來源：從鋼結構到裝配式鋼結構建筑
《鋼結構設計標準》（GB 50017-2017）（簡稱“鋼標”）頒布以后，與現行的《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》（GB 51022-2015）（簡稱“門規”）、《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）（簡稱“抗規”）等規范內容存在交叉和重疊。在設計鋼結構時，如何選用適用的規范和相關條文，成為結構工程師經常犯難的問題。
因此，在具體談《鋼標》條文之前，有必要先說說各規范的定位和他們之間的邏輯關系，以及各規范的適用情況。
一、《門規》是個啥？ 有《鋼標》還要他做甚？
眾所周知，《門規》（GB 51022-2015）是針對門式剛架輕型房屋鋼結構制定的一本專門的規范，其前身是《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS 102-2002，并在條文說明中明確表示“參照和吸取了多項國外先進標準和手冊中有關輕型房屋結構設計、制作和安裝的規定。主要參考的國外手冊是美國金屬房屋制造協會MBMA《低層房屋體系手冊》等……”（下圖是MBMA手冊的2006版，有興趣可以找來翻翻）。
MBMA手冊的主要內容大致為：荷載（重點是風荷載和吊車荷載）、適用性（正常使用相關的一些設計要求和考慮）、一般的工業實踐（訂購和合同文件中關于設計、制造、交易和安裝等的指導）、規格指導、美國鋼結構協會金屬房屋的認證程序、建筑節能、抗火、風雪地震和降雨資料。也就是說，MBMA手冊更像是一個指導行業產品買賣的文件，而非規范。其中關于設計施工的內容很籠統，風荷載的內容也是原封不動從美國ASCE 7規范（相當于《建筑設計荷載規范》）引來的。
對照看我們的《門規》，卻是一個針對門式剛架輕型房屋鋼結構的完整的技術規范，包括結構設計（結構布置、荷載取值和組合、結構和構件計算、節點、圍護板設計等）、防護、制作、運輸、安裝和驗收等內容。這些內容，在原來的規范中并不覆蓋。換句話說，按原來的規范，門式剛架壓根沒法設計，或者說即便設計出來，也不再是國外引進的那個門式剛架。
因此，這么對比一下就很清楚了——《門規》是啥？《門規》為了門式剛架引進國內應用，專門編制的一本規范，是在原先國內規范不覆蓋、不支持這種結構形式的情況下，從夾縫中生出來的一個小兒子。
《門規》和《鋼標》（之前是《鋼結構設計規范》GB 50017，簡稱《鋼規》）在國標體系中并列，某種意義上說，是規范體系的混亂。按照邏輯關系，《門規》中跟鋼結構靜力計算相關的內容應該體現在《鋼標》（或《鋼規》），荷載的規定應該在《建筑結構荷載規范》，而抗震設計的內容則應該在《抗規》中表達。如果需要有專門針對門式剛架的詳細的指導性文件，可以作為協會規程或者手冊處理，為一種結構形式編一本國家規范，只會讓規范體系愈發龐大和累贅。如果說以前的《鋼規》不覆蓋門式剛架鋼結構，現在的《鋼標》實際上已經基本覆蓋了。
筆者在本公眾號曾經寫過一些關于門式剛架輕鋼結構的文章，如《所謂的輕鋼和普鋼，本質區別到底是啥？》、《談談新門規風荷載的前世今生》，實際上也是試圖在說明他們之間的內在關系。
二、《抗規》管抗震設計，《鋼標》也抗震設計？是個什么鬼？
從規范的定位來說，“抗規”是母規，常見結構的抗震一般按照《抗規》或《構筑物抗震設計規范》（GB 50191-2012）（簡稱“構抗規”，工業等構筑物用）進行設計。
鋼結構抗震設計，涉及抗震的相關規范還有《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ 99-2015）（簡稱“高鋼規”），但其抗震的規定基本與“抗規”第8章“多高層鋼結構”的內容一脈相承，只是對高層提了一點略高的要求，比較好理解，不存在強烈的沖突感。
但“鋼標”的第17章，命名為“鋼結構抗震性能化設計”，內容與目前《抗規》規定的抗震設計似乎大相徑庭，乍一看還很費解（當然《抗規》中也有性能化設計的原則性內容，比較籠統）。
先來看看《鋼標》的解釋：
“……不同結構體系和截面特性的鋼結構，彼此間結構延性差異較大，為貫徹國家提出的“鼓勵用鋼、合理用鋼”的經濟政策，根據現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011及《構筑物抗震規范》GB 50191規定的抗震設計原則，針對鋼結構特點，增加了鋼結構構件和節點的抗震性能化設計內容……”——首先，《鋼標》的抗震設計方法命名為“抗震性能化設計”，并明確表示是在《抗規》和《構抗規》的抗震設計原則之下制定。那么，可以把《鋼標》第17章的抗震設計方法看作是抗震性能化設計思路在鋼結構中的應用和細化。如果你仔細一點看《抗規》，可能還會發現，在《抗規》9.2節鋼結構廠房的部分其實已經出現了類似的說法和做法，并且思路也是一脈相承。
