截面特性
实时截面视图
XY / 截面平面
mm
输入有效尺寸以创建截面。
这款免费截面特性计算器可计算标准型钢的截面面积、形心位置、惯性矩、弹性截面模量和回转半径。选择地区和截面——欧标 IPE、HEA、HEB、HEM、UPE、UPN，美标 W 型钢，澳标型钢或俄标 GOST 型钢——即可立即获得截面图和完整的截面特性表，无需注册。所有数值均由型钢几何尺寸计算得出，因此可能与公布的表格略有差异；详情请参阅下方的精度说明。
面积，A（mm²）。材料在横截面上的面积，可用于计算轴力作用下的正应力 σ = N / A，以及每米长度的自重。
形心。截面面积的几何中心。对于 IPE、HEA 或矩形管等双轴对称截面，形心位于截面中心。对于槽钢、角钢和 T 型钢，形心偏向面积较大的一侧。弹性弯曲时，中性轴通过形心。
惯性矩，Ix 和 Iy（mm⁴）。也称面积二次矩，用于描述面积相对于某一轴的分布，决定抗弯刚度 EI，进而影响挠度。它是量纲为长度四次方的几何特性，并非动力学中的质量转动惯量。将材料布置在离轴更远的位置，可显著增大 I。
弹性截面模量，Wx 和 Wy（mm³）。也称弹性抵抗矩，按 W = I / c 计算，其中 c 为轴到最外缘纤维的距离。它可用于计算弯曲正应力 σ = M / W。如果轴到上、下边缘的距离不同，较远边缘对应的截面模量较小，并控制最大应力。
Wx,max 和 Wx,min（非对称截面）。如果截面相对于所考虑的轴不对称，例如 T 型截面相对于 x 轴，或槽形截面相对于 y 轴，轴到两侧最外缘的距离不同，对应的截面模量也不同。较近边缘的 W = I / c 较大（Wx,max），较远边缘的值较小（Wx,min）；Wy,max 和 Wy,min 同理。钢材的受拉与受压屈服强度相同，因此较远边缘对应的 Wmin 控制应力，Wmax 很少需要使用。混凝土两侧的受力性能不同：受拉由抗拉强度限制，受压由抗压强度限制，而哪一侧受拉取决于弯矩的正负。因此需要两个截面模量，例如计算未开裂截面的开裂弯矩 Mcr = fct · W 时，W 应取受拉侧的值。本工具只计算毛截面，不考虑配筋和开裂。
塑性截面模量，Wpl,x 和 Wpl,y（mm³）。它是塑性弯矩 Mpl = fy · Wpl 中的几何项，相对于将截面面积分为相等两部分的塑性中性轴计算。截面能否实际达到 Mpl 取决于截面类别和局部屈曲，本工具不进行这些验算。
回转半径，ix 和 iy（mm）。定义为 i = √(I / A)，用于计算受压构件的长细比 λ = L / i，因此与屈曲有关。屈曲发生在回转半径 i 较小的轴方向，对大多数工字形截面而言即弱轴。
角钢的主惯性轴，u 和 v（Wu 和 Wv）。角钢相对于任何平行于肢边的轴都不对称，因此其相对于 x、y 轴的惯性积不为零。使惯性积为零的形心轴即为主惯性轴：u–u 对应最大惯性矩，v–v 对应最小惯性矩。等边角钢的主轴相对于平行于肢边的轴旋转 45°。Wu 和 Wv 为这些轴对应的弹性截面模量，定义与 Wx、Wy 相同。单角钢通常按 u、v 轴验算，屈曲发生在回转半径最小的弱轴 v–v 方向。
同一物理量在不同设计标准中可能使用不同符号。下表将 RodX 的符号与欧洲、美国和俄罗斯的常用符号进行对照。轴的名称与字母本身同样重要。
| 物理量 | RodX 计算器 | Eurocode 3 | AISC (US) | GOST (RU) |
|---|---|---|---|---|
| 面积 | A | A | A | A |
| 强轴惯性矩 | Ix | Iy | Ix | Ix |
| 弱轴惯性矩 | Iy | Iz | Iy | Iy |
| 强轴弹性截面模量 | Wx | Wel,y | Sx | Wx |
| 弱轴弹性截面模量 | Wy | Wel,z | Sy | Wy |
| 强轴塑性截面模量 | Wpl,x | Wpl,y | Zx | Wpl,x |
| 弱轴塑性截面模量 | Wpl,y | Wpl,z | Zy | Wpl,y |
| 强轴回转半径 | ix | iy | rx | ix |
| 弱轴回转半径 | iy | iz | ry | iy |
最常见的错误来源是轴的下标。在 Eurocode 3 中，强轴为 y–y，因为下标表示弯矩作用的轴；在 AISC 和 GOST 中，强轴为 x–x。AISC 还用 S 表示弹性截面模量，用 Z 表示塑性截面模量。应根据定义识别每个符号，而不是只看字母。
计算器包含四个地区的标准型钢目录，并会定期增加新目录。
| 地区 | 标准与系列 |
|---|---|
