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《钢结构设计》是房屋建筑工程领域的一门主要的专业课程，其任务是通过本课程的学习获得必须具备的关于钢结构材料、设什、施工等方面的基本概念、基本理论，并通过一定的实践课程配合，使同学掌握一定的解决钢结构工程实际问题的能力，为今后从事钢结构施工、侧造和一般钢结构的设计、施工和监理等生产实践工作打下坚实的基础。包含了《钢结构设计原理》和《钢结构设计》、《钢结构课程设计》三部分。随着钢结构优点的逐渐凸显，使得我国钢结构设计成为热点学科和结构设计发展趋势，所以学好钢结构设计、促进钢结构设计的发展成为土木工程专业毕业生的责任和使命。但从目前高校土木教学和学生反馈看，《钢结构设计》属于很难掌握的一门学科，很多学生由于教材中抽象的理论、繁冗的推导公式、艰难的计算而对课程失去兴趣导致学习效果很差，且不愿意从事相关工作。基于此，本文剖析其原因并找出对策，以期加强学生对课程的认识。
学习《钢结构原理》的时候，应抓住材料—连接—构件强度、刚度—构件稳定（整体稳定和局部稳定）这条主线。《钢结构设计》的先修课程有《材料力学》、《结构力学》，钢结构强度、刚度计算和钢结构连接等章节中用到的知识并不复杂，但是稳定问题则需要较好的力学功底，而稳定问题的基础知识出现在《材料力学》和《结构力学》教材的后半部分，部分学校由于课时有限讲的不深入甚至不讲就进入了钢结构的稳定部分学习，这样学生肯定会感觉有跳跃性、听不懂就成为必然。所以建议学生在学习钢结构稳定部分之前先学习巩固力学有关稳定部分的基本知识。
在原理部分掌握了各种受力构件之后，就进入了整体结构的学习，有钢屋架、钢网架、门式刚架、多层钢结构房屋、高层钢结构房屋等，不同高校会依据课时安排有所取舍。这部分的特点是把构件组合成结构整体，需要整体考虑。同时钢结构设计也具有建筑结构设计的一般特点，即按照荷载统计（包括恒载，活载，风荷载，地震力等）—内力组合分析—截面设计的思路进行，这也是软件所遵循的程序。
课程设计是专业培养方案中的重要一环，此环节若能有所加强，将能达到事半功倍的效果。钢结构的课程设计有多种形式，如门式刚架、多高层钢结构房屋的设计、网架的设计、钢屋架的设计等，不同高校会依据教学的情况进行相应安排。从设计方式上，学生可手工作图，也可计算机辅助设计，但从社会需求来看，建议让学生手算，然后电算校核。例如做钢屋架的设计，可以让学生手算内力及选取截面并进行校核并进行焊缝的连接计算，同时用PKPM软件中STS进行电算设计、出图，相互比较后才会有收获。
“兴趣是最好的老师”，《钢结构设计》教学中教师要努力提高学生的学习兴趣，提高学生学习的使命感和紧迫感。
在钢结构学习中，学生存在的主要问题是抽象感，所授内容完全存在于在想象之外，这给钢结构学习带来极大不便，同时也降低了学生的学习兴趣。所以建议有条件的学校联系钢结构实习基地供学生参观学习，去钢结构厂参观钢结构生产工艺及生产流程，就近参观一些代表性的钢结构工程，以促进钢结构知识的理解学习。没有条件的就多找些钢结构模型或图片以给予学生直观的理解。
3.1 钢结构宜保证足够学时，尤其是原理部分。钢结构的内容量并不少于钢筋混凝土结构，但是国内高校对于钢筋混凝土的课时量一般是比较充足的，但对钢结构的课时量则偏少。有了一定的充足教学课时，才能保证钢结构课程教学体系的完善和学生知识的搭建。
3.4 可以在土木工程类本科毕业设计中增加钢结构选题，设计从建筑图到施工图，从手算到电算，让学生建立完整的钢结构设计体系。
［1］ 周俐俐.钢结构课程设计指南［M］.北京：中国水利水电出版社,2006
［2］ 中华人民共和国建设部.钢结构设计规范［M］.北京: 中国建筑工业出版社,2007
［4］ 夏志斌.钢结构原理与设计［M］.北京: 中国建筑工业出版社,2004
本工程原为地下两层地下车库，地上一层（设计为地上两层），钢筋混凝土框架结构，98年建成。现在对原车库工程进行加层改造扩建。改建后，车库地上一层拆除，地上加建六层，同时车库东南侧新建地下一层、地上六层，与原地下车库及加建六层部分连成一个整体。附图1为建筑总平面图。
考虑到地基的承载力有限，为减轻结构自重、减少原车库基础及底层梁板地加固，设计地上部分采用钢框架结构，压型钢板非组合楼板。加建后地上总建筑面积11600平方米。
设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，工程抗震设防烈度为八度，基本地震加速度为0.20g , 场地类别为III类，工程抗震设防分类为乙类,设计地震分组为第一组，地基础设计等级为丙级。
本工程设计主要特点、难点：（1）对原车库基础进行加固；（2）新增部分的基础及底层与原车库的基础底层可靠连接；（3）上部钢结构与下部钢筋混凝土的连接；（4）；控制新增部分的基础与原车库的基础的沉降差。
原车库基础采用十字交叉梁梁筏基础，现地面加建六层钢结构，考虑地下室埋深修正后的地基承载力，原车库的基础面积能满足地下两层、地上六层钢结构的承载力需求。但原车库基础梁、板配筋已不能满足要求。因此采用叠合梁板对原基础梁板进行加固；先对车库基础顶的回填土挖除清理、冲洗，然后在原基础筏板面做120mm厚钢筋混凝土加固。对原基础梁在梁侧及梁面进行加宽加高。如附图2，同时在原筏板面植入抗剪栓筋Φ12@500。对原基础按新增加的梁板断面按上部六层荷载进行复核计算，同时考虑原基础梁板中已配钢筋的作用，按《混凝土加固设计规范》GB50367－2006进行设计配筋。梁侧做开口箍筋、新增钢筋与原砼连接均采用植筋法。植筋长度均按GB50367－2006规定确定。
新增部分基础仍采用十字交叉梁梁筏基础，考虑基础埋深修正后，天然地基可满足承载力要求，但考虑到原车库已建成10年多，沉降基本稳定，且地基承载力有一定地提高，这样新建部分的沉降要比原车库加建后沉降大，因此结合地质情况，对此部分地基采用水泥粉喷桩加固处理，以提高该部分地基土的压缩模量、降低基础沉降量。粉喷桩桩径500mm，桩距1500mm，桩长9m，梅花形布置。桩顶设200厚的级配砂石垫层。要求处理后地基承载力特征值不小于160kPa。目的期望新增加部分基础的沉降与原车库的基础的沉降基本接近。
