」というイメージを持つのが理解の入口です。その落ちる直前が上降伏点、落ちた後が下降伏点、と位置で覚えると、用語が頭に入りやすくなります。
下降伏点とは
下降伏点とは、結論「上降伏点で応力が下がった後、ほぼ一定の応力でひずみだけが進む『降伏棚』の中で、最も小さい応力度」のことです。読み方は「したこうふくてん」です。
上降伏点で応力が一度下がると、その後しばらくは応力がほとんど増えないまま、ひずみだけがズルズルと進む領域に入ります。この水平に近い区間を「降伏棚（こうふくだな）」と呼びます。この降伏棚の中の最も低い応力度が下降伏点です。
下降伏点の特徴は、上降伏点に比べて値が安定している（ばらつきが小さい）点です。上降伏点は試験条件や材料のクセでばらつきやすいのに対し、下降伏点は再現性が高いため、後述するように設計で使う基準値として採用されます。塑性変形そのものの理解には、塑性変形の記事も参考になります。
僕としては、下降伏点は「降伏棚の底」とイメージすると分かりやすいと考えています。上降伏点というピークの後に応力が落ちて、しばらく平らに進む、その平らな部分の底が下降伏点です。設計で使うのはこちらの安定した値だ、と先に押さえておくと、この後の話がつながります。
上降伏点と下降伏点の違い
上降伏点と下降伏点の違いは、結論「応力ひずみ曲線上での位置と、値の安定性」にあります。
両者を比較すると次のようになります。
| 比較項目 | 上降伏点 | 下降伏点 |
|---|---|---|
| 位置 | 弾性域の終わり（ピーク） | 降伏棚の最小値 |
| 応力の大小 | 高い | 低い |
| 値のばらつき | 大きい | 小さい（安定） |
| 設計での使用 | 使わない | 使う（基準強度Fy） |
応力ひずみ曲線を左から見ていくと、弾性域（直線）→上降伏点（ピーク）→応力低下→降伏棚（水平）の中に下降伏点、という順番で現れます。上降伏点の方が値は高いのですが、ばらつくため設計には不向きで、安定した下降伏点が基準値に使われます。
この「降伏」という現象は、鋼材が弾性（力を抜けば戻る）から塑性（変形が残る）に切り替わる境目です。弾性と塑性の違いを整理しておくと、降伏点の意味がよりはっきりします。
実務だと、上降伏点と下降伏点を厳密に区別する場面は設計者寄りですが、施工管理も「降伏点には上と下があって、設計で使うのは下（安定した方）」という構図を知っておくと、構造の話が噛み合います。降伏点全体の意味はこちらが詳しいです。
なぜ降伏点が2つ現れるのか
降伏点が上下2つに分かれて現れる理由は、結論「鋼の中の炭素や窒素の原子が、変形を担う『転位』の動きを一時的に固定しているから」です。
少し専門的になりますが、金属は「転位」という欠陥が動くことで変形します。軟鋼の中には炭素や窒素の原子が溶け込んでおり、これらが転位の動きを留め金のように固定しています。引っ張る力がこの固定に打ち勝った瞬間、転位が一気に動き出して応力が急落します。これが上降伏点から下降伏点への落ち込みの正体です。
- 上降伏点：転位が固定を振り切る直前の、最も高い応力
- 応力の急落：固定が外れ、転位が一斉に動き出す
- 下降伏点：固定を外れた転位が、小さい応力で動き続ける状態
この現象は、炭素を含む軟鋼に特有のものです。後述しますが、高張力鋼やステンレスなど一部の鋼材では、この明瞭な上下降伏点が現れません。なぜ落ちるのか不思議に見えますが、「原子が転位を固定→振り切る」というミクロな仕組みが背景にあります。ひずみが進む中での硬化現象は、ひずみ硬化の記事も参考になります。
僕の考えでは、施工管理としてメカニズムを丸暗記する必要はありませんが、「軟鋼だから上下の降伏点が出る」「高張力鋼では出ない」という材料による違いは知っておくと役立ちます。これが次の0.2%耐力の話につながります。
降伏点の単位とSS400の値
降伏点の単位は、結論「N/mm²（応力度と同じ単位）」で、建築でよく使うSS400の降伏点は厚さによって235〜245N/mm²です。
