应该把轻骨架建筑从天上拉回人间
一、 轻骨架建筑不应该只是结构师在唱独角戏
20多年来，国内建筑结构界虽然对轻骨架建筑结构了解很少，但毕竟已经有了一些简单的介绍和了解。我也写了8本轻骨架建筑结构设计方面的书籍。其它人也陆续写了，或翻译了几本这方面的书籍。
但是，国内建筑设计领域，则基本没有人了解现代轻骨架建筑设计方面的一些基础知识。例如轻骨架建筑造型，外观、色彩、功能布局、建筑模数、建筑材料和建造方法等。
在建筑界，主要是建筑师、建筑学教授和具有建筑学背景的建筑学官员掌握了建筑设计和规划的话语权，如果他们不懂轻骨架建筑，那么在他们给甲方或政府做建筑方案，或制定产业政策时，就不可能考虑采用轻骨架建筑，更不可能制定向轻骨架建筑倾斜的产业政策。
客户和甲方，或投资方，一般都不懂建筑结构，更何况如此新颖的轻骨架建筑结构。他们走进设计院，只会找建筑师和规划师，很少会和结构工程师接触。
另外，客户和甲方，或投资方只关心最终的建筑效果和成本，即建筑的性价比。至于采用什么建筑结构，又有什么关系。
多年来，我们一些搞轻骨架建筑的企业推广人士一遇到客户，就拼命介绍自己的产品建筑结构如何新颖，如何好，把客户和甲方，或投资方说的云山雾罩，因为你所介绍的好处太专业了，一般没有受过专业培训的人根本就听不明白。这些话应该留着给建筑师作轻骨架建筑结构培训时说，和普通客户或官员谈这些太专业的内容会让人很反感。
客户、甲方买的是整栋建筑，并不是购买一套轻骨架。他们关心的建筑造型、建筑功能布局、建筑色彩和质感，乃至与之配套的建筑环境，并不关心采用何种建筑结构来实现建筑造型。
甲方走进建筑设计院，首先找的是规划师，然后再找建筑师，基本不会主动去找结构设计师。因此在建筑行业，结构师是最没有话语权的。
同样，客户、甲方、政府官员，在讨论建筑时，一般不会在建筑结构上发表太多意见，因为建筑结构太过于专业了，而且涉及到建筑结构安全问题，所以非专业人士难以表述自己的意见，但对于建筑造型、色彩、布局、环境，谁都可以说上几点意见，因为它没有对错，只有喜好不同。
轻骨架建筑行业应该放下身段，走出象牙塔，主动向建筑规划学教授、建筑学教授、建筑规划师、建筑设计师、建筑官员去介绍轻骨架结构的优点。只有这些人了解了轻骨架建筑，并在建筑规划、建筑教学，以及规划设计、建筑设计中采用轻骨架建筑。
由规划师、建筑师去向客户和甲方推广和介绍轻骨架建筑，要比结构师推广和介绍轻骨架建筑要简单、轻松的多。
二十多年来，一直是一帮轻骨架建筑发烧友在中国推广轻骨架建筑，这帮人中主要是一批搞钢结构的人，以及一大批不懂建筑学的外行们，当然，这里面鱼龙混杂，各色人等都有，甚至也有骗子。
二十多年来，轻骨架建筑在中国举步艰难，最主要的原因就是搞建筑学的人没有介入进来，搞结构的人在唱独脚戏，所以很难把轻骨架建筑这场戏唱好。
所以，近二年来，我经常在一些场合大声疾呼：“要淡化结构，强调建筑”。
在中国，要想轻骨架建筑得到很好的发展，一定要把搞建筑学的人拉进来，进行轻骨架建筑学的研究和推广，才能得到良性发展。
二、 轻骨架结构的建筑力学思想
轻骨架建筑已经有200多年的历史，轻钢建筑也已经有60多年的历史。
轻骨架建筑的力学思想主要有二点：
第一，成一直线骨架。因为轻骨架建筑的单一构件都很薄弱，甚至不能独立承受荷载，所以屋顶和楼层荷载都不能转弯抹角，只能成一条直线从屋顶椽子（或桁架）传递到下方墙柱、楼层托梁、再到下方墙柱，一直到基础上。只有在遇到门窗开口处，才需要增加各种不同用途的墙柱（例如：主柱、立柱、旁柱等）来支撑门窗口过梁，这就又回到了“梁-柱”建筑结构体系上（图1）。
图1
第二、荷载共享与重复和复合作用。荷载共享是指所有构件共同承担荷载。重复是指按照一定间距排列一组（三件以上）同一尺寸和规格的构件；复合是指把排列一组（三件以上）同一尺寸和规格的构件用覆盖物连成一体。
轻骨架建筑构件的承载能力是牛顿力学（F=ma）无法解释的，在牛顿力学（F=ma）中，系统承载能力是构件承载能力之和，在轻骨架建筑中，系统承载能力大于构件承载能力之和（这就是重复与复合作用的结果）。
在传统的梁柱建筑结构体系里，所有建筑构件都是在独立的承担荷载。一旦一个构件出现问题，整个建筑体系就会出现多米诺骨牌效应，都会一个跟着一个的倒下来。传统的梁柱建筑结构体系是采用牛顿力学理论（F=ma）作为依据来计算构件力学性能的。
在轻骨架建筑结构中，每个单独的构件都是非常弱小，软不拉肌的，无法独立承担荷载。但如果把它们组装到一起，形成一面墙、一个楼层、或屋顶系统，情况就大不相同了。它们所能够承担的荷载数量之大是牛顿力学理论（F=ma）无法解释的。
荷载共享就是说系统里所有构件既有分工，也有合作，同心协力地承担荷载。即使某个构件失效——无法承担它所应该承担的那部分荷载，也没有关系，左邻右舍都会搭上一把手，争抢着去分担失效构件留下来的荷载，使整个建筑系统丝毫不受影响。
