一、型鋼
碳素結(jié)構(gòu)鋼型鋼按加工方法分為熱軋型鋼、冷彎型鋼、冷軋型鋼；按尺寸規(guī)格分為大型、中型、小型；按截面形狀分為簡單斷面型鋼（除了圓鋼、方鋼、扁鋼和六角鋼之外，還包括八角鋼、三角鋼、弓形鋼、橢圓鋼、角鋼等）、復雜斷面型鋼（如工字鋼、槽鋼、鋼軌、鋼樁、H型鋼等），此外還有農(nóng)機、汽車、礦山、船舶、鐵道等行業(yè)的異型鋼、周期斷面型鋼和鋼筋等。通常采用的鋼牌號為Q235。
型鋼廣泛用于建筑、鐵路、公路、橋梁、能源、采礦、汽車、輕工、農(nóng)業(yè)、水利、碼頭、機械、石油、化工等行業(yè)。
1、工字鋼
通常生產(chǎn)和使用的工字鋼是熱軋窄翼緣、斜腿普通工字鋼。其斷面設計的特點是腿短、腿內(nèi)側(cè)有一定的斜度，寬高比小，腰部較厚，金屬分布不盡合理。此類工字鋼目前己被寬緣平行腿工字鋼所代替。
工字鋼型號為34個，尺寸范圍（高度*寬度*腰厚）為100mm*68mm*4.5mm-630mm*180mm*17mm（高度尺寸16種、寬度尺寸34種）。工字鋼主要承受高度方向的載荷，作為彎梁使用。廣泛用于廠房、土木工程、橋梁、車輛、船舶、設備制造等結(jié)構(gòu)件。
2、槽鋼
通常生產(chǎn)和使用的槽鋼是熱軋窄翼緣、斜腿普通槽鋼。槽鋼型號為30個，尺寸范圍（高度*寬度*腰厚）為50mm*37mm*4.5mm-400mm*140mm*14.5mm（高度*尺寸15種、寬度尺寸28種）。槽鋼主要用于檁條、橋梁大型結(jié)構(gòu)件、車輛的梁、船舶和一般設備的骨架等。
3、H型鋼
H型鋼截面設計優(yōu)于普通工字鋼，加大了翼緣和寬度和高度，腰薄，翼緣內(nèi)側(cè)面無斜度，兩翼緣平行，寬高比大。與普通工字鋼相比，H型鋼在不增加，甚至減小每米長度重量的情況下，大大提高了斷面系數(shù)。H型鋼可承受復雜結(jié)構(gòu)件的多方面載荷，抗彎、抗扭、抗壓，并且穩(wěn)定性良好，是鋼結(jié)構(gòu)工程理想的經(jīng)濟斷面型鋼。
H型鋼的生產(chǎn)方法有軋機熱軋和焊接兩種。
熱軋H型鋼有寬翼緣H型鋼（HW）、中翼緣H型鋼（HM）、窄翼緣H型鋼（HN）和H型鋼樁（HP）。寬翼緣H型鋼有9個型號，21種規(guī)格；中翼緣H型鋼有18個型號，12種規(guī)格；窄翼緣H型鋼有18個型號，32種規(guī)格；H型鋼樁有6個型號，19種規(guī)格。尺寸范圍（高度*寬度*腰厚），寬翼緣H型鋼為100mm*100mm*6mm-498mm*432mm*45mm；中翼緣H型鋼為148mm*100mm*6mm-594mm*302mm*14mm；窄翼緣H型鋼為100mm*50mm*5mm-912mm*302mm*18mm；H型鋼樁為200mm*204mm*12mm-502mm*470mm*20mm.
焊接H型鋼有焊接H型鋼（HA）、輕型焊接H型鋼（HAQ）和焊接H型鋼樁（HGZ）。焊接H型鋼有42個型號，129種規(guī)格；輕型焊接H型鋼有28個型號；H型鋼樁有6個型號，19種規(guī)格。尺寸范圍（高度*寬度*腰厚），焊接H型鋼為300mm*200mm*6mm-1,200mm*600mm*16mm；輕型焊接H型鋼為100mm*50mm*3.5mm-454mm*300mm*8mm；焊接H型鋼樁為200mm*200mm*12mm-502mm*470mm*20mm.焊接H型鋼的通常長度為4-12m.
