時間：2023-05-29 17:33:30
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼結構設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號TU391 文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)042-0090-01
0引言
和混凝土結構相比,鋼結構自身重量輕, 工廠制作精度高,現場安裝方便。加固改造方便,且拆卸后可回爐冶煉,基本沒有難以處 理的垃圾,因此目前運用越來越廣。但是鋼結構重量輕,則截面單薄,穩定的問題就勢必很突出;安裝方便,則對連接節點和工廠制作提出了較高的要求。鋼結構除了對構件的力學分析清楚以外,對零件的構成,構件的拼接也要有清楚地了解,尤其是目前一些大跨度的空間結構,有時節點的設計和施工,會牽涉到整個工程的成敗。這就要求設計者對鋼材的性能,對連接件(主要是焊條和螺栓)的性能及連接的節點等都要全面的掌握這樣才能真正做好設計。
1基本構件計算
1.1受彎構件
1.1.1受彎構件的強度計算
實際上當受彎構件的截面外邊緣的應力達到屈服應力時,并不表明此構件已經達到了承載能力的極限狀態,還可以繼續加載,它的承載能力的極限狀態是全截面屈服,形成塑性鉸,但此時構件的變形已達到無法使用的地步,顯然,有限制的讓截面擴大一些塑性范圍是合理的,經濟的做法。
1.1.2受彎構件的整體穩定計算
受彎構件發生側向轉動失穩的原因是受壓的翼緣在沒有側向支撐的情況下,會象柱子一樣發生向剛度較小的方向側向彎曲,而受拉翼緣又要保持原狀態,因此就會發生伴隨著轉動的側向失穩,即彎扭屈曲。為了避免這種情況發生,最有效的辦法是在梁的側面設置支撐,平臺板、走道板、制動板、次梁都可以,只要能阻止受壓的翼緣側向位移即可。還有一種辦法就是增加上翼緣的側向剛度,也就是增加上翼緣的寬度。
1.1.3受彎構件的局部穩定
在設計梁時,主要是考慮它承受彎矩,對于工字形截面,一般靠加大梁高和增加翼緣厚度來提高其抵抗彎矩的能力。腹板通常做得高而薄,這樣才經濟合理。但腹板高而薄,就可能產生屈曲。然而板的屈曲與柱不一樣,柱一旦屈曲,就意味承載力已經達到極限狀態,板在屈曲后,只要邊部有約束,則荷載還可以繼續增加,而且可以增加很多,這就是所謂板的屈曲后強度。但為了慎重起見,考慮利用板的屈曲后強度僅用于非直接承受動力荷載的組合梁?？紤]利用板的屈曲后強度的梁一般不考慮縱向加勁肋,而且通常也不設置橫向加勁肋,而是僅在支座處設置加勁肋。
1.2軸心受力構件和拉彎、壓彎構件的計算
殘余應力是影響鋼壓桿穩定的重要因素,同樣長細比的桿件由于殘余應力的分布和量值不同使其承載力出入很大,應力,象這種在沒有外力作用下,截面產生的應力稱作殘余應力。翼緣越寬,兩個區域的溫差就會越大,則殘余應力的峰值越大。 焊縫的殘余應力產生的機理與此類似,不過焊縫處的金屬處于熔融狀態,它的熱望性變形受到壓縮以后,在收縮時要趨于縮得更短,因此受到的拉力要更大,有時焊縫處的殘余應力會達到屈服點。對于雙軸對稱或極對稱的桿件一般是以彎曲屈曲作為極限狀態,因此要先求出兩個方向的長細比進行比較,然后取大者來控制截面。
1.2.1彎扭屈曲與換算長細比
對于單軸對稱的構件,在繞對稱軸的屈曲時,其極限狀態是彎扭屈曲,截面的選擇是以彎扭屈曲來控制的。計算彎扭屈曲的方法是用換算長細比的方法。工程中常用到的槽鋼,雙角鋼,T型鋼,上下翼緣不等的工型截面都是單軸對稱的構件,只要外力的合力在截面內不通過彎曲中心(又稱為剪心),則桿件在彎曲時必然伴隨著扭轉。扭轉與彎曲的耦合,使得臨界荷載降低,彎扭屈曲的臨界荷載Nyz既小于繞對稱軸Y的彎曲臨界荷載Ney,又小于純扭轉臨界荷載Nz。雙軸對稱截面的形心與剪心是重合的,在彎曲時不會發生扭轉。
1.2.2格構式軸心受壓構件與換算長細比
在軸壓力和彎矩比較大且柱子較高的情況,通常選用格構柱,即用綴件將兩個或多個單柱連接成一體的組合柱。穿過單柱的形心軸為實軸,穿過綴件的形心軸為虛軸。格構柱在繞虛軸發生彎曲屈曲時,由于綴件的抗剪剛度比實腹柱的腹板要弱,剪切變形比較大,必須加以考慮。正是剪切變形的影響,使得格構柱的穩定承載力要低于實腹柱。也用放大了的長細比來考慮剪切變形的影響。格構柱與實腹柱的穩定計算相比,還有兩點要加以考慮:①關于分肢的穩定,②剪力的計算。由于格構柱是用綴件將單個柱連接起來的組合柱,綴件之間的分肢的穩定也必須要加以考慮。用控制長細比的方法來保證分肢的失穩不先于整個柱的失穩。按理只要分肢的長細比不大于整個柱的長細比就可以了,但考慮到兩個(或多個)柱的壓力不可能絕對相等以及各種缺陷的不利影響,因此將這一要求加以提高。
1.2.3支撐
為了減小構件的長細比,有必要在構件屈曲的方向且要通過構件的剪心設置支撐,支撐要有必需的剛度,能提供一定的支撐力。支撐的強度和剛度要求隨柱子數量都以二次方的速度增加,另外,當支撐同時承擔結構上其它作用效應時,其相應的軸力可不與支撐力迭加。
1.2.4拉穹構件和壓彎構件
壓彎構件是工程中常用的構件,如平臺柱,框架柱,有中間荷載作用的桁架桿件等。拉彎和壓彎構件的穩定性計算壓彎構件通常采用雙軸對稱或單軸對稱截面,其彎矩通常作用在對稱軸平面內。當彎矩只作用在構件的最大剛度平面內時稱為單向壓彎構件;當兩個主平面內都有彎矩作用時稱為雙向壓彎構件。實腹構件彎矩作用平面外的穩定計算當壓彎構件兩個方向的剛度相差較大,彎矩作用在剛度較大的平面內時,如果構件側向剛度較小又沒有足夠的側向支撐,它就有可能首先發生側向彎扭屈曲而喪失承載能力。單軸對稱截面在繞對稱軸彎曲屈曲時,必然伴隨著扭轉屈曲,對于扭轉剛度較小的開口截面,不考慮扭轉屈曲對臨界荷載的降低影響是不安全的。
1.2.5受壓構件的局部穩定
受壓構件的局部穩定主要是柱翼緣板和腹板的寬厚比應滿足一定的要求,這樣可以 保證局部屈曲不先于整體屈曲產生,不至于影響構件的承載力。事實上,在鋼結構設計 中,大量的構件都采取防止板件失穩的設計對策,防止板件失穩的有效方法就是限制它的寬厚比。
2節點設計
節點的設計應該遵循簡潔,可靠,便于施工的原則,并且要考慮當前的施工水平。 鋼結構節點應多考慮盡量用高強度螺栓,少用焊接,節約人工費用,利用工廠的機械化和精度加工。
2.1柱腳
柱腳有多種形式,一般考慮與基礎嵌固比較合適,插入式的柱腳是一種比較好的形式。無論是設計,還是施工,都很簡單。盡管有時材料會稍多一些,但如考慮加工及安裝費用的節省,另外還可以免去交叉施工時 對地腳螺栓防護的煩惱。 二是可以增加嵌固的能力,二次澆灌層的厚度宜>l00mm,便于找平。按抗震規范的要求, 凡是考慮抗震設防,柱腳插入深度應是兩倍柱高。
2.2操作平臺
小尺寸的操作平臺(如長向尺寸
(下轉第67頁)(上接第90頁)
好,在現場地面上 將整個平臺焊好,然后再安裝到支乘構件上,不必將平臺中的每一個小梁都考慮為一個構 件在高空進行現場拼裝。
2.3梁與梁的連接
梁與梁的連接最常用到的是鉸接角鋼是在工廠焊在主梁上的,它除了起連接作用外,還有定位的作用。板是用安裝螺栓臨時固定在次梁上,在現場用三道焊縫將次梁連接于主梁上,因此,有兩條工廠焊縫,有三條工地焊縫,不可混淆。在次梁與主梁為斜交的情況,角鋼的一個肢要彎折,不如改成兩個板的連接,此時,位于主梁上的定位板還可以兼作加勁肋,如果是用高強度螺栓連接,次梁與主粱腹板的間隙s不小于20mm即可,但是如果采用焊接,考慮施焊的可行,s則必須大于70mm,再加上螺栓的孔距80mm,因此梁要 160mm以上才行。次梁傳來的剪力的作用點離腹板近,因此附加彎矩小一些,其實除非是主梁位于邊跨,如果是中間,再考慮有鋪板的情況,這一附加彎矩是很小的。節點可以節省次梁材料,且加工,安裝都很方便。事實上,上面的連接都不是真正的鉸接,兩條垂直焊縫可以傳遞不小的彎矩,因此考慮次梁的剪力所產生的附加彎矩可能在大多數情況下沒有什么實際意義。
2.4梁與柱的連接
梁與柱的連接通常有剛性連接和半剛性連接,在抗震性能方面半剛性連接較比剛性連接有很多優點。梁腹板與柱的連接是用安裝螺栓,一些用高強度螺栓摩擦型連接,兩種形式都是可以的。對于剛性連接,在柱腹板節點域規定的比較嚴格,對于輕型鋼結構,此處柱的腹板厚度往往不夠,需要局部加厚。
2.5吊車梁
帶有制動板吊車梁,以往制動板與吊車梁上翼緣的連接無論噸位大小和工作制的級 別的等級如何,都采用高強度螺栓摩擦型連接。制動板與吊車梁上翼緣的連接可以采用普通螺栓和焊縫連接。小的吊車梁甚至可以只用單面焊縫連接。當遇到抽柱子的情況,對于跨度的吊車梁,有時是剛度控制斷面,就得增加梁的高度,但支座處高度要保持一致,就要采用變斷面的吊車梁。
2.6關于焊縫
吊車梁下翼緣的對接融透焊縫采用斜焊縫,其目的是想通過延長焊縫的長度來保證焊縫能承受母體所承受拉力。其實對于對接的融透焊縫,只要達到了二級焊縫質量標準,也沒有必要要求對接焊縫非要避開梁的中部受力大的區域。事實上焊縫的殘余應力總是最后一道起作用,因此如果先焊了一條縱向焊縫,再焊橫向焊縫,在交叉點處,縱向焊縫的殘余應力受后焊的橫向焊縫的熱影響,已經釋放了大部分,只可能稍許增加一些而已,不存在兩者迭加的問題。相反,如果將一條十字焊縫改變為兩條丁字焊縫,殘余應力較大的區域卻增加為兩個,整個板的殘余應力反而增大了。一些試驗研究的結果也證實了十字焊縫的性能要優于丁字焊縫,因為這種方法便于排板和旖工方便。因此應該在今后的鋼結構工程中提倡優先采用十字交叉接頭。但要如果采用丁字交叉,則兩條焊縫一定要相距200以上,否則殘余應力影響嚴重。
參考文獻
[1]鋼結構設計規范編制組,鋼結構設計規范修改說明.中國計劃出版社,2003.