降伏点は「単位面積あたりの力」なので、単位は応力度・引張強さと同じN/mm²です。代表的な建築用鋼材の降伏点を整理します。
| 鋼種 | 降伏点の目安 | 備考 |
|---|---|---|
| SS400（板厚16mm以下） | 245 N/mm²以上 | 一般構造用圧延鋼材 |
| SS400（板厚16mm超40mm以下） | 235 N/mm²以上 | 厚いほど値が下がる |
| SN400 | 235 N/mm²程度 | 建築構造用 |
| SN490 | 325 N/mm²程度 | 高強度の建築構造用 |
SS400で「235なのか245なのか」と迷うのは、板厚で規格値が変わるためです。薄い板（16mm以下）は245以上、厚い板（16mm超）は235以上、とJISで決められています。そして構造計算で使う基準強度Fは、安全側を見て235N/mm²が用いられます。SS400の詳細はこちらにまとめています。
H形鋼など実際の鋼材の強度を知りたい場合は、H鋼の強度の記事も参考になります。
僕の整理では、SS400の降伏点は「薄板245・厚板235、設計の基準強度Fは235」とセットで覚えるのが実用的です。板厚で値が変わるのは、降伏点に限らず鋼材規格の基本的な考え方なので、ここで慣れておくと他の鋼材を見るときも戸惑いません。
設計ではどちらの降伏点を使うか
設計でどちらを使うかは、結論「安定している下降伏点（＝基準強度Fy）を使い、ばらつく上降伏点は使わない」が答えです。
理由はシンプルで、上降伏点は試験速度や材料のクセで値がばらつき、安全側の設計値として信頼しにくいからです。一方、下降伏点は再現性が高く安定しているため、構造設計の基準強度（Fy、または建築基準法のF値）として採用されます。
| 観点 | 上降伏点 | 下降伏点 |
|---|---|---|
| ばらつき | 大きい | 小さい |
| 設計での扱い | 使わない | 基準強度Fy・F値として使う |
| 安全側か | 不安定で不向き | 安定で安全側 |
許容応力度設計では、この基準強度Fをもとに、長期・短期の許容応力度が決められます。つまり「下降伏点＝設計の出発点」と言ってよく、鋼材の安全性の根っこになる値です。許容応力度計算の流れはこちらが参考になります。
現場目線で言えば、施工管理が押さえるべきは「設計で効いているのは下降伏点（Fy）であって、上降伏点ではない」という点です。後述するミルシートで降伏点を確認するときも、規格を満たしているか（下降伏点が基準値以上か）という見方になります。
降伏点が現れない鋼材と0.2%耐力
降伏点がはっきり現れない鋼材では、結論「0.2%耐力（オフセット耐力）を降伏点の代わりに使う」のがポイントです。
これまで説明した明瞭な上下降伏点が現れるのは、炭素を含む軟鋼の特徴です。高張力鋼（ハイテン）・ステンレス・アルミニウムなどは、応力ひずみ曲線に明瞭な降伏棚が現れず、弾性域からなだらかに塑性域へ移行します。こうした材料では「降伏点」を1点に決められません。
そこで使うのが0.2%耐力です。これは「0.2%の塑性ひずみが残る点」を降伏点の代わりとする決め方で、応力ひずみ曲線の弾性域の傾きと平行な線を、ひずみ0.2%の位置から引いて、曲線とぶつかった点の応力度を採用します。
- 軟鋼（SS400・SN材）：明瞭な上下降伏点がある → 下降伏点を使う
- 高張力鋼・ステンレス：明瞭な降伏点が無い → 0.2%耐力を使う
つまり「降伏点」という言葉は、材料によって中身が違うわけです。軟鋼なら下降伏点、高張力鋼なら0.2%耐力。同じ「降伏」でも、材料を見て使い分ける必要があります。弾性と塑性の境目の考え方は、弾塑性の記事も参考になります。
僕の感覚だと、ここは「降伏点が無い鋼材もある」と知っておくだけで、設計図や材料規格を読むときの理解が一段深まります。高張力鋼の規格で「0.2%耐力」と書かれていても、「ああ、降伏点が明瞭に出ない材料だから代わりにこれを使ってるんだな」と腑に落ちるようになります。
ミルシートでの降伏点の見方
