钢结构工程施工设计前的七项准备工作

一、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适用钢结构工程。

二、结构选型与结构布置

由于结构选型涉及广泛，做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。

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。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。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围，使其以最直接的线路传递到基础。 柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力（风震）的作用线。 否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。 比如有支撑框架结构，柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。

三、预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算，主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择安全经济美观的截面。

四、结构分析

结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能，这为更精确的分析结构提供了条件。

典型结构可查力学手册之类的工具书直接获得内力和变形，简单结构通过手算进行分析，复杂结构需要建模运行程序并做详细的结构分析。

五、工程判定

要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做"工程判定"。比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。根据"工程判定"选择修改模型重新分析，还是修正计算结果。

工程师们不应该过分信任与依赖结构软件。美国一位学者曾警告说："误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。"

注重概念设计和工程判定是避免这种工程灾难的方法。

六、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。 比较常用的是Q235（类似A3）和Q345（类似16Mn）。 通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。 经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。 当强度起控制作用时，可选择Q345; 稳定控制时，宜使用Q235.

构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。

当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级。并自动重新分析验算，直至通过。

七、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定；常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。 按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接