结构

简支梁挠度计算器(均布荷载)

对于承受均布荷载的简支梁,本计算器给出最大弯矩、支座剪力、弯曲应力和跨中挠度,并给出跨度与挠度之比。这是教科书式的经典校核,而非设计。本结果仅供估算,正式设计须由持照专业工程师(PE)完成。

最大弯矩(跨中)  ft-lb
最大剪力(支座处)  lb
弯曲应力  psi
跨中挠度  in
跨度与挠度之比  L/x

公式

对于承受均布荷载 w 的简支梁:M = wL²/8,V = wL/2,Δ = 5wL⁴/(384EI)。单位换算:w 由 lb/ft 换算为 lb/in(÷ 12),L 由 ft 换算为 in(× 12),使挠度以英寸计,E 以 psi 计,I 以 in⁴ 计。弯曲应力 fb = M(in-lb)÷ S(in³)。

计算示例

一根 2x12 木梁(I = 177.98 in⁴,S = 31.64 in³,E = 1,600,000 psi),跨度 14 ft,承受 300 lb/ft 的均布荷载:M = 300 × 14² ÷ 8 = 7,350 ft-lb。V = 2,100 lb。fb = 7,350 × 12 ÷ 31.64 = 2,788 psi。Δ = 5 × 25 × 168⁴ ÷ (384 × 1,600,000 × 177.98) = 0.91 in,即 L/184。这超过了常用的 L/360 活荷载挠度限值,也超过了多数木材的允许弯曲应力,因此单根 2x12 在此不满足要求。

假设条件与适用范围

  • 简支、等截面梁,线弹性材料,小变形。
  • 未检查侧向扭转屈曲、承压、剪应力、缺口、蠕变及荷载持续时间系数。
  • E 值及容许应力请依据 NDS 补充规范或 AISC 手册,并按实际材料和等级取值。
  • 仅供估算。任何结构、基础或生命安全相关构件都必须由持照专业工程师(PE)设计并盖章。

常见问题

我应该采用多大的挠度限值?

IRC 表 R301.7 规定,活荷载作用下楼面构件的挠度限值为 L/360,许多屋面构件的限值为 L/240 或 L/180。IBC 表 1604.3 也有类似的限值。

木材的 E 与 I 值在哪里查询?

美国木材协会的NDS增补版列出了标准刨光木材尺寸的截面特性(I、S),并按树种和等级列出了设计参考值(E、Fb)。

我可以用这个来确定自家房屋的梁尺寸吗?

不能。它可以显示某个构件是否明显尺寸不足,但承受实际荷载的梁必须由持证工程师设计,包括荷载组合、连接以及规范调整。

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