“……結構真正的設防目標為設防地震，但由于結構具有一定的延性，因此無需采用中震彈性的設計。在滿足一定強度要求的前提下，讓結構在設防地震強度最強的時段到來之前，結構部分構件先行屈服，削減剛度，增大結構的周期，使結構的周期與地震波強度最大時段的特征周期避開，從而使結構對地震具有一定程度的免疫功能。這種利用某些構件的塑性變形削減地震輸入的抗震設計方法可降低假想彈性結構的抗震承載力要求。基于這樣的觀點，結構的抗震設計均允許結構在地震過程中發生一定程度的塑性變形，但塑性變形必須控制在對結構整體危害較小的部位。例如梁端形成塑性鉸是可以接受的……”——這一段描述大家應該不陌生，抗震設計理論從來這么說的：延性和抗震性能息息相關，要抗震就得說延性。下面的圖1，是鋼結構抗彎截面延性性能的形象表達——截面等級決定截面的抗彎延性性能，從而決定抗彎結構塑性鉸的延性和耗能能力。《抗規》和《構抗規》中實現這些延性目標，都采用的是抗震構造措施，并且，是強制性的（《抗規》9.2節除外）——這就意味著，《抗規》和《構抗規》認為結構抗震都得用延性，設計時必須得結構讓備著。
“另外，對于很多結構，地震作用并不是結構設計的主要控制因素，其構件實際具有的抗震承載力很高，因此抗震構造可適當降低，從而降低能耗，節省造價。”——這是導致《鋼標》抗震設計與《抗規》慣用方法不同的關鍵所在。做過鋼結構設計的都知道，按照《抗規》設計一個抗震設防烈度不高的小型鋼結構（比如小框架、小車棚），光那些抗震構造措施，會讓你的設計結果看上去很豪華！（給業主質疑沒法回答的有木有？回答說“這是規范規定”給業主鄙視的有木有？）
“在能量輸入相同的條件下，結構延性越好，彈性承載力要求越低，反之，結構延性差，則彈性承載力要求高，本規范簡稱為“高延性-低承載力”和“低延性-高承載力”兩種抗震設計思路，均可達成大致相同的設防目標。結構根據預先設定的延性等級確定對應的地震作用的設計方法，本規范稱為‘性能化設計方法’……”——這一段話，把上述幾段話的意思清晰完整地闡述清楚了。即，抗震并不是非得延性，高延性和低延性，都能實現抗震設防目標，結構可以預設延性等級進行抗震設計，或者說可以進行選擇，怎么合理怎么做。從地震工程學的理論看，這就是等能量原理（見圖2示例，不同曲線和橫坐標圍住的面積相同（表示為能量），不同路徑可實現同樣的抗震目標，但對應不同的彈性承載力和延性）。于是乎，一個小車棚的抗震設計也就用不著惡狠狠地整上那么多抗震構造措施了，完全可以降低抗震構造要求而提高設計計算的地震作用（如果本來地震作用就不大，加大又何妨？）。順帶著，實際上也把門式剛架這一類結構從沒法按照《抗規》方法進行抗震設計的尷尬中解放出來了。談到抗震就得說延性，就得耗能，實際上是一條道走慣了而忘記了其它的路，甚至走進了死胡同還沒醒悟——這是抗震研究、規范和設計認識上的一大誤區。
圖2 強度（彈性承載力）和延性的關系
那么，反過去再看看，就很清楚了——《抗規》抗震設計的前提，是基于延性耗能的原則，認為結構在設防地震作用下一定進入彈塑性，設防烈度高則延性要求高，房屋高度越高，也是如此。因此，抗震構造要求根據建筑高度和設防烈度決定的抗震等級來確定。從常規的建筑物來說，這似乎勉強說得過去（相對而言，當然不盡合理）。然而，這畢竟只是硬幣的一個面。《鋼標》的抗震性能化設計，同時給出了硬幣的兩個面，除了“高延性”耗能的抗震設計途徑，還有“低延性”甚至接近彈性的抗震設計途徑，從而給了設計人員充分的自主選擇權。
三、做鋼結構設計，規范咋選擇呢？
說了這么多，既然規范現狀是這樣了，做鋼結構設計時怎么選擇，怎么執行呢？
首先，結構工程師們其實很清楚，如果鋼結構是符合《門規》適用條件的，那就可以完全按照《門規》設計，一條道走到黑，荷載、構件計算、節點、構造、抗震，全部都覆蓋，而且最關鍵的是，大家對《門規》很熟悉，設計結果也很經濟，屬于喜聞樂見。
其次，如果不符合《門規》適用條件的鋼結構，那么，按照《鋼標》的說法：“抗震設防的鋼結構構件和節點，可按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011或《構筑物抗震設計規范》GB 50191的規定設計，也可按本規范第17章的規定進行性能化設計。”因此，可按如下途徑之一進行設計：
途徑1：按《鋼標》進行靜力設計，按《抗規》或《構抗規》進行抗震設計；
途徑2：按《鋼標》進行靜力設計，按《鋼標》第17章進行抗震設計（尤其是一些地震作用不大，可按“低延性”思路進行設計的結構）。
順便說一句，符合或者是超出《門規》適用條件的門式剛架，其實都可以按照上述途徑2進行設計，只要選擇“低延性”的抗震設計思路即可。從這個意義上講，《鋼規》和《抗規》沒覆蓋門式剛架，但《鋼標》從邏輯上做到了各種類型鋼結構的覆蓋。
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