钢结构的 “截面形心” 和 “剪心”

形心是截面的 “重心”（重力平衡点），剪心是截面的 “剪力平衡点”（受剪时不扭转的中心点）。

前者和 “重力 / 轴力” 相关，后者和 “剪力” 相关。

一、形心（C 点）—— 截面的 “重力中心点”

1. 类比

把钢结构的截面（比如 H 型钢、矩形截面）想象成一块 “均匀的硬纸板”，如果用一根针顶住某个点，纸板能完美平衡、不晃 —— 这个 “平衡点” 就是形心。

简单说：形心是截面自身的 “几何中心”，只和截面的形状、尺寸有关，和受力无关（不管这根钢是拉、压还是剪，形心位置都不变）。

2. 常见截面怎么找？

（1）对称截面：形心 = 对称轴的交点

大部分钢结构截面都是对称的，找形心超简单：

矩形截面（比如钢板、方管）：对角线的交点就是形心（比如宽 200mm、高 100mm 的矩形，形心在宽 100mm、高 50mm 的位置）；

H 型钢 / 工字形截面：水平对称轴（上下翼缘中间的线）和竖直对称轴（腹板中间的线）的交点 —— 比如 H 型钢高 500mm、翼缘宽 200mm，形心就在高 250mm、宽 100mm 的位置；

圆形 / 环形截面：圆心就是形心。

（2）非对称简单截面：用 “平衡法” 估

比如 T 形截面（像个 “T”），形心不在直观的中心，步骤：

把 T 形拆成两个矩形（上面的翼缘矩形 + 下面的腹板矩形）；

分别找到两个小矩形的形心（各自的对角线交点）；

以两个小矩形的形心连线为 “杠杆”，形心会偏向 “面积大的矩形” 一侧（比如翼缘面积大，形心就靠近翼缘）。

二、剪心（S 点）—— 截面的 “剪力平衡点”

1. 通俗类比

假设你用手推一根钢杆的一端，想让它只 “上下弯曲”（不扭转），那你的推力必须作用在一个特定点上 —— 这个点就是剪心。
如果推力没作用在剪心上（比如偏左或偏右），钢杆不仅会弯曲，还会 “扭着弯”（比如 H 型钢推偏了，会又弯又转）。

简单说：剪心是截面受剪时 “不产生扭转的中心点”，只和截面形状、尺寸有关，和钢材强度无关。

2. 关键特点：剪心和形心的关系

对称截面：剪心和形心 “重合”！

比如矩形、H 型钢、圆形截面，因为形状对称，剪力的平衡点和重力的平衡点是同一个点 —— 这就是为啥我们推对称钢构件时，随便推中间位置，它都不会扭转。

非对称截面：剪心和形心 “不重合”！

比如单角钢截面（像个 “∠”）、T 形截面（非对称的），剪心会偏离形心 —— 设计时要注意：剪力必须通过剪心，否则构件会发生 “弯扭失稳”（又弯又扭，容易坏）。

3. 常见截面怎么找剪心？

（1）对称截面：直接找形心 = 剪心

比如 H 型钢，先找形心（对称轴交点），这个点就是剪心 —— 推这个点，构件只弯曲不扭转。

（2）单角钢 / 槽形截面（非对称）：记住 “规律”

单角钢截面（比如∠50×5）：剪心在角钢的 “角平分线” 上，且在角钢外侧（不在截面内部）—— 可以简单理解为：两个肢的 “力的平衡点” 在角的外侧延长线上；

槽形截面（像个 “U”）：剪心在槽口的对称轴上，且在槽口外侧（不在腹板上）—— 因为槽形截面的翼缘受力不对称，剪力平衡点会偏向外侧。