ミルシートでの降伏点確認は、結論「鋼材の受入時に、降伏点（降伏強さ）が規格値以上かをチェックすること」で、鉄骨施工管理の実務そのものです。
ミルシート（鋼材検査証明書、ミルテストレポート）は、鋼材メーカーが発行する成績書で、その鋼材の機械的性質・化学成分が記載されています。施工管理は、現場に搬入された鋼材がミルシート通りか、規格を満たしているかを確認します。
ミルシートで確認する主な項目は次の通りです。
- 降伏点（降伏強さ）：規格値（SS400なら235または245N/mm²）以上か
- 引張強さ：規格範囲内か（SS400なら400〜510N/mm²程度）
- 伸び：規定の伸び率を満たしているか
- 化学成分：炭素・硫黄・りんなどが規格内か
- 鋼種・ロット：設計図書で指定された鋼種と一致するか
特に降伏点は、構造の安全性に直結する最重要項目です。設計が前提とした基準強度Fyを、実際の鋼材が満たしているかをミルシートで担保します。引張応力・引張強さの理解も合わせておくと、ミルシートが読みやすくなります。
自分としては、ミルシートの確認こそ、上降伏点・下降伏点の知識が現場で活きる場面だと考えています。「降伏点には上下があって設計で効くのは下（規格値）」と分かっていれば、ミルシートの降伏点欄が規格値以上かを正しい目線でチェックできます。知識が受入検査の精度に直結する、分かりやすい例です。
降伏比とSN材・耐震
降伏比とSN材の関係は、結論「降伏比（降伏点÷引張強さ）が低いほど粘り強く、建築構造用のSN材では耐震のために降伏比に上限が設けられている」点が重要です。
降伏比とは、降伏点を引張強さで割った値です。
降伏比 ＝ 降伏点 ÷ 引張強さ
降伏比が高い（降伏点と引張強さが近い）鋼材は、降伏してから破断までの余裕が小さく、急に壊れやすい性質があります。逆に降伏比が低い鋼材は、降伏してから破断するまでに大きく変形でき、その間に地震のエネルギーを吸収できます。これが「粘り強さ（靭性）」で、耐震性に直結します。
| 降伏比 | 性質 | 耐震性 |
|---|---|---|
| 高い | 降伏後すぐ破断、余裕が小さい | 不利 |
| 低い | 降伏後に大きく変形できる | 有利（粘る） |
建築構造用圧延鋼材であるSN材（特にB種・C種）は、この降伏比に上限（おおむね80%以下）が規定されています。地震時に建物が粘り強く変形してエネルギーを吸収できるよう、降伏点が引張強さに近づきすぎないように管理されているわけです。SS400（SS材）にはこの規定が無いため、主要な耐震部材にはSN材が使われます。
僕の整理では、降伏比は「上降伏点・下降伏点の話が、耐震設計につながる接点」です。単なる材料の数値に見える降伏点が、引張強さとの比（降伏比）を通じて、建物の地震時の粘りに関わってくる。ここまで理解すると、なぜ建築でSN材がわざわざ使い分けられるのかが腑に落ちます。
上降伏点の試験・現場での扱い
上降伏点は、結論「試験では応力ひずみ曲線の問題で頻出、現場ではミルシート確認の知識として効く」テーマです。
試験と現場での扱いを整理します。
- 試験（建築士・施工管理技士）：応力ひずみ曲線の各点の名称、上下降伏点の違い、SS400の降伏点の値が問われる
- 試験：設計で下降伏点（基準強度）を使うこと、0.2%耐力の意味が正誤問題で出る
- 現場：ミルシートで降伏点が規格値以上かを確認する
- 現場：耐震部材にSN材が指定される理由（降伏比）を理解しておく
試験対策としては「応力ひずみ曲線のどこが上降伏点・下降伏点か」「設計で使うのは下降伏点」「SS400は235/245」の3点を押さえれば十分得点できます。そしてこれらは、そのまま現場のミルシート確認の知識になります。
僕の考えでは、上降伏点は「教科書の用語」で終わらせず、ミルシート確認と降伏比までつなげて理解すると、鉄骨造の施工管理として一段深い見方ができるようになります。応力ひずみ曲線の1点という小さな知識が、受入検査や耐震の話まで広がっていくのが面白いところです。
