冷轧轻钢建筑结构体系纷争之辩
一、引子
最近10年，中国企业从国外引进了众多冷轧轻钢建筑结构加工设备和设计软件。随之带来了冷轧轻钢建筑结构体系之说，即冷轧轻钢建筑结构体系在中国派生出无数“孪生”兄弟，例如什么日本轻钢建筑结构体系、澳大利亚轻钢建筑结构体系、新西兰轻钢建筑结构体系、美国轻钢建筑结构体系，等等。
而冷轧轻钢建筑结构体系的“兄长”——2×4轻木建筑结构体系就没有在中国派生出这么多的“孪生”兄弟。因为不论是美国，还是加拿大、日本、澳大利亚和新西兰，乃至欧洲，所有的2×4轻木建筑结构体系就是2×4轻木建筑结构体系，没有国别之分。
为什么冷轧轻钢建筑结构体系会在中国派生出这么多的“孪生”兄弟呢？现在已经无从知晓。
那么国际上是不是认可这么来区分各国的冷轧轻钢建筑结构体系呢？应该是不认可的，因为国际冷轧轻钢建筑界很少听到过这种说法。
冷轧轻钢建筑结构体系是2×4轻木结构建筑体系的弟弟，二兄弟年龄相差大概150多年。但二“兄弟”的力学承载特性却一模一样，即：
n成一直线骨架；
n荷载共享与重复和复合作用。
所不同的只是构件的简单替换，即把2×4轻木构件换成了冷轧轻钢构件。
当然，不但把构件材料从木材更换成了钢材，也把紧固件从“钉子”换成了“螺钉”。
其他就没有什么实质性的变化了。
中国各种冷轧轻钢建筑结构体系“孪生”兄弟是如何定义的？
从各种资料来看，中国现有冷轧轻钢建筑结构体系是按照国家，或者是按照冷轧设备制造商来区分的。
二、按照国家来划分冷轧轻钢建筑结构体系
按照国家来区分有：日本轻钢建筑结构体系、澳大利亚轻钢建筑结构体系、新西兰轻钢建筑结构体系、美国轻钢建筑结构体系，等等。
按照国家来区分实际上是按照国家标准来区分。因为尽管世界各国的冷轧轻钢建筑结构体系的力学特征是一样的，但是各个国家的人文、地理、地质、地震和风环境不一样，因而需要应地制宜的制定本国或本地区的国家标准。
最具有代表性的是北美的美国、加拿大、墨西哥三国，他们三国的冷轧轻钢建筑结构体系标准几乎一样，只是略有差异。
另外，澳大利亚和新西兰的冷轧轻钢建筑结构体系标准也是几乎一样。
但是，除了中国的冷轧轻钢建筑结构体系标准没有采用美国钢铁协会（AISI）的构件设计标准之外，全球所有国家的冷轧轻钢建筑结构体系标准都等效或完全采用美国钢铁协会（AISI）的构件设计标准，美国钢铁协会（AISI）还为全球免费提供了一个冷轧轻钢建筑结构体系构件设计软件——WINAISI。
除中国外，各个国家冷轧轻钢建筑结构体系标准的差异只是体现在荷载参数上，因为这些荷载参数是根据本国的人文、地理、地质、地震和风环境因地制宜编制出来的，其他并无太大差异，尤其是设计理论和计算方法全都是采用安全系数法，或荷载和抵抗系数法，甚至是最先进的直接强度法。
俗话说“落一村，不能落一户”。那么，如果按照国家标准来区分，就应该还要加上中国冷轧轻钢建筑结构体系，因为中国也有自己的冷轧轻钢建筑结构体系国家标准。
三、按照冷轧设备制造商来区分冷轧轻钢建筑结构体系
按照冷轧设备制造商来区分有：FRAMECAD轻钢建筑结构体系、海斯轻钢建筑结构体系、MET FRAME SYSTEM、PinnacleCAD（美国顶峰超轻钢）冷弯薄壁轻钢建筑结构体系，等等。
为什么要按照冷轧设备制造商来区分冷轧轻钢建筑结构体系？这是因为每个冷轧设备制造商的设计软件都不一样，无法互换，因此才“孪生”出众多冷轧轻钢建筑结构体系“兄弟”。
同样，“落一村，不能落一户”。那么，如果按照冷轧设备制造商来区分，就应该还要加上中国众多的冷轧设备制造商，中国至少有几十家冷轧设备制造商，那么中国自己也就有了数不清的冷轧轻钢建筑结构体系“孪生兄弟”。
四、冷轧轻钢 “设计软件”是什么东西？
每个冷轧轻钢建筑结构体系“孪生兄弟”都有着与众不同的设计软件。并且他们都坚称自己的软件是冷轧轻钢建筑结构体系“设计软件”。
但是，建筑界同仁都知道，一栋单体建筑的设计包括：建筑设计、结构设计、装修设计、水电设计、暖通设计、基础设计，等等。
建筑设计包括：建筑功能布局、建筑造型、建筑色彩、建筑质感，等等。现在还有绿色建筑设计，建筑节能设计等翻新花样。
建筑设计现在基本都是由CAD或CAD的延伸产品完成，最多是通过3D软件建模，渲染后形成效果图，还可以把这些效果图继续延伸，装入动画软件中，形成动感效果。
结构设计现在也基本都是由CAD，或其他二维设计软件完成（例如PKPM）。
其他设计也都是基本由CAD完成。
建筑业还没有像机械行业那么先进，全行业都早就采用3D设计和制造（CAD&CAM）软件了（我将写专门的文章介绍冷轧轻钢设计的CAD&CAM软件，以厘清事实），3D打印技术也早就应用于机械设计和制造领域。
概念性的建筑3D打印技术已经出现，但只是特例。
实际上，建筑界还没有走进3D设计，还处于2D设计阶段，更谈不上3D打印建造技术了。
尽管建筑师早就开始使用3D设计软件，例如3DMAX,但那只是为效果图而准备的。
那么，市场上，或很多企业购买的冷轧轻钢“设计软件”是什么东西呢？