新建部分基础梁、筏板与原车库基础梁板连接均采用植筋法。考虑到新建部分与原车库间仍可能有沉降差异，因此两者之间设沉降后浇带。后浇带两侧的钢梁与钢柱连接的螺栓先不拧紧，待基础沉降稳定后再封闭混凝土后浇带、拧紧钢梁与钢柱连接螺栓。本工程新老基础以上+0.9m处设置了沉降观测点，施工过程中至沉降稳定两侧最大沉降差不超过10mm。
在底层采用外包式柱脚与原砼柱连接，同时对原砼柱在地下两层进行加宽加固，这样既保证上部钢结构与底部混凝土结构的可靠连接，又满足了因加层底部混凝土柱轴压比超限问题， 在二层钢柱底部加水平加劲板均设直径105mm的砼浇筑孔。新建部分在地下一层仍采用外包式柱脚与基础相连，考虑到外包式柱脚埋入深度及建筑美观设计要求，采用一层通高埋入外包。
由于车库底层有卫生间，考虑到排水要求，原车库增加了400mm的垫层，未加建部分由于置于室外露天，考虑停车，均增加了荷载，因此，车库底层梁板已不能满足承载力要求，需进行加固。设计中采用板面增加120mm厚钢筋混凝土板，以解决梁面、板面配筋不足及梁断面不足问题。 板底配筋在板厚增加120mm后，原板底配筋均能满足要求。按增加后的梁断面进行整体计算，梁底部分梁配筋不够，采用梁底粘钢板、梁侧加开口粘钢板套箍进行加固
同时考虑原梁板中已配钢筋的作用，按《混凝土加固设计规范》GB50367－2006进行设计配筋。如附图3。
由于是门诊楼，其抗震设防分类为乙类，因此其抗震措施提高一度，按9度设计。本工程采用箱型柱、工字型截面梁，压型钢板现浇钢筋混凝土非组合楼板。梁柱连接采取栓焊刚性连接，悬挑梁与钢梁也采用栓焊刚性连接，其他梁与梁的连接采取栓接铰接。为满足梁柱连接处强节点弱构件、塑性铰外移的要求，钢框柱与梁连接处均设计成外移式的连接，柱在连接处腹板加厚，钢梁上下翼缘加盖板 。
由于抗震措施为9度，加之结构体型不规则，为满足结构整体刚度、钢框柱和钢框梁板的宽厚比要求，上部钢结构的钢框柱和钢框梁断面尺寸较一般工程 略大些。
加固、加层、扩建工程，从地基基础的验算、加固，新老混凝土构件连接处理，既可满足结构的受力又要切实可行便于施工。上部钢结构首次采用平面标注方法和标准节点图配套的表示方法，既简单明了，又满足施工单位对加工图的深度要求。
本项目由北海市政府投资兴建。项目选址位于银滩东区，广西银滩大道以南，大学园区东面,规划分两期进行建设。体育场地块位于一期用地的南部，建筑总面积为34364平方米，占地面积6519平方米。本工程建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度六度，设计基本地震加速度值为0.10g。设计地震分组为第一组，场地类别为三类，框架抗震等级三类，基本风压W0=0.9KN/m2，地面粗糙度为A类。本工程看台采用钢筋混凝土框架结构，屋面采用钢桁架结构。钢桁架与混凝土看台通过几个弯柱连接。
通过计算，发现了几个问题，由于东西两面看台比较长，导致温度应力影响严重，需要采取结构构造措施减少温度应力的影响。钢结构部分的总用钢量稍大，支座反力较大，结构刚度稍大。同时，由于上部钢桁架的支座反力比较大，导致与支座相连的几个弯柱以及与弯柱相连接的框架梁配筋很大，不符合经济效益，因此，决定对混凝土看台以及钢桁架屋盖进行优化。
本工程结构优化的方法，主要采用在钢桁架中增加预应力拉索的新技术，大幅度减少钢结构的用钢量，并可因此减少钢结构基础部分的混凝土用量；参照类似工程经验，确定挠度控制标准；调整看台结构的砼标号和构件断面尺寸，减少看台结构砼部分造价。具体优化如下：
经过建设单位及建筑专业的允许，在桁架底部下2m张拉预应力拉索，纵向拉索直接参与受力，辐射状拉索起稳定租用。横向桁架与拱和其它方向桁架构成空间结构体系，共同承受荷载。主桁架高度由原来的3m提高到5m。优化后的结构模型如图2所示。
经过优化，结构模型的横向索张拉力为50吨，位移由原来的574mm增加到577mm。X方向支座反力平均减少了12%（例如：由原来的2064.8减少到1799.4），Y方向支座反力平均减少了34%（例如：由原来的8599.9减少到8654.8），Z方向支座反力平均减少了32%（例如：由原来的5327.6减少到3587.4）。用钢量由原来的3122.68吨减少为2251.3吨。
通过优化，减少了用钢量，降低飘带的造价，减少支座反力，降低支座及桩基的成本，适度提高最不利组合工况下的应力比，适当的放宽刚度、挠度的要求，同时由于增加索体，补偿刚度损失。
经过建设单位及建筑专业的允许，减小副壳悬飘的长度。适度的提高最不利组合工况下的应力比，适当的放宽刚度、挠度的要求。
经过优化，结构模型位移的最大值由原来的201.3mm减少到80.2mm。用钢量由原来的1102.7吨减少为661.9吨。优化后的结果模型如图3。
由于上部钢结构的主大拱的荷载减少了20%~30%，原桩数减少约500根。如图4、所示。
由于上部荷载减少，原桩承台高度减少，混凝土用量减少。基础梁截面全面优化，利用地梁不贯通方法来减少温度应力的影响。
减少原看台坐席楼板厚度，由原来的120mm改为100mm。采用梁错位，双向梁布置及凹槽方式降低温度应力，从而减少梁截面积配筋，效果明显。如图5所示。
由于支承的上部钢结构竖向及水平荷载减少，从而对所有的框架梁、柱作减少截面及配筋的优化，特别是支承钢结构的弯柱尤为明显。
本工程原结构方案的钢结构用钢量比较大，通过一些措施对钢桁架进行优化，使其用钢量减少，并使支座反力减少，从而与钢桁架连接的混凝土部分的钢筋用量大幅度的减少，以达到结构优化的目的。本文介绍的优化措施，可为其他类似工程的设计提供参考。
1、中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
2、中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
