摘要：钢布局凡是常利用于高层、大年夜跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大年夜、有较大年夜振动、高温车间、密封性要求高、要求能勾当或常常装拆的布局。直不雅的说：大年夜厦、体育馆、歌剧院、大年夜桥、电视塔、仓棚、工厂、室第和姑且建筑等。这是和钢布局本身的特点相一致的。

    (一) 布局选型与布局安插
    在钢布局设计的全部过程中都应当被夸大年夜的是“概念设计”,它在布局选型与安插阶段特别首要。对一些难以作出切确理性阐发或规范未划定的标题问题，可根据从整体布局系统与分系统之间的力学关系、粉碎机理、震害、实验现象和工程经验所获得的设计思惟，从全局的角度来肯定节制布局的安插及细部办法。应用概念设计可以在初期敏捷、有效地进行构思、比较与选择。所得布局方案常常易于手算、概念清晰、定性准确，并可避免布局阐发阶段不需要的繁琐运算。同时，它也是鉴定计较机内力阐发输出数据靠得住与否的首要根据。
林同炎传授在《布局概念和系统》一书中介绍了用整体概念来打算布局方案的编制，和布局总系统和个分系统间的彼此力学关系和简化近似设计编制。[20]
    钢布局凡是有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等布局型式。
    其理论与手艺大年夜都成熟。亦有部门坚苦没有解决,或没有简单合用的设计编制，好比网壳的不变等。
    布局选型时，应考虑它们不合的特点。在轻钢财产厂房中，当有较大年夜吊挂荷载或移动荷载，便可考虑抛却门式刚架而采取网架。根基雪压大年夜的地区，屋面曲线应有益于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采取三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大年夜的地区类似考虑。建筑承诺时，在框架中安插撑持会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面笼盖跨度较大年夜的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜布局系统。高层钢布局设计中，常采取钢混凝土组合布局，在地动烈度高或很不法则的高层中，不该纯真为了经济往选择晦气抗震的核心筒加外框的情势。宜选择周边巨型src柱，核心为撑持框架的布局系统。我国半数以上的此类高层为前者。匹敌震晦气。[19]
    布局的安插要按照系统特点,荷载漫衍环境及性质等综合考虑。一般的说要刚度平均。力学模型清晰。尽可能限制大年夜荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到根本。柱间抗侧撑持的漫衍应平均。其形心要尽可能接近侧向力(风震)的感化线。 不然应考虑布局的改变。 布局的抗侧应有多道防地。好比有撑持框架布局,柱子起码应能伶仃承受1/4的总程度力。
    框架布局的楼层平面次梁的安插,有时可以调剂其荷载传递标的目标以知足不合的要求。凡是为了减小截面沿短向安插次梁，可是这会使主梁截面加大年夜，削减了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁撑持在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
    (二) 预估截面
    布局安插结束后，需对构件截面作初步估算。主如果梁柱和撑持等的断面外形与尺寸的假定。
    钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。按照荷载与支座环境，其截面高度凡是在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度按照梁间侧向撑持的间距按l/b限值确按时，可躲避钢梁的整体不变的复杂计较，这类编制很受欢迎。肯定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部不变的机关划定预估。
    柱截面按长细比预估。 凡是50<λ<150, 简单选择值在100周围。按照轴心受压、双向受弯或单向受弯的不合,可选择钢管或h型钢截面等。
    初学者需寄望，对应不合的布局，规范中对截面的机关要求有很大年夜的不合。如钢布局所独有的构成构件的板件的局部不变标题问题。在普钢规范和轻钢规范中的限值有很大年夜的辨别。
    除此以外，构件截面情势的选择没有固定的要求，布局工程师应当按照构件的受力环境，合理的选择安然经济美不雅的截面。
    (三) 布局阐发
    今朝钢布局实际设计中,布局阐发凡是为线弹性阐发,前提承诺时考虑p－Δ,p－δ。
新近的一些有限元软件可以部门考虑几何非线性及钢材的弹塑机能。这为更切确的阐发布局供给了前提。其实不是所有的布局都需要利用软件:
