近年來，由于鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好和材料可回收再生等諸多優(yōu)點，建筑鋼結構在我國現代化建設中得到廣泛的應用。隨著社會的發(fā)展，高層鋼結構住宅工業(yè)化和商品化程度在不斷地提高，能夠把設計、生產、施工和安裝整合為一體，進而使住宅產業(yè)化水平得以提高。
一、鋼結構的優(yōu)點
鋼結構是以鋼材（鋼板和型鋼）為主制作的結構，與傳統(tǒng)的混凝土結構和砌體結構相比，它性能穩(wěn)定、質量輕強度高、抗震性能好，施工時可以在廠房進行加工再到現場裝配，不僅裝配的完整度好精密度高，而且能夠大大地加快施工進度縮短工期。具體來說，鋼結構具有如下優(yōu)點：
1、鋼結構強度高、自重輕
鋼比混凝土、砌體和木材的強度和彈性模量要高出很多倍，因此，鋼結構的自重常較輕。例如在跨度和荷載都相同時，普通鋼屋架的質量只有鋼筋混凝土屋架的 1/4~1/3, 若采用冷彎薄壁型鋼屋架，只有約 1/10，輕得更多。由于自重小、剛度大，鋼結構特別適宜于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。由于質量輕，鋼結構也便于運輸和吊裝，且可減輕下部結構和基礎的負擔，降低造價。
2、鋼結構材質均勻
鋼材由現代化工廠冶煉和軋制，其內部組織均勻，非常接近于各項性體。且在一定的應力范圍內，屬于理想彈性工作，符合工程力學所采用的基本假定。因此可根據力學理論對鋼結構進行計算，且計算結果準確可靠。
3、鋼結構的塑性、韌性好
鋼材具有良好的塑性，鋼結構在一般情況下，不會發(fā)生突發(fā)性破壞，而是事先有較大的變形。此外鋼材還具有良好的韌性，能很好的承受動力荷載和地震作用。這些都為鋼結構的安全應用提供了可靠保證。
4、鋼結構制造簡便，施工周期短
鋼結構所用的材料單純而且是成材，加工比較簡便，并能使用機械操作，因此，大量的鋼結構一般在專業(yè)化的金屬結構廠做成構件，精確度較高。 構件在工地拼裝，可以采用安裝簡便的普通螺栓和高強度螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期 。此外，對已建成的鋼結構也比較容易進行改建和加固，用螺栓連接的結構還可以根據需要進行拆遷。
5、空間利用具有高效性
通常情況下，在建筑施工中， 建筑商會選擇很多的施工材料來滿足整個建筑結構的實際需要， 這就導致占用了建筑的可用空間； 而如果不占用空間， 實現建筑結構的合理有序規(guī)劃， 就不得不選用很厚的樓板， 但這樣就使得建筑的美觀性大大降低， 這二者長期以來都存在著矛盾。 而鋼材結構由于其本身的強度較髙結構較穩(wěn)定， 能夠在施工的過程中實現施工空間的合理布局， 解決了這一重要問題， 從而實現了建筑空間利用的合理性和高效性，這種建筑施工效果是鋼筋混凝土等材料無法實現的。
6、鋼結構的密閉性好
焊接的鋼結構可以做到完全密閉，因此適宜于建造要求氣密性和水密性好的氣灌、油缸、管道和高壓容器等。
二、鋼結構工程設計原則
穩(wěn)定性是鋼結構的一個突出問題 在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩(wěn)定問題 對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失。鋼結構體系應該遵循以下三個基本原則：
1、安全性原則
鋼結構的安全問題既結構的穩(wěn)定問題是實際工程設計中必須注意的問題，只有保證結構的穩(wěn)定才能實現建筑結構的安全可靠，才能更好地保證鋼結構不會喪失其使用功能。
結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求，目前，結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此，保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件 。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布置相一致 ，就1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落這兩次事故，都是沒有設置適當的支撐而造成平面失穩(wěn)。