4、中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（2006版）（GB50009-2001）
该工程原为北票码头煤炭装卸传送带(见图1)，建于1963年。位于上海世博规划展区范国内，该煤炭装卸传送带为钢筋灌凝土构筑物。单层装配武铰接钢槊结构。由三排钢筋混凝土立柱支撑。中部设有钢筋混凝土方口卸煤漏斗，北侧边设有钢筋混凝土斜口卸煤漏斗(见图2)。构筑物上部康设有煤炭传送履带。下部地坪上设有火车铁轨，可以将水路运来的煤炭，通过传送腹带运送到卸煤漏斗，再将煤炭“滑溜”到火车货车厢中。徐汇演江地区进行综合开发，将该装卸台作为景观构筑物保留，为保证该结构的安全和正常使用，对其进行检测鉴定并加固。
根据同济大学建设工程抗震鉴定委员会提供的《上海徐汇滨江公共开放空间综合环境建设工程一期东段保留建筑及构筑物抗震鉴定报告》(沪房鉴(003)证宇第2009－08-94号)，北票码头煤炭装卸传送带原结构现状如下：
整个构筑物平面布置为矩形。总长1032m(中间设置一道变形缝)，总宽8.3rn，建筑面积为856m2，结构柱网尺寸为32×(2.3～4.6)m(见图3)。柱截面均为400x600mm，柱纵钢该装卸传送带混凝土平均强度为13.4MPa，标准差为3.46，根据《既有建筑物结构筋为6θ16，箍筋为θ6@200。柱高度为6.5m.粱柱均为预制构件。基础采用钢筋混凝土条形基础。
本次混凝土质量检测除了对混凝土外观进行检查外，还利用回弹法进行测定，其方法按照“JGJ/T23-2001：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程”进行。
通过检测得到，检测与评定标准》(OG/TJ08-804-2005)的规定，该检测单元的混凝土强度评定值为7.7MPa，相应的混凝土碳化深度为41.0～65.0mm。
由于该煤炭装卸传送带已经废弃二十余年，装卸台下杂草丛生，原来铁轨被掩埋，钢筋混凝土构件老化锈蚀严重。通过对该保留结构详细检测，混凝土表面平整度尚可，未发现严重蜂窝麻面、孔洞、夹渣、疏松等混凝土施工质量问题。但钢筋混凝土构件铁胀露筋现象相当普遍，几乎每根柱根部都存在铁胀露筋现象，大部分的梁端以及柱的顶部存在严重的铁胀露筋、混凝土锈胀开裂现象，甚至有些柱的主筋、箍筋已经完全锈断。另外，柱牛腿、卸煤漏斗也存在铁胀露筋现象，顶部钢砼墩锈胀开裂严重，顶部钢件完全锈蚀(见图4、图5)
本地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为IV类。风荷载的基本风压值取0.55kN/m2，风压高度变化系数根据B类地面粗糙度考虑，风荷载体型系数按规范采用。该结构作为景观构筑物，仅考虑结构自重。
根据检测后混凝土强度，采用PKPM结构分析程序对该结构按7度抗震设防进行计算，根据计算结果(见图6)，框架柱实配钢筋小于计算配筋，结构承裁力不足。
由于该结构使用已近40多年，地基已压实。沉降已趋稳定。根据《鉴定标准》4.2.1、4.2.2条规定，该地基基础可评定为无严重静载缺陷。因此对于该7度抗震设防下地基基础现状无严重静载缺陷的丙类建筑，可不进行地基基础的抗震鉴定。
1)本工程混凝土碳化严重、强度较低。加固方案不能采用直接粘贴碳纤维布、粘钢或加大截面的方法进行构件加固处理，此做法不满足《混凝土结构加固设计规范》要求。
2)本工程原为煤炭装卸传送带工程，构件形状不同于一般建筑工程，混凝土梁、柱与煤斗壁处节点复杂，施工空间狭小，对加固方法、施工工艺具有很高的要求。
根据上述加固难点，结合结构抗震鉴定结论，综合考虑加固质量、技术可行、施工便捷、经济效益等多方面因素，按照现行规范对该结构进行抗震加同。加同后构件抗震等级为三级。
原结构为排架结构，结构构件为预制构件，整体性较差：本次加固加强了框架粱、柱间的连接，以形成空间框架体系，增强结构的整体性。
采用新增钢结构托换原荷载的加同方法，满足构件的承载力要求。在梁、柱原截面基础上外包钢结构。新增钢板与原结构之间采用无收缩水泥基灌浆料，增强原结构与新增结构之间的粘结力。灌浆料具有强度高、早强等优点，技术可行，施工方便。对结构的柱脚进行处理(见图7)、梁侧面及底部包钢处理(见图8)。
为实现结构良好的整体性和强节点，梁、柱外包钢结构节点外侧增加补强角钢和钢板，通过焊缝连接，将粱、柱牛腿有机组合成一个整体(见图9)，
对于构件混凝土碳化、破损，钢筋外露、锈蚀、断裂的部位，先凿除受损部位混凝土，并进行钢筋除锈处理。然后对该部位采用高强聚合物砂浆修补。所有外露构件表面涂刷阻锈剂进行表面防护。另。新增钢结构表面采用水泥砂浆防护。
整个施工过程历时不到两个月，在世博会试运营前顺利完工并验收合格。整个结构的加固工程顺利(见图11)，效果良好。
5.1结构加固设计应以对原结构进行详细的检测、鉴定分析及其结论为设计依据。加固方案应适合工程特点，技术可行，方便工程实施：
5.2该加固工程已于2010年3月31日顺利完成。实践表明。本加固方案实现了加固质量良好、技术可行、施工便捷的优点：
材料力学是土木工程专业的一门重要专业基础平台课，具有完善、严密的理论体系，可以直接解决许多工程中的实际问题，同时也是使学生的学习从基础理论向专业课程过渡的桥梁，是学生学习后续课程的重要基础。
长期以来，材料力学已经形成了相对稳定的课程体系，但由于课程本身理论性强，内容抽象，公式繁多，学生学习积极性不高，兴趣不浓，这是一个直接影响教学质量和学习效果的重要原因，也是教师们一直探讨的问题。同行们大都从大纲修订、现代化教学手段、实验教学及考试方式[1-3]等方面进行讨论。本文则从材料力学和后续课程的联系出发，着重探讨材料力学与结构力学、混凝土结构原理及钢结构原理等后续课程的衔接，并渗入到教学过程中，使学生明确认识到所学内容是后续课程的基础，是学好本专业的基石，从而激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。
