一、钢结构的特点及适用范围

　　钢结构具有轻质高强、塑性和韧性好、制作简便、施工周期短、耐热性较好，耐火性差、耐腐蚀性差、低温冷脆倾向等特点因此钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。如：大跨度厂房、栈桥和临时建筑等。

　　二、结构选型与结构布置

　　在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是”概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

　　钢结构通常有门架、框架、平面桁架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。

　　结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑.一般的说要刚度均匀.力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以直接的线路传递到基础. 柱间抗侧支撑的分布应均匀.其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线. 否则应考虑结构的扭转. 结构的抗侧应有多道防线. 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力.

　　三、预估截面

　　结构布置结束后，需对构件截面作初步估算和计算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

　　钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

　　柱截面按长细比可按规范要求进行预估. 通常50<λ<150, 简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等.

　　除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择经济美观的截面。

　　四、结构分析

　　目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ.

　　新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更的分析结构提供了条件。并不是所有的结构都需要使用软件:

　　典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形.

　　简单结构通过手算进行分析.

　　复杂结构才需要建模运行程序并做详细的结构分析.

　　五、工程判定

　　要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做”工程判定”。比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。根据”工程判定”选择修改模型重新分析,还是修正计算结果.

　　不同的软件会有不同的适用条件.设计者应充了解.此外,工程设计中的计算和的力学计算本身常有距离, 为了获得实用的设计方法,有时会用误差较大的假定, 但对这种误差, 会通过”适用条件、概念及构造”的方式来保证结构的. 钢结构设计中,”适用条件、概念及构造”是比定量计算更重要的内容.

　　注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法.

　　六、构件设计

　　构件的设计首先是材料的选择. 比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn). 通常主结构使用单一钢种以便于工程管理. 经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面. 当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235.

　　当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算，直至通过，如SAP00、PKPM-STS等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。但是，设计者至少应注意两点：

　　1.软件在做构件(主要是柱)的截面验算时,计算长度系数的取定有时会不符合规范的规定.目前所有的程序都不能完全解决这个问题。所以,尤其对于节点连接情况复杂或变截面的构件,结构师应该逐个检查.

　　2.当上面第(三)条中预估的截面不满足时，加大截面应该分两种情况区别对待。

　　(1) 强度不满足,通常加大组成截面的板件厚度，其中,抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度。

　　(2) 变形超限，通常不应加大板件厚度，而应考虑加大截面的高度，否则，会很不经济。

　　使用软件的前述自动加大截面的优化设计功能，很难考虑上述强度与刚度的区分，实际上，常常并不合适。

　　七、节点设计

　　连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一.在结构分析前,应该对节点的形式有充分思考与确定.常常出现的一种情况是,终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免.