典型布局可查力学手册之类的东西书直接获得内力和变形简单布局经由过程手算进行阐发。
复杂布局才需要建模运行法度并做具体的布局阐发。
    (四) 工程鉴定
要准确利用布局软件，还应对其输出成果的做“工程鉴定”。好比，评估各向周期、总剪力、变形特点等。按照“工程鉴定”选择点窜模型从头阐发,仍是批改计较成果。不合的软件会有不合的合用前提。初学者应充分了然。别的,工程设计中的计较和切确的力学计较本身常有必然距离, 为了获得合用的设计编制,有时会用误差较大年夜的假定, 但对这类误差, 会经由过程”合用前提、概念及机关”的编制来包管布局的安然。钢布局设计中,“合用前提、概念及机关”是比定量计较更首要的内容。工程师们不该该过度信赖与依托布局软件。美国一名学者曾警告说：“误用计较机造成布局粉碎而引发灾害只是一个时候的标题问题。”
重视概念设计和工程鉴定是避免这类工程灾害的编制。
    (五) 构件设计
    构件的设计起首是材料的选择。 比较常常利用的是q235(近似a3)和q345(近似16mn)。 凡是主布局利用单一钢种以便于工程治理。经济考虑,也能够选择不合强度钢材的组合截面。 当强度起节建造用时,可选择q345; 不变节制时,宜利用q235。
构件设计中,现行规范利用的是弹塑性的编制来验算截面。这和布局内力计较的弹性编制其实不匹配。
    当前的布局软件,都供给截面验算的后措置功能。因为法度手艺的进步,一些软件可以将验算时不经由过程的构件，从给定的截面库里选择加大年夜一级。并主动从头阐发验算，直至经由过程，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它削减了布局师的良多工作量。可是，初学钢起码应寄望两点：
1、软件在做构件(主如果柱)的截面验算时,计较长度系数的取定有时会不合适规范的划定。今朝所有的法度都不克不及完全解决这个标题问题。所以,特别对节点连接环境复杂或变截面的构件,布局师应当一一查抄。
2、当上面第(三)条中预估的截面不知足时，加大年夜截面应当分两种环境辨别对待。
(1) 强度不知足,凡是加大年夜构成截面的板件厚度，此中,抗弯不知足加大年夜翼缘厚度，抗剪不知足加大年夜腹板厚度。
(2) 变形超限，凡是不该加大年夜板件厚度，而应考虑加大年夜截面的高度，不然，会很不经济。
利用软件的前述主动加大年夜截面的优化设计功能，很难考虑上述强度与刚度的辨别，实际上，常常并不合适。
    (六) 节点设计
连接节点的设计是钢布局设计中首要的内容之一。在布局阐发前,就应当对节点的情势有充分思虑与肯定。常常呈现的一种环境是,最终设计的节点与布局阐发模型中利用的情势不完全一致,这必需避免。按传力特点不合,节点分刚接,铰接和半刚接。初学者宜选择可以简单定量阐发的前二者。常常利用的参考书[2]有丰硕的保举的节点做法及计较公式。连接的不合对布局影响甚大年夜。好比,有的刚接节点当然承受弯矩没有标题问题,但会产生较大年夜动弹, 不合适布局阐发中的假定。会导致实际工程变形大年夜于计较数据等的晦气成果。连接节点有等强设计和实际受力设计两种常常利用的编制, 初学者可偏安然选用前者。设计手册[2]中凡是有焊缝及螺栓连接的表格等供设计者查用,比较便利。也可利用布局软件的后措置部门来主动完成。
具体设计首要包含以下内容:
   1、焊接: 对焊接焊缝的尺寸及情势等,规范有强迫划定,应严格遵循。 焊条的选用应和被连接 金属材质适应。e43对应q235,e50对应q345。 q235与q345连接时,应当选择低强度的e43,而不是e50。
焊接设计中不得肆意加大年夜焊缝。 焊缝的重心应尽可能与被连接构件重心接近。其他具体内容可查规范关于焊缝机关方面的划定。
   2、栓接:
铆接情势,在建筑工程中，现已很少采取。
通俗螺栓抗剪机能差, 可在次要布局部位利用。
高强螺栓,利用日趋遍及。常常利用8.8s和10.9s两个强度等第。按照受力特点分承压型和摩擦型。二者计较编制不合。高强螺栓最小规格m12。 常常利用m16～m30。 超大年夜规格的螺栓机能不不变,设计中应慎厚利用。
自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接。 国外在低层墙板式室第中,也常常利用于主布局的连接。
   3、连接板: 可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm。 然后验算净截面抗剪等。
   4、梁腹板: 应验算栓孔处腹板的净截面抗剪。承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压。
   5、节点设计必需考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装挨次等。构件运到现场没法安装是初学者长犯的弊端。别的，还应尽可能使工人能便利的进行现场定位与姑且固定。
   6、节点设计还应考虑制造厂的工艺程度。 好比钢管连接节点的相贯线的暗语需要数控机床等设备才能完成。