材料力学主要是研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题，而结构力学则是研究杆件结构的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题，是材料力学的深化和延伸。所以，在材料力学的教学中，要注意两者之间的联系，适当进行延伸和拓展。
例如，在轴向拉伸和压缩中讲到的求解杆件内力的方法――截面法，虽然比较简单，但却是求解所有杆件和杆件结构内力的一般方法。在教学过程中，注意提醒学生，以后求解其它变形杆件的内力及结构力学中杆件结构的内力都要用到截面法，提高学生的学习积极性。
又如，在弯曲内力中讲到的弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化梁内力图的绘制。在这里告诉学生，这几个微分关系在结构力学里会继续用到，并将扩展为轴力、弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化刚架内力图的绘制，以引起学生的重视。
材料力学主要围绕杆件的拉压、扭转、弯曲和剪切四种基本变形的内力、应力和变形的计算展开，而混凝土结构原理主要讲述混凝土受弯构件、受压构件、受拉构件和受扭构件的受力性能和截面设计计算方法。所以材料力学是学习混凝土结构原理的基础。
例如，在弯曲应力中，推导纯弯曲正应力公式时所作的平面假设，在混凝土受弯和受压构件的正截面承载力计算中都有应用，被称为平截面假定。所以，在讲纯弯曲的平面假设时，可以延伸一下，以培养学生的学习兴趣。
又如，在应力状态中讲到的主应力概念及计算时，可提醒学生，在混凝土结构中，根据混凝土梁中的主拉应力迹线和主压应力迹线，可分析梁会产生什么样的裂缝以及如何合理配置钢筋，以激发学生的学习动力。
由于钢材的内部组织比较均匀、连续，接近各向同性，且在一定的应力范围内处于理想弹性工作阶段，符合材料力学所采用的假定。所以，材料力学是学习钢结构原理的重要基础。
材料力学中的一些基本公式，例如，梁弯曲时的正应力、剪应力公式，梁的挠曲线近似微分方程，欧拉公式以及第四强度理论的相当应力公式等，都将直接应用到钢结构的相关计算中。另外，在钢结构的焊缝和螺栓连接计算中也直接或间接地运用了材料力学中的一些相关公式和应力分布规律。所以，在材料力学的教学中，可以稍稍提及这些公式在钢结构中的应用，使学生明白其重要性，积极主动地学习。
材料力学中花了大量的篇幅讲述杆件四种基本变形的内容。对变形的理解和想象，是学生学习钢结构基本构件稳定问题的前提。例如，对于钢结构中理想的轴心受压构件，其整体失稳有三种可能的失稳形式：弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳。要使学生真正接受这几种失稳形式，学生必须对材料力学中的弯曲变形、扭转变形有比较形象化的认识。所以，在材料力学的教学中，对几种基本变形的讲授不能只偏重于应力、变形公式的推导和应用，一定要在讲公式推导之前，通过实物变形或多媒体动画演示等手段，让学生对杆件的每一种基本变形都有一个整体的、直观的认识，为钢结构基本构件稳定的学习打下良好的基础。
对于材料力学中组合变形部分的内容，由于安排的比较靠后，讲授时容易不被重视。但是像两相互垂直平面内的弯曲、扭转与弯曲等组合变形，对于学生理解钢结构中构件的稳定问题是有很大帮助的。所以在材料力学的教学中，对组合变形的内容也要给予足够的重视。例如，在讲述两相互垂直平面内的弯曲时，要引导启发学生想象杆件在两个相互垂直平面内的弯曲变形情况，把学生对弯曲基本变形的认识拓宽到空间状态中去。这对钢结构中构件的稳定问题，尤其是对受弯构件的整体失稳以及压弯构件弯矩作用平面外失稳的学习很有帮助。
钢结构基本构件的截面几乎都是开口和闭口的薄壁截面，弯曲时截面上弯曲正应力和剪应力的分布是学习钢结构受弯和压（拉）弯构件的基础。所以，在材料力学的教学中，讲到各种截面上弯曲正应力的分布规律和计算时，提醒学生这些内容在后续专业课中，特别是钢结构原理中会经常用到，以引起学生的重视。而开口和闭口截面上弯曲剪应力的分布相对复杂一些，是以矩形截面梁弯曲剪应力公式的推导为基础。所以，在材料力学的教学中，要在矩形截面梁剪应力公式推导的基础上，让学生自己推导一下工字形截面梁腹板及翼缘上剪应力的公式。然后，再解释一下翼缘上的剪应力为什么主要是和翼缘长边平行的，并和腹板上的剪应力方向一起符合水管中水流动的规律，称之为剪力流。在此基础上，让学生思考一下箱形截面和槽形截面上弯曲剪应力的分布规律，并告诉学生这些内容在钢结构原理中都会用到，提高学生的学习动力。
另外，在材料力学的教学中，关于薄壁截面有一个容易被忽视的概念――弯曲中心，也称剪切中心或剪心。当梁上的横向力不通过横截面的剪心时，梁除了发生弯曲变形外还要发生扭转变形。这个概念在钢结构轴心受压构件弯扭失稳中以及受弯构件中都是很重要的。在材料力学的教学中，可以用动画或图片形式让学生有一个直观的认识，并提醒学生这个概念在钢结构原理中是很重要的，以引起学生的重视。
关于稳定问题，对于土木工程专业的学生来说，最早是在材料力学中接触的。虽然材料力学中研究的是理想中心受压直杆的稳定问题，其稳定临界压力为欧拉临界力。但欧拉临界力在钢结构轴心受压构件、受弯构件及压弯构件的稳定问题中都占有重要分项[4]，是学习钢结构基本构件稳定问题的基础。所以，在材料力学的教学中，要向学生强调压杆稳定的内容是学习钢结构基本构件稳定问题的基础，以提高学生的学习兴趣。
在材料力学的教学中，一定要重视其与后续课程的衔接。一方面，学生了解了其与后续课程的联系，会引起重视，激发学习兴趣，提高教学效果；另一方面，也为后续课程的学习打下坚实的力学基础。
[1]孙立红，吴云鹏，刘宝良. 深化材料力学教学改革 提升学生专业素养[J].高等教育研究，2008，25（3） ：54-55.
[2]张洪霞.“材料力学”教学与考试改革的探讨[J].中国电力教育，2009（9）：75-76.
[3]基于能力培养的材料力学教学改革[J].山西科技，2010，25（5） ：124-125.
[4]颜庆智.钢结构基本原理教学中的力学过渡[J].中国冶金教育，2012（1） ：24-26.
