“转自：结构设计-公众号“

来源：从钢结构到装配式钢结构建筑

《钢转自：结构设计-公众号标准》（GB 50017-2017）（简称“钢标”）颁布以后，与现行的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（GB 51022-2015）（简称“门规”）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（简称“抗规”）等规范内容存在交叉和重叠。在设计钢结构时，如何选用适用的规范和相关条文，成为结构工程师经常犯难的问题。

因此，在具体谈《钢标》条文之前，有必要先说说各规范的定位和他们之间的逻辑关系，以及各规范的适用情况。

一、《门规》是个啥？ 有《钢标》还要他做甚？

众所周知，《门规》（GB 51022-2015）是针对门式刚架轻型房屋钢结构制定的一本专门的规范，其前身是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102-2002，并在条文说明中明确表示“参照和吸取了多项国外先进标准和手册中有关轻型房屋转自：结构设计-公众号、制作和安装的规定。主要参考的国外手册是美国金属房屋制造协会MBMA《低层房屋体系手册》等……”（下图是MBMA手册的2006版，有兴趣可以找来翻翻）。

 MBMA手册的主要内容大致为：荷载（重点是风荷载和吊车荷载）、适用性（正常使用相关的一些设计要求和考虑）、一般的工业实践（订购和合同文件中关于设计、制造、交易和安装等的指导）、规格指导、美国钢结构协会金属房屋的认证程序、建筑节能、抗火、风雪地震和降雨资料。也就是说，MBMA手册更像是一个指导行业产品买卖的文件，而非规范。其中关于设计施工的内容很笼统，风荷载的内容也是原封不动从美国ASCE 7规范（相当于《建筑设计荷载规范》）引来的。

对照看我们的《门规》，却是一个针对门式刚架轻型房屋钢结构的完整的技术规范，包括转自：结构设计-公众号（结构布置、荷载取值和组合、结构和构件计算、节点、围护板设计等）、防护、制作、运输、安装和验收等内容。这些内容，在原来的规范中并不覆盖。换句话说，按原来的规范，门式刚架压根没法设计，或者说即便设计出来，也不再是国外引进的那个门式刚架。

因此，这么对比一下就很清楚了——《门规》是啥？《门规》为了门式刚架引进国内应用，专门编制的一本规范，是在原先国内规范不覆盖、不支持这种结构形式的情况下，从夹缝中生出来的一个小儿子。

《门规》和《钢标》（之前是《钢转自：结构设计-公众号规范》GB 50017，简称《钢规》）在国标体系中并列，某种意义上说，是规范体系的混乱。按照逻辑关系，《门规》中跟钢结构静力计算相关的内容应该体现在《钢标》（或《钢规》），荷载的规定应该在《建筑结构荷载规范》，而抗震设计的内容则应该在《抗规》中表达。如果需要有专门针对门式刚架的详细的指导性文件，可以作为协会规程或者手册处理，为一种结构形式编一本国家规范，只会让规范体系愈发庞大和累赘。如果说以前的《钢规》不覆盖门式刚架钢结构，现在的《钢标》实际上已经基本覆盖了。

笔者在本公众号曾经写过一些关于门式刚架轻钢结构的文章，如《所谓的轻钢和普钢，本质区别到底是啥？》、《谈谈新门规风荷载的前世今生》，实际上也是试图在说明他们之间的内在关系。

二、《抗规》管抗震设计，《钢标》也抗震设计？是个什么鬼？

从规范的定位来说，“抗规”是母规，常见结构的抗震一般按照《抗规》或《构筑物抗震设计规范》（GB 50191-2012）（简称“构抗规”，工业等构筑物用）进行设计。

钢结构抗震设计，涉及抗震的相关规范还有《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）（简称“高钢规”），但其抗震的规定基本与“抗规”第8章“多高层钢结构”的内容一脉相承，只是对高层提了一点略高的要求，比较好理解，不存在强烈的冲突感。

但“钢标”的第17章，命名为“钢结构抗震性能化设计”，内容与目前《抗规》规定的抗震设计似乎大相径庭，乍一看还很费解（当然《抗规》中也有性能化设计的原则性内容，比较笼统）。

先来看看《钢标》的解释：

“……不同结构体系和截面特性的钢结构，彼此间结构延性差异较大，为贯彻国家提出的“鼓励用钢、合理用钢”的经济政策，根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011及《构筑物抗震规范》GB 50191规定的抗震设计原则，针对钢结构特点，增加了钢结构构件和节点的抗震性能化设计内容……”——首先，《钢标》的抗震设计方法命名为“抗震性能化设计”，并明确表示是在《抗规》和《构抗规》的抗震设计原则之下制定。那么，可以把《钢标》第17章的抗震设计方法看作是抗震性能化设计思路在钢结构中的应用和细化。如果你仔细一点看《抗规》，可能还会发现，在《抗规》9.2节钢结构厂房的部分其实已经出现了类似的说法和做法，并且思路也是一脉相承。

