门式刚架轻型房屋钢结构的受力性能有很多特点，对它的抗震设计应如何对待，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010未作规定，设计人员和学者表示关切，个别读者曾认为没有规定，问题很大，影响了结构的安全。本文对此作初步探讨，意在抛砖引玉。 在MBMA《低层房屋建筑体系手册》1996中提到，“金属房屋建筑体系因为自重轻，设计一般不受地震力控制。过去的震害调查表明，金属房屋体系的性能比其它结构形式好得多“。因为采用这种建筑体系的项目，其与埸地土壤剖面有关的设计数据往往不全，按ASCE 7-95的第D类埸地（刚性土壤）进行地震力计算”。
-
门式刚架轻型房屋钢结构的受力性能有很多特点，对它的抗震设计应如何对待，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010未作规定，设计人员和学者表示关切，个别读者曾认为没有规定，问题很大，影响了结构的安全。本文对此作初步探讨，意在抛砖引玉。
在MBMA《低层房屋建筑体系手册》1996中提到，“金属房屋建筑体系因为自重轻，设计一般不受地震力控制。过去的震害调查表明，金属房屋体系的性能比其它结构形式好得多“。因为采用这种建筑体系的项目，其与埸地土壤剖面有关的设计数据往往不全，按ASCE 7-95的第D类埸地（刚性土壤）进行地震力计算”。
影响轻钢房屋抗震设计的有利因素较多：
1）屋面结构自重很轻，即使在强震下产生的地震作用也是较小的。
2）结构位移不受围护结构限制，柱顶的位移限值为柱高的1/60。
3）实测柱顶位移总是比计算值小很多。因为面板的蒙皮作用和结构的空间作用都未考虑；MBMA手册和国内的课题研究都确认此事实。国内课题研究表明，实测位移只有计算值的一半左右。
4）结构有极好的延性，梁柱构件采用的端板连接是半刚性的，刚架横梁有较好的耗能能力。
5）汶川大地震后，钢结构专业人员在震害波及地区作了全面考察，也未见这种房屋倒塌。
6）MBMA抗震导则规定，R=3时不需作抗震计算，R是与结构延性有关的系数。抗震设计规范（2010）规定，0.15g以下不需作抗震计算。
7）美国MBMA出版了《金属房屋体系抗震设计导则》，我们查阅有关资料，发现抗震设计时的柱顶位移限值建议取柱高的1/80，这个数值还达不到设计位移限值，看来二阶分析的意义也不大。CECS102规定不考虑风荷载和地震同时作用，但对最小设计风压应有规定。在考虑风荷载最小允许值时，美国ASCE7-05规定主要抗风结构的风荷载不得小于0.48 kN/m2（10lb/ft2），构件和面板在任一方向的风载也应满足此值。规定设计最小风压也有利于减少这种结构的风灾。地震作用是重力荷载代表值引起的，分析时，刚架地震作用应分别作用于刚架两端而不是完全作用在一端。对于符合抗震设计要求的结构，传递风力的纵向构件，包括刚性系杆、檩条兼作的系杆等及其连接，也应检验是否满足抗震设计要求，抗震要考虑地震作用来自各个方向。在构造设计方面，柱间支撑、支撑连接、柱脚设计和夹层设计等部位应该是重点，应采取加强的构造措施。对于地震控制的杆件，其截面的板件宽厚比限值和长系比限值宜适当调整，但不宜统一规定限值，宜根据具体情况适当处理，以免不必要地增加结构用钢量。
目前我国只有因雪灾和风灾引起严重破坏或倒塌的例子，以及因施工不当引起倒塌的例子，还没有因震害造成倒塌的实例。MBMA规定的金属房屋体系，其自重和荷载均大于我国规定。对我国常用跨度的门式刚架轻钢房屋，抗震设计至少不是迫切问题。但少数门式刚架的跨度和构件截面较大，我国已经有72米跨的机库和粮库采用这种结构体系，对于这类大型重要建筑，构件和结构自重较大，考虑抗震安全应该是必要的，应采取必要的重要性系数。MBMA的抗震设计导则重点，似乎放在带夹层房屋的抗震设计。
抗震规范-2010版的9.2节列入了单层钢结构厂房, 在条文说明中指出,：“单层钢结构厂房在地震中破坏较轻,但也有损坏或坍塌的.因此,单层钢结构厂房进行抗震设防是必要的。本次修订仍不包括轻型钢结构厂房。”也就是说，新抗规它的抗震未提出规定。
关于是否需要抗震，我个人认为，可提供几点判别：
1）抗震规范-2010将7度0.15g及以上列为强震，低于0.15g可以放宽。为了和抗规协调，7度0.15g及以上还是要进行抗震设计的。
2）陈绍蕃老师作为抗震规范-2001编制组的顾问，曾对厂房钢结构的抗震提过如下意见：厂房钢结构的特点是，有的受地震控制有的不受地震控制，当不受地震控制时，可不考虑抗震。此建议对门式刚架是适用的。
3）修订中的国家标准《钢结构设计规范》列入了抗震设计内容，厂房结构组的修订草案建议，钢结构厂房采用轻型屋面和墙面时，地震作用效应不大，建用二倍多遇地震组合进行一阶分析，取代二阶分析等抗震验算，并采取适当的抗震构造措施。此建议可供门式刚架轻型钢结构房屋设计参考。
4）对于大跨度重要设施，宜考虑抗震要求。
关于夹层设计，由自重引起的内力当然必需考虑。在抗震方面，首先应确定是否要考虑抗震。轻质材料楼板和木楼盖不需考虑抗震，混凝土楼板要考虑抗震。选用什么方法？美国抗震导则提供两个办法：
一考虑夹层引起的扭矩，对房屋进行结构整体分析；
—或将夹层用防震缝隔开，使主体结构在地震时不受夹层的影响。抗震规范规定，对砼结构防震缝宽50～70mm,对钢结构未提出具体规定。
第一种方法计算太繁，缺乏实用性。第二种方法理论上容易，但做起来不容易。
有专家建议，可在夹层周边两个方向设置较强支撑，使夹层产生的地震力可由其周边支撑承受。至于夹层在房屋结构中引起的地震力，因为设计不考虑地震作用和最大风荷载同时出现，可予忽略。此法最简便，也可考虑。
参考文献
[1]MBMA，Metal Building Systems Manual,2002
[2]MBMA Seismic Design Guide for Metal Building Systems,based on the 2000 IBC,
By Backman/ Drake/ Johnson/ Murray,
