绝大多数钢构件都是由板材制成的，板材的宽厚比直接决定了钢构件的承载能力和在弯曲、压缩过程中承受塑性转动和变形的能力。因此，钢构件截面分类是钢结构设计技术的基础，特别是钢结构抗震设计方法的基础。本文主要阐述钢结构板材宽厚比的控制依据和原则。
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规格
对于钢结构板材宽厚比限值，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015、《钢结构设计标准》GB50017-2017、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99-2015四个规范都有相对独立的规定，程序基本按照各自的要求进行控制。
（1）《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB51022-2015）第3.4.1条规定，工字钢构件受压翼缘的自由悬伸宽度b与厚度t之比不宜大于，腹板高厚比不宜大于250。
同时，第3.4.3条还规定，当结构设计考虑地震作用的综合效应时，工字钢构件受压翼缘的自由悬伸宽度b与其厚度t之比不宜大于，腹板高厚比不宜大于160。
（2）《钢结构设计标准》GB50017-2017根据截面承载力（弹性要求）和塑性转动能力的差异，将构件板材宽厚比分为S1~S5五个等级，各等级限值如下图1所示；
图 1
按钢材标准第17章进行抗震性能化设计时钢结构轴心受力构件，支撑型材板的宽度等级及限值应符合钢材标准表3.5.2（图2）的要求。
图 2
当构件为实腹轴力受载构件时,其宽厚比应按钢材标准7.3.1、7.3.2的有关要求控制。
（3）《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对构件板宽厚比的控制方法主要有两种，一种方法是将抗震等级作为直接或间接条件，控制总高度超过40米的钢框架结构、单层重屋盖钢结构厂房、多层钢结构厂房多层部位的构件板宽厚比。梁柱构件板宽厚比应符合《抗震设计规范》表8.3.2的规定（图3），支承构件板宽厚比应符合《抗震设计规范》表8.4.1的规定（图4）。
图 3
图 4
另一类为单层轻型屋面钢结构厂房钢结构轴心受力构件，根据抗震设计规范9.2.14节的要求，选取厂房结构相应的承载力目标，在满足1倍地震作用、1.5倍地震作用、2倍地震作用承载力目标时，构件板材的宽厚比按A、B、C三类控制，如图5所示：
图 5
（4）《高层民用建筑钢结构技术规范》JGJ99-2015中关于构件板材宽厚比的要求与抗震规范基本一致，两者的区别在于，高层钢结构规范规定了非抗震条件下的宽厚比要求，与抗震等级为4级时相同，见下图6。
图 6
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软件控制逻辑
（1）对于门式刚架结构（设计规范为《门式刚架房屋轻型钢结构技术规范》GB51022-2015），其构件的宽厚比限值仅受门式刚架规范中的相关要求控制，即宽厚比限值仅由门式刚架规范第3.4.1、3.4.3条确定，无需在程序中定义构件的宽厚比等级。
（2）单层钢结构厂房，若按照《钢结构标准》进行设计，且在《抗震规范》中“低延性高弹性承载力”性能化设计中考虑2倍地震力时（如图7所示），对满足条件的构件宽厚比限值，按照《钢结构标准》表3.5.1注5的要求，通过程序进行修正，以修正结果作为限值控制。
图 7
（3）当构件受轴心压缩时，其宽厚比限值应按《钢材标准》7.3.1、7.3.2节的有关规定计算。对于轴心受拉或受拉弯曲的构件，因不存在局部失稳，不需要控制宽厚比限值。
（4）除以上情况外，程序均按照包络原理（与satwe模块相同）计算各规格构件宽厚比极限值，输出其中较为严格的数值作为最终的宽厚比极限值。
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计算示例
（1）门式刚架模型示例
下图8所示模型中，左钢梁的宽厚比和高厚比分别为12.2和250，右钢梁的宽厚比和高厚比分别为10.6和160，对应构件信息如图9所示。
图 8
图 9
如上图8、图9所示，程序可在二维门钢模块中执行3.4.1、3.4.3条的规定。当程序判断构件受地震作用的综合影响时，其宽厚比限值将按照3.4.3条的要求进行计算。
（2）单层钢结构厂房性能设计模型示例
下图10所示模型中，按照《抗震设计规范》中“低延性高弹性承载力”性能化设计中考虑双重地震力进行设计（参数设置如图7所示）。因此，根据钢材标准表3.5.1注5的要求，通过程序对满足条件的钢柱宽厚比限值进行修正。修正前高厚比限值58.06，修正后高厚比限值86.2。
图10
（3）轴向拉伸或拉伸弯曲杆件模型示例
下图11所示模型中，由于部分构件为拉弯构件，无需控制宽厚比，因此程序输出限制为1000（后续版本会优化输出效果）。通过检查内力和长细比限制即可判断构件是轴拉构件还是拉弯构件。
图11
（4）单层钢结构厂房模型示例
下图12所示模型中，设计规范为《钢标准》、宽厚比等级为S4、抗震等级为三级。最终程序确定的梁、柱宽厚比、高厚比限值分别为：梁宽厚比8.3、高厚比57.77，柱宽厚比8.3、高厚比57.77，对应构件信息如图13所示。
图12
图13
从上图12、图13可以看出，对于同时执行《钢铁标准》和《防腐规范》的模型，程序会分别按照《钢铁标准》和《防腐规范》的要求计算宽厚比限值，并输出更严格的值作为最终的宽厚比限值。
（5）轴压杆件模型示例
下图14所示模型中，上弦杆仅承受轴向压力，因此其宽厚比和高厚比限值按《钢材标准》7.3.1、7.3.2节的有关要求计算，程序同时输出相应的7.3.2节的放大系数α；
图14