關鍵詞：現代鋼結構，優點，設計，基本原則
Abstract: this paper introduces the advantages of modern steel structure, the modern steel structure design of the basic principle, the modern steel structure design and other aspects of content for modern steel structure design personnel to provide the reference.
Key words: the modern steel structure, the advantage, the design, the basic principle
中圖分類號：TU391文獻標識碼：A文章編號：
隨著科學技術的不斷發展，各種建筑工程逐漸呈現大型化的特征，不但空間相對擴展，其跨度也在不斷延伸。在這種情況下，傳統的建筑材料和建筑方式已經遠遠不能滿足形勢發展的需要，在這種情況下，現代鋼結構的出現彌補了傳統建筑材料的不足，逐漸成為現代建筑不可或缺的重要結構。盡管現代鋼結構有著相當多的優點，但是現代鋼結構的設計過程中仍然存在著許多問題和難題，為此，大力加強現代鋼結構設計的研究，不但可以大力推進現代建筑的發展速度，而且還可以大大提高現代建筑的安全性。
一、現代鋼結構的優點
1、現代鋼結構安裝布置相對靈活
現代鋼結構組織結構比較均勻，其強度和彈性模量都比較高，因此可以進行大開間安排，這樣能夠使整個建筑平面分割合理，處理起來也相對靈活方便。
2、現代鋼結構構件的自重相對較輕
和傳統的建筑材料相比較，鋼結構構件的自重要輕1/3—1/2左右，這樣就可以降低處理建筑的地基或者鋼結構基礎的費用；同時，在發生較大震動時，鋼結構的反應比較小，能夠抵抗較強的震動，特別是具有較強的抗地震能力。
3、現代鋼結構的施工周期相對較短
現代鋼結構中相當多的配件以及建筑的主要構件都是工業化制作，不但質量能夠得到保證，而且施工時各構件之間大多都是使用強度較高的螺栓進行連接，這樣就會使得構件之間的組合安裝相當迅速，施工的周期也比較短。
4、現代鋼結構經濟效益相對較高
鋼結構由于采用現代設計以及現代化設備制造，制造比較快捷，運輸也比較方便，并且工程建造的周期也比較短，資金運轉也比較快，鋼材還可以循環使用，經濟效益也相對較高。
二、現代鋼結構設計的基本原則
1、現代鋼結構的穩定性原則
為保證現代建筑的穩定性，在進行現代鋼結構設計的過程中，必須考慮整個建筑體系以及建筑各組成部分的穩定性。盡管現代鋼結構最終組建起來的是具有宏觀立體性的現代建筑，但是在進行設計時，現代鋼結構基本上都是建立在平面基礎之上的。
2、現代鋼結構的穩定計算
在進行現代鋼結構的設計過程中，無論是單層框架結構還是多層框架結構，設計人員常常不對框架進行穩定分析，只是進行框架柱的穩定性計算。即使進行框架柱的穩定性計算，也必須對框架進行整體性分析，在得出柱計算長度系數（此時柱計算長度系數和框架穩定計算等效）的基礎上進行。但是，在實際操作中，由于框架結構種類繁多，如果按照每一個框架結構進行計算，那么必將浪費大量的人力物力和財力，為了能夠盡可能提高計算效率，就必須對一些特定的典型條件進行設定。
3、現代鋼結構的結構計算必須和構造設計相統一
現代鋼結構的結構計算與構造設計相統一，是每一位鋼結構設計人員必須隨時關注的問題，特別是現代鋼結構中的細微部位的構造和構件穩定性計算都必須做到絕對的配合，只有這樣才能確保整個鋼架結構的穩定性。
在設計過程中，對于傳遞彎矩與不要求傳遞彎矩的每一個節點進行連接時，必須滿足他們的剛度與柔度，在桁架節點應該盡最大可能避免出現桿件偏心現象。這些內容都是設計人員必須認真考慮的細節問題，只有這些問題考慮清楚，現代鋼架結構才有可能比較穩定。但是，只有這些設計是遠遠不夠的，如果現代鋼結構的穩定性能發生改變時，在鋼架結構的設計過程中必須具體問題具體分析，進行針對性設計。
三、現代鋼結構的設計
1、現代鋼結構的結構布置
在進行鋼結構的結構布置時，首先必須考慮組成整個鋼結構體系的各種鋼結構的特點。例如如果在輕型鋼結構的建筑中，存在著相當大的懸掛荷載，此時可以使用網架結構，而不使用門式鋼架結構。為了保證整個鋼架結構的穩定性，必須認真考慮整個建筑體系的特征、荷載分布、性質等諸多因素，并進行綜合處理。
2、現代鋼結構的截面設計
當鋼結構的形式確定之后，首先可以憑借自己的經驗估算構件截面，對構件截面的尺寸、形狀進行假設，普通情況下鋼梁可以使用軋制、槽鋼或者H型的鋼截面。按照荷載以及支座的狀況，截面高度一般為跨度的2%—5%。在對冀梁寬度進行設計時，要嚴格按照規定對梁之間側向支撐之間的距離進行確定，盡可能不進行鋼梁的整體穩定。
3、現代鋼結構的支撐設計
支撐設計是保證現代鋼結構穩定性的重要設計，通過有效的支撐設計可以構建合理的內力分配體系啊，從而有效改善現代鋼結構的整體剛度分布狀況，鞏固其薄弱環節，從而使整個鋼結構抵御水平荷載的能力更加強大。在進行現代鋼結構支撐體系的設計過程中，必須嚴格遵守下面的原則：實現縱向荷載的明確合理地進行傳遞；確保整個鋼結構平面外穩定，給鋼結構以及各組成構件的整體穩定性設計側向支點；使鋼結構的安裝更加快捷方便；滿足現代鋼結構的強度以及剛度的要求，使其具有更強的可靠性。
4、現代鋼結構的節點設計
現代鋼結構的設計中，節點的設計是非常重要的一個環節，節點設計是不是合理，對于整個鋼結構的可靠度、穩定性以及建設周期、建設成本都有著至關重要的關系。在進行節點設計時，首先必須綜合考慮節點的形式、構件的選擇、傳力特性等內容，然后對節點形式進行恰當選擇究竟是使用鋼節點、半鋼節點還是鉸接點。
四、小結
總之，現代鋼結構取代傳統的建筑材料，是現代科技的體現，大力加強現代鋼結構的設計研究，可以不斷改進設計中出現的問題，尋找最適合的設計方法，只有這樣，才能夠不斷推進現代建筑的發展速度，提高現代建筑的安全性。
參考文獻：
1、宋雪峰 王玉潔.鋼結構設計中若干基本問題的探討[J].北華航天工業學院學報.2010.20.03
關鍵詞：建筑科學； 鋼結構設計； 概念設計； 結構選型； 結構布置； 結構分析
1判斷結構是否適合采用鋼結構
由于鋼結構具有建筑整體自重小、施工周期短、施工受自然環境影響?。囟龋┑忍攸c，因此，鋼結構通常適用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。
2 結構選型與結構布置
設計概念在鋼結構中是非常重要的，尤其在結構和布置階是非常重要的。當遇到一些比較難的問題或者一些未經規范的問題時，可以嘗試著從整體和實際相出發，利用破壞機理來進行實驗，并從中獲得經驗，當然不能只從一部分來進行控制，需要從全局出發，對控制結構采取細部措施。使用這些理論可以節省更多時間，對工程建設和構思提供好的方法。在結構方案上，要具有以下特點，首先是易于手算的，寫的內容非常清晰并且是正確的，不存在大的錯誤，在運算過程中能很好的避免繁瑣的運算過程。對于鋼結構有網架、網架（殼）、輕鋼、塔桅等幾種結構方式。對于這些種類技術運用上都已經非常=成熟，但是也存在著許多不足之處，需要進一步改善。因此在選擇鋼的結構時要考慮工程特點，選擇合適的鋼結構。在一些輕鋼業中，廠房中的一些設備是不適合用門式鋼架的，原因是牢固程度不夠，所以在選擇鋼的類型時，需要考慮到實際情況。在建筑以及工藝流程允許的時候，在當中使用支撐可能會比幾個節點來的更有用處，而且也便宜非常經濟。當遇到房屋面積比較大時，可以嘗試使用懸索和索膜等體系，這個體系的好處在于能夠承受壓力。在建設樓層比較高的建筑時，經常采用的方法是鋼和混泥土相互結合在一起，在一些經常有地震或者建設的樓層顯示不規則狀態時，在選擇布置結構方面不怎么會特意考慮價格問題，而是從安全角度出發，選擇合適的結構。對于這些情況時最好選擇周邊巨型SRC柱，這個模型是以周邊巨型SRC柱為核心，支撐起整個大樓。在結構布置上，要對周圍情況進行分析，然后結合結構自身特點，最后選擇合適的方法。在建筑時要做到以下幾點：在力學模型上一定要清楚，在有大物體移動時，不會造成影響，而且還要考慮風，這些都是影響建筑的因素，所以這些都是需要考慮進去的。在結構的側抗力上，應該需要多個防線進行維護，最好有其支持作用的柱子，而且能承受很大的壓力。對于樓層平面梁上的布置，也可以進一步優化。具體措施是減小梁截面，讓大截面的面積增加，從而能減少樓層凈高度，使得樓層整體效果不錯。
3 預估截面
結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距當按l/b限值確定時，可滿足鋼梁整體穩定的要求。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。柱截面按長細比（λ）預估。通常取值范圍在50
4 結構分析
對于線彈性分析一般都在鋼實際結構分析之上，在一些條件允許的時候需要考慮P-Δ，p-δ。一些比較新的原價可以先考慮幾何非線性的彈性。這樣做的好處在于能更好對結構進行分析。當然并不所有的軟件都需要進行彈性分析，可以直接根據查資料等就可以解決，在遇到簡單的結構分析時，不需要運用程序進行運算，手算就可以了，但是當遇到比較難得問題時，需要借助軟件進行計算。現在工程上一般都使用sap2000、PKPM系列軟件等，這些軟件不管對簡單問題還是相對比較難得問題都能解決，其中比較有名的是探索者CAD、世紀旗云結構設計工具箱等等，，當在工程利用這些軟件時，做起來都是得心應手，大大提高工作效率。
5 工程判定
首先要學會對軟件正確使用，然后對于軟件輸出的數據要加以判斷。要對總剪力，變形特征等方面進行檢測。根據工程需要來確定是修改原先的模型還是數據，從而使得工程運行更加流暢，不存在太大的困難。當然對于軟件中不同的結構成分是為了適應不同條件的使用者，因為使用者的水平不同，因此軟件中的結構成分也并不一樣。在工程中的計算和理論計算還是存在一定差距的，原因是工程中會有誤差出現，而在理論中沒有誤差出現，因此會存在理論查，對于這種誤差，需要通過概念設計的手段來使結構安全。在鋼結構設計中，對于概念設計和定量計算是一樣重要的，兩種發揮著同樣的作用。當然對于軟件，工程師并不要十分信賴它，而是要結合自己專業知識和自己經驗，使得設計非常合理，而且規范要求。
6 構件設計