2、鋼結構體系的“適用”原則
鋼結構體系的“適用”原則是針對鋼結構體系的功能要求而言的，鋼結構體系適用性與建筑物的使用功能有密切聯系。為此在結構設計時，必須把握以下方面：對建筑物的功能、特點和所處的環(huán)境條件有充分的了解，如建筑物是民用建筑還是工業(yè)建筑，民用建筑是用于展覽館還是體育館等，工業(yè)建筑是鋼結構倉庫還是鋼結構廠房，鋼結構廠房的生產工藝對建筑結構的影響情況等；建筑物對防火、保溫、隔熱、隔振和防腐蝕有何要求；對建筑所在地的環(huán)境狀況和氣象條件應有足夠的了解；建筑物內是否有特殊設備或特殊載荷作用，及吊車的設置情況如何等。
3、鋼結構體系的經濟性原則
鋼結構設計服務于鋼結構的施工與使用，鋼結構工程使用目的是為了創(chuàng)造效益。公共建筑偏重于社會效益，工業(yè)建筑則偏重于經濟效益。因此，“鋼結構經濟性”是鋼結構設計的另一個重要方面。 “鋼結構經濟性”原則應從總體上加以分析，不能僅從某一方面孤立地去考察。在很長一段時間內，鋼結構設計以耗鋼量為標準，即耗鋼量低就是先進的設計、是好的結構體系或形式。在鋼材匱乏的年代，節(jié)約鋼材是一種重要的手段。然而，總體而言，單純以耗鋼量為評價標準是不完全的，也不盡合理。對門式剛架輕型鋼結構房屋，全面評價結構體系的合理性應綜合考慮用鋼量、加工制作費、安裝費、施工周期及基礎費用等。
三、鋼結構設計中應注意的問題
1、選擇合適的基礎類型。鋼結構在進行結構設計時，需要首先考慮的應該是安全因素。而安全最起點的因素就是基礎類型的選擇。地基基礎是建筑工程的根基，也是建筑中最重要的組成部分，是建筑安全的保障。如果建筑沒有堅實的地基，即使再好再美的上部結構，再先進的建筑方法，也只能打造一個空架，影響建筑安全。
合理選擇結構設計方案在高層建筑工程鋼結構設計中顯得尤為重要。一般高層建筑基礎類型的選擇較復雜，甚至比上部結構的選型更難，由于高層建筑地基的影響因素諸多，因此要慎重選擇。高層建筑的基礎類型應根據地基的性質、載荷特性、結構類型及施工條件等綜合因素加以考慮。有些高層建筑由于埋置深度的要求，還需要設置地下室，而地基的合理選型，也會對地下室設計的實用性、經濟性等產生影響。因此在高層建筑的基礎選型過程中，應制定多個方案以便選擇最經濟、安全的類型。
2、選取合理結構形式。目前，我國高層建筑的結構優(yōu)化設計大幅落后于理論的發(fā)展。雖然現在計算機技術能夠幫助結構設計人員進行一些常規(guī)的計算，大大增加了結構設計的效率和精確度，但是，由于建筑工程結構面臨的約束條件很多，高層建筑的結構設計優(yōu)化依然很難。很多結構設計人員認為設計只要符合建筑規(guī)范，計算精確即可，但在現實中，設計方案卻經常因工程施工的具體情況而做出調整和改動。目前，現有的兩種結構形式各有利弊，在選用中必須考慮建筑所處的具體地理環(huán)境，同時也要兼顧建筑的用途。
目前來看，我國的鋼結構制造能力處于提升過程中，雖然鋼結構技術在西方已經比較成熟，但是也不能迷信，尤其是在防火上，采用鋼結構的高層建筑必須充分考慮到火災的影響。應該妥善的對鋼筋混凝土結構、鋼結構等形式加以有機結合，確定最優(yōu)的解決方案。
3、注重構件設計
構件設計也要考慮材料的合理性，取材上一般選擇Q235和Q345兩種。由于對工程管理便捷的追求，鋼結構設計主體時常把材料限定在一種材質上，但是如果出于經濟情況上的考量，也有很多施工單位將不同材質鋼構件強強組合的用于施工，強度上的要求以Q345為主，穩(wěn)定性的要求上以Q235為主。當前的結構軟件, 都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以對整個結構進行截面優(yōu)化，我們僅做的就是對優(yōu)化后的截面稍加調整并進行程序自動驗算，直至合理，如PKPM中的STS等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但要注意，利用結構軟件設計一定要注意模型的建立和參數定義，尤其是柱及梁的平面內、外計算長度。