要想达到荷载共享的目的，就必须采取重复与复合的建筑结构。重复与复合结构就是把同样的构件一个接一个（即重复）的排列起来（图2），再用结构覆盖物把它们联成一体（即复合）（图3），形成一个“重复与复合构件”时，其整体能力和刚度要大大大于单个构件的能力和刚度的总和。
图2
图3
三、 轻钢结构设计方法的历史包袱
1957年以前，中国还没有自己的冷弯型钢结构规范，只能借用美国的冷弯型钢结构规范（1946版），所以当时的钢结构设计方法采用的总安全系数的容许应力设计方法。
在学习前苏联的社会主义建设高潮中，中国全部建筑设计标准都完全套用前苏联的设计标准和技术规范。
1957~1974年采用的是“苏修”的“极限状态三系数法”。
S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK
中国最早一本《冷弯薄壁型钢结构技术规范》是1969年编制的。由于政治原因，该规范要区别于“苏修”的“极限状态三系数法”和“美帝国主义”的“容许应力法”，标准编制人员力争把该标准编制成具有中国特色的规范，所以该标准的设计表达式为“标准荷载、基本应力和区别对待的各种条件的调整系数”的设计方法，即“基本应力法”。
实际上，69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是起了一个具有中国特色的名字， “基本应力法”内容还是以“苏修”的“极限状态三系数法”为主。
75版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是对69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》作了部分修改，采用了基于单一安全系数考虑调整系数的容许应力法，与69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》所采用的“标准荷载、基本应力和区别对待的各种条件的调整系数”的设计方法没有本质上的变化。
87版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》采用了以概率论为基础的极限状态设计方法，并以分项系数设计表达式进行计算。基础理论没有重大突破，设计方法也没有发生重大变化，只是根据工程实践总结和一些试验数据来调整一些系数。在物理概念上进一步与国际接轨，物理名称上的中国特色少了很多，这主要是为了国际交流而被迫作出的让步。
2002版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是在87版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》基础上调整了一些参数和时限。标准中所涉及的一些物理名称更加接近国际标准，这就更加方便了国际交流。
40多年来，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的编制与修订，凝聚了几代专家、学者的科研成果和工程实践经验。为中国钢结构技术的发展做出了不可磨灭的贡献。
中国是目前全球唯一还在使用“极限状态三系数法”这一古老而陈旧设计方法的国家。
四、 与国际先进技术标准严重脱节
60多年来，国际钢结构技术发展突飞猛进。
1939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。
1946年，第一本薄壁冷轧钢材构件的容许应力设计（ASD）规范问世。
1986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）。
1996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）。
2004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）。
1946~1996这60年是国际上薄壁冷轧钢材应用技术普及期，发达国家的《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是采用容许应力设计（ASD）方法。
1996年以后，是国际上薄壁冷轧钢材应用技术高速发展期，发达国家的《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是更换成荷载和抵抗系数设计（LRFD）方法。