“……结构真正的设防目标为设防地震，但由于结构具有一定的延性，因此无需采用中震弹性的设计。在满足一定强度要求的前提下，让结构在设防地震强度最强的时段到来之前，结构部分构件先行屈服，削减刚度，增大结构的周期，使结构的周期与地震波强度最大时段的特征周期避开，从而使结构对地震具有一定程度的免疫功能。这种利用某些构件的塑性变形削减地震输入的抗震设计方法可降低假想弹性结构的抗震承载力要求。基于这样的观点，结构的抗震设计均允许结构在地震过程中发生一定程度的塑性变形，但塑性变形必须控制在对结构整体危害较小的部位。例如梁端形成塑性铰是可以接受的……”——这一段描述大家应该不陌生，抗震设计理论从来这么说的：延性和抗震性能息息相关，要抗震就得说延性。下面的图1，是钢结构抗弯截面延性性能的形象表达——截面等级决定截面的抗弯延性性能，从而决定抗弯结构塑性铰的延性和耗能能力。《抗规》和《构抗规》中实现这些延性目标，都采用的是抗震构造措施，并且，是强制性的（《抗规》9.2节除外）——这就意味着，《抗规》和《构抗规》认为结构抗震都得用延性，设计时必须得结构让备着。

 “另外，对于很多结构，地震作用并不是转自：结构设计-公众号的主要控制因素，其构件实际具有的抗震承载力很高，因此抗震构造可适当降低，从而降低能耗，节省造价。”——这是导致《钢标》抗震设计与《抗规》惯用方法不同的关键所在。做过钢转自：结构设计-公众号的都知道，按照《抗规》设计一个抗震设防烈度不高的小型钢结构（比如小框架、小车棚），光那些抗震构造措施，会让你的设计结果看上去很豪华！（给业主质疑没法回答的有木有？回答说“这是规范规定”给业主鄙视的有木有？）

“在能量输入相同的条件下，结构延性越好，弹性承载力要求越低，反之，结构延性差，则弹性承载力要求高，本规范简称为“高延性-低承载力”和“低延性-高承载力”两种抗震设计思路，均可达成大致相同的设防目标。结构根据预先设定的延性等级确定对应的地震作用的设计方法，本规范称为‘性能化设计方法’……”——这一段话，把上述几段话的意思清晰完整地阐述清楚了。即，抗震并不是非得延性，高延性和低延性，都能实现抗震设防目标，结构可以预设延性等级进行抗震设计，或者说可以进行选择，怎么合理怎么做。从地震工程学的理论看，这就是等能量原理（见图2示例，不同曲线和横坐标围住的面积相同（表示为能量），不同路径可实现同样的抗震目标，但对应不同的弹性承载力和延性）。于是乎，一个小车棚的抗震设计也就用不着恶狠狠地整上那么多抗震构造措施了，完全可以降低抗震构造要求而提高设计计算的地震作用（如果本来地震作用就不大，加大又何妨？）。顺带着，实际上也把门式刚架这一类结构从没法按照《抗规》方法进行抗震设计的尴尬中解放出来了。谈到抗震就得说延性，就得耗能，实际上是一条道走惯了而忘记了其它的路，甚至走进了死胡同还没醒悟——这是抗震研究、规范和设计认识上的一大误区。

图2  强度（弹性承载力）和延性的关系

那么，反过去再看看，就很清楚了——《抗规》抗震设计的前提，是基于延性耗能的原则，认为结构在设防地震作用下一定进入弹塑性，设防烈度高则延性要求高，房屋高度越高，也是如此。因此，抗震构造要求根据建筑高度和设防烈度决定的抗震等级来确定。从常规的建筑物来说，这似乎勉强说得过去（相对而言，当然不尽合理）。然而，这毕竟只是硬币的一个面。《钢标》的抗震性能化设计，同时给出了硬币的两个面，除了“高延性”耗能的抗震设计途径，还有“低延性”甚至接近弹性的抗震设计途径，从而给了设计人员充分的自主选择权。

三、做钢转自：结构设计-公众号，规范咋选择呢？

说了这么多，既然规范现状是这样了，做钢转自：结构设计-公众号时怎么选择，怎么执行呢？

首先，结构工程师们其实很清楚，如果钢结构是符合《门规》适用条件的，那就可以完全按照《门规》设计，一条道走到黑，荷载、构件计算、节点、构造、抗震，全部都覆盖，而且最关键的是，大家对《门规》很熟悉，设计结果也很经济，属于喜闻乐见。

其次，如果不符合《门规》适用条件的钢结构，那么，按照《钢标》的说法：“抗震设防的钢结构构件和节点，可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011或《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定设计，也可按本规范第17章的规定进行性能化设计。”因此，可按如下途径之一进行设计：

途径1：按《钢标》进行静力设计，按《抗规》或《构抗规》进行抗震设计；

途径2：按《钢标》进行静力设计，按《钢标》第17章进行抗震设计（尤其是一些地震作用不大，可按“低延性”思路进行设计的结构）。

顺便说一句，符合或者是超出《门规》适用条件的门式刚架，其实都可以按照上述途径2进行设计，只要选择“低延性”的抗震设计思路即可。从这个意义上讲，《钢规》和《抗规》没覆盖门式刚架，但《钢标》从逻辑上做到了各种类型钢结构的覆盖。

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