構件的設計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235（類似A3）和Q345（類似16Mn）。通常主結構應當使用單一鋼種，以便于工程管理。從經濟角度考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇Q345；當穩定起控制作用時，宜選擇Q235。當前的結構分析軟件，都提供截面驗算的后處理功能。一些軟件可以將驗算時不滿足的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，這就是常說的截面優化設計功能之一。例如sap2000、PKPM系列軟件等就可以提供這種功能，它雖然可以提高結構工程師的工作效率，但是設計人員至少應注意2點：
（1）在對軟件做截面構建時對于有些數據的取值并不是那么的符合規定，存在不規范性。對于這個問題，直到目前為止，工程上還是沒能找出辦法進行解決。因此在節點這個層面上，工程師是特別要注意的，一定要把這個問題解決好。
（2）對于工程師所預估的面積沒有那么大時，對于這個情況要分兩種進行考慮：①對于強度不足時，要對鋼板進行強度增加，使得鋼板的厚度和強度達到原先標準。②在出現變形超出限制的情況下，要考慮這種方法，即不應該盲目的增加鋼板厚度，而是應該考慮能不能加大鋼板截面的厚度或者高度，不然的話，或造成很大的浪費，在初次碰到這個問題時，會覺得很難。對于上述情況，舉個例子分析一下，在整個設計的過程中，設計人員并么有考慮到浪費這一點，因此在滿足柱頂位移時，使用了鋼板加厚的方法，但是這樣之后，就不能稱之為輕型式鋼架結構。對于這種方法使用，大大造成了材料浪費。在設計的過程中，一般都使用PKPMCAD計算軟件，軟件能自動加大截面優化設計，但是在難度上很難分開。所以一般都覺得并不是十分合適。因此對這個軟件需要更加完善才是有效的。
7結束語
作為一名專業設計人員，設計出結構合理、安全可靠、經濟適用的設計產品是我們的職責，文本通過鋼結構設計過程的探討，指出了在鋼結構設計過程中應該注意的問題，可為專業設計人員提供借鑒。
參考文獻
[1]許寧.淺談石化工程鋼結構的特點及其結構設計[J].中國石油和化工標準與質量. 2011（06）
[2]代朝輝，秦洪濤.？探討鋼結構選型與設計思路[J].科技致富向導. 2009（22）
懸挑鋼結構通常設置在建筑物主體結構外側，根據使用要求的不同來確定懸挑的長度。根據使用及安全需要的不同，懸挑鋼結構的結構形式及結構布置也有所區別。工程中常見的懸挑鋼結構有以下幾種形式：
1.1拉桿（撐桿）式懸挑鋼結構
拉桿（撐桿）式懸挑鋼結構常見于建筑門廳處，07J501圖集中也列出了常用的鋼結構雨棚，且適用跨度達到了6m。已經能滿足大部分新建民用和工業建筑的使用要求。但在工業和民用建筑項目中，經常需要更大的懸挑雨棚來滿足使用要求。這種情況下圖集已不能滿足要求，需要根據實際懸挑長度進行結構計算。當懸挑長度較大時，工程中普遍通過設置拉桿（撐桿）來設計雨棚。而且往往由于懸挑雨棚凈空要求的限制，更多的是在雨棚上部設置拉桿。根據懸挑結構的受力特點可知，在荷載作用下，懸挑梁彎矩由根部到端部逐步減小，根部最大，因此鋼梁也隨之設置成變截面形式。由于懸挑鋼結構處于建筑主體外側，根據《建筑結構荷載規范》8.3.3條規定，此類結構風荷載體型系數取-2.0，即風荷載對結構作用風力與恒、活載方向相反，不考慮在風荷載作用下承受壓力。拉桿式懸挑鋼結構中拉桿按單拉桿考慮，拉桿在風吸力作用下受壓失效，風吸力作用由梁根部支座剛接點抵抗。由于是單拉桿，長細比限制較小，因此拉桿截面較細，顯得更為輕盈。
1.2梁式懸挑鋼結構
此類懸挑結構與拉桿（撐桿）式懸挑結構相似，但無拉桿（撐桿），僅僅靠懸挑鋼梁受力。在風荷載作用時，受力方式與拉桿式懸挑鋼結構相同，此時兩者均由鋼梁承擔風吸力作用。在恒荷載及活荷載共同作用下，特別是當懸挑長度較大時，懸挑鋼梁在沒有拉桿的情況下，所承受的荷載作用較大。計算此類懸挑鋼結構時，懸挑鋼梁按懸挑構件計算，鋼梁強度很容易滿足要求，懸挑長度較大時，往往是變形對截面起控制作用，因此在鋼材材質上可選強度較低的Q235B等級。鋼梁的撓度變形分為平面內和平面外。平面內即主要考慮恒、活載及風載組合作用下的計算撓度，而平面外主要考慮由山墻傳遞的風荷載的作用，主要通過在懸挑鋼梁間設置的鋼系桿來傳遞。與拉桿式懸挑鋼結構相比，同樣的截面下其變形會更大，由于缺少拉桿的作用，其在平面內、外的穩定性相對較差。因此在懸挑長度較大時，不建議使用。
1.3橋架式懸挑結構
當建筑工程中需要更大的懸挑長度時，由于鋼梁式結構在結構受力及經濟性能上均不能較好的滿足使用要求，此時懸挑構件不再是型鋼梁，而是鋼桁架。根據懸挑長度及實際荷載情況的不同，鋼桁架的桿件截面可選用不同的形式，弦桿及腹桿可采用圓（矩形）鋼管、角鋼、H型鋼等。工程上常見的為圓鋼管桁架，且根據需要桁架可設計成單片桁架或倒三角桁架。此類懸挑結構由于其懸挑長度大，承受荷載作用大，因此對桁架根部主體結構柱的要求較高，適用于主體柱為大型鋼管柱或混凝土柱?？紤]到桁架結構的撓度變形及排水需要，因此工程上常將懸挑桁架做成由外至內傾斜的形式。此類懸挑結構目前已較多的應于大型場館及火車站項目中。
2懸挑鋼結構設計過程中應注意的問題
懸挑鋼結構在工程中應用越來越廣泛，尤其是對空間有特殊使用要求的大型場館、車站、鐵路貨場倉庫等項目。對于這些大型公共項目，安全性顯得更為重要。因此在做懸挑鋼結構的過程中，應結合具體使用要求及現場情況，充分注意設計中涉及到的各種問題。
2.1構件的的選擇
針對不同的懸挑長度，選取不同的截面類型，懸挑構件為鋼梁時，可選取為T型或H型鋼變截面梁，經常為了外觀需要，型鋼梁在腹板位置進行開孔，即形成蜂窩梁。此類梁在進行計算的時候需對腹板高度按“擴大比”進行換算，考慮到安全性，擴大比應謹慎選取。且開孔如果較大，還應適當對開孔處進行補強。除此之外，結構縱向的鋼梁（系桿）也應適當選擇。懸挑結構未設置拉桿時，懸挑梁間的連接系桿可選取為圓鋼管，鋼管與懸挑梁之間設置成鉸接連接，此時鋼管只考慮受壓，截面選取時通過長細比進行控制；結構設置拉桿時，則需要將系桿設置成鋼梁，鋼梁與懸挑梁之間設置成剛接連接。而對于桁架式懸挑結構，桿件之間均為焊接。
2.2構件與主體結構柱的連接
主體結構為鋼結構時，懸挑構件與結構柱之間通過焊接進行連接，并根據需要對連接處柱進行加強。主體結構為鋼筋混凝土時，懸挑鋼構件需要固接于鋼筋混凝土柱上，鋼村與混凝土構件連接，需要在混凝土柱中設置預埋件，懸挑鋼構件再與預埋件上的鋼板進行焊接。實際工程中，在設置預埋件時，規范要求預埋鋼筋的植入深度常常會超出混凝土柱的截面長度，此時則需要在混凝土柱的兩側均設置預埋鋼板，預埋鋼筋與兩側的鋼板進行焊接。
2.3懸挑結構高度的控制
由于懸挑結構是設置于建筑主體的外側，因此懸挑結構的高度會影響到整個結構的受力，進而對結構構件的截面產生影響。不同高度處設置懸挑結構，其對結構柱產生的彎矩影響會有較大差異，直接影響到柱腳的設計，進而影響到基礎的設計。因此，在滿足建筑使用要求的前提下，應合理控制好懸挑結構的高度，使整個結構的安全性及經濟性得到保證。
3總結
關鍵詞：多層鋼結構住宅 結構設計
一 現狀分析
在現代社會中，經濟取得了高速的發展，人民的生活水平和生活質量有了極大地改善，但是我們在獲取財富，推動時代進步的同時，卻也給整個環境造成了嚴重的污染，生態環境遭受了巨大的破壞。所以，現在人們提出綠色發展觀念。改善經濟的增長模式。在建筑業中，人們一直渴望采取一種新的技術既能滿足社會居民的需求又能實現綠色建筑的構想。鋼結構技術的出現和發展滿足了人們的愿望，這種技術的應用不僅在設計施工和使用過程中展現自身的優勢，同時也能有效地減少之前混凝土建筑產生的環境污染和垃圾廢棄物，可謂是一舉兩得。在國外鋼結構住宅設計應經有了很大的發展，國外有將近一半的高檔建筑采用鋼結構，就亞洲范圍來說，日本和韓國的鋼結構技術也是取得了很大的進步。中國是世界上最大的產鋼大國，相應的煉鋼技術也得到了完善。并且我國的建筑業在近些年來呈現出迅速增長的態勢，所以鋼結構住宅在我國有非常理想的發展前景。雖然現在我國在這方面和國外有很大的差距，我國的住宅還是以混凝土為主要的結構形式，但是政府的相關部門已經采取了很多措施來加快推進我國鋼結構住宅的發展。并且在之前十中擴大民用建筑用鋼被建筑部確定為新世紀住宅發展的重點。所以我們相信只要能夠積極的開發和應用鋼結構，努力研究相應的設計技術，我國的鋼結構住宅業將會取得長足的發展。
二 結構設計分析
我們現在就多層鋼結構住宅的結構設計中的相關問題進行分析。具體的內容主要包括涉及設計結構的選擇和設計過程的注意要點。
結構選擇。
結構的選擇對于整個建筑有著重要的影響，只有清楚地了解各種結構體系的特點和內容，才能更好地進行選擇，更好地發揮鋼結構的優勢。目前我國現在常用的多層住宅鋼結構體系主要包括：鋼框架體系、框架支撐體系、框架核心筒體系。當然國外還有框架剪力墻體系、大型框架-輕鋼填充體系等等，這些在國內還處在研究的過程中，并沒有應用到實際的施工建筑中。所以我們主要介紹一下廣泛應用的鋼框架和框架支撐體系。1對于鋼框架體系來說，主要分為鋼框架和勁性柱框架兩種，我們重點分析鋼框架的相關內容。鋼框架體系的主要特點是：使用空間較大，剛度均勻，平面布置靈活；構建比較容易標準化和定型化；框架結構延性和自振周期長，重量輕，比較適合應用于抗震建筑；同時在承載力和穩定性上由于框架側向的剛度較柔，受重力二階效應的影響較大等等。其中在鋼框架結構梁柱上，半剛性連接方式在受力特征上介于剛接和鉸接，這種特征經過設計可以使框架的外在受力更加的合理，也可以更好地優化結構彎矩減少結構用鋼量。但是這種半剛性的連接鋼框架在實際的建筑中很少應用，這主要是因為它的受力變形是非線性的，這給實際的測算帶來很多的不便，并且具體的安裝和施工過程中也存在著一些問題。2對于框架支撐體系來講它有中心支撐和偏心支撐兩種，中心支撐框架的側向剛度較大。在受壓時它的能量吸收能力主要取決于它的長細比例和在反彈變形時對于局部屈曲的抗力。中心支撐框架耗能能力受到支撐屈曲的影響，在多層鋼結構住宅的設計中，抗側剛度不足的情況下不宜采用這種中心支撐框架。對于偏西支撐框架而言，它主要是在高烈度的情形之下，它的消能梁段就如同整個結構的保險絲一樣，能夠很好的消耗掉地震在建筑中產生的能量，從而保護建筑的穩定性。
設計過程中的注意要點。
