鋼梁截面的大小都須經計算確定，并滿足強度、整體穩定和剛度三個主要要求。前兩個保證鋼梁在使用中的安全，后者保證不會產生過大的變形以利正常使用。組合梁的截面尺寸除滿足上述三項要求外，還必須滿足各組成件的局部穩定要求。熱軋型鋼截面的厚度較大，局部穩定一般可以得到保證。
強度
鋼梁的強度包括抵抗彎曲、剪切以及豎向局部承壓的能力。抗彎能力可由材料力學中的彎曲應力公式求得(見梁的基本理論)。當按彈性階段設計時，取計算截面的邊緣纖維應力達到鋼材的屈服點作為極限狀態。邊緣纖維應力達到屈服點后，梁實際上還可繼續承受荷載。隨著荷載的繼續加大，最大彎矩所在截面上的塑性變形沿截面從邊緣向中央不斷發展和擴大，最后在該截面處形成塑性鉸。梁上出現使梁成為可動機構的一定數量的塑性鉸后，梁即到達抗彎的極限狀態而破壞。當按塑性設計時，考慮梁上形成塑性鉸及由此引起的內力重分布。采用塑性設計的鋼梁，與按彈性階段設計的梁相比較，可減小截面尺寸，節省鋼材，但一般只適用于受靜力荷載的熱軋型鋼梁和等截面焊接組合梁，同時組合梁板件的寬厚比應有較嚴格的限制，以免板件局部失穩而降低梁的承載能力。
