裝配式鋼結(jié)構建筑與鋼鐵行業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢

賈洪利JIA Hong-li；景磊JING Lei

（山東高速萊鋼綠建發(fā)展有限公司，青島 266000）

1 建筑鋼結(jié)構概述

鋼結(jié)構的結(jié)構材料主要由鋼板、型鋼、鋼管等鋼材組成，鋼結(jié)構建筑主要指建筑和市政工程，主要用于工業(yè)建筑、高層、公共建筑、橋梁、場館等領域。裝配式鋼結(jié)構建筑梁柱結(jié)構系統(tǒng)由鋼部（構）件構成，如圖1 所示。

圖1 結(jié)構鋼部（構）件分類

2 近幾年建筑鋼結(jié)構發(fā)展現(xiàn)狀

我國鋼結(jié)構總產(chǎn)值不斷增長，據(jù)中國建筑金屬結(jié)構協(xié)會數(shù)據(jù)，2018年，鋼結(jié)構產(chǎn)值6736 億元，占建筑業(yè)總值2.87%。2019 年，鋼結(jié)構產(chǎn)值突破7000億元。鋼結(jié)構產(chǎn)量2015 年5000萬噸，2018 年上升至7000 萬噸。2019 年達到8000 萬噸。鋼結(jié)構企業(yè)迅速成長。產(chǎn)量在50 萬噸以上的企業(yè)快速增長。

3 鋼結(jié)構行業(yè)發(fā)展情況

建筑業(yè)是廣泛應用鋼結(jié)構產(chǎn)品的行業(yè)，裝配式鋼結(jié)構建筑的推廣，為發(fā)展鋼鐵提供了機遇。鋼結(jié)構產(chǎn)業(yè)更加綠色可持續(xù)，加工施工方便、周期短、結(jié)構設計靈活，使用效果好等多種因素，能夠進一步調(diào)動鋼鐵、房地產(chǎn)以及建筑三者資源的優(yōu)化配置。

據(jù)中國建筑金屬結(jié)構協(xié)會數(shù)據(jù)，2018 年，全國建筑用鋼4.18 億噸，鋼結(jié)構用鋼占比為16.5%。工信部《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃（2016-2020 年）》，鋼結(jié)構用鋼量由2015 年的5000 萬噸增加到1 億噸。2019 年全國生產(chǎn)粗鋼10 億噸，同比增長8.3%。全年粗鋼產(chǎn)量，重點鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量占74.0%，其他占26.0%。2019 年，全國折合粗鋼表觀消費量9.5 億噸，同比增長9.6%。2020 年，全國粗鋼產(chǎn)量達10.53億噸，同比增長5.2%，鋼材產(chǎn)量13.25 億噸，同比增長7.7%。鋼材實際消費同比增長7%左右。

圖2 2012-2019 鋼結(jié)構產(chǎn)值

圖3 2012-2019 鋼結(jié)構產(chǎn)量

4 裝配式鋼結(jié)構建筑工業(yè)化的現(xiàn)實意義

黨的十八大提出要發(fā)展“新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”，2016 年國務院發(fā)布《關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》，要求積極推廣應用綠色新型建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構建筑。住建部2019 年十項重點工作明確提出“大力發(fā)展鋼結(jié)構等裝配式建筑”。2020 年住建部等多個部門印發(fā)關于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見的相關文件，鼓勵醫(yī)院、學校等公共建筑優(yōu)先采用鋼結(jié)構，積極推進鋼結(jié)構住宅和農(nóng)房建設等。發(fā)展鋼結(jié)構裝配式建筑是在國家經(jīng)濟發(fā)展到一定階段，在新時代經(jīng)濟環(huán)境下建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的方式，裝配式鋼結(jié)構建筑的天然優(yōu)勢會迅速進一步發(fā)揮，以EPC 建造推動鋼結(jié)構裝配式建筑發(fā)展，會逐步啟動建筑業(yè)生產(chǎn)方式的變化。

鋼結(jié)構具有節(jié)省環(huán)境資源、人力資源、提高生產(chǎn)率等優(yōu)勢。工程領域廣泛應用裝配式鋼結(jié)構，成為供給側(cè)改革的有效載體，為我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩提供了新的思路和發(fā)展方向，建筑鋼結(jié)構產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