但60多年来，中国的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》在设计理论和设计方法上却没有根本性的变化，都是在“极限状态三系数法”基础上做文章，与国际上通行的允许应力设计（ASD）方法，以及最近非常流行的荷载和抵抗系数设计（LRFD）方法严重脱节，根本就谈不上先进与落后。不但是钢结构规范，几乎所有建筑规范都成了阎锡山的铁路，都基本无法与国际先进建筑规范接轨。
目前北美（美国、加拿大、墨西哥）、欧盟、澳大利亚（包括新西兰）、日本等发达国家和地区，《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是采用允许应力设计（ASD）方法，、荷载和抵抗系数设计（LRFD）方法，以及直接强度方法（DSM）。
由于中国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与发达国家和地区的《冷轧钢材结构构件设计规范》设计理论与设计方法截然不同，所以发达国家几十年来在冷轧钢材结构方面所积累的科研成果、实验数据、工程总结，以及标准规范内容都根本就无法与我们的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》相挂钩。如果母规不能与国际先进标准接轨，那么后面所有的工作都无法正常进行。
五、 应该把轻钢建筑从天上拉回人间
中国推广轻钢建筑已经有20多年历史，但发展缓慢，甚至是停滞不前。究其原因，就是“神话”了轻钢建筑结构技术。
这既有轻钢企业的责任，他们希望抬高后来者准入门槛；也有专家学者的责任，他们希望提高自己的学术地位。
造成的现状是，不是结构学博士就看不懂轻钢建筑标准，没有轻钢设计软件，就设计不了轻钢建筑。
美国的《住宅冷轧钢骨架说明性方法》是以美国的《冷轧钢材结构构件设计规范》为基础设计的，可操作性极强，不需要使用者懂建筑，也不需要使用者懂建筑结构，只要使用者认识字，就可以根据《住宅冷轧钢骨架说明性方法》来做建筑构件的选型设计。根本就不像中国的建筑规范，不但学建筑的本科学生看不懂，就是学建筑的博士生也要经过不断的培训才能看得懂（即便看懂，也设计不了具体的轻钢建筑）。
美国的《说明性方法》是一帮技术专家根据现行轻骨架设计理论和实验数据编制出来的，并且处于不断更新之中。普通用户，只要认识字，查一查表格，就可以进行轻骨架构件的选型设计，有经验的木匠，连查表都难得去查，凭经验就足够了。
当然，理论还是有必要的，所以我才会写出《低层轻钢骨架住宅设计——工程计算》、《轻钢（或木）骨架住宅结构设计》、《低层轻钢骨架住宅设计（直接强度法）》（博客版）等一系列轻骨架设计理论书籍。
这儿并不是说轻骨架建筑理论没有用，而要强调的是：轻骨架建筑理论是用来指导实践的，而不是用来限制轻骨架建筑实践的。
通过技术专家们的轻骨架理论研究和分析，把一线技术人员和工人们的轻骨架实践经验总结出来，加以提高，并上升到理论高度，就更加有利于工程一线的技术人员和工人放心大胆的去做轻骨架建筑实践。
本来，轻钢建筑是从轻木建筑（2x4）演变而来，其设计方法非常简单， 200多年前，轻木建筑（2x4）出现时，既没有设计标准，也没有设计方法。
就像中国农民盖房子不需要看建筑标准一样，即便是今天，北美人盖房子也是一件极其容易的事情。不管是2x4定尺木材，还是轻钢构件（包括屋顶桁架），都是标准构件，都可以在住宅超市（HOMESTORE）购买到。
在北美，不论是老百姓盖房子，还是建筑官员验收房子，都只是按照规范（查表）来选择和检查构件，按照规范要求（查表和看节点图）来钉钉子和拧螺钉就可以了，十分简单和方便。
而规范的制定，则是技术专家们的事情，全国有那么几十个，最多几百个就足够了，只要他们制定的标准通俗易懂（能认识字，就能看得懂）就可以了。不需要所有行业参与人员（设计、制造、安装、验收人员）都是结构学专家，更不是说，非要有设计软件，才能设计轻钢建筑。
我多年来的努力，就是要把轻钢建筑从天上拉回人间。希望10年后（甚至更快点），农民工可以从建材超市买回轻钢构件，不需要专家，也不需要软件，就可以查查表格，看看节点图（熟练后就不用查和看了）盖房子。这才是中国轻钢建筑发展的最高境界。
六、我的农民工朋友自己设计、建造的轻钢住宅
我多年的愿望已经有人帮我实现，我的一位农民工朋友，时靖先生就在山东临沂农村为自己设计、建造一栋轻钢别墅。
一层轻钢墙。
二层轻钢墙。
我的这位朋友，时靖先生自己就是一位“手艺人”，不用借助别人，从设计到施工，乃至装修，全部都是自己干。
现在时靖在山东临沂开办了一家轻钢建筑培训学校——山东归巢建筑工程有限公司——专门从事轻钢建筑的设计与施工培训。这所学校已经开班几期，培养了一批有志于轻钢建筑设计和施工的技术人才。
夫妻双双齐动手，建造自己的轻钢住宅。
从空中俯瞰，确实比他的邻居们采用“红砖”建造的“土别墅”好看多了。