1 鋼結(jié)構(gòu)適用范圍
結(jié)構(gòu)是否適合鋼結(jié)構(gòu)主要取決于鋼結(jié)構(gòu)本身所具有的優(yōu)越特性，即具有材料強度高、塑性和韌性好、材質(zhì)均勻、質(zhì)量輕、制作簡便、施工周期短等混凝土結(jié)構(gòu)所不具備的特點，通常用于高層建筑和高聳建筑、大跨度、體型復(fù)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(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀地說:大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅、臨時建筑、輕型鋼結(jié)構(gòu)、容器結(jié)構(gòu)等。隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)必將在各行業(yè)、各領(lǐng)域得到廣泛、快速地發(fā)展。
2 鋼結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)布置
鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計之前應(yīng)該選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?jì)。鋼結(jié)構(gòu)常用的結(jié)構(gòu)體系有框架、平面(桁)架、網(wǎng)架(殼) 、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中都應(yīng)該注重的是“概念設(shè)計”，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、 概念清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。所以它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段就尤其重要。對一些難以做出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的破壞機理、力學(xué)關(guān)系、試驗現(xiàn)象、震害和工程經(jīng)驗中獲得概念設(shè)計的思想，結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施應(yīng)該從全局的角度來確定控制。運用概念設(shè)計可以在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，確定出合理的結(jié)構(gòu)體系或結(jié)構(gòu)形式。有關(guān)結(jié)構(gòu)總體系和各分體系間的相互力學(xué)關(guān)系和簡化近似設(shè)計方法，整體概念來規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案的方法可參考林同炎教授的《結(jié)構(gòu)概念和體系》 一書。
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般地說要剛度均勻，力學(xué)模型清晰簡便，層次清楚，條理分明，盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，控制構(gòu)件的側(cè)移變形，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的抗彎和抗剪能力，使其結(jié)構(gòu)傳力以最直接簡單的線路傳遞到基礎(chǔ)，柱間的抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)震)的作用線，否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線，比如有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少應(yīng)能單獨隨 1/ 4 的總水平力。

3. 預(yù)估柱梁截面

　結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對構(gòu)件截面做初步估算。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(jù)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(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按1/ b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)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(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估。柱截面按長細(xì)比預(yù)估，通常 50 <λ< 150，簡單選擇值在100附近。根據(jù)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。除此之外，構(gòu)件截面形式的選擇沒有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況，合理地選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。
4 　 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析
結(jié)構(gòu)分析是確定在給定荷載下結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，以便使結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理并能檢查現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的安全狀況。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須先從結(jié)構(gòu)的概念開始擬定一種結(jié)構(gòu)形式，然后再進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)分析最重要的用處是在結(jié)構(gòu)設(shè)計中作為一種工具。它通常是反復(fù)試算過程中的一個環(huán)節(jié)，在這種方法中，首先在假定的恒載下對假定的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計各構(gòu)件，這個階段稱為初步設(shè)計。由于這種設(shè)計常常在變化，通常采用粗略的快速分析方法就足夠了。在此階段，估計結(jié)構(gòu)的成本、修正荷載及構(gòu)件特性，并對設(shè)計進(jìn)行檢查以便改進(jìn)。至此，所做的更改已納入到結(jié)構(gòu)中，需更精細(xì)地分析，并修改構(gòu)件設(shè)計。這種設(shè)計過程會收斂，收斂的速度取決于設(shè)計者的能力。因而 ,有能力的分析人員必須掌握嚴(yán)密的分析方法，必須能夠通過適當(dāng)?shù)募僭O(shè)條件進(jìn)行簡化分析，必須了解可利用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和分析手段以及建筑規(guī)范中允許的簡化方法。同時，現(xiàn)代的分析人員必須精通結(jié)構(gòu)矩陣分析的基本原理。