1在多層鋼架結構的布置方面，設計人員為了滿足不同的需要，主要是通過調整框架的荷載傳遞方向來實現，一般會通過減小次梁截面從而使其沿著短向進行布置，但這樣會導致主梁截面加大，減少樓層的凈高，進而對頂層邊柱造成影響，所以相關人員在結構的布置方面一定要進行合理的設計分析，從整體的角度進行把握，不可只關注一個方面。2梁柱截面的選擇方面，一般在只有一個方向和梁剛連接時使用雙軸對稱的軋制或者是焊接的工字型的截面，而出現兩個互相垂直的方向和梁剛連接的時候最好選擇箱型的截面。3多層鋼結構住宅的荷載除了按照相關的明文規定之外還要充分考慮到安裝載荷以及樓層的附加水平載荷，這樣才能更好地保證安全性和可靠性。4在一些地震的多發區我們需要對于他們的結構構件內力進行相應的調整，比如說對于框架支撐結構的斜桿可以通過使用端部鉸接桿計算；進行內力分析計算時先對地震作用下內力進行調整，然后在進行其他方面的荷載產生的內力進行相關的組合等等。在整個的抗震設計中要按照強柱弱梁的基本要求進行，同時重視結構的抗震延性，在這方面美國有比較科學的研究，他們對于結構延性的要求很高，主要通過延性指數來表示延性，在這方面我們應該想他們虛心學習。當然除了上述的相關要點之外還要注意梁柱的剛性連接、結構的分析等方面。
結束
總之，對于多層鋼結構住宅的結構設計是一個十分復雜工程，對此我們應該堅持以我為主的方針，積極地學習和借鑒國外先進的技術方法，根據我國的實際情況進行綜合分析，統籌安排，從而一步步的提升我國在鋼結構設計方面的整體水平。
參考文獻
關鍵詞：鋼結構；廠房；設計
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著經濟社會不斷發展，人們對建筑建設的要求也在不斷提高，如不僅要滿足施工速度，還要求具有很好的環保性、靈活性和抗震性等。同時隨著各種工藝技術也在不斷進步。鋼結構廠房在這方面就很好的凸顯了其優越性，不斷獲得普遍的推廣和使用。
一、鋼結構廠房的優越性及其特點
（一）鋼結構廠房具有施工速度快，安裝極其方便的優點。
由于鋼結構構件可以工廠化批量化生產，同時采用設備下料、焊接、開孔，并作表面處理，可極大的方便現場拼裝施工，大大縮短了施工的周期。
（二）由于鋼結構廠房體系使用的材料具有強度高、投資低等特點，所以鋼結構廠房拆遷也方便，可多次回收利用，大大節約了材料消耗，環保性好，結構壽命使用長。而且節省了制模工序，屬于環保型綠色建筑體系。
（三）鋼結構相對于混凝土結構主要優勢在重量上，這也可以大大減輕地基的負載，而且混凝土結構建筑工藝復雜，防震程度低，鋼結構體系都可以有效彌補這些不足。
二、鋼結構廠房設計的特點
鋼結構廠房是指采用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材，通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的國際流行的門式剛架輕鋼結構體系形式。
門式剛架鋼結構廠房在國內技術成熟，受到用戶普遍接受和認可，成為目前國內發展速度最快的一種鋼結構形式。門式剛架鋼結構廠房可以做成大跨度，大空間，便于內部靈活布置和使用。（鋼結構廠房采用門式剛架體系其單跨度甚至可達到80米。多跨可達到180米甚至跨度更大）鋼結構廠房主要是用在不承受大載荷的承重建筑。采用輕型H型鋼（焊接或軋制；變截面或等截面）做成門形剛架支承，C型、Z型冷彎薄壁型鋼作檁條和墻梁，壓型鋼板或輕質夾芯板作屋面、墻面圍護結構，采用高強螺栓、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的門式剛架鋼結構體系。
鋼結構廠房在全球范圍內，特別是在發達國家和地區鋼結構建筑工程領域中得到更合理、廣泛的應用。鋼結構廠房可廣泛應用于工業廠房，凈化車間，倉儲庫房，超市，會館展廳。
鋼結構廠房設計特點：鋼結構廠房自重輕，強度大，跨度大，空間大。設計先進，采用最先進的設計方法，充分發揮鋼材抗震性好、抗沖擊性好、剛性好、變形能力強的特點。而且還可以重復再利用，可以節約大量鋼材。結構新穎、簡潔、輕巧，占用面積小，使用面積大，有效擴大了建筑物的內部空間，彩鋼夾芯復合板，金屬壓型板等新型墻體屋面材料圍護，更顯示出建筑的時代感。安裝快捷，構件標準，制作精良，施工安裝簡便、快捷、安全
三、鋼結構廠房結構設計要點
多層廠房因為工藝布置的要求，一般都需要大空間，結構通常采用框架結構，在層數較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結構。結構布置的原則是:盡量使柱網對稱均勻布置，使房屋的剛度中心與質量中心相近，以減小房屋的空間扭轉作用，結構體系要求簡捷、規則、傳力明確。避免出現應力集中和變形突變的凹角和收縮以及豎向變化過多的外挑和內收，力求沿豎向的剛度不突變或少突變。
（一）地震區的廠房宜少設或不設防震縫
地震區房屋的伸縮縫是合一的，當房屋較長時，宜采取下列一些
構造措施和施工措施以少設伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設置一道800mm~1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設在結構受力影響最小的區段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內縱墻端開間的墻體等部位，適當提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設置架空層形成通風屋面。
（二）合理布置電梯間的位置
多層廠房由于設備、貨物很重，豎向運輸的需要，均要設置電梯。鋼筋棍凝土電梯井筒剛度很大，應充分考慮電梯井筒對建筑物的偏心影響，在結構布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端
部。
（三）控制橫向框架與縱向框架的周期
由于多層廠房跨度方向尺寸較大，柱子少；而柱距方向尺寸較小，柱子多。一般都是橫向控制，使縱橫向的抗震能力大致相同，不僅有利于抗震，也使設計更為經濟合理。
四、鋼結構廠房設計應注意的重要方面
（一）鋼結構廠房圖紙設計的重要性
無論在什么樣的工程中，圖紙是工程施工的依據。在鋼結構廠房的設計期間，要組織施工單位專業技術人員對圖紙進行會審，檢查施工圖紙中的“錯、漏、碰、缺”，力爭把問題解決在施工之前，減少因圖紙問題對工程質量、進度的影響。
（二）對鋼結構廠房支撐系統的設計原則
為了保證鋼結構廠房的空間工作，提高其整體剛度，承受和傳遞縱向水平力，防止桿件產生過大的變形，避免壓桿失穩，以及保證結構的整體穩定性，應根據廠房結構的形式，車間吊車的設置，振動設備以及廠房的跨度、高度，溫度區段的長度等情況布置可靠的支撐系統。廠房每一溫度區段應設置穩定的柱間支撐系統，并與屋蓋橫向水平支撐的布置相協調。
（三）鋼結構廠房耐熱能力設計的重要性
鋼結構工業廠房防火能力很差，當鋼材受熱在100℃以上時，隨著溫度的升高，鋼材的抗拉強度降低，塑性增大；溫度在250℃左右時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性卻降低，出現藍脆現象;當溫度超過250℃時鋼材出現徐變現象；當溫度達500℃時，鋼材強度降至很低，以致鋼結構塌落。
（四）鋼結構廠房抗震性設計的重點
在對鋼結構廠房做抗震設計時應注意：首先，在廠房建設前要充分考慮加強其結構的抗震性，以應對復雜多變的地質變化，雖然鋼材在重力剛性等條件上有抗震的優勢，但是在總體布置方面也要力求安全最大化，要求廠房結構的質量和剛度均勻分布，使廠房受力均勻，使其受到外力作用時，可以將作用力均勻抵消，這樣就不會加劇作用力在剛性弱的地方聚積，給安全造成威肋，同時還要多采用剛架和橫向結構，利用鋼結構的受力性來減少橫向結構變形。
其次，在建設過程中要充分考慮杠桿失穩的問題，鋼結構在強度上可以充分滿足建設需要，所以要在支撐系統上多做文章，提高廠房結構整體穩定性，對鋼結構廠房尤為重要。
最后，在地震作用下，存在著低周疲勞作用，設計時應注意其對
廠房的影響。對結構連接點的設計，應保證節點的破壞不先于結構構件的全截面屈服，應使結構構件能進入塑性工作，充分吸收地震能量發揮其抗震能力。
五、結束語
總而言之，在鋼結構廠房設計的過程中，我們應嚴格按照和采用相關的設計標準，同時隨著鋼結構設計技術的日趨成熟，設計師也要緊跟時代步伐，堅持與時俱進。只有這樣，才能設計出結構合理，經濟環保的鋼結構廠房，滿足經濟建設發展的要求。
參考文獻
[1]劉榮來.鋼結構廠房設計技術總結.內蒙古煤炭經濟.2011-03-15
【關鍵詞】建筑結構設計；鋼結構設計；重要性；策略
1.建筑結構設計中鋼結構設計的重要性分析
在實際的建筑結構設計過程中，鋼結構設計是至關重要的組成部分，其主要是指將鋼結構設計藍圖到鋼結構產品的演變過程，對于現代鋼結構制造業的可持續發展有著關鍵性的影響。從建筑結結構設計的的性質來看，其中存在的鋼結構設計不僅具有幾何成分，更具體表現了技術性的相關因素。因此，這就對設計人員的專業知識能力提出了較高的要求，設計者在對建筑結構設計中鋼結構進行設計時，必須嚴格遵守相應的設計藍圖要求，其實結合建筑工程項目的施工性質，充分掌握工程圖紙中的設計要點，并將藍圖中的平面線條聯想出一個完整清晰的立體結構，以此來保障鋼結構設計的高質量。但是，在這一設計工程中，設計人員應該清楚的認知到，如果其中任何一個設計環節出現錯誤，都將會嚴重影響構件的安裝質量，極有可能危及到建筑結構整體的安全穩定性，這就很容易引發重大的安全事故，造成人員的傷亡。除此之外，設計師還要切實遵守建筑建筑結構設計中鋼結構的設計規范，真正了解到構造要求、結構受力特點等方面的要求。只有這樣，才能設計出合理的連接接地玩形式，使其能夠滿足于國家規定的標準要求。與此同時，設計人員還需要加強對建筑結構設計中鋼結構設計中關鍵部位的優化設計，從根本意識上認知到建筑結構設計中鋼結構設計的重要性，以此來不斷提高建筑結構設計中鋼結構設計效率與質量，促使建筑工程施工的順利開展。
2.當前建筑結構設計中的鋼結構設計分析
2.1鋼結構失穩分析
通常，鋼結構失穩應該分成兩個方面來進行分析，一個是局部出現了失穩的現象，而與之對應的就是整體的失穩，在這一過程中需要注意的一點就是鋼結構整體失穩的狀況通常都是由結構本身的局部失穩現象造成的。特別是當受彎部分的尺寸大小發生了改變或者是其超出了一定的范圍之后，就非常容易出現失穩的情況，鋼結構失穩的情況是由多種因素共同影響而形成的，在這之中最為顯著的一個特征就是設計者在設計的過程中沒有對其自身的支撐作用予以充分的考量，而這也成為了結構出現失穩現象的一個十分重要的原因。局部失穩通常就是指當鋼結構所處的吊裝位置出現了一定的變動時，網架和桁架在整體受力方面都會產生非常明顯的變化，這樣一來也就非常容易出現失穩的情況?；\統的來說，只要建筑結構當中有鋼結構的存在，就會出現失穩的隱患，因此在工程設計和施工的過程中，工作人員必須要對此予以高度的重視，做好一切有效的防護措施，只有這樣，才能更好的保證工程設計和施工的質量和水平。
