钢结构设计步骤和设计思路

　摘要：本文简单介绍了钢结构的优点及设计步骤和思路，给了给工程设计人员一定的帮
助。
　　关键词：钢结构；住宅；体系结构
　　一．钢结构的优点
　　

1.材料的强度高，塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强

度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好
的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适
应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强
度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
　　

2. 材质均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，

而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算
结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。
　　

3. 钢结构制造简便，施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，

并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较
高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装
和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行
改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
　　二．一般规定
　　

1.钢结构，有低层和多层之分。低层一般不超过 3 层，用于别墅；多层用于公寓。本文

介绍多层公寓住宅钢结构设计中一些问题。
　　

2.超过 9 层为高层。10-12 层又称小高层。抗震规范ＧＢ 50011 对 12 层以下和 12 层以上

的房屋提出不同要求。住宅钢结构一般不宜超过

12 层。

　　

3.结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且

除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。
　　

4.住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则，主要是平

面不规则。如平面形状不规则，Ｌ形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。若楼层的
最大弹性水平位移超过质心水平位移的

1.2 倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙

的配置进行调整
　　三．设计步骤及思路
　　

1.判断结构是否适合用钢结构

　　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。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视
塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。
　　

2.结构选型与结构布置

　　结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷
载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落
（切线

50 度内需考虑雪载），建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架

有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体
系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不
应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型

SRC 柱，核心为

支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。
　　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。