钢结构设计原理

建筑钢材强度高、塑性和韧性好。与混凝土、砖石、木材比，强度高得多，适于大跨、重载；但因强度高，构件常较纤细，设计往往由稳定与刚度控制而非单纯强度。良好塑性可避免突然破坏并利于应力重分布；韧性好则利于承受动力荷载与抗震。

钢结构自重轻：材料重度与强度之比小。结构钢该比值约 $(1.7\sim 3.7)\times 10^{-4}\,\mathrm{m}^{-1}$，钢筋混凝土约 $18\times 10^{-4}\,\mathrm{m}^{-1}$。同跨同载时钢屋架自重约为钢筋混凝土屋架的 $1/4\sim 1/3$；冷弯薄壁钢屋架可轻至约 $1/10$。轻利于运输安装并减轻基础负担。

钢材材质较均匀，接近各向同性，在一定应力范围内接近理想弹性，与力学计算假定较符合，计算结果较可靠；冶炼轧制质量可控，变异性相对较小。工厂化制作精度高，螺栓等连接便于机械化安装，工期短、易改建拆卸。钢材与焊接连接密闭性好，适于高压容器、油库、气柜与管道。

钢结构耐腐蚀性差，需除锈涂装防护，薄壁构件尤甚；强腐蚀环境慎用或须特殊防护。钢材耐热但不耐火：约 $200^{\circ}\mathrm{C}$ 以下性能较稳；更高温度强度下降并可能出现蓝脆与徐变；约 $600^{\circ}\mathrm{C}$ 时进入塑性而丧失承载力。表面温度超过 $150^{\circ}\mathrm{C}$ 时规范要求隔热防护。低温等条件下还可能发生脆性断裂，厚板可出现层状撕裂。