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(fù)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(shè)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(shè)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(shè)備的骨架等。
3、H型鋼
H型鋼截面設(shè)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(fù)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(shè)備等。H型鋼樁主要用于各種建筑工程的基礎(chǔ)鋼樁。

設(shè)計標準的問題
1．“輕型”鋼結(jié)構(gòu)概念問題
近年來因“輕型門式剛架房屋”二字的出現(xiàn)，在許多設(shè)計人包括結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的頭腦中形成一種輕（質(zhì)量）鋼材概念，一遇到附屬建筑設(shè)施或看似不重要的結(jié)構(gòu)時就提出用“輕鋼”來解決，卻不注重該部分對主體結(jié)構(gòu)的效應(yīng)分析，事實上結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時應(yīng)清楚，“輕型”實際上是指結(jié)構(gòu)承受相對較輕的荷載，住宅設(shè)計中不會因為采用鋼結(jié)構(gòu)而減少荷載使用標準，結(jié)構(gòu)體系無論采用鋼還是混凝土，構(gòu)件效應(yīng)分析是沒有原則上區(qū)別的。
2．多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計區(qū)別
根據(jù)規(guī)范有關(guān)條文，包括鋼結(jié)構(gòu)抗震調(diào)整系數(shù)，框架柱長細比，框架構(gòu)件寬厚比等控制條款，均以 12 層作為區(qū)分點，因此可以理解為高層鋼結(jié)構(gòu)是指 12 層以上的建筑物。高規(guī)中高層是指 10 層及 10 層以上或房屋高度超過 28m 的建筑，這其中包括混合結(jié)構(gòu)，再參考國外部分國家高層起始高度多設(shè)在 25～30 米或 8 至 11 層。由此看來我國的多層鋼結(jié)構(gòu)適用范圍要高于普通結(jié)構(gòu)，也高于國外標準。多高層鋼結(jié)構(gòu)不僅構(gòu)造不同，相關(guān)抗震調(diào)系數(shù)也不同，限值差別太大，在前面表 1 已說明，筆者認為此區(qū)分過于寬泛，舉例說明一下：層高平均 4m，12 層建筑物高度 48米，是高規(guī)中 28 米限值的 1.7 倍，這就產(chǎn)生下面的問題，在混合結(jié)構(gòu)中，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)按高規(guī)構(gòu)造設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)可以按多層構(gòu)造設(shè)計，執(zhí)行了兩種標準。
3、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》
對住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)作用不大新版規(guī)范延續(xù)了工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)思想，例如在變形允許值按廠房構(gòu)件進行分類，對民用建筑構(gòu)件不做細分；溫度區(qū)段設(shè)置要求以排架結(jié)構(gòu)方式進行劃分而不考慮縱橫向承重體系、鋼混組合結(jié)構(gòu)的特點來區(qū)分，特別是強制性條文第 8.1.4 條“結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)其形式、組成和荷載的不同情況，設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。在建筑物的每一個溫度區(qū)段或分區(qū)建設(shè)的區(qū)端中，應(yīng)分別設(shè)置獨立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)。”從文字上理解，鋼結(jié)構(gòu)不應(yīng)該采用無支撐的純框架結(jié)構(gòu)，這顯然與實際應(yīng)用不符，設(shè)置支撐與否應(yīng)以結(jié)構(gòu)設(shè)計需要來確定，根據(jù)條文說明也可以知道這是一個原則規(guī)定，但作為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行值得商榷，民用建筑在使用要求上不同于工業(yè)建筑，包括一些結(jié)構(gòu)體系也存在差異，應(yīng)區(qū)別對待。
相比其他規(guī)范不斷完善抗震部分內(nèi)容，新版只在總則中提到應(yīng)符合相關(guān)抗震規(guī)范的規(guī)定，似乎抗震設(shè)計在鋼結(jié)構(gòu)中并不重要，實際上在北嶺和阪神地震后，國外開始紛紛重視鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究，國內(nèi)也有很多文章介紹，應(yīng)該有很多成果可以總結(jié)成文的。我國抗震規(guī)范規(guī)定應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度采取不同的抗震措施，而鋼結(jié)構(gòu)抗震要求卻沒有任何區(qū)別也是不妥的。

梁柱剛性連接設(shè)計
梁柱間剛性連接計算可按常用設(shè)計法或全截面受彎設(shè)計法進行，當鋼梁翼緣的抗彎承載力大于整個截面承載力的 70％時，可采用常用設(shè)計法進行設(shè)計，小于 70％時，應(yīng)采用全截面抗彎設(shè)計法，在住宅設(shè)計中，鋼梁多屬于前者，常用設(shè)計法計算原則為翼緣和腹板分別承擔彎矩和剪力，普遍認為計算容易，結(jié)果偏于安全。事實上根據(jù)多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性連接節(jié)點的抗震設(shè)計和多高層房屋鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性節(jié)點的設(shè)計，不做任何處理的將鋼梁與鋼柱進行栓焊等強連接是很難達到強節(jié)點弱桿件的設(shè)計要求，對加強式節(jié)點設(shè)計有設(shè)計及構(gòu)造詳細說明，具體做法主要有三種方式：梁端翼緣加焊楔形蓋板、梁端底部加腋、犬骨式連接。通過筆者在實際應(yīng)用后認為，三者都存在增加施工難度的問題。第四種方式：梁端翼緣加寬方式，但在標準圖集中不作為主推形式介紹，當建筑對梁寬沒有要求的情況下，這種連接方式為實用、便捷。

筆者在設(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(chǔ)設(shè)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(shè)計，其中鋼梁按設(shè)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(shè)計中應(yīng)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(shè)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(yīng)取0.05，當阻尼比不等于0.05時，地震影響系數(shù)曲線應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)根據(jù)兩種材料應(yīng)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。