H型鋼適用于制造鋼結(jié)構(gòu)的柱、梁、樁、衍架等構(gòu)件，廣泛用于工業(yè)和民用建筑、橋梁、土木工程、高層建筑、高速公路、地鐵、船舶機械設備等。H型鋼樁主要用于各種建筑工程的基礎鋼樁。

筆者在設計中根據(jù)以下幾個原則來確定柱截面：
1）按方鋼管柱方案進行結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)計算應力比結(jié)果接近 0.9 的情況，選定框架梁截面尺寸，根據(jù)方鋼管截面特性初選 X,Y 方向上工字鋼截面,計算時不考慮腹板作用，初步確定異型柱截面；
2）按工字鋼柱方案進行結(jié)構(gòu)分析，異型柱 T 型構(gòu)件布置方向，設柔性支撐代替異型柱中 T 型構(gòu)件在工字鋼弱軸上的剛度影響，按有側(cè)移鋼框架計算，調(diào)整異型鋼柱中工字鋼截面尺寸；完成后調(diào)整工字鋼及柔性支撐布置方向，驗算 T 型構(gòu)件與工字鋼腹板組成的工字鋼截面尺寸；
3）根據(jù)上一步建立的模型，選取工字鋼強軸所在的單榀框架進行抗震驗算，只參考工字柱強軸應力計算結(jié)果，檢驗異型柱單向受力是否滿足；
4）根據(jù)上述計算結(jié)果，手工核算梁柱節(jié)點處抗震承載能力，基礎設計時考慮偏軸引起的附加彎矩；
5）以普通工字鋼柱和方鋼管柱按無支撐框架體系分別進行正常設計，其中鋼梁按設計所選截面計算，根據(jù)合適的計算結(jié)果，統(tǒng)計鋼柱用鋼量以控制異型柱用鋼量的上下限。
上述方法沒有可依據(jù)的計算公式及條文，對偏軸引起的附加彎矩對整體的影響沒有更多處理，這也是筆者只在二三層住宅設計中應用，沒在更高的工程里使用異型鋼柱的原因。筆者提出異型鋼框架方案，希望得到大家的批評指正。
二、設計細節(jié)的問題
1、 整體計算時選取合適的結(jié)構(gòu)阻尼比根據(jù)抗震規(guī)范要求，除專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應取0.05，當阻尼比不等于0.05時，地震影響系數(shù)曲線應進行修正，鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)阻尼比選取值見表 1。
表 1 不同結(jié)構(gòu)阻尼比應用值
從表 1 中數(shù)據(jù)可以看出，不同的鋼結(jié)構(gòu)體系有不同的地震影響系數(shù)，如果在結(jié)構(gòu)分析時錯誤選擇阻尼比對設計結(jié)果會產(chǎn)生較大影響,其中鋼管混凝土和鋼-砼混合結(jié)構(gòu)由于是兩種材料共同作用，在選取阻尼比時，應根據(jù)兩種材料應用比例綜合考慮阻尼比，結(jié)構(gòu)整體剛度越柔，阻尼比選值越低。

剛接柱腳設計
常見柱腳分埋入式、外包式、外露式。在住宅設計中多采用外露式，相比其它兩種方式，其現(xiàn)場安裝、定位方便。在設計時應注意，柱腳的剛度是靠底板的彈性變形或塑性變形來實現(xiàn)的，這就意味著整個結(jié)構(gòu)變形包括鋼結(jié)構(gòu)本身變形及底板受拉變形后引起的整體變形，如在分析內(nèi)力時視外露式為剛性柱腳，設計中要考慮層間位移角限值要有一定的富裕，同時應考慮底層鋼柱彎矩反彎點下移引起的柱頂彎矩增大。