5 　 判定結(jié)構(gòu)的合理性
要正確使用結(jié)構(gòu)軟件，還應(yīng)對其輸出結(jié)果做正確的判斷。比如評估各向周期、位移、應(yīng)力、 總剪力、變形特征等。不同的軟件會有不同的適用條件和范圍，初學(xué)者應(yīng)充分明了。工程師們不應(yīng)該過分信任與依賴結(jié)構(gòu)軟件。美國一位學(xué)者曾警告說：“誤用計算機造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個時間的問題。注重概念設(shè)計和工程判定是避免這種工程災(zāi)難的方法。此外，工程設(shè)計中的計算和精確的力學(xué)計算本身常有一定距離，為了獲得實用的設(shè)計方法，有時會用誤差和較大的假定，但對這種誤差，會通過“適用條件、概念及構(gòu)造”的方式來保證結(jié)構(gòu)的安全。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，“適用條件、概念及構(gòu)造”是比定量計算更重要的內(nèi)容。
6 　 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化選型
構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇，比較常用的是Q235，Q345和Q390，通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理和施工管理，如果從經(jīng)濟(jì)考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面，當(dāng)強度起控制作用時，可選擇Q345；穩(wěn)定控制時，宜使用Q235。構(gòu)件設(shè)計中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的彈性方法并不匹配。
1)軟件在做構(gòu)件(主要是柱)的截面驗算時，計算長度系數(shù)的取定有時會不符合規(guī)范的規(guī)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(jié)點連接情況復(fù)雜或變截面的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)師應(yīng)該逐個檢查，做到心中有數(shù)。
2)當(dāng)預(yù)估的截面不滿足時，加大截面應(yīng)該分兩種情況區(qū)別對待。變形超限，通常不應(yīng)加大板件厚度，而應(yīng)考慮加大截面的高度，否則會很不經(jīng)濟(jì)。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。使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設(shè)計功能，很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分，實際上常常不合適。
7 　 連接節(jié)點優(yōu)化設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板、型鋼通過必要的連接組成構(gòu)件 ,各構(gòu)件通過一定安裝而形成整體結(jié)構(gòu)，連接部位應(yīng)有足夠的強度、剛度、延性。所以連接節(jié)點的設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的內(nèi)容之一，鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為焊接、鉚接、普通螺栓連接、高強螺栓連接。
在結(jié)構(gòu)分析前 ,就應(yīng)該對節(jié)點的形式有充分地思考與確定，應(yīng)根據(jù)連接節(jié)點的位置及其所要求的強度、剛度合理地確定連接方式及節(jié)點細(xì)部構(gòu)造和計算方法。常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設(shè)計的節(jié)點與結(jié)構(gòu)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(jié)點分剛接、鉸接和半剛接。初學(xué)者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者，連接的不同對結(jié)構(gòu)影響甚大。比如，有的剛接節(jié)點雖然隨彎矩沒有問題，但會產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)動，不符合結(jié)構(gòu)分析中的假定，會導(dǎo)致實際工程變形大于計算數(shù)據(jù)等的不利結(jié)果。連接節(jié)點有等強設(shè)計和實際受力設(shè)計兩種常用的方法，初學(xué)者可偏安全選用前者。
8 　 輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用
隨著新型建筑材料的出現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕不僅對大跨度結(jié)構(gòu)有利，對使用荷載特別輕的小跨度結(jié)構(gòu)也有優(yōu)越性。因為使用荷載特別輕時，小跨度的自重也就成為了一個重要因素，冷彎薄壁型鋼屋架在一定條件下的用鋼量可以不超過鋼筋混凝土屋架的用鋼量。輕型門式架因其輕便和安裝迅速，近20年來如雨后春筍般大量出現(xiàn)。從全面經(jīng)濟(jì)觀點看，鋼結(jié)構(gòu)還具有更多的優(yōu)越性。在地基條件差的場地，多層房屋即使高度不是很大，鋼結(jié)構(gòu)因其質(zhì)輕而降低基礎(chǔ)工程造價，仍然可能是首選。在地價高昂的區(qū)域，鋼結(jié)構(gòu)則以占用土地面積小而顯示它的優(yōu)越性。工期短，投資及早得到回報，是有利于選用鋼結(jié)構(gòu)的又一重要因素。施工現(xiàn)場可利用的面積狹小，也是需要借重鋼結(jié)構(gòu)的一個條件。此外，現(xiàn)代化的建筑中各類服務(wù)設(shè)施包括供電、供水、中央空調(diào)和信息化、智能化設(shè)備，需用管線很多，鋼結(jié)構(gòu)易于和這些設(shè)施配合，
使之少占用空間。因此，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程建筑中的應(yīng)用日益擴展，成為一種趨勢。