| EU | 工字形和 H 型截面 IPE、HEA、HEB、HEM；槽钢 UPE、UPN；等边角钢和不等边角钢；由 IPE 剖分得到的 T 型钢；空心型钢 CHS、RHS、SHS |
| US | W 型钢（宽翼缘 H 型钢）；C 型槽钢；等边角钢和不等边角钢；HSS 圆管、矩形管和方管 |
| AU | AS/NZS 3679.1：平行翼缘和倾斜翼缘工字形截面、平行翼缘槽钢、等边角钢和不等边角钢。AS/NZS 1163:2009：圆形、矩形和方形空心型钢 |
| RU (CIS) | 工字钢：GOST 8239-89、GOST 19425-74、GOST 26020-83、GOST R 57837-2017。槽钢：GOST 8240-97、GOST 8278-83。角钢：GOST 8509-93、GOST 8510-86、GOST 19771-93、GOST 19772-93。钢管：GOST 8732-78、GOST 8734-75、GOST 10704-91、GOST 8639-82、GOST 8645-68、GOST 30245-2003 |
覆盖常见截面类型：工字形和 H 型截面、槽形截面、角钢、方管、矩形管和圆管，以及欧洲目录中由 IPE 剖分得到的 T 型截面。也支持矩形、圆形等简单实心和空心截面，按输入的尺寸进行计算。
从列表中选择地区和截面，或按高度、所需惯性矩查找型钢。计算器会绘制截面图、标记形心并显示完整的截面特性表。目录型钢的尺寸可以修改，因此本工具也适用于修改后的尺寸或非标准尺寸。
本工具仅提供几何截面特性，不包括扭转、翘曲或规范验算。
型钢几何尺寸直接取自标准表格，包括倾斜翼缘截面的翼缘斜率。截面特性随后由这些几何尺寸计算得出，而非从表格中复制。计算器根据截面轮廓，利用格林公式计算面积、形心和惯性矩，并将每段圆弧替换为 16 段直线。圆形和圆管使用精确公式。矩形和工字形截面的结果与解析公式完全一致。
与目录公布值相比，差异通常约为 0.5%。少数情况下，尤其是小截面，差异可能达到 1%。主要有三个原因：
对于初步设计、方案比较和截面核对，计算值的精度足够。进行最终计算和规范验算时，应使用标准或制造商官方表格中的截面特性。
实心和空心矩形、圆形均按毛截面计算，不考虑配筋、开裂或换算截面。
例如，要查找高度约为 120 mm 的槽钢：选择地区，将搜索参数设为 h，输入 120，按回车键或点击放大镜搜索按钮。搜索会显示最接近的三个截面高度。点击所需型钢，即可将其载入计算器并绘制截面。
更常见的按所需惯性矩搜索，操作方法相同。
选择截面类型，在“几何尺寸”面板中设置高度、宽度、厚度及其他参数，截面特性会即时重新计算。也可以使用鼠标滚轮调整参数。
获得截面特性后，可以将截面图下载为 DXF 文件，将特性数据下载为 TXT 文件。
免费且无需注册。选择截面后即可立即获得结果。
提供四个地区的目录：欧洲（IPE、HEA、HEB、HEM、UPE、UPN、角钢和空心型钢）、美国（W 型钢、C 型槽钢、角钢和 HSS）、澳大利亚（AS/NZS 3679.1 和 AS/NZS 1163）以及俄罗斯/独联体（GOST）。新目录会定期添加。
计算器仅提供几何截面特性，不进行规范验算。最终计算应使用标准或制造商官方表格中的截面特性。
不会。本工具不包括扭转和翘曲，仅输出面积、形心、惯性矩、截面模量和回转半径。
几何尺寸来自标准，但截面特性由尺寸计算得到。表格舍入、圆弧的线段近似以及轧制公差会产生小幅差异，通常约为 0.5%，少数小截面可达到 1%。
计算器使用毫米。多数表格使用 cm⁴ 和 cm³，因此惯性矩结果应除以 10,000（1 cm⁴ = 10,000 mm⁴），截面模量除以 1,000（1 cm³ = 1,000 mm³），面积除以 100（1 cm² = 100 mm²）。
选择地区，将搜索参数设为 Ix 或 Iy，输入数值并按回车键。搜索会显示最接近的三个数值，点击某个型钢即可将其载入计算器。
可以。选择工字形、槽形、角钢、T 形、管形、矩形或圆形等截面类型，然后在“几何尺寸”面板中设置尺寸。不受目录规格限制，截面特性会即时更新。
惯性矩 I 描述截面的刚度，并通过 EI 影响挠度。截面模量 W 为 I 除以轴到最外缘的距离，用于计算弯曲正应力 σ = M / W。
Eurocode 3 的下标表示弯矩作用的轴，因此其强轴为 y–y，而 AISC 和 GOST 使用 x–x。AISC 还用 S 表示弹性截面模量，用 Z 表示塑性截面模量。完整对照请参阅上方的符号表。
截面特性是梁和框架分析的输入数据。您可以继续使用以下两款 RodX 工具。