根據(jù)節(jié)點設計要求，為保證罕遇地震時不發(fā)生柱腳節(jié)點先于鋼柱破壞，柱腳節(jié)點連接處的極限抗彎承載能力應大于 1.2 倍鋼柱的全塑性受彎承載力（Wpnx·f）才可以，常見設計方法是根據(jù)柱腳反力來確定柱腳螺栓直徑、連接焊縫,這樣只能保證柱腳節(jié)點在多遇地震作用下具有一定強度而不破壞，而柱腳彎矩設計值所需截面抵抗模量一般小于鋼柱本身截面抵抗模量（Wx），以H628X260X10X14 工字鋼為例，1.2·Wpnx/Wx=1.36 倍，外露式很難保證這項設計要求。而采用其它兩種柱腳方式在轉(zhuǎn)遞鋼柱內(nèi)力時很容易滿足前項要求，設計中傳力明確、計算容易、構(gòu)造簡單、節(jié)省鋼材。
插入式柱腳構(gòu)造相比埋入式更簡單，大部分書籍認為可靠性不如埋入式，建議用于單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，不適合高層建筑鋼結(jié)構(gòu)。筆者認為在多層建筑鋼結(jié)構(gòu)可以采用，因為在許多工業(yè)項目中，單層廠房層高多在 10～30m，廠房內(nèi)設多臺吊車及大量檢修平臺，單柱荷載及地震作用往往大于普通住宅的情況，多層住宅柱腳在概念設計和計算設計都滿足規(guī)范要求的情況下，采用插入式是沒有問題的。新鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范也增加了插入式柱腳的設計和構(gòu)造規(guī)定。
樓板設計
樓板有預制樓板、現(xiàn)澆樓板、組合樓板、鋼筋桁架樓板、疊合樓板等。采用預制樓板時應考慮預制板由于溫度變化、荷載分布等原因，造成樓板接縫處開裂形成的單側(cè)翼緣附加彎矩影響，即鋼梁平面內(nèi)整體抗彎應力與翼緣平面外抗彎應力雙向組合后要滿足折算應力限值，有些項目將樓板擱置在下翼緣上尤其要注意這個問題。壓型鋼板組合樓蓋在鋼結(jié)構(gòu)住宅中應用很多，整體分析時要考慮組合板的各向異性對框架梁的影響，包括根據(jù)樓板設置情況確定連續(xù)板或簡支板、傳力路徑是單向還是雙向、組合鋼梁是按強邊還是弱邊組合造成的剛度差異；樓板設計時要避免集中單向布置樓板，使結(jié)構(gòu)體系形成橫向或縱向承重，做到合理布置組合樓板，盡量形成雙向承重結(jié)構(gòu)。

二、棒材
碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋棒材按截面形狀有圓鋼、方鋼、扁鋼和六角鋼。所采用的鋼牌號為Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。
1、圓鋼、方鋼
圓鋼直徑和方鋼邊長為5.5-250mm.通常長度為：直徑（邊長）不大于25mm時，4-10m；直徑（邊長）大于25mm時，3-9m.
2、扁鋼
扁鋼的截面尺寸為，寬度10-150mm，厚度3-60mm.通常長度為3-9m.常用鋼牌號為Q235、Q255、Q275，主要用于農(nóng)機、化工機械、鐵道零件、五金工具等。
3、六角鋼
六角鋼的截面尺寸為，對邊距離8-70mm.通常長度3-8m.常用鋼牌號為Q195、Q215、Q235，主要用于制造螺母等標準件。
4、標準件用碳素鋼熱軋圓鋼
標準件用碳素熱軋圓采用牌號BL2、BL3低碳碳素鋼，其硅含量極低（質(zhì)量分數(shù)不大于0.07%），硫、磷質(zhì)量分數(shù)降至不大于0.040%，殘余銅質(zhì)量分數(shù)不大于0.25%。這種鋼具有良好的冷頂鍛加工性能，使用前不需退火處理，拉拔后直接進行頂鍛制造加工。主要用于制造螺母、螺栓、螺釘、鉚釘?shù)取?br>