上降伏点まとめ
- 上降伏点とは：弾性域の終わり、応力が下がる直前の最も高い応力度（うえこうふくてん）
- 下降伏点とは：応力低下後の降伏棚での最小応力度（したこうふくてん）
- 違い：上降伏点は高くてばらつき大、下降伏点は低くて安定
- なぜ2つ：炭素・窒素が転位を固定し、振り切る瞬間に応力が急落するため
- 単位：N/mm²。SS400は板厚で235〜245、設計の基準強度Fは235
- 設計で使うのは下降伏点（基準強度Fy）。ばらつく上降伏点は使わない
- 降伏点が現れない鋼材（高張力鋼等）は0.2%耐力を代わりに使う
- ミルシート：降伏点が規格値以上かを受入時に確認する
- 降伏比（降伏点÷引張強さ）：低いほど粘り強い。SN材は上限規定で耐震に有利
- 試験：曲線上の名称、上下の違い、SS400値、下降伏点の使用が頻出
以上が上降伏点に関する情報のまとめです。
上降伏点は、応力ひずみ曲線の1点という小さな知識に見えて、「設計で使うのは下降伏点」「降伏点が無い鋼材は0.2%耐力」「ミルシートで規格値を確認」「降伏比とSN材の耐震」という形で、鉄骨造の施工管理の実務に幅広くつながっています。上下の降伏点の違いと、設計・現場での扱いをセットで押さえておくと、試験はもちろん、受入検査や構造の議論でも通用する理解になるはずです。
上降伏点に関するよくある質問
Q1：上降伏点と下降伏点の違いは何ですか？
応力ひずみ曲線上の位置と、値の安定性が違います。上降伏点は弾性域の終わりで応力が下がる直前の最も高い応力度、下降伏点はその後の降伏棚（応力がほぼ一定でひずみが進む区間）の中で最も低い応力度です。値は上降伏点の方が高いのですが、上降伏点は試験条件でばらつきやすく、下降伏点は安定しています。そのため設計では安定した下降伏点を基準強度として使い、ばらつく上降伏点は使いません。
Q2：SS400の降伏点は235ですか、245ですか？
板厚によって変わります。JISでは、板厚16mm以下が245N/mm²以上、16mm超40mm以下が235N/mm²以上と規定されています。厚い板ほど降伏点の規格値が下がる仕組みです。一方、構造計算で使う基準強度F（F値）は、安全側を見て235N/mm²が用いられます。「薄板245・厚板235、設計の基準強度は235」とセットで覚えておくと、現場でも試験でも迷いません。
Q3：高張力鋼に降伏点が無いというのは本当ですか？
明瞭な上下降伏点（降伏棚）が現れない、という意味では本当です。炭素を含む軟鋼（SS400やSN材）は明瞭な降伏点が出ますが、高張力鋼（ハイテン）やステンレス、アルミニウムは、弾性域からなだらかに塑性域へ移行し、降伏点を1点に決められません。そうした材料では、0.2%の塑性ひずみが残る点を降伏点の代わりとする「0.2%耐力（オフセット耐力）」を用います。同じ「降伏点」でも、材料によって中身が違うわけです。
Q4：施工管理として降伏点はどこで確認しますか？
鋼材のミルシート（鋼材検査証明書）で確認します。ミルシートには、その鋼材の降伏点（降伏強さ）・引張強さ・伸び・化学成分などが記載されており、施工管理は搬入された鋼材の降伏点が規格値（SS400なら235または245N/mm²）以上かをチェックします。降伏点は構造の安全性に直結する最重要項目で、設計が前提とした基準強度を実際の鋼材が満たしているかを、このミルシートで担保します。鋼種やロットが設計図書の指定と一致するかも合わせて確認します。
Q5：なぜ耐震部材にはSS400ではなくSN材が使われるのですか？
降伏比（降伏点÷引張強さ）の管理のためです。降伏比が低い鋼材は、降伏してから破断するまでに大きく変形でき、その間に地震エネルギーを吸収できます（粘り強さ）。建築構造用のSN材（B種・C種）は、この降伏比に上限（おおむね80%以下）が規定されており、地震時に建物が粘り強く変形できるよう管理されています。SS400にはこの規定が無いため、地震力を負担する主要な構造部材にはSN材が使い分けられています。
合わせて読みたい記事はこちら。