筆者在設(shè)計(jì)中根據(jù)以下幾個(gè)原則來(lái)確定柱截面：
1）按方鋼管柱方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)計(jì)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(jì)算時(shí)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(jìn)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(jì)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(yàn)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(qiáng)軸所在的單榀框架進(jìn)行抗震驗(yàn)算，只參考工字柱強(qiáng)軸應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，檢驗(yàn)異型柱單向受力是否滿足；
4）根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，手工核算梁柱節(jié)點(diǎn)處抗震承載能力，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)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(wú)支撐框架體系分別進(jìn)行正常設(shè)計(jì)，其中鋼梁按設(shè)計(jì)所選截面計(jì)算，根據(jù)合適的計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)鋼柱用鋼量以控制異型柱用鋼量的上下限。
上述方法沒(méi)有可依據(jù)的計(jì)算公式及條文，對(duì)偏軸引起的附加彎矩對(duì)整體的影響沒(méi)有更多處理，這也是筆者只在二三層住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)用，沒(méi)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(píng)指正。
二、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的問(wèn)題
1、 整體計(jì)算時(shí)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(dāng)阻尼比不等于0.05時(shí)，地震影響系數(shù)曲線應(yīng)進(jìn)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(shí)錯(cuò)誤選擇阻尼比對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)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(shí)，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。

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題
1．“輕型”鋼結(jié)構(gòu)概念問(wèn)題
近年來(lái)因“輕型門式剛架房屋”二字的出現(xiàn)，在許多設(shè)計(jì)人包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)就提出用“輕鋼”來(lái)解決，卻不注重該部分對(duì)主體結(jié)構(gòu)的效應(yīng)分析，事實(shí)上結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)清楚，“輕型”實(shí)際上是指結(jié)構(gòu)承受相對(duì)較輕的荷載，住宅設(shè)計(jì)中不會(huì)因?yàn)椴捎娩摻Y(jié)構(gòu)而減少荷載使用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)體系無(wú)論采用鋼還是混凝土，構(gòu)件效應(yīng)分析是沒(méi)有原則上區(qū)別的。
2．多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)細(xì)比，框架構(gòu)件寬厚比等控制條款，均以 12 層作為區(qū)分點(diǎn)，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(guò) 28m 的建筑，這其中包括混合結(jié)構(gòu)，再參考國(guó)外部分國(guó)家高層起始高度多設(shè)在 25～30 米或 8 至 11 層。由此看來(lái)我國(guó)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(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。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(shuō)明，筆者認(rèn)為此區(qū)分過(guò)于寬泛，舉例說(shuō)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(wèn)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(jì)，鋼結(jié)構(gòu)可以按多層構(gòu)造設(shè)計(jì)，執(zhí)行了兩種標(biāo)準(zhǔn)。
3、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》
對(duì)住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)指導(dǎo)思想，例如在變形允許值按廠房構(gòu)件進(jìn)行分類，對(duì)民用建筑構(gòu)件不做細(xì)分；溫度區(qū)段設(shè)置要求以排架結(jié)構(gòu)方式進(jìn)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(diǎn)來(lái)區(qū)分，特別是強(qiáng)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(gè)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(dú)立的空間穩(wěn)定的支撐系統(tǒng)?！睆奈淖稚侠斫猓摻Y(jié)構(gòu)不應(yīng)該采用無(wú)支撐的純框架結(jié)構(gòu)，這顯然與實(shí)際應(yīng)用不符，設(shè)置支撐與否應(yīng)以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要來(lái)確定，根據(jù)條文說(shuō)明也可以知道這是一個(gè)原則規(guī)定，但作為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)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(duì)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(jì)在鋼結(jié)構(gòu)中并不重要，實(shí)際上在北嶺和阪神地震后，國(guó)外開始紛紛重視鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的研究，國(guó)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(guó)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(méi)有任何區(qū)別也是不妥的。

熱浸鍍鋁鋅鍍層因其兼具鍍鋅的犧牲陽(yáng)極保護(hù)和鍍的隔離防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。在鋁鋅熔池中添加不同的合金元素，可獲得滿足不同使用要求的合金鍍層。鋁鋅熔池中添加鎂元素可以大大改善鍍層的耐腐蝕性能。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，鎂對(duì)55Al-Zn高鋁合金鍍層的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)了周期層狀組織，此外，鹽霧腐蝕結(jié)果表明，鍍層的耐蝕性能得到了提高。
為深入了解這種周期層狀組織，湘潭大學(xué)高琳潔等借助掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射分析儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、電化學(xué)工作站等設(shè)備儀器，通過(guò)改變熱浸鍍鋁鋅鎂熔池中的鋁和鎂含量以及浸鍍時(shí)間，對(duì)鍍層中周期層狀組織的組織結(jié)構(gòu)、形成條件和耐蝕性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
對(duì)鋁鋅鎂鍍層中典型的周期層狀組織進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn),周期層狀組織由交替排列的淺灰色FeAl3Znx層和深灰色的(Al+Zn)層構(gòu)成,此外，在基體與周期層狀組織之間還有一層較薄的Fe2Al5Znx層。
熔池中鋁含量在15-25 wt.%之間時(shí)，鍍層為常見鋁鋅鎂鍍層，由靠近基體的鐵鋁合金層和與之相鄰的(Al+Zn)層構(gòu)成,并沒(méi)有周期層狀組織的出現(xiàn)。當(dāng)鋁含量增加至35 wt.%時(shí)，鍍層中開始形成了周期層狀組織，且隨著鋁含量增加，周期層狀組織形成的孕育期縮短，然而當(dāng)鋁含量過(guò)高，周期層狀組織反而開始被破壞。在鋁鋅熔池中添加鎂元素，當(dāng)鋁含量在35-55 wt.%之間時(shí)，隨著鎂含量增加,周期層狀組織的孕育期縮短，同樣，鎂含量超過(guò)一定范圍時(shí)，周期層狀組織開始被破壞。
此外,熔池中鋁、鎂含量變化同樣會(huì)對(duì)FeAl3Znx層和層片對(duì)總厚度產(chǎn)生影響。對(duì)鍍層總厚度相近的周期層狀組織的樣品與一般鋁鋅鎂鍍層樣品進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，結(jié)果表明周期性層狀組織的耐蝕性能較優(yōu)。
東國(guó)制鋼中國(guó)江陰工廠2013年推出鍍鋁鋅鎂GLX，采用韓國(guó)KSD3033標(biāo)準(zhǔn)，是將鋁鋅硅鎂合金化后，熱浸鍍?cè)阡摪迳系暮辖?，鍍層?5%鋁，43.4鋅和鎂(鎂約1~2%），1.6%硅組成。該產(chǎn)品在苛刻的腐蝕環(huán)境下也能發(fā)揮優(yōu)異的耐腐蝕性，具備使用壽命長(zhǎng)，鍍層薄而耐腐蝕性極高的優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)省資源適合環(huán)保的產(chǎn)品。

剛接柱腳設(shè)計(jì)
常見柱腳分埋入式、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)。