鋼結構是由鋼製材料組成的結構，是主要的建築結構類型之一。在建築工程中，運用鋼結構進行設計，不僅能夠使得建築工程具有更大的跨度空間，同時還存在著安裝便利、造價成本較低等優勢，因此使得其在建築工程方面的應用越來越廣。

下面，我們一起來看下鋼結構設計有設計要點，如何能快速進行鋼結構設計。

鋼結構設計要點

1.結構選型

在鋼結構設計時，必須重點關注結構選型，因為其對施工目標與設計方案的實現具有直接影響。在結構選型過程中，必須設計具體的方案，基於整體的結構體系，充分考慮力學關係等，選取最適宜的結構選型，確保鋼結構建築的穩定性。

2.結構布置

在實際施工過程中，建築結構設計的重點是結構布局的合理性。通常情況下，施工方案、施工工藝和施工技術會影響結構布置。在施工時，相關的設計人員必須依據鋼結構工程的具體要求和設計方案，對結構布置的施工方式進行調整和優化，保證鋼結構建築的穩定性。

3.預估截面

結構布置結束後，需對構件截面作初步估算。主要是樑柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。

鋼樑可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可迴避鋼樑的整體穩定的複雜計算。確定了截面高度和翼緣寬度後，其板件厚度可按規範中局部穩定的構造規定預估。

柱截面按長細比預估，通常50<λ<150, 簡單選擇值在100附近。根據軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同，可選擇鋼管或H型鋼截面等。

需要注意的是，對應不同的結構，規範中對截面的構造要求有很大的不同。 如鋼結構所特有的組成構件的板件的局部穩定問題。在普鋼規範和輕鋼規範中的限值有很大的區別。

除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。

4.結構分析

目前在實際的鋼結構設計中，結構分析通常為線彈性分析，條件允許時考慮p－Δ，p－δ。
　　新近的一些有限元軟體可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能。這為更精確的分析結構提供了條件。但並不是所有的結構都需要使用軟體，典型結構可查力學手冊之類的工具書直接獲得內力和變形，簡單結構通過手算進行分析，複雜結構才需要建模運行程序並做詳細的結構分析。

5.構件設計

構件的設計首先是材料的選擇。比較常用的是Q235和Q345。通常主結構使用單一鋼種以便於工程管理。為了節約施工成本，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當強度起控制作用時，可選擇Q345; 穩定起控制時，宜使用Q235。

6.節點設計

鋼結構節點連接計算及構造設計是整個鋼結構設計的重要環節，對保證鋼結構的整體性和可靠度，製造安裝的質量和進度，整個建設周期和成本有著直接的影響。

在鋼結構設計中，我們有時會遇到這樣的情況，最終的節點設計與結構分析模型中使用的形式不一致，並且這種不一致帶來的偏差超過工程許可的5%範圍。

為了避免上述偏差，我們需要分辨不同的鋼結構節點連接形式：按傳力特性不同，節點分為剛接，鉸接和半剛接。

結構主要由型鋼和鋼板等製成的鋼樑、鋼柱、鋼桁架等構件組成，各構件或部件之間通常採用焊縫、螺栓或鉚釘連接：

1.焊接連接是鋼結構的主要連接方法，主要優點在其構造簡單，節約鋼材，加工方便，容易自動化操作。焊接焊縫的尺寸及形式有相關的規範規定，焊條的選用應和被連接金屬材質適應。焊接設計中不得任意加大焊縫，焊縫的重心應儘量與被連接構件重心接近。

2. 鉚釘連接由於連接結構複雜且用鋼量大，很少採用，但因為鉚釘連接的塑性和韌性較好，專力可靠且容易檢查，在重型和直接承受動力荷載的結構中，偶爾也採用。

3.螺栓連接又可分為普通螺栓連接和高強螺栓連接。普通螺栓連接施工簡單、拆裝方便，可在次要結構部位使用。高強螺栓一般用合金鋼製成，根據受力特點分承壓型和摩擦型。高強度螺栓製作工藝精準，操作工序較多且要求高。在橋樑及大跨度結構房屋和工業廠房廣泛應用。

7.圖紙編制

鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，由於鋼結構施工圖設計中，設計圖紙深度不足，使得鋼結構信息無法真實詳細的反映到每一個構件上，由此，鋼結構施工圖設計後，還需要進行詳圖深化。

1）設計圖：是提供製造廠編制施工詳圖的依據。深度及內容應完整但不冗餘。在設計圖中，對於設計依據、荷載資料（包括地震作用）、技術數據、材料選用及材質要求、設計要求（包括製造和安裝、焊縫質量檢驗的等級、塗裝及運輸等）、結構布置、構件截面選用以及結構的主要節點構造等均應表示清楚，以利於施工詳圖的順利編制，並能正確體現設計的意圖。主要材料應列表表示。

2）施工詳圖：又稱加工圖或放樣圖等。在鋼結構施工圖設計之後進行，詳圖設計人員根據施工圖提供的構件布置、構件截面、主要節點構造及各種有關數據和技術要求，嚴格遵守鋼結構相關設計規範和圖紙的規定，對構件的構造予以完善。

