鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越多的被應(yīng)用在民用及工業(yè)建筑中。與鋼筋砼結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn),其強(qiáng)度重量比指數(shù)是鋼筋砼結(jié)構(gòu)的5倍以上,可顯著降低基礎(chǔ)的造價(jià),能顯著減輕結(jié)構(gòu)自重25%以上。由于鋼材輕質(zhì)高強(qiáng),其梁柱截面尺寸相對(duì)較小,可節(jié)約使用面積;鋼結(jié)構(gòu)工廠化程度高,構(gòu)件均在工廠加工制作,現(xiàn)場(chǎng)安裝,一般比鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工速度約快1.5倍,可為整個(gè)項(xiàng)目的安全投產(chǎn)爭(zhēng)取了很多寶貴時(shí)間。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸可以比砼結(jié)構(gòu)大,便于使用。正因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)具有以上的優(yōu)點(diǎn),目前鋼框架結(jié)構(gòu)才被廣泛的應(yīng)用在主廠房、準(zhǔn)車間中。一、鋼框架結(jié)構(gòu)布置1、布置原則:對(duì)于平面、豎向不規(guī)則的要求與鋼筋砼結(jié)構(gòu)相同,抗震設(shè)計(jì)要符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)焊縫弱鋼材”的原則,對(duì)于框架,使節(jié)點(diǎn)的承載力高于構(gòu)件的承載力,防止節(jié)點(diǎn)的破壞先干構(gòu)件的破壞,是確保構(gòu)件整體性的必要條件,但節(jié)點(diǎn)又不可過(guò)強(qiáng),應(yīng)允許地震時(shí)梁、柱節(jié)點(diǎn)域的板件能產(chǎn)生一定量的剪切屈服變形,以提高整個(gè)框架的延性,“強(qiáng)柱弱梁”的道理與鋼筋砼結(jié)構(gòu)一樣,有利于提高框架的防倒塌能力;由于構(gòu)件焊縫的延性,一般低于被連接構(gòu)件的鋼材延性,因此要求焊縫的承載力應(yīng)高于被連接鋼材板件的承載力,可以使構(gòu)件的屈服截面避開焊縫而位于鋼板件之中,從而提高構(gòu)件以至整個(gè)結(jié)構(gòu)的延性,螺栓連接的延性等抗震性能優(yōu)于焊縫連接,重要的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)宜采用高強(qiáng)度螺栓連接。2、柱、梁布置；鋼框架柱截面形式常用的有箱形截面、H型截面、十字工形截面等。箱形截面的受彎載力較強(qiáng),截面性能沒(méi)有強(qiáng)、弱軸之分,截面尺寸可以按照兩個(gè)方面的剛度強(qiáng)度要求而定,經(jīng)濟(jì)、合理,缺點(diǎn)是需要拼裝焊接,焊接工藝要求高,加工量大；軋制寬翼緣H型鋼優(yōu)點(diǎn)是加工、桿件連接容易,但有強(qiáng)、弱軸之分，當(dāng)層高較高時(shí)，弱軸的長(zhǎng)細(xì)比就不容易滿足；十字形截面鋼柱的兩側(cè)剛度都較大，能很好的承受柱側(cè)鋼梁傳來(lái)的彎矩。十字形截面鋼柱的兩側(cè)剛度一致，長(zhǎng)細(xì)比容易滿足，梁柱節(jié)點(diǎn)也制作方便。鑒于主廠房?jī)?nèi)大型設(shè)備多，樓層荷載很重，加上有時(shí)候大層高，大跨度，使得鋼柱兩側(cè)的彎矩均很大，鋼柱本身的軸力也很大，這時(shí)候采用十字形截面鋼柱是比較合適的。Ⅰ字形截面梁的經(jīng)濟(jì)跨度為6～12m,一般框架梁、次梁均選用Ⅰ字形梁。次梁是鋼結(jié)構(gòu)中數(shù)量最多的構(gòu)件,占結(jié)構(gòu)用鋼量的比例較大。布置次梁時(shí)應(yīng)有利于荷載均勻分布和明確傳力途徑。鋼次梁一般宜與主梁鉸接相連,連續(xù)的組合梁雖可減小梁的跨中彎矩和撓度,但與主梁受彎節(jié)點(diǎn)要求采用栓焊法或在鋼梁上、下翼緣設(shè)置鋼蓋板法相連時(shí),將增加較多的焊接工作量,實(shí)際工程中很少采用。次梁的間距一般為1.5～2.5m，在震動(dòng)設(shè)備比較集中，荷載比較大的地方間距還要適量減小。3、樓板布置鋼結(jié)構(gòu)的樓板宜采用壓型鋼板現(xiàn)澆鋼筋砼組合樓板或非組合樓板。也可同鋼筋砼結(jié)構(gòu)一樣采用鋼筋砼現(xiàn)澆樓板。在無(wú)抗震設(shè)防要求3、框架梁的側(cè)向隅撐按抗震設(shè)計(jì)的框架梁,在梁可能出現(xiàn)塑性鉸處(通常距柱軸線1/8～1/10梁跨處),梁上下翼緣均應(yīng)設(shè)置側(cè)向隅撐。主梁的側(cè)向隅撐三、防銹、防火鋼構(gòu)件制作完畢后進(jìn)行噴砂除銹處理,除銹等級(jí)Sa2.5;鋼結(jié)構(gòu)表面防護(hù)底漆兩道,漆膜總厚度≥60μm,面漆顏色由業(yè)主自定;高強(qiáng)螺栓連接范圍內(nèi)的鋼構(gòu)件接觸面不得涂刷油漆;需要現(xiàn)場(chǎng)焊接構(gòu)件的焊接范圍內(nèi)由現(xiàn)場(chǎng)涂刷油漆;埋入式柱腳在混凝土中部分不得涂刷油漆;鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行油漆、維護(hù)。需做防火涂層的鋼材表面可除銹后只做底漆涂層。主鋼結(jié)構(gòu)出廠時(shí)涂覆醇酸防銹底漆,干膜厚度不小于60μm,在結(jié)構(gòu)安裝后涂覆與底漆相容的防銹面漆。鋼結(jié)構(gòu)宜采用防火涂料防火,按建筑物耐火等級(jí)及構(gòu)件耐火時(shí)限,根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》CECS24,選用涂料的類別及構(gòu)造做法。幾種常用的防火涂料，根據(jù)其厚度有：厚型防火涂料（厚度為8—50毫米，耐火時(shí)限可達(dá)0.5—3.0小時(shí)）一般用于要求極限為2.0小時(shí)以上的鋼結(jié)構(gòu)中；薄型鋼結(jié)