2.2腐蝕問題分析
鋼結構自身并沒有非常好的抗腐蝕性，特別是在潮濕的環境當中，如果其處在有侵蝕性的環境里面，鋼材就會在很短的一段時間之內就發生生銹的情況，這樣就使得構件和結構的承載力都發生了非常大的轉變，相關的研究和統計表明，鋼屋架倒塌事故占所有事故類型的比重在逐年上升，同時在這些事故中，許多都是因為結構腐蝕嚴重，長期得不到維修所導致的。
2.3鋼材受溫度的影響明顯
眾所周知，鋼材性能隨溫度升降而變化，耐溫性較差，當溫度達到430-540℃之間時，鋼材的屈服點、抗拉強度和彈性模量將急劇下降，失去承載能力。用耐火材料對鋼結構進行必要的維護，是鋼結構研究的一個重要課原地垂直塌落，形成"扁餅"效應。這起震驚世界的事故，其直接原因是火災。建筑物的耐火能力取決于建筑構件耐火性能的好壞，在火災發生時其承載能力應能延續一定時間，使人們能安全疏散、搶救物資和撲滅火災。
3.鋼結構設計思路和步驟
3.1鋼結構的形式與布置
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要，對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
3.2結構分析
在鋼結構設計過程中，通常有杉線性彈性分析來作為結構分析，只有當和構件允許時才會考慮P-，P-δ。利用有限元軟件可以對幾何非線性及鋼材的彈塑性能進行考慮，可以為精確分析結構奠定良好的基礎。但在鋼結構設計過程中，當結構較為復雜時，則需要建模運行程度，同時還要進一步對結構進行詳細的分析。當結構較為簡單時，可以利用手算來對其進行分析。典型結構在對其內力和變形進行確定時，可以直接通過工具書來獲得。在對鋼結構進行分析時，需要充分的對建筑物的穩定性和安全性進行考慮，特別是對于多層建筑鋼結構，需要布置一定數量的支撐，從而有效的減少建筑物層間位移的發生。
3.3構件設計
在構件設計時，需要合理進行材料的選擇，通常會采用Q235和Q345鋼結構材料。為了確保構件設計能夠具有較好的經濟性，則需要選擇不同強度鋼材的截面組合。當前在鋼結構鋼件設計時，多會采用單一的鋼種作為主結構。而且結構軟件的應用可以對設計中的結構進行全面的優化，并能夠對優化后的截面進行調整，確保其能夠達到要求的標準。另外在構件設計時還需要重視模型建立和部分計算參數。
3.4節點的設計
連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一，在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定，常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，如不能確信這種不一致造成的偏差在工程允許的范圍內，就必須避免，按傳力特性不同，，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。連接的不同對結構影響甚大。具體設計內容：焊接、栓接、連接板、梁腹板、節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定；節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。
結束語
近年來，鋼結構設計理念更新的速度也較快，這對于我國鋼結構的發展起到了積極的推動作用。因此，在實際的設計工作中，要針對具體的細節進行落實，保證鋼結構的防火、防腐蝕，確保所設計的結構合理，安全可靠。
參考文獻：
[1]郭建華.鋼結構設計常見問題分析[J].科技資訊，2014，27：58.
鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
（二）結構選型與結構布置
此處僅簡單介紹。詳請參考相關專業書籍。由于結構選型涉及廣泛，做結構選型及布置應該在經驗豐富的工程師指導下進行。
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規劃結構方案的方法，以及結構總體系和個分體系間的相互力學關系和簡化近似設計方法。[20]
鋼結構通常有框架、平面（木行）架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。
結構選型時，應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架?；狙捍蟮牡貐^，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規則的高層中，不應單純為了經濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
結構的布置要根據體系特征，荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力（風震）的作用線。否則應考慮結構的扭轉。結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構，柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。
（三）預估截面
結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。
柱截面按長細比預估。通常50
初學者需注意，對應不同的結構，規范中對截面的構造要求有很大的不同。如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。在普鋼規范和輕鋼規范中的限值有很大的區別。
除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。
（四）結構分析
目前鋼結構實際設計中，結構分析通常為線彈性分析，條件允許時考慮P-Δ，p-δ。
新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結構提供了條件。并不是所有的結構都需要使用軟件：
典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形。
簡單結構通過手算進行分析。
復雜結構才需要建模運行程序并做詳細的結構分析。
（五）工程判定
要正確使用結構軟件，還應對其輸出結果的做"工程判定".比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計算結果。
不同的軟件會有不同的適用條件。初學者應充分明了。此外，工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設計方法，有時會用誤差較大的假定，但對這種誤差，會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全。鋼結構設計中，"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要的內容。
工程師們不應該過分信任與依賴結構軟件。美國一位學者曾警告說：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時 間的問題?！?/p>
注重概念設計和工程判定是避免這種工程災難的方法。
（六）構件設計
構件的設計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235（類似A3）和Q345（類似16Mn）。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇Q345；穩定控制時，宜使用Q235.
構件設計中，現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。
當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級。并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但是，初學鋼至少應注意兩點：
1.軟件在做構件（主要是柱）的截面驗算時，計算長度系數的取定有時會不符合規范的規定。目前所有的程序都不能完全解決這個問題。所以，尤其對于節點連接情況復雜或變截面的構件，結構師應該逐個檢查。
2.當上面第（三）條中預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區別對待。
（1）強度不滿足，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度。
（2）變形超限，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則，會很不經濟。
使用軟件的前述自動加大截面的優化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區分，實際上，常常并不合適。
（七）節點設計
連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。常用的參考書[2]有豐富的推薦的節點做法及計算公式。
連接的不同對結構影響甚大。比如，有的剛接節點雖然承受彎矩沒有問題，但會產生較大轉動，不符合結構分析中的假定。會導致實際工程變形大于計算數據等的不利結果。
連接節點有等強設計和實際受力設計兩種常用的方法，初學者可偏安全選用前者。設計手冊[2]中通常有焊縫及螺栓連接的表格等供設計者查用，比較方便。也可以使用結構軟件的后處理部分來自動完成。
具體設計主要包括以下內容：
1.焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規范有強制規定，應嚴格遵守。焊條的選用應和被連接金屬材質適應。E43對應Q235，E50對應Q345. Q235與Q345連接時，應該選擇低強度的E43，而不是E50.
