目前，钢结构在国内乃至国际都获得了非常广泛的应用，其主要原因是钢结构具有以下特点：
1、强度高、重量轻；钢材的强度要比混凝土高很多倍，因此当承受载荷和周围环境相同时，用钢材制成的结构自重较轻，所需截面积较小，运输和架设方便。2、塑性和韧性好；钢材具有良好的塑性，一般情况下，不会因偶然超载或局部超载造成突然的断裂破坏，而是事先有塑性变形的征兆，可以及时采取补救的措施。3、材质均匀；钢材的内部组织均匀，各个方向的物理力学性能大致相同，很接近各项同性体，在一定的应力范围内，钢材处于理想的弹性状态，与工程力学所采用的基本假定较符合，计算结果准确可靠。4、制造方便；钢结构是由各种加工制成的型钢和钢板组成的，采用焊接、螺栓或铆接等工艺制成基本构件，运到现场装配拼接。所以制造简单、施工周期短、效率高，且修配、更换方便。
钢结构体系厂房更是因其具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，被喻为“绿色工厂”，而作为一名设计人员，更应掌握其特点，做到用最少的结构，提供最大的结构承载力。在门式钢架的设计中,为了充分发挥其优越性,结构工程师应尽可能地优化结构设计,从而达到“用钢量最省”这个目标。门式钢架的用钢量主要与结构形式、荷载大小、建筑尺寸、钢材性能、有无吊车、单跨或多跨等条件有关,其中建筑尺寸主要包括钢架的跨度、柱距、檐口高度和屋面坡度。
首先，我们需要了解门式钢架体系的组成。它主要由横向结构和纵向结构系统组成。横向系统就是排架。名称可以称作框排架、钢架等。也可以称为铰接排架及钢接排架。具体情况根据工艺要求、厂房刚度要求、结构受力情况、材料选用情况等确定。纵向系统一般由柱间支撑、屋面支撑、系杆、墙梁等组成。
了解钢结构厂房的基本构成后，本文从以下几点，简述如何对门式钢架厂房进行优化设计。
一、柱距及跨度对用钢量的影响
1.1 柱距对用钢量的影响
经过对大量工程实例统计及计算，可以发现，柱距为7～9m时，总用钢量基本保持稳定。小于7m时，总用钢量随柱距增大普遍呈降低趋势，降幅随跨度的增大而增加，柱距超过9m时，由于檩条、支撑、吊车梁等构件的用钢量大幅上升，造成总用钢量上升，因此，对于常用钢架，建议柱距取7～9m，当无吊车或吊车吨位较小时，柱距可取8～9m，当吊车吨位较大时，柱距可取7m左右，用钢量比常规6m柱距可节省3%～5%，总造价可节省2%～6%，经济效益非常可观。
另外应考虑设计的标准化、定型化、品种规格化等因素的影响。设计时，应在充分考虑业主功能性要求的前提下，并根据厂房总尺寸和占地面积，最终确定柱距。这样首先在总体设计方面有效地将造价降到最低，从而为后续工作打下良好基础。
1.2 跨度对用钢量的影响
门式钢架体系也存在经济跨度，因此不宜盲目追求大跨度。常规门式钢架的经济跨度范围在18~30m，吊车吨位较大时经济跨度在24~30m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18~21m；采用合理跨度可以节省钢材5%~15%，降低总造价2%~7%，经济效益亦很可观。
影响经济跨度的主要因素是荷载，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感，越应注意采用合理跨度。这是因为荷载大则柱截面大，若此时跨度较小，其单位用钢量必然上升。若跨度增大，梁截面又显著增大，也会导致单位用钢量的上升。在设计时，应进行几个方案的综合比较，选择适宜的跨度和跨数。
二、结构形式对用钢量的影响 
轻型门式钢架的形式多种多样，柱脚与基础通常做成铰接，多跨钢架的中柱多采用摇摆柱。但当柱高度较大时，为控制风荷载作用下的柱顶位移值,柱脚宜做成钢接，跨钢架的中柱与横梁的连接也宜采用钢接，多跨钢架宜做成多坡，较为节省钢材。
门式钢架一般采用实腹式变截面梁和柱，柱通常为楔形杆件，横梁通常做成加腋梁，加腋长度一般取跨度的1/6～1/5较为经济，楔形柱的最大截面高度取最小截面高度的2～3倍为最优截面。