隨著城市經濟的發(fā)展和高層建筑的增多，我國鋼結構發(fā)展也開始迅速起來，鋼結構住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已經開始作為重點推廣項目。所以，我們必須深刻的認識到，無論技術多成熟，對建筑設計質量的要求不能放松。設計時要注重外表的獨特性與建筑結構的穩(wěn)定性和安全性相一致，以保證人們的居住安全，促進建筑行業(yè)的持續(xù)良好發(fā)展。
一、鋼結構的優(yōu)點
鋼結構是以鋼材（鋼板和型鋼）為主制作的結構，與傳統(tǒng)的混凝土結構和砌體結構相比，它性能穩(wěn)定、質量輕強度高、抗震性能好，施工時可以在廠房進行加工再到現場裝配，不僅裝配的完整度好精密度高，而且能夠大大地加快施工進度縮短工期。具體來說，鋼結構具有如下優(yōu)點：
1、鋼結構強度高、自重輕
鋼比混凝土、砌體和木材的強度和彈性模量要高出很多倍，因此，鋼結構的自重常較輕。例如在跨度和荷載都相同時，普通鋼屋架的質量只有鋼筋混凝土屋架的 1/4~1/3, 若采用冷彎薄壁型鋼屋架，只有約 1/10，輕得更多。由于自重小、剛度大，鋼結構特別適宜于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。由于質量輕，鋼結構也便于運輸和吊裝，且可減輕下部結構和基礎的負擔，降低造價。
2、鋼結構材質均勻
鋼材由現代化工廠冶煉和軋制，其內部組織均勻，非常接近于各項性體。且在一定的應力范圍內，屬于理想彈性工作，符合工程力學所采用的基本假定。因此可根據力學理論對鋼結構進行計算，且計算結果準確可靠。
3、鋼結構的塑性、韌性好
鋼材具有良好的塑性，鋼結構在一般情況下，不會發(fā)生突發(fā)性破壞，而是事先有較大的變形。此外鋼材還具有良好的韌性，能很好的承受動力荷載和地震作用。這些都為鋼結構的安全應用提供了可靠保證。
4、鋼結構制造簡便，施工周期短
鋼結構所用的材料單純而且是成材，加工比較簡便，并能使用機械操作，因此，大量的鋼結構一般在專業(yè)化的金屬結構廠做成構件，精確度較高。 構件在工地拼裝，可以采用安裝簡便的普通螺栓和高強度螺栓，有時還可以在地面拼裝和焊接成較大的單元再行吊裝，以縮短施工周期 。此外，對已建成的鋼結構也比較容易進行改建和加固，用螺栓連接的結構還可以根據需要進行拆遷。
5、空間利用具有高效性
通常情況下，在建筑施工中， 建筑商會選擇很多的施工材料來滿足整個建筑結構的實際需要， 這就導致占用了建筑的可用空間； 而如果不占用空間， 實現建筑結構的合理有序規(guī)劃， 就不得不選用很厚的樓板， 但這樣就使得建筑的美觀性大大降低， 這二者長期以來都存在著矛盾。 而鋼材結構由于其本身的強度較髙結構較穩(wěn)定， 能夠在施工的過程中實現施工空間的合理布局， 解決了這一重要問題， 從而實現了建筑空間利用的合理性和高效性，這種建筑施工效果是鋼筋混凝土等材料無法實現的。
6、鋼結構的密閉性好
焊接的鋼結構可以做到完全密閉，因此適宜于建造要求氣密性和水密性好的氣灌、油缸、管道和高壓容器等。
二、鋼結構工程設計原則
穩(wěn)定性是鋼結構的一個突出問題 在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩(wěn)定問題 對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失。鋼結構體系應該遵循以下三個基本原則：
1、安全性原則
鋼結構的安全問題既結構的穩(wěn)定問題是實際工程設計中必須注意的問題，只有保證結構的穩(wěn)定才能實現建筑結構的安全可靠，才能更好地保證鋼結構不會喪失其使用功能。
結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求，目前，結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此，保證這些平面結構不致出平面失穩(wěn)，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件 。這就是說，平面結構構件的出平面穩(wěn)定計算必須和結構布置相一致 ，就1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落這兩次事故，都是沒有設置適當的支撐而造成平面失穩(wěn)。
2、鋼結構體系的“適用”原則