焊接設計中不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。其他詳細內容可查規范關于焊縫構造方面的規定。
2.栓接：
鉚接形式，在建筑工程中，現已很少采用。
普通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用。
高強螺栓，使用日益廣泛。常用8.8s和10.9s兩個強度等級。根據受力特點分承壓型和摩擦型。兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格M12.常用M16~M30.超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。
自攻螺絲用于板材與薄壁型鋼間的次要連接。國外在低層墻板式住宅中，也常用于主結構的連接。
3.連接板：可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4mm.然后驗算凈截面抗剪等。
4.梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。
5.節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現場無法安裝是初學者長犯的錯誤。此外，還應盡可能使工人能方便的進行現場定位與臨時固定。
6.節點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
（八）圖紙編制
鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。
1.設計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據。深度及內容應完整但不冗余。在設計圖中，對于設計依據、荷載資料（包括地震作用）、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求（包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等）、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。
2.施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。深度須能滿足車間直接制造加工。不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表。
設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。初學者可參考他人的優秀設計并參考相關的工具書[3]，并依據規范規定編制。
鋼結構設計簡單步驟和設計思路
（一）判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
（二）結構選型與結構布置
此處僅簡單介紹。詳請參考相關專業書籍。由于結構選型涉及廣泛，做結構選型及布置應該在經驗豐富的工程師指導下進行。
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計"，它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規劃結構方案的方法，以及結構總體系和個分體系間的相互力學關系和簡化近似設計方法。[20]
鋼結構通常有框架、平面（木行）架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。
其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。
結構選型時，應考慮它們不同的特點。在輕鋼工業廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架?；狙捍蟮牡貐^，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內需考慮雪載），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼。總雪載釋放近一半。降雨量大的地區相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架有更好的經濟性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規則的高層中，不應單純為了經濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數以上的此類高層為前者。對抗震不利。[19]
關鍵詞:鋼結構；設計；問題；解決措施
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
隨著經濟的快速增長，加大了我國鋼的產量。鋼結構已經替代鋼材應用于建筑主體結構。但是，由于鋼結構的設計存在問題，導致了鋼結構建筑的一些缺陷。本文將進行分析。
1 鋼結構設計原則
1.1因地制宜原則
因地制宜，根據不同的情況采用不同的結構體系和設計思路，我們認為很難找到一種一成不變的能適用于各種結構的設計方法或思路。在結構布置上必須與建筑師密切配合互相照顧，使結構具有必要的側向剛度和承載力，并使其在平面和立面上分布均勻，既定結構體系的基礎上再選擇柱網尺寸確定樓蓋結構體系及其它問忍，這樣才能做出經濟合理的設計。
1.2 改建可能性和簡便性原則
在工業建筑物或構筑物的設計中應該考慮這個問題。隨著世界科技的進步，工藝革新的機率加快，勢必對建筑物或構筑物提出改建的要求，而且為早日恢復生產，技術改造的施工工期越短越好。因此在新設計時就需要考慮將來改建的可能性和簡便性，從這個角度看空間結構就不如平面結構。
2 鋼結構設計中出現的若干問題
2.1 設計質量出現下降趨勢
由于缺乏較為統一的監管體系，當前設計市場的秩序比較混亂，各單位對法律的認識不太充分，出現了許多設計事故。由于當前鋼結構發展比較迅速，造成許多大型設計院的任務量比較大，或者缺乏比較豐富的鋼結構設計經驗，對于鋼結構設計任務不接或者推辭給別的單位。這樣一旦設計有什么問題和缺陷，方案修改是一個大難題。而且一旦設計成果出現安全患，責任方的責任承擔也是一個問題。鑒于以上情況，只有規范設計市場，建立健全的監管體系，才能保證鋼結構設計的正常穩定發展。
2.2 設計資格不足
設計任務的來回轉接會造成設計質量的下降，由于許多設計單位在鋼結構設計方面缺乏豐富經驗，設計水平比較低下，知識體系也不夠健全，設計思路當然也過于古板，只知道盲目套程序，搬規范，盲目性太強，設計質量也不會很高，存在很大的安全隱患。有些材料生產廠家為了節省材料增加利潤，盲目偷工減料，會造成重大施工事故等等。這類事情如果避免不了，會極大影響鋼結構設計發展前途。
2.3 自主設計能力較差
由于我國鋼結構設計行業起步較晚，經驗較少，技術較為生疏，所以在一些大型項目上還是主要依賴于國外的設計方案。但是由于地域不同，對建筑環境了解也不近完全，造成許多設計方案不合理，既造成了材料的浪費，而又達不到設計要求。所以要加強自主設計能力的培養和提高。
2.4 設計方案與實際情況有差距
有些設計人員只顧埋頭設計，只照著自己的想法想怎么做就怎么做，不考慮施工難度，并且不去現場考察實際情況，不了解施工情況，理論脫離實際，施工難度增大，造成設計缺陷，不能有效節約資源。設計者有時候過分追求高標準，造成設計過分保守，安全系數過高，但實際情況卻用不到那么高，這就造成了各方面資源的浪費。如果設計過分超前，則又會造成設計達不到要求，危險系數升高，后續工作也很麻煩。所以說要做好設計師的實事求是的意識培養，既不要冒進超前，也不要封閉保守，要切合實際情況。
2.5 設計規范法律與當前設計需要逐漸脫節
隨著時間不斷發展，鋼結構設計需要面臨許多新的問題，而相關法律法規卻停滯不前，不能滿足需求，造成了二者的逐步脫節。一旦而這差距過大，就會有鉆法規漏洞的情況出現，對設計結果會產生不利影響。所以，在大力發展設計理論技術的時候，相關法規的修改工作也應該做到位，要做到二者保持共同步伐發展，避免脫節。
2.6 鋼材焊接質量等級的確定不符合實際
鋼結構中焊接過程是不可避免的，也是連接的最基本方法。焊接質量的好壞直接關系到結構的安全，所以要根據結構的實際情況來確定適合的焊接質量等級。確定適宜的焊接等級不僅可以保證結構的穩定牢固，還能是焊接面美觀，不影響結構的整體視覺效果。
3 鋼結構設計中的問題解決措施
3.1 選擇合理的結構構件
在鋼結構設計中除了體系穩定外還需要考慮單個鋼構件的變形限制值和自身穩定，而鋼結構因其材料強度高，塑性和韌性好，構件截面一般肢寬壁薄，屬于長細構件，在設計中，鋼結構截面尺寸往往不是由材料的計算強度控制，而是由變形、穩定、或疲勞應力來控制。這一認識在鋼結構設計中必須要建立在地震區、沿海風作用大的地區、大跨度索網、長懸臂結構、高大剛架和拱架、及有較大起重量吊車的鋼結構工程設計時尤其要注意構件的穩定問題。
3.2 建立完善的結構受力體系
結構方案確定之后，建立完善的結構受力體系是結構設計的首要工作。這在鋼結構工程設計中尤為重要。鋼結構多為桿系結構，因鋼材強度高，構件截面尺寸較小、剛度較差，且可工廠化生產，現場組裝，構件間相互約束作用也較小，因此要求支撐布置完善，節點連接構造可靠，才能保證整個結構受力體系的穩定。
3.3 合理選擇鋼材
我國鋼鐵工業與建筑鋼結構的應用都有迅速的發展，我國的年鋼產量已居世界首位。但在我們設計人員中間不清楚如何合理選用鋼材的問題還是很普遍的，不少人對鋼號的差別及質量等級的含義、脫氧方法及鋼材厚度不同的影響、結構選材。因此，盡量按規范推薦的鋼號及材質選用鋼材，并在設計說明中明確注明所用鋼材的鋼號、質量等級、脫氧方法及附加性能要求。
3.4 加強鋼結構建筑的細部設計
鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高，對細部設計的要求也越高。因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其優良的質量。在現代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件，連接金屬桿件的節點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，值得提倡。
3.5 加強鋼結構的穩定設計
穩定性是鋼結構設計中的一個突出問題，在各種類型的鋼結構設計中，都會遇到穩定問題。鋼結構中的穩定問題也是鋼結構設計中函待解決的主要問題，一旦出現鋼結構的失穩事故，不但對經濟造成嚴重的損失，甚至會造成人員的傷亡，這方面的教訓也很多。所以我們在鋼結構設計中，一定要把好這一關。目前，鋼結構中出現的失穩事故大多是由于設計者的經驗不足，對結構及構件的穩定性能不夠清楚，對如何保證結構穩定缺少明確的認識，造成結構設計中出現不應有的薄弱部位。因此，在設計中應該明確鋼結構穩定的一些基本概念，才能更好地處理鋼結構的穩定問題。
3.6 加強鋼結構抗震設計
對于彈塑性地震反應計算問題、抗震設計問題，我們可以通過設置新型消能減震裝置的設計方法來進行解決。傳統的結構抗震設計方法是利用結構自身能力來耗散振動能量，如加大構件尺寸、提高材料強度等。這些傳統的方法不僅增加結構造價，而且，由于地震荷載的不確定性而難以達到預期效果。隨著社會的發展，工程結構形式日益多樣，對結構抗震防振功能的要求不斷提高，很多重要建筑物要求在強震時保證正常運行，傳統的抗震設計方法已遠不能滿足這樣的要求?？赏ㄟ^采用隔震墊、消能支撐、消能剪力墻、消能器、子結構或施加外力等方法，調整或改變結構的動力參數或動力作用，使結構在地震(或風)作用下的動力反應(加速度、速度、位移)得到合理控制。對于設置新型消能減震裝置的鋼結構設計方法成為新的研究方向，這也是現代結構體系不斷完善的趨勢。
4 結束語
綜上所述，通過對鋼結構設計常見問題的分析，對解決措施有了詳細了解，這多加強建筑鋼結構的質量具有積極的作用。
參考文獻
[1]申海嘯，張玉生，蔡鵬.談鋼結構設計的一般過程[J].陜西建筑，2012.
