剛接柱腳設(shè)計(jì)
常見(jiàn)柱腳分埋入式、外包式、外露式。在住宅設(shè)計(jì)中多采用外露式，相比其它兩種方式，其現(xiàn)場(chǎng)安裝、定位方便。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，柱腳的剛度是靠底板的彈性變形或塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就意味著整個(gè)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(shí)視外露式為剛性柱腳，設(shè)計(jì)中要考慮層間位移角限值要有一定的富裕，同時(shí)應(yīng)考慮底層鋼柱彎矩反彎點(diǎn)下移引起的柱頂彎矩增大。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求，為保證罕遇地震時(shí)不發(fā)生柱腳節(jié)點(diǎn)先于鋼柱破壞，柱腳節(jié)點(diǎn)連接處的極限抗彎承載能力應(yīng)大于 1.2 倍鋼柱的全塑性受彎承載力（Wpnx·f）才可以，常見(jiàn)設(shè)計(jì)方法是根據(jù)柱腳反力來(lái)確定柱腳螺栓直徑、連接焊縫,這樣只能保證柱腳節(jié)點(diǎn)在多遇地震作用下具有一定強(qiáng)度而不破壞，而柱腳彎矩設(shè)計(jì)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(xiàng)設(shè)計(jì)要求。而采用其它兩種柱腳方式在轉(zhuǎn)遞鋼柱內(nèi)力時(shí)很容易滿(mǎn)足前項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)中傳力明確、計(jì)算容易、構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)省鋼材。
插入式柱腳構(gòu)造相比埋入式更簡(jiǎn)單，大部分書(shū)籍認(rèn)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(rèn)為在多層建筑鋼結(jié)構(gòu)可以采用，因?yàn)樵谠S多工業(yè)項(xiàng)目中，單層廠房層高多在 10～30m，廠房?jī)?nèi)設(shè)多臺(tái)吊車(chē)及大量檢修平臺(tái)，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(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)都滿(mǎn)足規(guī)范要求的情況下，采用插入式是沒(méi)有問(wèn)題的。新鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范也增加了插入式柱腳的設(shè)計(jì)和構(gòu)造規(guī)定。
樓板設(shè)計(jì)
樓板有預(yù)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(yù)制樓板時(shí)應(yīng)考慮預(yù)制板由于溫度變化、荷載分布等原因，造成樓板接縫處開(kāi)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(yīng)力與翼緣平面外抗彎應(yīng)力雙向組合后要滿(mǎn)足折算應(yīng)力限值，有些項(xiàng)目將樓板擱置在下翼緣上尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。壓型鋼板組合樓蓋在鋼結(jié)構(gòu)住宅中應(yīng)用很多，整體分析時(shí)要考慮組合板的各向異性對(duì)框架梁的影響，包括根據(jù)樓板設(shè)置情況確定連續(xù)板或簡(jiǎn)支板、傳力路徑是單向還是雙向、組合鋼梁是按強(qiáng)邊還是弱邊組合造成的剛度差異；樓板設(shè)計(jì)時(shí)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)。

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(jiǎn)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(jī)、汽車(chē)、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(hào)為Q235。
型鋼廣泛用于建筑、鐵路、公路、橋梁、能源、采礦、汽車(chē)、輕工、農(nóng)業(yè)、水利、碼頭、機(jī)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(jì)的特點(diǎn)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(lèi)工字鋼目前己被寬緣平行腿工字鋼所代替。
工字鋼型號(hào)為34個(gè)，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(chē)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(hào)為30個(gè)，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(chē)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(jì)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(wú)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(zhǎng)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(jì)斷面型鋼。
H型鋼的生產(chǎn)方法有軋機(jī)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(gè)型號(hào)，21種規(guī)格；中翼緣H型鋼有18個(gè)型號(hào)，12種規(guī)格；窄翼緣H型鋼有18個(gè)型號(hào)，32種規(guī)格；H型鋼樁有6個(gè)型號(hào)，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(gè)型號(hào)，129種規(guī)格；輕型焊接H型鋼有28個(gè)型號(hào)；H型鋼樁有6個(gè)型號(hào)，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(zhǎng)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(jī)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。

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(hào)為Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。
1、圓鋼、方鋼
圓鋼直徑和方鋼邊長(zhǎng)為5.5-250mm.通常長(zhǎng)度為：直徑（邊長(zhǎng)）不大于25mm時(shí)，4-10m；直徑（邊長(zhǎng)）大于25mm時(shí)，3-9m.
