一、鋼結構住宅體系選擇
從已建成的鋼結構住宅來看，主要有：
1）薄壁型鋼組合墻板形式；
2）純框架形式；
3）框架支撐形式；
4）型鋼混凝土組合形式；
5）鋼框架－混凝土抗震墻形式等等。
這些結構形式各有特點，其中薄壁型鋼組合墻板形式特別適宜定型產(chǎn)品，其體系是從墻板結構演變而來，即將薄壁型鋼柱構件按大約 600mm 的間距布置形成豎向承重結構、型鋼間設支撐系統(tǒng)以抵抗水平力，樓板根據(jù)豎向型鋼的位置布置成密肋支撐結構，因上部結構為類墻板結構，其基礎根據(jù)受力情況設成條形基礎，對地基要求不高。薄壁型鋼組合墻板住宅受密布結構的影響，對開間、門窗洞口、挑出構件尺寸均有一定限制。
后面幾種形式可以滿足多高層住宅設計要求，但從使用的角度都存在一個共同問題，即梁柱突出對住宅內(nèi)部觀感的影響。住宅相對于其它建筑有其特殊性，辦公、廠房可以采用較為固定柱網(wǎng)，層高也較高，其梁柱所占空間給人的感觀是適宜的，柱網(wǎng)規(guī)則有利于梁的布置。相反住宅是一個變化多端的產(chǎn)品，根據(jù)建筑的要求，很少布置出規(guī)則的柱網(wǎng)，房內(nèi)開間相對較小、變化較多，不利于鋼框架布置。由于鋼材的特點，它在住宅中只能形成框架體系或桁架體系，可以說框架體系如果適用于普通住宅，鋼框架必然有其大顯身手的地方，普通框架結構不能解決住宅應用問題的話，常規(guī)鋼框架體系在普通住宅中應用也有相似的弱點。
受短肢剪力墻結構的啟發(fā)，筆者在鋼結構住宅設計中將鋼柱設計成異型柱形式，以配合建筑變化的要求，圖1 是兩種異型鋼柱截面，根據(jù)建筑墻體厚度減去面層厚度來設定翼緣寬度，框架梁與異型鋼柱各個方向的翼緣剛接。

角鋼的特點是在水平和垂直軸線上都具有良好的力學性能。摟截面形狀劃分有等邊角鋼、不等邊角鋼、不等邊不等厚角鋼（又稱L型鋼）。邊緣的內(nèi)角均勻圓角。
角鋼的品種規(guī)格是熱軋型鋼中多的。等邊角鋼的型號從2號到20號，有20個型號，82種規(guī)格。不等邊角鋼的型號從2.5/1.6到20/12.5，有19個型號，65種規(guī)格。這兩種角鋼的通常長度按型號分為4-12m、4-19m和6-19m.不等邊不等厚角鋼的型號從L250*90*9*13到L500*120*13.5*35，有11個型號。其通常長度為6-12m。大型角鋼廣泛應用于廠房、工業(yè)建筑、鐵路、交通、橋梁、車輛、船舶等大型結構件。中型角鋼用于建筑衍架、電力通訊鐵塔、井架及其他用途的結構件。小型角鋼用于民用建筑、家具、設備制造、支架和框架等。
汽車用特殊斷面型鋼
熱軋輪輞型鋼和擋圈型鋼是制造載重汽車車輪的主要原材料。
輪輞型鋼不經(jīng)熱處理和機加工直接經(jīng)卷圓、焊接、擴徑等工序制成輪輞。因此要求鋼應具有良好的延伸性能和焊接性能，采用牌號Q235鋼生產(chǎn)的輪輞型鋼，在加工過程中易出現(xiàn)彎裂、擴裂現(xiàn)象。因此，在Q235鋼的基礎上，經(jīng)降低碳、錳含量、縮小碳、硅、錳含量的范圍，降低磷、硫含量，提高鋼的純凈度，派生出了專門用于生產(chǎn)輪輞型鋼的兩個牌號為12LW和5LW。
擋圈型鋼屬于小型異型鋼，與輪輞型鋼配合使用。采用的牌號除低合金鋼16Mn，優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼15、20外，還采用碳素結構鋼Q235A和鋼12LW、15LW。
冷彎型鋼
冷彎型鋼采用可冷加工變形的冷軋或熱軋鋼帶，用連續(xù)輥式冷彎機組生產(chǎn)。其種類和規(guī)格繁多，有通用冷彎開口型鋼（如等邊角鋼、不等邊角鋼、等邊槽鋼、不等邊槽鋼、內(nèi)卷邊槽鋼、外卷邊槽鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼等）；通用冷彎閉口（空心）型鋼（如方形、矩形等）；冷彎波型板，以及冷彎型鋼（貨運汽車、客運汽車、卷簾門窗、鋼窗、護欄用冷彎異型鋼，波形型鋼等）。
冷彎型鋼主要用于制造各種鋼結構，受力部件要承受拉力、彎曲力、扭力。

一、型鋼
碳素結構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、設備制造等結構件。
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、橋梁大型結構件、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型鋼可承受復雜結構件的多方面載荷，抗彎、抗扭、抗壓，并且穩(wěn)定性良好，是鋼結構工程理想的經(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構的柱、梁、樁、衍架等構件，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構分析，根據(jù)計算應力比結果接近 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構分析，異型柱 T 型構件布置方向，設柔性支撐代替異型柱中 T 型構件在工字鋼弱軸上的剛度影響，按有側移鋼框架計算，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果，檢驗異型柱單向受力是否滿足；
4）根據(jù)上述計算結果，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構阻尼比根據(jù)抗震規(guī)范要求，除專門規(guī)定外，建筑結構的阻尼比應取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，鋼結構相關阻尼比選取值見表 1。
表 1  不同結構阻尼比應用值
從表 1 中數(shù)據(jù)可以看出，不同的鋼結構體系有不同的地震影響系數(shù)，如果在結構分析時錯誤選擇阻尼比對設計結果會產(chǎn)生較大影響,其中鋼管混凝土和鋼-砼混合結構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，結構整體剛度越柔，阻尼比選值越低。