【關鍵詞】鋼結構設計；特點；關鍵問題
1 鋼結構的特點
鋼結構與鋼筋混凝土結構相比具有以下優點：一是鋼結構可工廠化制作，減少現場施工的工作量，施工周期短；二是由于鋼結構自重輕、結構荷載小，減少了地基處理的工作量和費用；三是鋼結構利于抗震，給投資方帶來較好的經濟效益和社會效益；四是鋼結構由于其材料本身的性能好，強度高，與鋼筋混凝土結構相比結構斷面小，可以節省一部分空間，更容易滿足工藝靈活布置的要求。
根據《鋼結構設計規范》（CB50017-20 03）的規定，承重結構應進行承載能力極限和正常使用極限狀態的設計。成功的鋼結構設計必須解決好其穩定設計及構造措施的問題，且在使用規范過程中還應避免孤立或片面地對規范條文進行理解。
2 鋼結構設計的內容
2.1 概念設計
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“概念設計”，它在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以做出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇，所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
2.2 鋼結構設計分析
2.2.1 構件設計。構件的設計首先是材料的選擇，通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中，現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，它減少了結構師的很多工作量。
2.2.2 節點設計。連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。
2.2.3 具體設計。具體設計主要包括以下內容：①焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規范有強制規定，應嚴格遵守，焊條的選用應和被連接金屬材質適應。焊接設計不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近。②栓接：鉚接形式在建筑工程中，現已很少采用，通螺栓抗剪性能差，可在次要結構部位使用，高強螺栓使用日益廣泛，而超大規格的螺栓性能不穩定，設計中應慎重使用。③連接板：可簡單取其厚度為粱腹板厚度加4ram，然后驗算凈截面抗剪等。梁腹板：應驗算栓孔處腹板的凈截面抗剪。承壓型高強螺栓連接還需驗算孔壁局部承壓。④節點設計必須考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。此外，節點設計還應考慮制造廠的工藝水平，比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
2.3 工程設計圖紙的編制。鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。
設計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據，深度及內容應完整但不冗余。在設計圖中，對于設計依據、荷載資料(包括地震作用)、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求(包括制造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、涂裝及運輸等)、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利于施工詳圖的順利編制，并能正確體現設計的意圖。
施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等．深度須能滿足車間直接制造加工；不完全相同的另構件單元須單獨繪制表達，并應附有詳盡的材料表。
3 鋼結構設計中應注意的問題
3.1 柱間支撐不要設置在有門、安裝孔及膠帶輸送機棧橋與主廠房連接處，否則將影響使用或必須把柱間支撐換位置。由于主廠房門比較多，還有設備吊裝孔及進出主廠房的膠帶輸送機，對柱間支撐的位置有一定限制，因此要在布置柱間支撐仔細核對。
3.2 主梁與柱、次梁之間連接螺栓不要過多，否則將給施工帶來很大麻煩。抗風柱與鋼梁的連接盡量采用彈簧板連接，因為中間跨的梁安裝后下撓比較大，山墻的梁若用螺栓與抗風柱連接，會造成屋面不平。
3.3 屋面檁條布置圖和鋼梁的詳圖要認真核對，常發現屋面檁條布置圖與鋼梁詳圖檁條數量不符。檁條是冷彎薄壁構件，受壓構件或壓彎板件的寬厚比較大，在受力時要屈曲，強度計算應采用有效寬度，對原有截面要減弱，不能像熱軋型鋼那樣全截面有效。此外，在設計中往往忽略用凈截面計算，忽略了孔洞造成的削弱，而這種削弱一般達到6％～15％，對小截面穿翼緣的檁條影響較大。
3.4 板型對建筑物的外觀及使用效果影響很大，如屋面板施工中常采用暗扣式壓型彩板，此板為咬邊隱蔽連接，防水、防腐、防風性能優于其他板型，經咬邊成型后的屋面無螺栓孔，保證屋面板各處同等使用壽命，表面光潔美觀。因此設計中不僅要寫明板的材料，還應注明板型。
5、高強螺栓的位置要合理，要考慮扭斷器及扭矩扳手的施工空間，不要因為安裝空間太小，扭斷器及扭矩扳手無法使用，導致高強螺栓梅花頭無法擰斷或高強螺栓無法擰緊。窗框上下相鄰檁條間的拉條應布置好，以避免拉條的端頭與窗框發生沖突。
3.6 注意包角和屋脊的設計。包角設計不好，直接影響外觀效果和使用性能。壓型鋼板屋面漏水問題大部分集中在屋脊處，設計中可考慮采用雙層屋脊蓋板的做法，這樣既能防止雨水由于風力作用而倒灌，又能防止上層屋脊蓋板涂敷密封膏不嚴而漏水。
3.7 內天溝若不做保溫層，室內形成一道“冷橋”，產生滴水和結露現象，應在天溝下涂刷防結露漆，或者噴涂聚氨酯保溫層，也可做其他保溫處理。
3.8 當廠房屋面設屋頂風機時，因其只能固定在屋面檁條上，故要與工藝專業協商盡量采用自重較輕的，避免檁條變形過大使屋面漏水，再處理會很困難。
總之，鋼結構建筑所具有的優點決定其必將具有強大的生命力。設計階段技術創新、選材配套、設計優化是控制造價、促進建筑鋼結構走向產業化的關鍵階段。為此，強調以下幾點：提高設計人員的素質，重視設計人員的繼續教育和業務知識的更新培訓。同時，要強調技術與經濟相結合，設計中注重價值工程的運用，要做多方案比較，把控制工程造價放到重要位置；在設計中引進競爭機制，開展設計招標，方案優化競賽。以技術先進、安全適用、經濟合理、節約投資為目的；采用限額設計和設計出圖前的審查制度，不能只注重技術性而忽視經濟性。
參考文獻
[1] 鄭曉峰.淺談鋼結構設計工作中應關注的問題[J].科技風.2011(3)
[2] 李紅明等.鋼結構住宅結構設計中若干值得注意的問題探討[J].2007(5)
關鍵詞：鋼結構；結構設計；概念設計；節點設計
Abstract: the author discusses the steel structure design in practice, in view of the steel structure design should be followed in design steps and the attention of the corresponding points are discussed thoroughly, put forward the concept of steel structure design ideas, make steel structure design more reasonable in economy, safe, reliable, and provide reference for counterparts.
Keywords: steel structure; Structure design; The conceptual design; Node design
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A文章編號：
引言
鑒于鋼結構具有自重輕、施工速度快等優勢而被廣泛地應用到高層建筑、體育場館中。同時由于鋼結構應用的廣泛性，掌握鋼結構設計要點有著重要的意義。筆者自從參加工作以來設計了多棟鋼結構建筑。隨著設計經驗的積累，對規范認識的逐步加深，從中總結了一些對鋼結構設計要點，以供同行人員參考及討論。
鋼結構概念設計
鋼結構選型及其構件布置是設計的首要步驟，合理的結構選型以及構件布置將為結構設計帶來經濟合理的方案，否則將大大增加工程造價。鑒于鋼結構選型方案較多，而要選取較經濟合理的方案以及構件布置，這就需要強調概念設計。概念設計在結構選型是核心理念，即在鋼結構選型時對于規范未規定的問題，應當結合整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從多角度來確定控制結構的布置及細部措施。工程實踐表明，對鋼結構采取概念設計，可有效地對結構進行構思、比較與選擇，同時可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。因此筆者認為對于鋼結構設計人員應當重視概念設計。
2.1類型選取
鑒于鋼結構類型的較多，其可設計有框架結構、平面桁架結構、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構型式。對于這些結構來說，部分結構設計還存在一些難點。進行鋼結構選型時，應充分考慮結構所處的地區環境以及其使用特點。例如對于輕鋼工業廠房中，當有較大懸掛荷載或移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架。對于基本雪壓較大以及降雨量較大的地區，則屋面鋼結構選型應當考慮有利于積雪滑落（切線50度內需考慮雪載 ），如采用三心圓網殼。
2.2結構布置
在鋼框架結構中適當地布置支撐相對簡單的節點剛接的鋼框架結構更具有客觀的經濟效益；而對于屋面覆蓋跨度較大的建筑選型，則可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。高層鋼結構設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規則的高層中，不應單純為了經濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式，而是應當適當在周邊設置有巨型SRC柱，核心采取支撐框架的結構體系。
另外鋼結構布置應當根據結構自身的體系特征、荷載分布情況以及性質而采取綜合考慮。結合工程實踐經驗，筆者認為對于要求結構剛度均勻.、力學模型清晰，則應盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎，為此柱間抗側支撐布置應當分布均勻，使其形心要盡量靠近側向力(風震)的作用線，否則應考慮結構的扭轉；同時對鋼結構抗側設計采取多道防線，如布置有支撐框架結構，其鋼柱至少能單獨承受1/4的總水平力。
鋼框架結構的鋼梁構件布置，可采取調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。構件布置時通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大而導致樓層凈高減小，同時增大了頂層邊柱截面，因此構件布置時適宜把次梁支撐在較短的主梁上。