答案很简单，它不是计算机辅助设计（CAD）软件，而是计算机辅助制造（CAM）软件，即仅供冷轧轻钢加工设备使用。
这就使很多既不懂建筑，又不懂软件的老板们傻眼了，花巨资买来的冷轧轻钢“设计软件”并不像他们所想象的那样是万能的，现实情况是这些所谓的“设计软件”既不能做建筑设计，也不能做结构设计，只能供给开动冷轧轻钢设备使用。
五、国际规范与中国规范的差异
（一）国际上冷轧轻钢建筑设计规范
全世界几乎所有国家都在使用容许应力设计（ASD）规范，其历史沿革如下：
n1939年，由美国钢铁学会（AISI）出资，由康耐尔大学（Cornell University）的乔治·温特（George Winter）教授负责对薄壁冷轧钢材构件进行实验和设计理论研究。
n1946年，第一本薄壁冷轧钢材构件的容许应力设计（ASD）规范问世。
n1986年，美国钢铁学会（AISI）首次采用屈曲强度理论和允许应力设计（ASD）方法编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI 1986）。笔者据此编写了《低层轻钢骨架住宅设计——工程计算I》（ASD）。笔者在编写本书时，是采用Excel电子数据表进行计算的，即便这样，计算过程也是冗长和痛苦的。
n1996年，美国钢铁学会（AISI）首次采用荷载和抵抗系数设计（LRFD）方法编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI 1996）。笔者据此编写了《低层轻钢骨架住宅设计——工程计算II》（LRFD）（未出版）。笔者在编写本书时，除了采用Excel电子数据表进行计算外，还采用了AISIWIN7.0程序进行验算。
n2004年，美国钢铁学会（AISI）首次采用直接强度方法（DSM）编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI 2004）。
（二）中国冷轧轻钢建筑设计规范
中国自20世纪50年代开始就对薄壁冷轧钢材构件进行研究。
中国的JGJ227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》是依据GB50018《冷弯薄壁型钢结构技术规范》进行结构设计的，其设计方法是“极限状态三系数法”。这种设计方法是及其原始的，现在全世界只有中国仍然还在使用这种及其原始的设计方法。其历史沿革如下：
n1969年颁布了《弯曲薄壁型钢结构技术规范》（草稿），1975年修订为《弯曲薄壁型钢结构技术规范》（TJ-18-75）试行，这个版本没有考虑屈曲强度理论。
n1987年颁布了国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GBJ 18-87），这个版本提及了屈曲强度理论，但没有给出具体的计算方法。
n2002年颁布了国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002），这个版本采用了屈曲强度理论，该标准设计理论严谨，设计方法简便，但由于考虑到国内薄壁冷轧钢材构件理论和实验研究不足，只能回避许多暂时还难以应付的难题，使得设计过程简化又简化，其结果就是设计数据偏于保守。
（三）JGJ227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》简介
JGJ227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》是一个“大杂烩”规范：
n其一，该规范的设计方法是“极限状态三系数法”；
n其二，该规范参考了美国规范《冷轧钢材结构构件设计规范》（AISI 1986）。主要指标体现在规定钢材壁厚不得小于0.75mm，以及很多附图；
其三，该规范参考了澳大利亚规范（AS/NS4600：2005）。主要体现在增加了LQ550钢材（按照澳大利亚规范，采用LQ550钢材时，壁厚可以降低到0.5mm，这就与规范规定的钢材厚度不得小于0.75mm发生冲突了，也就说采用LQ550钢材并没有多大实际意义了，即并没有起到节省钢材的作用）。
六、冷轧轻钢设计软件与中国规范之间的关系
进口的冷轧轻钢“设计”软件是根据进口国的冷轧轻钢规范，即容许应力设计（ASD）规范编制的。
中国的冷轧轻钢规范，即JGJ227-2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》是根据“极限状态三系数法”来设计计算的，属于阎锡山的铁路，与国际冷轧轻钢规范不接轨。
采用容许应力设计（ASD）规范的进口与软件，肯定不会被中国建设主管部门（尤其是审图部门）认可。
发达国家几十年来在冷轧轻钢建筑设计、施工，以及建筑规范等领域所积累的经验被阎锡山的铁路——中国建筑规范拒之于国门之外。这也是冷轧轻钢建筑技术在中国推广应用举步艰难的原因之一。