鋼結構組合梁的型式多采用焊接工字形截面。對于這種梁的截面設計與型鋼梁設計不同，對鋼結構型鋼梁只要確定型鋼的型號即可。對組合梁則需要確定腹板的高度及厚度、翼緣的寬度及厚度等幾個尺寸，而謝謝尺寸又是互相聯系的。總的設計原則是既要保證梁的強度、穩定性、剛度等要求，又要使鋼材用量經濟合理。因此，需要根據各方面要求綜合分析計算。具體方法是先根據各方面要求逐項選擇截面每一個尺寸，然后進行驗算。
一、鋼結構梁截面選擇
㈠、鋼結構梁截面高度確定
確定梁的截面高度應根據建筑設計要求（確定最大允許高度hmax）、剛度要求（確定梁最小高度hmin），且使鋼材用量最小（經濟高度he）等條件確定。
㈡、鋼結構腹板高度hw
腹板高度hw的確定與梁高h尺寸有關。由于上下翼緣厚度一般較小，所以腹板高度hw可略小于梁高，并按鋼板規格尺寸取50mm的倍數。
㈢、鋼結構腹板厚度tw
腹板的主要作用是抗剪，在腹板高度hw確定后可根據抗剪強度公式計算腹板厚度tw。為簡化計算，可近似假定最大剪應力為腹板平均剪應力的1.2倍。
以上確定的腹板高度及厚度兩尺寸，還關系到腹板本身的局部穩定及梁的總用鋼量。為滿足梁的剛度及抗彎等要求，所確定的腹板高度一般都比較大，此時腹板厚度如取值太小（如按抗剪要求計算的厚度就很小），腹板本身很薄，會引起局部失去穩定，為此，要考慮配置縱橫加勁肋。此外，厚度太小，容易由于銹蝕而降低承載能力，在制造過程中也易發生較大變形。而腹板厚度取值過大，又會使用鋼量迅速增加。因此應全面考慮上述因素。腹板厚度tw應符合鋼板現有規格，最小尺寸6~8mm。
㈣、翼緣尺寸b、t
根據截面對x軸的慣性矩公式及截面對x軸的抵抗矩公式，反解出一個翼緣的截面面積（近似取h≈h1≈hw），則翼緣面積A1為：
A1＝Wx/hw－（tw×hw）/b
當已知腹板尺寸hw及tw時，可根據上式求出需要的翼緣面積A1；A1＝b×t，可先選定翼緣板寬度 b，后確定厚度 t。
確定翼緣尺寸b及t值，關系到以下幾方面：寬度b太小，對梁的整體穩定不利。寬度b太大、厚度t很小，則可能影響翼緣在抗彎強度計算中考慮塑性發展以及對翼緣局部穩定的保證。且要求受壓翼緣的自由外伸寬度b1與厚度t之比，b1/t≤13√235/fy；按翼緣的局部穩定要求b1/t≤15√235/fy。
一般可取b=(1/3~1/5)h，且取10mm的倍數；厚度t不應小于8mm，取2mm的倍數。
二、鋼結構截面驗算
截面尺寸選定后，根據相關要求計算梁的實際荷載（包括梁自重）、內力，并計算截面面積、截面慣性矩、截面抵抗矩等各種幾何特性，然后進行強度、穩定性、剛度驗算。
三、翼緣焊縫計算
組合成工字形截面的翼緣與腹板，應用角焊縫焊接，以抵抗翼緣與腹板之間的剪力，保證截面能夠整體工作，防止相互錯動。
四、截面沿梁長度方向改變
組合梁的截面設計，按簡支梁在均布荷載作用下的彎矩計算時，彎矩圖曲線為拋物線，取跨中最大彎矩為計算依據，所設計截面尺寸在彎矩較小處，材料強度未充分利用。簡支梁兩端支座處剪力最大，但等截面兩端材料抗剪能力也未充分發揮。為節約鋼材，可使梁的截面沿梁長度方向改變，達到經濟效果。具體方法：
㈠、改變翼緣的寬度，在梁跨中部分寬度b較大，在兩端離支座各1/6跨度處減小至寬度b'。寬度b'按截面改變處的彎矩M'計算確定。寬度從b減少至b'，應做成不大于1:4的坡度，以減少應力集中。采用對接焊縫，上翼緣受壓可用直縫，下翼緣受拉可直縫或斜縫。這種改變寬度的方法較改變厚度方法好，可避免應力集中，且使外表面在一個平面內。經過一次變截面節約鋼材約10%~20%。
㈡、采用多層翼緣板改變截面，即沿梁跨度方向改變翼緣板層數，使梁的截面大小改變。梁的翼緣有兩層，切斷外層翼緣板，從而減小截面。外層板實際切斷點的位置應由理論切斷點處延伸長度La，以保證外層板在理論切斷點處部分能參加工作。
㈢、改變梁的高度，在靠近梁兩端（1/5~1/6）L處，將下翼緣做成折線形，翼緣的截面不變，腹板的高度逐漸減小。梁端部高度應滿足抗剪要求，且不應小于抗剪要求的一半。這種方法可以降低建筑物的高度，但梁的構造較為復雜。