在某老厂区的改建工程中，一幢4层成品仓库改扩建为6层商场。该建筑原为钢筋混凝土框架结构，原标准层结构平面见图1。改扩建设计将原建筑两端楼梯拆除，新建5.6 m开间的楼、电梯间;屋顶增加2层;在建筑中间楼板开洞增设自动扶梯，直通5层楼面。改扩建后的标准层结构平面见图2，典型剖面见图3。
原建筑采用400 mm×400 mm钢筋混凝土预制方桩基础，单桩承载力标准值650 kN，独立承台，承台之间设地梁拉结。原设计基础混凝土强度等级C25，上部结构混凝土强度等级C30。根据该建筑的“房屋质量检测报告”，基础混凝土实测强度等级C23，上部结构混凝土实测强度等级C25;混凝土中氯离子含量、碱含量和混凝土保护层厚度均满足规范要求;混凝土构件上无结构性裂缝，仅局部存在温度收缩裂缝;房屋的相对不均匀沉降和倾斜均较小，远小于规范允许值。
为了尽量减少加层荷载，加层部分采用钢框架结构(框架柱为工字形柱，断面为350 mm×300 mm×10 mm×14 mm，柱脚刚接)，这一点与建筑师的想法不谋而合。建筑师要求加层和扩建部分采用钢结构、玻璃幕墙，与原有建筑的钢筋混凝土结构、砖围护墙形成强烈对比。因此，建筑两端扩建的楼、电梯间也应采用钢框架结构。为减少扭转效应，避免周期比、位移比不满足规范要求，应加大①轴和⑩轴的钢框架抗侧刚度，设置支撑是最佳方案，但建筑师认为影响美观，未被采用;最终选用了刚度较大的方管柱，方管柱尺寸为300 mm×300 mm，壁厚14 mm。
为完整保留原结构，建筑设计在原屋面之上做了一个高0.6 m的架空层来作为改扩建后的5层楼面，原屋面板保留作为4层顶棚。如果把架空层作为一个结构层，由于层高太小，该层的抗侧刚度很大，将造成结构竖向刚度突变，对结构不利，因此不能将架空层作为一个结构层。结构设计采取如下办法解决这个问题:将原混凝土框架柱延伸至架空层楼板面，延伸框架柱用做锚固加层钢柱;原屋面梁由于荷载增加较多，原配筋远不足，需采用加大截面法进行加固，直接将屋面梁加高至架空层楼板底，与架空层楼板整浇;这样架空层楼板成为改扩建后的5层楼板，只是改扩建后的5层楼面梁与两层楼板相连(类似于箱形楼板)，架空层则不需作为一个结构层，只要将4层层高增加0.60 m即可。
采用SATWE软件对结构进行整体分析计算，混凝土强度等级按C25考虑，钢结构部分的材质按Q235-B考虑。由于本建筑原有部分为钢筋混凝土结构，新扩建部分为钢结构，故首先要确定合适阻尼比。GB 50011―2001《建筑抗震设计规范》［1］规定，钢结构在多遇地震下的阻尼比，对不超过12层的结构可采用0.035; JGJ 3―2002《高层建筑混凝土结构技术规程》［2］规定，混合结构在多遇地震下的阻尼比可取为0.04;所以，结构计算时阻尼比取0.038。
SATWE分析结果如下:扭转为主的第一自振周期Tt=1.4939s，平动为主的第一自振周期T1=1.820 s，Tt/T1=0.82，小于0.90。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比的最大值为1.27，小于1.50。
地震作用下，X方向楼层最大弹性层间位移角为1/515(发生在5层，钢结构框架;1～4层钢筋混凝土框架楼层最大弹性层间位移角为1/1 101，发生在2层)，Y方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 157(发生在5层);风载作用下，X方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 151(发生在5层)，Y方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 250(发生在6层)。正常使用条件下，钢筋混凝土框架楼层最大弹性层间位移角限值为1/550;纯钢结构框架在多遇地震作用下，楼层最大弹性层间位移角限值为1/300［3］，在风荷载作用下，楼层最大弹性层间位移角限值为1/400;楼层最大弹性层间位移角均满足要求。以上结果表明，结构方案是可行的。
本工程原采用的是钢筋混凝土预制方桩基础，是一种质量易于保证的桩基;根据房屋质量检测报告，原房屋的相对不均匀沉降和倾斜均较小，远小于规范允许值，因此原桩基可充分利用。原桩单桩承载力标准值(相当于特征值)650 kN，原试桩资料显示单桩承载力极限值大于1 300 kN，考虑原建筑已竣工十多年、沉降基本稳定、桩端土和桩间土长期固结作用，将原桩承载力提高10%，实际取单桩承载力特征值700 kN来进行桩基设计，经计算②轴至⑨轴柱下原桩数满足要求。新扩建的楼、电梯间柱下采用钻孔灌注桩，桩尖持力层与原桩相同，为⑤～①层粉质黏土层，该层土可塑，物理力学性质较好，中等压缩性。由于原建筑为仓库，楼面使用活荷载很大，现虽然增加2层，但对基础而言增加荷载并不多，故原桩基在加层后只会产生极少量沉降，因此必须控制新增桩基的沉降，避免新老桩基沉降差过大。设计中采取以下措施:计算单桩承载力时不计桩端土的作用，按纯摩擦桩考虑;但施工时仍要求严格清孔，控制孔底残渣厚度不大于5 cm。布桩时上部荷载全部由桩承担，并留适量余量。
由于设计规范变化、改扩建后原桩承受的净反力发生变化，故应对原承台按混凝土实测强度等级C23进行抗冲切、抗剪和抗弯验算。由于原承台底部受力钢筋已存在且难以改变，抗弯验算可通过验算承台厚度来进行，承台有效厚度为:
式中:M为承矩设计值;fy为承台底部受力钢筋的设计强度;As为原承台底部受力钢筋的面积。
抗冲切、抗剪和抗弯验算分别求得的承台厚度的较大值即为承台要求的厚度，若原承台厚度不足，则应加高承台厚度(增大截面)满足。为保证新老混凝土整体共同工作，处理好新老混凝土交接面，提高交接面的受剪强度是关键。本工程采取了如下措施:老混凝土表面应凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面;在老混凝土表面设置 12@200(纵横向)剪力销，植入老混凝土内120 mm，露出120 mm;新浇混凝土采用C30微膨胀细石混凝土，最小厚度150 mm;并按文献［4］的方法对新老混凝土交接面进行受剪承载力验算。