2、扁鋼
扁鋼的截面尺寸為，寬度10-150mm，厚度3-60mm.通常長(zhǎng)度為3-9m.常用鋼牌號(hào)為Q235、Q255、Q275，主要用于農(nóng)機(jī)、化工機(jī)械、鐵道零件、五金工具等。
3、六角鋼
六角鋼的截面尺寸為，對(duì)邊距離8-70mm.通常長(zhǎng)度3-8m.常用鋼牌號(hào)為Q195、Q215、Q235，主要用于制造螺母等標(biāo)準(zhǔn)件。
4、標(biāo)準(zhǔn)件用碳素鋼熱軋圓鋼
標(biāo)準(zhǔn)件用碳素?zé)彳垐A采用牌號(hào)BL2、BL3低碳碳素鋼，其硅含量極低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.07%），硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至不大于0.040%，殘余銅質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)行頂鍛制造加工。主要用于制造螺母、螺栓、螺釘、鉚釘?shù)取?br>
某住宅項(xiàng)目三層樣板間設(shè)計(jì)成異型鋼柱純框架結(jié)構(gòu)，建筑采用砌塊隔墻，建成后外部及室內(nèi)觀感均令人滿(mǎn)意，與該住宅成品（混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)）實(shí)際效果一致，下圖是樣板間實(shí)景。
在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用異型鋼柱，采用排架受力體系時(shí)，異型鋼柱經(jīng)常設(shè)計(jì)成雙軸對(duì)稱(chēng)或主受力方向單軸對(duì)稱(chēng)，廠房縱向采用支撐系統(tǒng)抵抗縱向水平力，系桿、支撐構(gòu)件多連接于異型柱弱軸形心軸上，這樣在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及采用桿系軟件計(jì)算容易處理。住宅中應(yīng)用異型鋼柱與廠房設(shè)計(jì)還是有很大區(qū)別的，下圖是廠房梁柱連接方式與住宅梁柱連接方式的簡(jiǎn)單比較，
可以看出在住宅中，梁柱的截面形心軸不在同一位置上，不符合常規(guī)設(shè)計(jì)理念，在采用桿系軟件計(jì)算時(shí)無(wú)法解決偏軸問(wèn)題。盡管如此，與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相比，筆者認(rèn)為異型柱是在原來(lái)較大的矩形框架柱截面或整片混凝土墻修改為的截面面積較小的異型截面，相應(yīng)地也減少了截面特性，而異型鋼柱是在一個(gè)工字鋼截面上增加一個(gè)T型截面，相應(yīng)地是增加了弱軸方向的截面特性，特別是將鋼梁與鋼柱弱軸的剛性連接節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為與柱翼緣連接，優(yōu)于常見(jiàn)設(shè)計(jì)中工字鋼柱在弱軸方向設(shè)外伸連接板的剛性連接，加強(qiáng)了工字鋼柱弱軸穩(wěn)定，對(duì)結(jié)構(gòu)安全是很有利的。一般認(rèn)為工字鋼柱弱軸剛性連接不可靠，所以在很多構(gòu)造手冊(cè)上建議在弱軸采用鉸接框架加支撐體系或者采用鋼管柱設(shè)計(jì)方案，抗震規(guī)范“柱在兩個(gè)互相垂直的方向都與梁剛接時(shí)，宜采用箱形截面。當(dāng)僅在一個(gè)方向剛接時(shí)，宜采用工字形截面，并將柱腹板置于剛接框架平面內(nèi)?！币?guī)范中雖然沒(méi)有明確說(shuō)不可采用工字鋼柱弱軸與鋼梁剛接，但根據(jù)抗震規(guī)范節(jié)點(diǎn)抗震承載力驗(yàn)算要求，弱軸連接一般是無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)條款要求的。異型工字鋼柱相比箱形柱的節(jié)點(diǎn)加工容易、施工方便節(jié)約鋼材，相比框架支撐體系減少了支撐部分的設(shè)置，從應(yīng)用角度可靈活用于住宅墻體中，滿(mǎn)足建筑師對(duì)住宅內(nèi)無(wú)外露結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求。
筆者認(rèn)為異型鋼柱在結(jié)構(gòu)分析中存在以下問(wèn)題：
1)異型鋼柱全截面受力情況分析，這里主要指在弱軸上增加 T 型構(gòu)件，是否就相應(yīng)的增加了這部分的截面特性，包括 T 型構(gòu)件偏軸遠(yuǎn)近的影響，筆者認(rèn)為鋼柱類(lèi)型不同，截面特性增加比例也會(huì)不同；
2)異型鋼柱局部穩(wěn)定性計(jì)算，這點(diǎn)可以參考規(guī)范中柱板件寬厚比進(jìn)行控制；
3)梁柱節(jié)點(diǎn)與鋼柱形心軸偏離時(shí)整體受力分析，采用普通桿系計(jì)算軟件是不能解決這個(gè)問(wèn)題的。理想的計(jì)算模型應(yīng)該采用有限元整體建模方式進(jìn)行內(nèi)力分析， 可以解決上述問(wèn)題，但建模工作量太大了。