鋼結構體系的“適用”原則是針對鋼結構體系的功能要求而言的，鋼結構體系適用性與建筑物的使用功能有密切聯系。為此在結構設計時，必須把握以下方面：對建筑物的功能、特點和所處的環(huán)境條件有充分的了解，如建筑物是民用建筑還是工業(yè)建筑，民用建筑是用于展覽館還是體育館等，工業(yè)建筑是鋼結構倉庫還是鋼結構廠房，鋼結構廠房的生產工藝對建筑結構的影響情況等；建筑物對防火、保溫、隔熱、隔振和防腐蝕有何要求；對建筑所在地的環(huán)境狀況和氣象條件應有足夠的了解；建筑物內是否有特殊設備或特殊載荷作用，及吊車的設置情況如何等。
3、鋼結構體系的經濟性原則
鋼結構設計服務于鋼結構的施工與使用，鋼結構工程使用目的是為了創(chuàng)造效益。公共建筑偏重于社會效益，工業(yè)建筑則偏重于經濟效益。因此，“鋼結構經濟性”是鋼結構設計的另一個重要方面。 “鋼結構經濟性”原則應從總體上加以分析，不能僅從某一方面孤立地去考察。在很長一段時間內，鋼結構設計以耗鋼量為標準，即耗鋼量低就是先進的設計、是好的結構體系或形式。在鋼材匱乏的年代，節(jié)約鋼材是一種重要的手段。然而，總體而言，單純以耗鋼量為評價標準是不完全的，也不盡合理。對門式剛架輕型鋼結構房屋，全面評價結構體系的合理性應綜合考慮用鋼量、加工制作費、安裝費、施工周期及基礎費用等。
三、鋼結構設計中應注意的問題
1、選擇合適的基礎類型。鋼結構在進行結構設計時，需要首先考慮的應該是安全因素。而安全最起點的因素就是基礎類型的選擇。地基基礎是建筑工程的根基，也是建筑中最重要的組成部分，是建筑安全的保障。如果建筑沒有堅實的地基，即使再好再美的上部結構，再先進的建筑方法，也只能打造一個空架，影響建筑安全。
合理選擇結構設計方案在高層建筑工程鋼結構設計中顯得尤為重要。一般高層建筑基礎類型的選擇較復雜，甚至比上部結構的選型更難，由于高層建筑地基的影響因素諸多，因此要慎重選擇。高層建筑的基礎類型應根據地基的性質、載荷特性、結構類型及施工條件等綜合因素加以考慮。有些高層建筑由于埋置深度的要求，還需要設置地下室，而地基的合理選型，也會對地下室設計的實用性、經濟性等產生影響。因此在高層建筑的基礎選型過程中，應制定多個方案以便選擇最經濟、安全的類型。
2、選取合理結構形式。目前，我國高層建筑的結構優(yōu)化設計大幅落后于理論的發(fā)展。雖然現在計算機技術能夠幫助結構設計人員進行一些常規(guī)的計算，大大增加了結構設計的效率和精確度，但是，由于建筑工程結構面臨的約束條件很多，高層建筑的結構設計優(yōu)化依然很難。很多結構設計人員認為設計只要符合建筑規(guī)范，計算精確即可，但在現實中，設計方案卻經常因工程施工的具體情況而做出調整和改動。目前，現有的兩種結構形式各有利弊，在選用中必須考慮建筑所處的具體地理環(huán)境，同時也要兼顧建筑的用途。
目前來看，我國的鋼結構制造能力處于提升過程中，雖然鋼結構技術在西方已經比較成熟，但是也不能迷信，尤其是在防火上，采用鋼結構的高層建筑必須充分考慮到火災的影響。應該妥善的對鋼筋混凝土結構、鋼結構等形式加以有機結合，確定最優(yōu)的解決方案。
3、注重構件設計
構件設計也要考慮材料的合理性，取材上一般選擇Q235和Q345兩種。由于對工程管理便捷的追求，鋼結構設計主體時常把材料限定在一種材質上，但是如果出于經濟情況上的考量，也有很多施工單位將不同材質鋼構件強強組合的用于施工，強度上的要求以Q345為主，穩(wěn)定性的要求上以Q235為主。當前的結構軟件, 都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以對整個結構進行截面優(yōu)化，我們僅做的就是對優(yōu)化后的截面稍加調整并進行程序自動驗算，直至合理，如PKPM中的STS等。這是常說的截面優(yōu)化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。但要注意，利用結構軟件設計一定要注意模型的建立和參數定義，尤其是柱及梁的平面內、外計算長度。
隨著城市經濟的發(fā)展和高層建筑的增多，我國鋼結構發(fā)展也開始迅速起來，鋼結構住宅作為一種綠色環(huán)保建筑，已經開始作為重點推廣項目。所以，我們必須深刻的認識到，無論技術多成熟，對建筑設計質量的要求不能放松。設計時要注重外表的獨特性與建筑結構的穩(wěn)定性和安全性相一致，以保證人們的居住安全，促進建筑行業(yè)的持續(xù)良好發(fā)展。