鋼結構設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。

鋼結構設計方式

在鋼結構設計時，為了便於結構設計和後續的複雜分析，我們通常採用鋼結構設計軟體ProStructures，和鋼結構計算分析軟體Staad。

1.鋼結構和混凝土設計軟體ProStructures

鋼結構和混凝土設計軟體ProStructures 能高效創建精確的鋼結構、金屬結構和鋼筋混凝土結構三維模型，可用於創建設計圖紙、製造詳圖和鋼筋表，它們會隨著您對三維模型的更改自動更新。

ProStructures作為資深設計工程師開發的綜合軟體，包含ProSteel和ProConcrete 兩大組件，有助於提升您的工作效率和獲利能力。

軟體功能

1）國際標準的設計

在您的產品設計中，使用廣泛的國際標準與規格，擴展您的業務實踐，利用全球的設計機會。受益於國際標準的廣泛支持，充滿信心的完成您的設計。

2）鋼筋混凝土詳細設計和制表

生成鋼筋放置工程圖，包括截面圖、平面圖、詳圖、鋼筋彎曲表、材料統計和梁/柱/基腳鋼筋表，這些全部以三維模型為基礎。所有鋼筋表和工程圖均可進行自定義，以滿足您公司混凝土項目的標準。

3）為參數結構建模

為結構構件（比如梁、柱、支架、鋼結構連接、基礎、地基和鋼筋）建模。在梁和柱之間使用鋼結構連接，自動更新尺寸變化。構件類型也可以用到參數化組件（比如樓梯、梯架和扶手）中。

4）為鋼筋混凝土建模

為各種形狀的鋼筋混凝土建模，如混凝土梁、柱、板、牆、擴展基腳和連續基腳，全部使用參數化方式進行操作。混凝土形狀如有變化，鋼筋會自動調整。使用直觀的命令為複雜的鋼筋混凝土形狀建模，包括曲線、斜面或非正交形狀。

5）生成鋼鐵製造工程圖

為三維模型中的每個型鋼、鋼結構結點和鋼結構板件生成工程圖。輕鬆創建綜合的單部件工程圖，包括尺寸、注釋、標籤和部件清單。定製工程圖以符合公司所有結構鋼項目的標準。根據三維模型的更改自動更新所有過時的工程圖。

6）生成結構施工文檔

生成施工文檔（如平面圖、剖面圖和詳圖），這些全部與三維模型自動關聯。對三維模型所作的更改會在工程圖中自動更新。使用工程圖中需要重新發布的自動標記來輕鬆管理模型的更改和修訂。

7）生成結構設計文檔

自動生成結構設計文檔，包括用於傳遞設計意圖的必要平面圖和立面圖。對三維模型所作的更改會在文檔中自動更新。

8）生成結構詳圖

利用在結構模型中建立的設計結果直接生成詳細的二維工程圖。使用軟體中提供的設置自定義工程圖的樣式和格式。

軟體詳情：鋼結構和混凝土設計軟體ProStructures

2.鋼結構計算分析軟體Staad

Staad是Bentley的一款通用有限元結構分析與設計軟體。使用Staad能確保按時、按預算完成任何複雜程度的鋼結構、混凝土結構、木結構、鋁結構和冷彎型鋼結構項目。

Staad軟體功能

1）強大的三維圖形建模與可視化前後處理功能：Staad本身具有強大的三維建模系統及豐富的結構模板，用戶可方便快捷地直接建立各種複雜三維模型。

2）超強的有限元分析能力：可對鋼、木、鋁、砼等各種材料構成的框架、塔架、桁架、網架(殼)、懸索等各類結構進行線性、非線性靜力、反應譜及時程反應分析。

3）設計梁、柱和牆：優化或分析梁、柱和牆的重力和橫向載荷，以快速獲得安全經濟的設計。生成符合許多國際設計規格和建築規範的設計。

4）進行綜合的數量統計：通過綜合的物料統計和成本估算(按物料、大小和形狀排列)深入了解混凝土設計備選方案。估算模板面積和預付成本。

5）生成混凝土工程圖和鋼筋表：生成綜合的鋼筋工程圖，包括自動鋼筋標記、尺寸和注釋，以及鋼筋放置圖，包括三維模型截面圖、平面圖和詳圖。自定義所有工程圖，以符合您公司的標準。根據三維模型的更改自動更新工程圖。

6）遵循抗震要求：根據相關建築規範設計和詳細設計抗震系統，生成抗震載荷。在設計元素和設計框架及更大的結構系統（如果適用）時考慮這些作用力。在按比例分配和詳細設計元素時，遵循所選設計規範的延展性要求。

7）國際化的通用結構設計軟體：程序中內置了世界 20 多個國家的標準型鋼庫供用戶直接選用，也可由用戶自定義截面庫，並可按照美、英、日、歐洲等世界主要國家和地區的結構設計規範進行設計。

軟體詳情：這款大家都在用的三維結構分析和設計軟體，你知道嗎？

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