由于计算时加层钢结构框架柱柱脚按刚接考虑，所以柱脚的连接构造应能保证柱脚形成刚接，保证钢柱底的弯矩、剪力和轴力能有效传递。本工程利用架空层混凝土框架柱延伸段，将钢柱脚埋于混凝土柱内，形成类似外包式刚接柱脚;由于建筑允许边钢柱外边与其混凝土柱外边留120 mm距离，使得所有钢柱脚都能采用前述方法连接，柱脚构造见图4。M24的地脚螺栓采用化学锚栓锚入原框架柱内，钢柱底板用结构胶与原框架柱顶粘牢;在钢柱埋于混凝土柱的范围内，沿钢柱截面周边加焊一些 16抗剪栓钉，以增加钢柱在混凝土中的锚固力。
房屋两端新扩建的楼、电梯间钢梁与原混凝土梁、柱采用铰接连接。这是考虑到:虽然采取了措施来控制新、老桩基的沉降差异，但仍可能会产生一定的沉降差;采用铰接连接就是为了减小新、老桩基可能产生的沉降差异而导致的节点内力。钢梁与混凝土柱的连接见图5，钢梁与混凝土梁的连接见图6。先将钢板通过化学锚栓或对拉螺栓固定于混凝土柱、梁侧面，钢梁就位后，按正确位置将连接钢板焊在已固定的钢板上，再用高强螺栓将连接钢板与钢梁腹板(开水平长圆孔)相连。以上连接方法施工简便，易于操作。
由于加层、原混凝土实测强度等级为C25未达到原设计强度等级C30的要求，经过整体分析计算，原框架柱配筋均不足，采用增大截面法进行加固，柱加固大样见图7。将新老混凝土结合面粉刷层铲除干净并凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面;在每个结合面植入2 12钢筋，一端与新增钢筋钩住，沿柱高间距与箍筋相同，此钢筋起拉筋兼剪力销作用;对于边柱，先将原柱箍筋凿出10 d(箍筋直径)，再将新增箍筋焊于原箍筋上，焊缝长度10 d(箍筋直径);新增混凝土采用C30无收缩灌浆料，新增厚度至少75 mm，振捣密实，加强养护。按照GB 50367―2006《混凝土结构加固设计规范》［5］，新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值fcc=12.38 Mpa2相当于C26。
2～4层楼面梁大多数梁原配筋已满足，仅局部几根稍有不足，采用粘贴碳纤维布进行加固。粘贴碳纤维布加固法的优点是施工方便，几乎不增加结构荷载;缺点是只能用于构件承载力相差不多时的补强，加固设计规范GB 50367―2006规定，加固后其正截面受弯承载力的提高幅度，不应超过40%。粘贴碳纤维布的结构面应打磨平整，直至露出混凝土坚固面;粘贴要均匀牢固，总有效粘贴面积不应低于95%，避免气泡的存在。粘贴碳纤维布加固法的计算和构造措施则按照加固设计规范GB 50367―2006［5］要求进行。
由于在建筑中间楼板开洞增设自动扶梯，使得部分中跨框架梁成为两段悬挑梁，经计算利用原框架梁的负筋作为悬挑梁的负筋已足够。为避免原框架梁被损坏，要求采用专用切割工具对混凝土进行切割。为保证悬挑梁负筋在梁端的锚固，原框架梁切割好后，将挑梁负筋与钢板焊牢。
原屋面框架梁由于荷载增加较多，原配筋远不足，需采用加大截面法进行加固，向上加高450 mm，经计算原框架梁底筋已满足，新增负筋，加固大样见图8。新增箍筋植入原梁内至少10 d(箍筋直径)，新增混凝土采用C30微膨胀细石混凝土。为保证新老混凝土整体共同工作，将原框架梁顶面粉刷层完全凿除至结构面并凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面，在结合面植入2 14@200钢筋(外露140 mm)作为剪力销。
1)增层改扩建设计应建整体模型进行空间分析，并要控制周期比、位移比和层间弹性位移角，使之满足规范要求。
2)对新建部分与老建筑结构连为一体的扩建项目，应采取措施减小新建部分的沉降，控制新老建筑的沉降差。
3)对增层老建筑，应验算原桩数和承台承载力，单桩承载力可适当提高;承台承载力若不足，可通过加厚承台来加固。
4)应采用合理的节点构造保证增层钢柱柱脚形成固结，并保证柱脚的弯矩、剪力和轴力的传递。扩建部分钢梁与混凝土构件宜采用铰接连接。
有资料显示造成钢筋混凝土结构破坏的主要原因是腐蚀，长期各界以来对钢筋混凝土结构防腐工作重视程度一直不高，这导致钢筋混凝土结构出现外观缺陷、安全性下降、耐久性降低等情况，最终造成人力和资金巨大的浪费。应该站在科学发展的高度，在已有钢筋混凝土施工经验的基础上，对钢筋混凝土腐蚀的机理进行分析，对钢筋混凝土腐蚀的主要因素进行归纳，精心进行钢筋混凝土施工的每个操作，找到有效控制钢筋混凝土结构防腐的措施，为钢筋混凝土结构防腐、企业进步和社会健康持续发展服务。
钢筋混凝土腐蚀是一个综合性、长期性的物理化学和生物过程，根据目前国际上通行的机理分析，本文提出如下几种钢筋混凝土腐蚀机理：
其一，钢筋混凝土外界的侵蚀作用，钢筋混凝土环境中的侵蚀性介质长期与混凝土接触，造成混凝土中可溶性和可挥发性物质溶解和挥发，导致钢筋混凝土结构的破坏。其二，钢筋混凝土内部的结晶作用，钢筋混凝土是一种具有孔隙的建筑材料，环境中的水分、盐类沿着孔隙形成结晶，引起钢筋混凝土的膨胀和酥软，典型的代表是东北地区钢筋混凝土结构的冻融破坏。
首先，改变性质类腐蚀，钢筋混凝土在化学腐蚀过程中产生了新的物质，而新物质的力学性能和化学性能的改变，使钢筋混凝土强度和功能发生降低或改变。其次，流失类腐蚀，钢筋混凝土结构在化学腐蚀过程中产生易溶于水或易挥发的物质，溶解或挥发的周围的环境中，引起钢筋混凝土结构的改变。最后，复合类腐蚀，在钢筋混凝土中原材料与腐蚀性介质发生反应生成新物质，在混凝土的毛细孔中结合水而形成体积较大的晶体，造成水泥石胀裂破坏。
在钢筋混凝土结构中受到植物根茎的侵蚀、硫化细菌的侵扰，导致钢筋混凝土结构裂缝扩大和生物腐蚀。
由于混凝土中钢筋材质的原因，其表面总有可能形成电位差电，为电化学腐蚀提供了可能，特别是在潮湿环境下会造成铁锈的产生，不但对钢筋混凝土结构产生形变的危害，而且使关进的力学性能降低。
钢筋混凝土的密实程度直接影响着混凝土毛细孔隙的大小、数量和分布，特别是在普通硅酸盐水泥钢筋混凝土施工中，混凝土密实性对腐蚀的速度、程度和深度有直接的影响。
钢筋混凝土受硫酸盐的作用下可以生成钙钒石，钙钒石呈针柱状晶体，又称之为“水泥杆菌”，其体积比原物质增加了近三倍，产生钙钒石的膨胀性破坏
钢筋混凝土在镁盐的作用下生成氢氧化镁，降低了钢筋混凝土的碱性，导致水泥石的粘结力下降，混凝土的强度大大降低.
