鋼結構應用范圍及設計特點

　　鋼結構的應用范圍除須根據鋼結構的特點作出合理選擇外，還須結合我國國情針對具體情況進行綜合考慮。目前我國在工業與民用建筑中鋼結構的應用，大致有如下幾個范圍：

　　A.重型廠房結構

　　起重機起重量較大或其工作較繁重的車間多采用鋼骨架。如冶金廠房的平爐、轉爐車間，混鐵爐車間，初軋車間；重型機械廠的鑄鋼車間，水壓機車間，鍛壓車間等。近年隨著網架結構的大量應用，一般的工業車間也采用了鋼結構。

　　B.塔桅結構

　　包括塔架的桅桿結構，如電視塔、微波塔、輸電線塔、鉆井塔、環境大氣監測塔、無線電天線欖桿、廣播發射桅桿等。

　　C.大跨結構

　　如飛機裝配車間、飛機庫、干煤棚、大會堂、體育館、展覽館等皆需大跨結構。其結構體系可分為網架、懸索、拱架以及框架等。

　　D.多層、高層及超高層建筑

　　多層和高層建筑的骨架可采用鋼結構。工業建筑中的多層框架和旅館、飯店等高層或超高層建筑，宜采用框架結構體系、框架支撐體系、框架剪力墻體系。近年來鋼結構在此領域的應用已逐步得到發展。

　　E.承受振動荷載影響及地震作用的結構

　　設有較大鍛錘的車間，其骨架直接承受的動力盡管不大，但間接的振動卻極為強烈，可采用鋼結構。對于抗地震要求高的結構也宜采用鋼結構。

　　F.其他構筑物

　　如棧橋、管道支架、井架和海上采油平臺等。

　　G.板殼結構

　　如大型油庫、油罐、煤氣庫、高爐、熱風爐、漏斗、煙囪、水塔以及各種管道等。

　　H.可拆卸或移動的結構

　　商業、旅游業和建筑工地用活動房屋，多采用輕型鋼結構，并用螺栓或扣件連接。

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、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、雕塑、倉棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時建筑等。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

    結構選型及布置是對結構的定性，由于其涉及廣泛，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構造措施。 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、力學行為清晰、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。    

    鋼結構通常有框架、平面桁架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構形式。 

    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，應考慮不同結構形式的特點。在工業廠房中，當有較大懸掛荷載或大范圍移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架。基本雪壓大的地區，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度外不需考慮雪載 ），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼，總雪載和坡屋面相比釋放近一半。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。

    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<λ<150， 簡單選擇值在80附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同，可選擇鋼管或H型鋼截面等. 

    對應不同的結構，規范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。