门式钢架腹板主要以抗剪为主，翼缘以抗弯为主，在无振动荷载作用下，可充分利用腹板屈曲后强度分析构件的强度和稳定性，将构件设计成为高而窄的截面式(最小截面高度宜取跨度的1/45～/60，截面高宽比一般为3～5)，构件的平面外稳定可通过设置隅撑来保证，为使结构具有可靠的整体稳定性，纵向通常设置由十字交义圆钢组成的竖向支撑及屋面横向水平支撑,同时，应在柱顶和屋脊设置钢性系杆。
在实际工程中，当屋面与檩条连接可靠时，可利用型钢檩条兼作钢性系杆。在有条件时，檩条可设计成连续檩条,檩条平面外应根据具体情况设置相应拉条。
三、钢材类型对用钢量的影响
在设计时,主钢架宜采用Q345钢材,材质符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-94)要求，吊车梁宜采用Q345B钢材。在最优跨度24～30m的范围内，无论柱间距大小，采用Q345钢的用钢量均比采用Q235钢的用钢量下降16%左右，成本稍高的热加强钢材不仅强度提高,由于结晶组织的改善而韧性提高,同时又具有良好的可焊性及可加工性等工艺性能。而Q345钢价格仅比Q235钢的价格每吨高100多元,所以采用低合金高强度钢是降低总用钢量的重要途径之一。
四、次构件对用钢量的影响
屋面檩条、墙面檩条的用钢量一般占总用钢量的20%~25%，因此,正确的构件设计和构造对保证整体结构的安全、节省用钢量、控制造价有着十分重要的意义。檩条、墙梁宜优先选用Q345镀锌卷材，一般采用冷弯薄壁型钢,因为冷弯型钢实腹檩条受力性能好、承载力高、整体刚度大，可以节约钢材、减轻结构用钢量；而且冷弯型钢实腹檩条制造安装方便,可叠合堆放，是一种合理的檩条形式。
冷弯薄壁型钢实腹式檩条主要采用卷边C型檩条和带斜卷边(或直卷边)的Z型檩条。卷边Z型檩条用于坡度大于1/4的屋面较为合理，此时，屋面荷载作用线与截面主轴方向相当接近，弱轴方向的力分量很小，一般来说，坡度平缓的屋面采用卷边C型檩条。但由于卷边Z型檩条可以叠合运输，因此目前广泛地应用在坡度平缓的屋面。设计时采用连续檩条或连续墙梁，可比门式钢架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002)中规定的简支檩条节约钢材10%左右。
五、构件的截面和尺寸对用钢量的影响
在设计中初步满足以上四点的基础上，对构件的截面和尺寸的变化进行合理的调整才能最终到达用钢量在满足安全可靠的前提下尽可能少。
总的来说截面和构件各部分尺寸的变化应尽量符合弯矩图的变化。对于钢架斜梁梁端加腋长度应尽量短，但是一般来说要满足腹板高度改变率不大于60mm/m。对于单跨门式钢架，通常是承载力控制，梁端加腋长度和截面尺寸的调整主要考虑应力比的控制，满足截面承载力要求并使各截面应力比尽可能接近可，当跨度较大时，常常是挠度控制，梁端加腋长度和尺寸的调整主要考虑构件刚度，同时与柱子的刚度有关。
六、结语
综上所述,可以得到以下结论：以门式钢架的特点来说，在一般工业厂房等结构中应优先选用，如果再结合减少用钢量等优化设计，一定会节省大量建设资金，产生可观的经济效益，当无吊车或吊车吨位较小时，柱距可取8～9m，当吊车吨位较大时，柱距可取7m左右。吊车吨位较大时，经济跨度在24～36m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18～24m。在满足焊接工艺及其他条件要求的前提下，并且设计由强度控制时，尽量采用低合金高强钢材。在满足工艺布置的前提下，尽量减少变形缝的设置。在可能的条件下，尽量采用铰接平板柱脚。
钢结构是最轻的结构，最短的周期，最好的延性。在进行设计时，设计人员必须改变思想，只有最大限度的节约资源、节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，才是真正的响应了国家的号召，做绿色建筑。此外，只有设计合理了，才能使钢结构施工方便、快捷。