钢筋混凝土外部氯离子一般通过渗透、扩散等方式侵入混凝土中，生成易溶的氯化钙，引起钢筋混凝土表面的溃散，此外，氯化钙的水合物对钢筋混凝土有高强度的腐蚀性。
该反应首先是骨料在孔溶液表面作用下形成硅醇基，接着使活性硅质骨料逐渐溶解，发生严重的碱骨料反应。
首先，钢筋混凝土顺筋开裂的产生，钢筋在锈蚀过程中，体积会膨胀，对混凝土造成巨大的膨胀应力，使混凝土沿钢筋产生顺筋裂缝。其次，钢筋与混凝土的粘结力下降，随着钢筋锈蚀反应的发生，钢筋与混凝土之间的粘结力将发生下降，钢筋混凝土结构发生变形，引发钢筋混凝土结构局部或整体失效。最后，钢筋有效面积减小，钢筋在锈蚀过程中，钢筋能够承受荷载的有效面积减小，实际承载力下降。
首先，做好水泥的选择工作，水泥是混凝土的重要组成部分，其性质对混凝土结构耐久性有着重要影响。其次做好外加剂的控制工作，使用外加剂时，除了要看到它有利的一面，还要重视其不利的一面，严格控制外加剂中的有害杂质含量，积极推广技术成熟的外加剂产品，慎用技术不成熟的外加剂。其三，控制矿物掺合料用量，应该在实践的基础上加强对各种矿物掺合料的综合性能研究，科学合理确定矿物掺合料的用量。其四，特种钢筋的选用，建议选择特种不锈钢筋和环氧涂层钢筋，它们也可以大幅度提高钢筋混凝土的抗腐蚀能力，尽管特种钢筋的价格较贵，初期成本投入较大，但其长期的耐腐蚀性足以弥补初期成本的投入。
适当增加钢筋保护层厚度，能显著降低钢筋腐蚀速率，提高混凝土的耐久性.因为增加保护层厚度可以降低阴极区的氧离子以及有害离子氯离子和镁离子在混凝土中的扩散系数
钢筋阻锈剂能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程，禁止使用亚硝酸盐类钢筋阻锈剂，制订钢筋阻锈剂的技术标准，
土壤腐蚀环境介质通常具有良好的导电性，对钢筋混凝土基础设施的下部结构做好阴极保护工作，阻止钢筋混凝土中钢铁构件的电化学的腐蚀速度。
［1］尤勇，马飞，丁示波.浅谈钢筋混凝土结构腐蚀机理及防腐措施［J］.北方交通.2010，（2）.
［2］孙俊，刘彦东，王成.有机钢筋混凝土阻锈剂的研究［J］.混凝土.2010，（2）.
［3］王春福，王瑜玲.钢筋混凝土氯离子腐蚀机理与防护措施［J］.商品混凝土.2010，（3）.
随着城市化进程的不断加快，一座座高层建筑拔地而起，高层建筑中应用最普及的也便是各式各样的“钢结构”——轻钢结构、混组合结构、重型钢结构等多种钢结构体系均已在当前建筑行业中得到了重要的运用。其主要原因在于钢结构具有易安装、环境污染少、自重轻、抗震性能好等优势。目前国内对钢结构设计时，考虑最多的是其稳定性的设计，其主要原因是钢结构失稳的问题时有发生，因此在钢结构的应用中，掌握其稳定性的设计方法至关重要。
首先钢结构具有自重轻，延性好的特点，因此将其应用在建筑中，可以很好的突出抗震优势。主要因为钢结构的总质量较小，其地震力效应自然也小。良好的延性同样对地震效应有着很好的缓冲作用。通常混凝土施工时管道需要通过梁底，占用了较大的空间，迫使楼层的净高减少。而通过采用钢结构，可有效提高各楼层之间净高效果。除此之外，与传统“肥梁胖柱”才能建造出开间较大的结构相比，钢结构由于其轻质高强的特点，可简单实现复杂结构及大跨结构，有效实现开放式住宅建造目的。
其次，钢结构建筑还具有地域应用优势。与其他结构相比，钢结构施工速度较快，这一特点对于不利于施工冬季较长的西部地区来说，优势非常明显，它不但保证了施工质量、缩短了施工周期而且还可有效减少因施工带来的温度等问题。
第三，钢结构建筑具有较好的保温性能。北方地区冬季室内采暖期较差，部分地区可达半年之久，引起对外墙保温措施的要求相对较高。钢结构与传统砖墙结构相比，其墙体通过选用相配套的建筑板材，可有效确保其良好的保温性能，从而满足北方用户居住的基本需求，同时也有效实现了建筑节能的发展趋势。
因其优势，钢结构得到了广泛的应用，同时钢结构住宅也促进了国内住宅产业化的发展，尤其是钢结构的环保性能，更是符合当今世界所提倡的可持续发展方向和基本额需求，给社会带来了良好的效益，但其自身也存在一定的不足。如钢材本身耐火性和耐腐蚀性差，因此使用过程必须严格注意其防护工作，且防护工作的费用远远高于钢筋混凝土结构。虽然钢材本身具有一定耐热性，但温度一旦达到150℃，钢结构必须由隔热层进行保护。钢材不耐火的缺点，因此对于一些重要结构，必须采取相应的防火措施进行保护。钢材强度高，多数构建壁薄且截面小，因此往往在受压时为了使稳定和强度之间取得最优，在满足了稳定要求时，却使得强度不能充分发挥其作用等。
1．失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
2.稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。
3.稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理 。在弹性稳定计算中不能应用，这是因为迭加原理的应用应以满足以下条件为前提
而弹性稳定计算一般均不能满足b条件，非弹性稳定计算则两个前提都不符合。了解了一些在钢结构设计中应该明确的一些基本概念，有助于我们在设计中更好地处理稳定方面的问题，随着新型钢结构体系地不断发展，我们对稳定问题的研究要求也不断地提高，之所以在设计中出现结构失稳问题，另一个重要原因就是我们对新型结构稳定知之甚少，也就是目前钢结构稳定研究中存在的问题。
通过对钢结构的优势和不足进行分析以后，得知钢结构设计中必须注意一个最为突出的问题——钢结构的稳定性设计。各类钢结构中，因钢结构的失稳而造成的伤亡事故屡见不鲜，为了确保其足够的刚度、强度以及稳定性，确保其工程质量和使用安全，必须对钢结构的稳定性进行详细设计，以便发挥其最大优势。
了解钢结构设计原则之前，必须清楚钢结构稳定和强度的问题，二者的区别及联系，钢结构的强度属于一个应力问题，通常我们所说的极限强度取决于材料基本特性：如混凝土等一些脆性材料，必须取其最大的强度：对于钢材这种材料则通常取其屈服点。但强度和稳定问题却并非同一概念，要想解决强度问题，必须先找出不稳定的平衡状态，该状态主要存在于构件内部抵抗力和外部荷载之间，也就是变形快速增长的那个状态，由此我们可知强度问题实质上是一个变形的问题。基于此，钢结构设计必须遵循以下原则：
（一）钢结构整体布置必须符合所有组成部分及全部整体稳定性的要求。当前钢结构大多以平面体系进行设计的，如框架的设计等。若想确保这些平面结构不出现失稳的问题，必须通过整体布置，综合考虑钢结构的整体布置，也即是设计必要的支撑构建，防止失稳现象的出现。这一点也充分说明了平面结构构建的结构布置和平面稳定计算必须具有一致性。
（二）设计结构中的细部结构和各构建之间稳定计算必须一致。设计工作者在处理构造的细部时，对于传递弯矩及不传递弯矩的节点连接做出相应要求时，均要考虑其应具备的柔度和刚度，还必须注意桁架点的位置，尽量减少杆件的偏心，一旦构造上特殊情况需特殊考虑时或不同于强度的要求时，这些涉及构件稳定性能时，必须对其进行综合考虑．
