前面小編帶大家了解了一下鋼結構適用范圍及選型，本篇文章小編帶大家了解鋼結構簡單步驟和設計思路，希望能對大家有所幫助

一、鋼結構設計簡單步驟和設計思路

1.設計計算的手段

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(nèi)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。

2.計算結果的判定

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(jù)"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(nèi)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。

3.判斷結構是否適合用鋼結構

鋼結構通常用于高層建筑、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(jīng)常裝拆的結構。直觀的說：超高層公共建筑、大跨度的公共建筑、橋梁、電視塔、倉棚、工業(yè)廠房和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。

4.結構選型與結構布置

在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調(diào)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(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)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(xiàn)象和工程經(jīng)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(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

鋼結構通常有框架、平面 （木行）架、網(wǎng)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(wǎng)殼的穩(wěn)定等。

框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調(diào)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。

5. 節(jié)點設計

連接節(jié)點的設計是鋼結構設計中重要的內(nèi)容之一。在結構分析前，就應該對節(jié)點的形式有充分思考與確定。常常出現(xiàn)的一種情況是，最終設計的節(jié)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(jié)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。比如，有的剛接節(jié)點雖然承受彎矩沒有問題，但會產(chǎn)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(shù)據(jù)等的不利結果。

連接節(jié)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。鋼結構設計手冊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(nèi)容：

5.1 焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(guī)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(nèi)容可查規(guī)范關于焊縫構造方面的規(guī)定。

5.2 栓接：

鉚接形式，在建筑工程中，現(xiàn)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(jù)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(guī)格 M12.常用 M16~M30.超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)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。

5.3 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。

5.4 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。

5.5 節(jié)點設計必須考慮安裝螺栓、現(xiàn)場焊接等的施工空間及構件吊裝順序等。構件運到現(xiàn)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(xiàn)場定位與臨時固定。

5.6 節(jié)點設計還應考慮制造廠的工藝水平。比如鋼管連接節(jié)點的相貫線的切口需要數(shù)控機床等設備才能完成。

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）。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理。經(jīng)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(wěn)定控制時，宜使用 Q235.

構件設計中，現(xiàn)行規(guī)范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內(nèi)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(yōu)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：

6.1 軟件在做構件 （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)點連接情況復雜或變截面的構件，結構師應該逐個檢查。

6.2 當上面預估的截面不滿足時，加大截面應該分兩種情況區(qū)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(jīng)濟。

使用軟件的前述自動加大截面的優(yōu)化設計功能，很難考慮上述強度與剛度的區(qū)分，實際上，常常并不合適。

 7.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，主要是原理圖和桿件示意圖。施工詳圖通常由鋼結構專業(yè)制造公司，根據(jù)設計圖來進行具體的深化設計內(nèi)容?，F(xiàn)在的深化設計程序和先進，可以同時完成所有桿件的加工、制作等內(nèi)容。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。

7.1 設計圖：是提供制造廠編制施工詳圖的依據(jù)。深度及內(nèi)容應完整但不冗余。在設計圖中，對于設計依據(jù)、荷載資料 （包括地震作用）、技術數(shù)據(jù)、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?shù)龋?、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節(jié)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(xiàn)設計的意圖。主要材料應列表表示。

7.2 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(nèi)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(yōu)秀設計并參考相關的工具書，并依據(jù)規(guī)范規(guī)定編制。