# 钢结构设计

这一组和「材料重量」那组是两件事。重量组回答「这根型钢多重、要多少焊材」，这一组回答「这个节点扛不扛得住」。钢结构设计里，出事的地方几乎全在连接和稳定，不在杆件本身 —— 杆件是按规范选的，节点是现场做的。

这一组的四个工具正好是一条链：钢梁跨度计算器先按挠度反算需要多大惯性矩，截面特性计算器核对选中的型钢够不够，柱屈曲计算器看柱子会不会先失稳，角焊缝计算器把力传到节点上。顺序不能跳 —— 先有截面再验连接，反过来做会算出「焊缝够但母材不够」这种无用结论。

有三个数最容易被搞错，而且错的方向都是偏不安全。焊脚尺寸不等于喉部厚度（6 mm 焊脚只有 4.2 mm 喉部，承载力差 43%）；柱的计算长度系数取 0.5 是理论值，实际很难做到真正固接；钢梁截面高度通常由挠度控制而不是强度控制，按强度选出来的截面走上去会晃。

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- 数据校核：2026-10-25

## 本组工具

- [钢梁跨度与截面计算器](https://jianzhujisuan.com/zh/steel-beam-span)：梁要多高不该查表，该由挠度限值反算。
- [截面特性计算器](https://jianzhujisuan.com/zh/section-modulus)：惯性矩管挠度，截面模量管强度，两个数不能混用。
- [角焊缝强度计算器](https://jianzhujisuan.com/zh/fillet-weld)：焊脚 6 mm 不等于焊缝厚 6 mm，承载力按喉部 4.2 mm 算。
- [钢柱底板计算器](https://jianzhujisuan.com/zh/base-plate)：底板不是越厚越好，先看承压面积够不够，再看悬臂多长。
- [钢柱屈曲承载力计算器](https://jianzhujisuan.com/zh/column-buckling)：两端固接的计算长度只有铰接的一半，欧拉临界力差 4 倍；但设计承载力差多少，要看长细比。

## 常见问题

### 焊缝强度和母材强度一样吗？

不一样，角焊缝只有母材的一半左右。设计强度 fvw,d = fu/(√3·βw·1.25)，S275 的 430 MPa 母材算下来 234 MPa。要等强连接必须用全熔透坡口焊，靠加长角焊缝没用 —— 单位长度的强度上限就摆在那里。

### 钢柱底板厚度怎么定？

按悬臂板算：t = m·√(2fp/(0.9Fy))，m 是柱脚往外伸出的长度，fp 是承压应力。1500 kN、C30、350×350 底板、300×300 柱算出来 18 mm，取 20 mm。底板面积不够时先加大面积，不要加厚 —— 承压应力降一半，厚度只需降 29%，而加厚的成本是平方级的。

### 为什么欧拉临界力不能当承载力用？

因为欧拉假设理想直杆，没有初始弯曲、残余应力和初偏心。真实构件三者都有，承载力会低好几倍。HEB200、4 m、两端铰接：欧拉算 7379 kN，实际稳定承载力只有 1548 kN。欧拉公式只用来判断长细比是否过大。

### 钢梁的高度由什么控制？

多数情况由挠度控制，不是强度。钢材强度高，按强度选的截面往往太柔。6 m 跨、20 kN/m：强度只要 360 cm³ 截面模量，但 L/360 挠度要 9643 cm⁴ 惯性矩，对应的型钢大一到两号。惯性矩跟梁高三次方成正比，所以加高远比加厚划算。