通常我们对钢结构稳定的分析均是针对外荷载作用下钢结构存在的变形的条件进行的，此变形与所要研究的构件或结构失稳时所出现的变形相互对应。荷载与结构变形之间呈非线性关系。稳定计算过程采用二阶分析方法，属于非线性的几何问题。因此所确定的无论是极限荷载还是屈曲荷载，都可视为计算构件或结构的稳定承载力。
该方法是求解稳定承载力的近似方法，能够通过势能驻值原理和能量守恒原理求解临界的荷载。势能驻值原理可实现临界荷载的求解。势能驻值原理也即是指：由于结构受外力的作用，当位移出现微小变化，但总势能保持不变，其表达式为：
式1 中d u—— 指虚位移动引起的结构内应变化，其总正直dW ——指外力在虚位移上所作的功。能量守恒原理来求解临界的荷载。通常将保守体系处于平衡状态时，结构体系中贮存的应变能等于外力所作的功，并将其成为能量守恒的原理。通常将临界状态能量关系表达为：
静力法又称静力平衡法，主要根据已经发生了的微小变形结构的受力条件来建立平衡微分方程，并以此解出临界荷载。建立平衡微分方程的过程中，必须进行事先假定，并根据相应假定来建立平衡微分方程，并将其带入相应边界的基本条件，从而解得临界荷载。
钢结构自身的强度高、自重轻等特质，使得它在建筑工程中得到了广泛应用，相信通过对其进行局部稳定、整体稳定及平面稳定等方面的设计，克服其自身存在的缺陷，必定使其应用领域更加广泛。
随着钢结构建筑在全球范围内，特别是在发达国家和地区钢结构建筑工程领域中得到更合理、广泛的应用。特别是工业厂房、净化车间、仓储库房、超市、会馆展厅等。所以工程质量问题越来越受到重视，就要求钢结构的施工企业和施工技术人员有高度的工作责任心，坚持不间断的进行专业知识的学习，并在实际时间中不断摸索新的管理模式并切实应用于钢结构施工工程中。时刻遵循“质量是生存之本”的宗旨，切实作好钢结构工程中的质量控制。这样才能使我们的钢结构施工质量得到保障，也可以最大限度的扩大钢结构的应用范围。
塔吊是高层钢结构工程施工核心设备，其选择涉及钢结构的重量、现场施工条件等因素，其原则是：装拆方便、安全、快速。爬式塔吊对塔吊起重能力和幅度要求不高，使用比附着式塔吊方便，考虑成本控制，应优先选用进行高层钢结构建筑的施工。
钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中，首先钢筋的质量证明文件应齐全有效，且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证，材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢，其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2 倍，套筒长为钢筋直径的二倍。
焊接是钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安全、优质、高效完成具有重大影响。施工中焊接的一般原则是：施工中应遵循以下的焊接原则：先焊基准点处焊缝，再焊周边焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；对称施焊；同一根梁的两端不能同时施焊。钢结构焊接前，对焊条的合格证进行检查，按说明书要求使用，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤，一、二焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹，一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷，一、二级焊缝按要求进行无损检测，在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。
安全施工是钢结构施工中的重要环节，高层钢结构施工，作业点大多处于高空、悬空，很容易出现安全事故。为此，必须严格安全管理，定期实施在岗安全教育培训，让职工时刻把安全意识摆在第一位。
在进行建筑钢结构的施工时，施工单位应依据施工组织设计，对工程的实施过程进行全面的技术指导，施工组织设计是否完善，将直接关系到钢结构施工的质量与进度。因此，在实际施工前，应有针对性、有重点的对钢结构安装施工组织设计进行严格审查，其具体审查内容包括：特殊工种的持证上岗情况、详细的施工计划、技术管理与质量保证体系的构建、质量与进度的控制措施、新技术与工艺的应用等。
一般情况下，钢结构建筑工程通常采用混凝土独立柱为基础，基础工程的钢筋、混凝土、模板的施工，与其他各项工程的施工方法及工序相同。值得注意的是，基础独立柱施工中的预埋螺栓是施工质量控制的关键，各个螺栓及各组螺栓之间的距离、高低的偏差，对于钢结构建筑工程的安装质量有着直接影响。因此，施工质量控制工作应以此为重点，严格要求施工单位对其偏差进行精确把控。
近些年，随着钢结构工程的快速发展，钢构件的加工已实行工厂化生产，由于非项目独立生产，从而无法完全保证其质量合格，而钢构件的进场质量验收工作就显得尤为重要。在实际的钢结构建筑工程中，当钢构件进场时，首先应以明细表为根据，核查具体的构件数量，再对进场构件的外观、合格证、几何尺寸进行检查。此外，为进一步确保钢构件质量，还应对进场构件的无损检测报告原件、钢材材质的复试单原件、钢材的材质证明，倘若材质证明是复印件，应观察其是否盖有生产单位的公章，同时还需说明原件的存放地点。
钢构件的安装。在进行梁、柱的安装时，质量检查工作的主要内容包括：柱底板下方垫铁的平整度、垫实度；柱体是否位移及垂直度；梁的平直度、垂直度、螺栓拧紧度、侧向弯曲程度、摩擦面的清理。通过全面、仔细的检查，待验收合格后，方可起吊。此外，一旦钢结构安装形成了固定的空间单元，在通过验收合格后，应责令施工单位利用膨胀混凝土，将基础顶面、柱底板的空间进行二次浇筑密实。
螺栓的安装。在钢结构建筑施工中，螺栓的连接通常采用普通螺栓与高强螺栓。普通螺栓连接，各个螺栓的一端，不允许垫放两个以上的垫片，而螺栓孔不允许采用气割扩孔，待拧紧螺栓后，应保证外露螺纹大于、等于两个螺距。在使用高强螺栓前，首先需要检查螺栓的复试单、合格证，在安装的过程中，应保证板叠接触面的平整度，接触面必须在75%以上，而边缘缝隙应小于、等于0.8毫米，高强螺栓的穿孔切忌敲打、扩孔，应保持自由穿入。
总的来说，钢结构项目施工过程中的问题非常复杂，主要是由于引发质量问题的因素繁多，产生质量问题的原因也复杂，即使是同一性质的质量问题，原因有时也不一样。因此，在钢结构的施工中应严格按照施工程序和施工规程进行，不得无图施工和随意修改设计图纸，同时在质量这一关头做好控制措施。
[1]吴晓斌.高层建筑钢结构施工及建议[J].中国新技术新产品，2010，（19）：194.