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輸入計算

數學公式

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結果

所需斷面模數(S)
36
立方英吋(in³)
最大彎矩 3,600 lb-ft
最大彎矩(lb-in) 43,200 lb-in

這個計算器的功能

木樑跨距計算器可估算承受均布載重的簡支木樑,其最大彎矩與所需斷面模數。這兩個數值是木樑選型的根本:彎矩告訴你載重把樑「壓彎」的程度有多大,而斷面模數則告訴你樑的斷面要多粗壯,才能在不超過木材容許應力的前提下抵抗這股彎曲力。

請注意,本計算器採用美制單位(磅、英尺、psi),主要對應北美的木構造工程慣例。台灣多以公制單位(公斤、公尺、MPa)並依《建築技術規則》與相關 CNS 規範計算,數值與容許應力標準均不同,使用時請特別留意單位換算與當地法規差異。

如何使用

輸入均布載重 w(單位:磅/每線性英尺)、淨跨距 L(單位:英尺),以及對應你所用木材等級與樹種的容許彎曲應力 Fb(單位:psi)。計算器會回傳最大彎矩(同時以 lb-ft 與 lb-in 表示),以及所需斷面模數(單位:立方英吋)。接著把這個所需的 S 值,與各候選樑斷面所公布的斷面模數相比較——選擇 S 值等於或大於計算結果的斷面即可。

公式說明

對於承受均布載重的簡支樑,最大彎矩發生在跨距中央,公式為 $$M_{\max} = \frac{\text{w (lb/ft)} \cdot \text{L (ft)}^{2}}{8}$$。要求得斷面模數,先把彎矩由 lb-ft 換算為 lb-in(乘以 12),再除以容許彎曲應力:$$S = \frac{12 \cdot M_{\max}}{\text{F}_b\text{ (psi)}}$$。此式源自彎曲應力關係 \(\sigma = M / S\),在容許應力上限下移項求解 \(S\) 而來。

均佈荷載簡支樑的拋物線彎矩圖,在跨中達到峰值
彎矩在跨中最大,此處 \(M = wL^2/8\)。
承受均佈荷載、跨度為 L 的簡支樑,顯示支承與反力
一根簡支樑在跨度 \(L\) 上承受均佈荷載 \(w\),兩端各有支承反力。

計算範例

假設 w = 200 lb/ft、跨距 L = 12 ft、Fb = 1200 psi。彎矩為 $$M = \frac{200 \times 12^2}{8} = \frac{200 \times 144}{8} = 3{,}600 \text{ lb-ft}$$。換算單位:\(3{,}600 \times 12 = 43{,}200 \text{ lb-in}\)。所需斷面模數為 $$S = \frac{43{,}200}{1{,}200} = 36 \text{ in}^3$$。接著你就可以挑選斷面模數至少達 36 in³ 的樑(例如雙拼或組合斷面構件)。

常見問題

載重值該怎麼取?請把作用於該樑分擔範圍內的靜載重(恆載)與活載重相加,並換算為每線性英尺樑長的數值。

這會檢核撓度嗎?不會——本計算器僅針對彎曲強度進行斷面選型。長跨距往往受撓度限制所主導,因此務必另行檢核撓度。

這適用於特定的跨距條件嗎?是的:本計算假設為單一簡支跨距且承受均布載重。懸臂樑、集中載重或連續樑各有不同的彎矩公式。所有結構工程都應交由合格的結構技師確認核可。

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