鋼結構桿件設計
鋼結構構件的設計首先要確定材料選取，常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn)。材料選取要考慮到經濟方面，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面；如果對于桿件為強度起控制作用時，材料可選取Q345，若桿件是由穩定控制時則適宜選取Q235。進行設計構件時，應當按照現行鋼結構規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前鋼結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一，這大大地減少了設計師的很多工作量。但結合筆者的設計實踐，進行鋼結構桿件設計時應當注意以下幾點：
（1）軟件在做構件(主要是柱)的截面驗算時，計算長度系數的取定有時會不符合規范的規定，目前所有的程序都不能完全解決這個問題。因此，對于節點連接情況復雜或變截面的構件，設計人員應當采取逐個檢查。
（2）設計桿件截面時，如果出現截面面積不足，則應當采取不同情況來進行處理。對于強度不滿足的桿件，通常加大組成截面的板件厚度，其中，抗彎不滿足時適宜加大翼緣厚度，抗剪不滿足時則適宜加大腹板厚度。對于變形超限的鋼桿件，通常不應加大板件厚度，而應考慮加大截面的高度，否則將使得桿件設計很不經濟。在使用軟件的上述所提到的自動加大截面的優化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區分，實際上往往并不合適。
鋼節點設計
鋼節點設計作為構件傳遞力的介質，其在鋼結構設計起著相當關鍵作用。工程實踐表明，鋼結構節點設計一般有鉸接和剛接，而鉸接節點由于其力學關系明確，在工程一些部位應用較多。對于梁柱剛性連接設計中，在工程實際中采用的也大部分是這類節點。采用精確設計法進行鋼結構節點設計時，腹板抗彎很難滿足要求，必須較大程度地加厚腹板。顯然采取加厚腹板的做法很不經濟，所以工程中大多采用常用設計法，這種計算模型力學關系明確，但在設計中一定要注意采取抗震加強措施，如采用使塑性鉸外移的梁端增強式連接或在離梁端不遠處削弱梁上下翼緣的犬骨式連接。如果不加強梁端翼緣，而是只考慮腹板連接螺栓承擔剪力，則彎矩全部由翼緣焊縫承擔，這時翼緣焊縫的抗彎能力只有梁抗彎能力的80%左右，即梁翼緣截面模量只有梁全截面模量的80%左右，再按《鋼結構設計規范》第3.2.2條，考慮現場施工條件焊縫強度設計值乘以折減系數0.9，則其連接的抗彎承載力只有梁抗彎承載力的70%～75%。顯然這種節點比等強連接還要低30%～25%，不符合強節點的設計理念。針對此，節點設計應當采用《多、高層民用建筑鋼結構節點構造詳圖》01SG519圖集第19、20頁所示的抗震加強措施。
鋼結構計算分析
進行鋼結構設計一般對結構分析采取線彈性分析，條件允許時考慮P-Δ、p-δ。新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能，這為更精確的分析結構提供了條件，但其并不是所有的結構都需要使用軟件。例如對于典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形，對于簡單結構可通過手算進行分析；而對于復雜結構則必須建模運行程序并做詳細的結構分析。
進行鋼結構模型建立后，為了準確地設計鋼結構，必須對計算分析輸出結果做"工程判定"。比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據"工程判定"選擇修改模型重新分析，還是修正計算結果。不同的軟件會有不同的適用條件，對于鋼結構設計人員來說，由于工程設計中的計算和精確的力學計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設計方法，有時會用誤差較大的假定，但對這種誤差會通過"適用條件、概念及構造"的方式來保證結構的安全，因此這也間接反映了上述所提到的鋼結構設計中"適用條件、概念及構造"是比定量計算更重要。
結論
鑒于鋼結構相對于混凝土結構具有自重輕、施工速度快、性能好、環保、工廠化程度高、勞動強度小等優點。結合工程實踐，筆者建議在設計鋼結構時，應當采用概念設計理念進行結構選型；在結構設計中把大跨度、小跨度構造合理劃分，減小設計難度；同時在設計鋼結構節點中應首選結構簡單，制作和施工方便的節點；這些設計想法希望能對相關的設計人員提供有益的借鑒作用。
參考文獻：
[1] 王立虎．鋼結構設計探討[J]．包鋼科技，2007，27（11）31~33．
【關鍵詞】鋼結構；設計；步驟
隨著經濟的高速發展，國民對居住生活環境的要求越來越高，對于與人們居住生活相關的建筑業就要與時俱進，不斷更新換代、推陳出新，從各個方面滿足人們的居住需求。近年來，在我國鋼結構建筑發展迅速，因其獨特的優點，越來越多的受到人們的青睞，主要有質輕高強、抗震性能優越、施工周期短、綜合效益高、與計算力學假定基本相似、塑性和韌性好、氣密性和水密性好、工業化程度高、屬于綠色環保建筑等優點，其缺點主要是不耐銹蝕和耐熱不耐火及工程造價高等方面。目前，鋼結構建筑已逐漸成為一種較為普遍的建筑結構形式，在工業、民用建筑中都得到了較廣泛的運用。
1、鋼結構選型與布置
結構選型是設計的首選環節，選擇合適的結構類型，對于后續的設計及整個結構的成功與否至關重要，常用的鋼結構類型有：輕鋼、網架、框架、桁架、索膜及塔桅等。到底選擇哪一種結構類型，需要根據實際情況和上述結構類型的特點綜合考慮。如果是懸掛或移動荷載較大的輕鋼廠房，最好選用網架形式；如果工程是在我國東北地區，還要考慮到冬季積雪荷載，宜選用網殼形式；如果是在南方夏季多雨地區建房，要考慮到雨水荷載，優先選用網殼形式；如果是在高層建筑中使用鋼結構，考慮到地震烈度，可采用周邊支柱，核心筒體形式；如果是體育場或展覽館等跨度較大的建筑，宜選擇索膜形式。
對于鋼結構的布置，要根據建筑的荷載分布、使用性質、體型特征等綜合權衡，要以最直接的途徑把荷載傳遞到基礎為原則來布置。概念設計對整個的鋼結構設計來講非同小可，需要重視鋼結構概念設計。做好概念設計，既對整體設計進行了控制和規劃，又能節省計算量，可以說是不可或缺的設計流程。比如說門式剛架，根據剛架跨度和檐口高度l/h 之比，科學的進行柱腳形式剛接或鉸接的選取和假設，對風荷載進行選取，需要參考建筑結構荷載規范還是門剛規程；依據有無吊車荷載和地震烈度情況，科學進行柱頂側移的控制，需要參考鋼結構設計規范還是門剛規程；同時，對于構件的驗算規范，要與荷載選取情況相一致，綜合比較后選擇出最為經濟合理的構件截面。
2、鋼結構設計步驟分析
2.1 估算截面
在結構選型和布置完成后，就要進行截面的估算工作，通常首先要假設梁柱及支撐的截面和尺寸，再來估算構件的截面，依據設計規范確定構件截面類型，例如H型鋼、圓管及方管等，鋼材材質不同，計算要求各異，需要弄清是普通鋼還是輕鋼。根據筆者設計經驗，在符合規范的基礎上，權衡經濟和安全因素，盡可能的選用既經濟又美觀的截面形式。
2.2 結構分析
伴隨著計算機及科技的發展，我們也可以進行結構非線性部分的分析，這樣以來，使得分析會更加的準確。通常在設計實際中，較易的機構可以用手算，稍微復雜一些的結構，需要用分析軟件進行分析，再就是對于一些較為典型的結構，也就是說我們常用的結構，我們可以查詢相關書籍及文獻，根據經驗來取值直接分析即可。
2.3 工程判斷
使用軟件時常常會有一些計算假定條件來模擬實際工程結構形式，這些條件無疑與實際工程存有誤差，有時候誤差還不小，這樣以來，分析結果會有不精確性和理論化，為了盡可能使分析結果與現實相符，對于較為復雜的結構，在做出分析結果的同時，還要對結果進行“工程判斷”，據評判結果，需要修正的及時進行修正或修改，以期分析數據精確化、現實化和可行化。對于本環節，熟悉常用分析軟件的使用條件和范圍很重要，對于較好的處理分析結果，優化結構設計，合理選型和數據判斷都至關重要。
2.4 構件設計
構件設計的第一步是鋼材的選用。鋼結構建筑中的所用鋼材，應當符合屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎、冷拉、和硫、磷含量的基本保證；此外，對于焊接類結構，還應具有合格的含碳量。對于地震區的鋼結構房屋，鋼材除了上述要求外，還有具有良好的沖擊韌性，符合抗震設計規范的相關規定，規范里面對鋼材的各項物理和力學指標都進行了詳細的規定。一般來講，鋼結構建筑的主要受力構件，要優先選用Q235B及以上等級的碳素鋼，或者是Q345B及以上等級的低合金高強鋼，原因是Q235A鋼材不能保證焊接要求的含碳量規定。
在使用設計軟件進行計算時，設計人員不要太依賴于設計軟件而忽略了概念設計，有時候軟件也有誤差，設計人員在重視概念設計的基礎上，還要重視軟件設計結果的復核工作，及時糾正偏差。例如SFCAD 網架計算軟件中節點系數值的選取會直接影響計算結果及工程量，必須反復驗算及復核至滿足要求為止；再如PKPM結構設計軟件中STS 模塊計算門式剛架的參數設置中默認構件凈截面系數是0.85，設計人員也可以自行修改，3D3S 空間結構計算軟件中此項默認為1，此時就要了解如何復核、對比不同計算軟件的計算結果，熟悉針對不同的強度計算類別選擇使用毛截面模量或凈截面模量進行計算。
2.5 節點設計
節點設計也是鋼結構設計的重要一環，需要加強這方面的工作。鋼結構節點連接主要有3種，分別是剛接、鉸接和半剛接。剛接要考慮彎矩和轉動情況，避免只符合彎矩或只符合轉動而忽視另一種情況的出現，否則會產生較大的變形，出現劣質工程。節點常用的設計方法是等強設計，節點連接形式主要是焊接、螺栓連接以及鉚釘連接等，現在主要是前兩種，鉚釘連接已經不太常用，具體連接需要查閱相關設計規范。另外，設計人員一定要嚴格遵循設計規范進行節點設計，還要考慮施工安裝等要求，合理科學的對承載力折減系數進行取值，力爭在節點設計環節精益求精。
2.6 構件防腐
鋼結構的缺點之一就是不耐腐蝕，因此，防腐問題對鋼結構而言，顯得異常關鍵。目前，鋼結構防腐主要是以鍍鋅或涂抹防腐油漆為主，對于無防火要求的建筑，防腐說明要注明除銹方法及防腐等級等；對于有防火要求的建筑，要注明構件不同的耐火極限要求，并說明如所用防火涂料不起防銹作用，還應涂刷防銹底漆，有的建筑對外觀效果要求較高，還要在防火涂料外表面涂刷面漆，此時選用油漆時就應考慮到它勿與防火涂料進行化學反應問題，以期結合牢靠。防腐對于鋼結構而言，顯得甚是關鍵，對于以后工程的耐久性有著直接聯系，因此，設計人員需要高度重視該環節的設計。
3、結束語
本文從鋼結構設計選型入手，分析研究了鋼結構設計的主要步驟，主要包括估算截面、結構分析、工程判斷、構件設計、節點設計、構件防腐等，由于篇幅有限，還不甚全面，希望通過本文的研究能為提高我國鋼結構設計水平提供理論參考，也希望為研究本課題的同仁起到拋磚引玉的作用。
參考文獻：
[1]申海嘯、張玉生、蔡鵬. 談鋼結構設計的一般過程[J]. 陜西建筑. 2008?。?9）.
[2]賴少峰. 分析現階段鋼結構設計中存在的問題[J]. 建材與裝飾（中旬刊）. 2008 （06）.
[3]萬迎春. 鋼結構構件設計及節點設計分析[J]. 黑龍江科技信息. 2010（14）.
[4]陳雯. 論鋼結構設計步驟和設計思路[J]. 科教文匯（中旬刊）. 2008?。?0） .
[5]高志嶺、趙海陸. 淺析工業建筑中鋼結構設計步驟[J]. 黑龍江科技信息. 2008（31）.
