【わかりやすい構造設計】鉄骨造の基本を知る～溶融亜鉛めっきの基本と設計で見落としてはいけないポイント

鉄骨造に限らずRC造の設計の際にも、外部の設備架台や屋外階段、ルーバーの下地など、耐久性を確保するために鉄骨部材には溶融亜鉛めっき処理をする機会はたくさんあると思います。

身近な工法ですが、意外と多くの留意点があるものの、それらを見落とした設計をしてしまって、現場からの質疑でハッとすることもあるのではないでしょうか？

今回の記事では、設計段階で留意しておくべき点について解説していきます。

① 溶融亜鉛めっき処理とは？
② 設計段階で抜けがちな留意事項
③ 専門知識・経験則からも学ぼう
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① 溶融亜鉛めっき処理とは？

溶融亜鉛めっき処理とは、鋼材の防錆（ぼうせい）を目的とした表面処理方法の一つです。

高温で溶かした亜鉛の槽（めっき槽）の中に、酸洗いなどで表面をきれいにした鉄骨部材を浸漬させ、表面に亜鉛の皮膜を形成させます。この亜鉛皮膜が、鉄が錆びるよりも先に化学的に反応することで、長期的に鉄骨部材を腐食から保護する効果（犠牲防食作用）があります。

めっき槽の温度は約450℃になります。建築基準法に関連する建設省告示では、500℃以下の加熱であれば、鋼材の機械的性質などを加工後に確認する必要はないとされており、品質への影響は考慮不要です。

塗装に比べて皮膜が剥がれにくく、非常に高い防食性能を持つため、屋外や腐食環境の厳しい場所で使用される鉄骨部材に広く採用されています。

② 設計段階で抜けがちな留意事項

溶融亜鉛めっきを採用する際に、設計図書に「溶融亜鉛めっきHDZ55」などと特記するだけでは不十分な場合があります。設計段階で以下の点を考慮しておかないと、手戻りやトラブルの原因となる可能性があります。

部材のサイズ

めっき処理は専門の工場で行われますが、部材を浸漬させるめっき槽の大きさには限りがあります。設計した部材が大きすぎて、工場に入らないという事態は避けなければなりません。

対策：事前にめっきを依頼する可能性のある工場のめっき槽の寸法（長さ、幅、深さ）を確認し、そのサイズに収まるように部材の長さや形状を計画する。大きな部材は、分割して現場で接合することも検討します。

めっき層では大きいもので長さ10m、幅1.5m、深さ2.0m程度になります。幅と深さを踏まえて斜めにして入るサイズが最大になります。

現場溶接との関係

めっき処理された部材を現場で溶接すると、その熱でせっかくの亜鉛皮膜が焼けてしまい、防食性能が失われてしまいます。

対策：原則として、めっき後の溶接は避ける設計とします。どうしても溶接が必要な場合は、溶接後にジンクリッチペイントなどで補修塗装を行うことを特記します。ただし、補修部分の耐久性は元のめっき皮膜より劣るため、極力ボルト接合などを採用するのが望ましいです。

参考：現場溶接はなぜ難しい？メリットと品質確保の鉄則
参考：建物の強度を支える「溶接」の基本を解説

めっき抜き孔

閉鎖された空間（角形鋼管など）や、部材が重なり合って空気が抜けにくい部分があるまま高温のめっき槽に入れると、内部の空気が急激に膨張し、破裂する危険性があります。また、亜鉛が内部に流れ込まず、めっきがされない部分ができてしまいます。

対策：空気や亜鉛がスムーズに出入りできるように、「めっき抜き孔（ガス抜き孔）」を適切に設ける必要があります。孔の位置やサイズは専門的な判断が求められるため、専門業者と協議して決定するのが最も確実です。特に以下の点は構造設計者として注意が必要です。

柱・梁の応力伝達への配慮：梁のウェブに孔を設けたり、ガセットプレートにスカラップを設けるのは比較的容易です。しかし、柱のダイアフラム（通し・内）に孔を設ける場合は、孔によって梁からの応力伝達に支障がないか、必ず確認が必要です。特に小径の柱では孔の占める割合が高くなりがちなので注意しましょう。