5 裝配式鋼結(jié)構建筑存在問題

目前主要存在問題：一是裝配式鋼結(jié)構技術需不斷升級，標準規(guī)范需要持續(xù)地升級完善；二是行業(yè)對裝配式鋼結(jié)構新技術的支持有待加強，從產(chǎn)業(yè)配置、科研能力、軟件開發(fā)、設備研發(fā)等方面；三是裝配式鋼結(jié)構建筑產(chǎn)業(yè)鏈的上下游還有待完善，從開發(fā)、設計、加工、施工、監(jiān)理、咨詢，運營維護等產(chǎn)業(yè)鏈條完善；四是應合理化地考慮直接成本因素和社會效益的影響，從行業(yè)發(fā)展、綠色循環(huán)、工業(yè)化進程等全方位地進行成本評價，不能簡單地從純建安成本角度考慮。

6 鋼結(jié)構產(chǎn)能和鋼鐵行業(yè)發(fā)展

“十三五”期間，建筑鋼結(jié)構產(chǎn)量年均增長約為10%。（表1、圖4）

圖4 2015-2020 鋼結(jié)構產(chǎn)量增幅

表1 2016-2020 鋼結(jié)構產(chǎn)量

2019 年，全國新建建筑面積31.3 億m2，鋼結(jié)構建筑占比4.1%；2020 年，全國新建建筑面積30.7 億m2，鋼結(jié)構建筑占比6.2%。

表2 2019-2020 年在建鋼結(jié)構建筑面積占比（億平方米）

7 行業(yè)發(fā)展趨勢

建筑業(yè)現(xiàn)在的格調(diào)是基礎設施建設。2019 年，國內(nèi)重點鋼結(jié)構企業(yè)上報當年完工的重大工程233 項，鋼結(jié)構建筑增長比較快的領域是：城市超高層建筑46 項，占市場份額19.74%；機場航站樓、高鐵車站等23 項，占9.88%；文化體育場館設施68 項，占到29.18%。公共建筑占比達58.79%。2000 年以來，我國的粗鋼產(chǎn)量年均增速為11%、生鐵產(chǎn)量年均增速為10%。粗鋼產(chǎn)量在全球總產(chǎn)量中的占比增至57%，生鐵產(chǎn)量占比增至63%。

鋼鐵是典型的資源能源密集產(chǎn)業(yè)，又是能耗重點行業(yè)?！笆濉睍r期，在鋼鐵行業(yè)深入推進供給側(cè)結(jié)構性改革，節(jié)能降耗、超低改造等取得積極進展，噸鋼綜合能耗持續(xù)下降。中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020 年，我國重點鋼鐵企業(yè)噸鋼綜合能耗為545.27 千克/噸（以標準煤計），比2015 年下降了4.9%。

鋼鐵在社會各個領域都得到應用，要系統(tǒng)解決鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品，需要在用量大、分布范圍廣且易實現(xiàn)標準化的行業(yè)開展。建筑業(yè)以往也在應用鋼材，主要是各種鋼筋。鋼筋的使用和型鋼的使用，噸鋼能耗相差巨大，在綠色循環(huán)經(jīng)濟的方式上，型鋼和鋼板的優(yōu)勢更加明顯。鋼鐵業(yè)近年來開發(fā)出越來越多的新型鋼種，主要包括鋼板、薄板、型鋼、高強鋼。從家電行業(yè)來看，能一次成型的，不會拼接。橋梁鋼結(jié)構是一種新興起的鋼結(jié)構門類，鋼結(jié)構橋梁的應用越來越廣泛，如果從造價角度來看，鋼結(jié)構橋梁的節(jié)約成本方面更不占優(yōu)勢，但是逐步在推廣。

從鋼結(jié)構建筑本質(zhì)化方面來說，首先鋼結(jié)構建筑是綠色建筑，鋼結(jié)構施工是綠色施工：能實現(xiàn)建筑工業(yè)化，鋼材作為可回收利用材料，能夠減少建筑垃圾產(chǎn)生和直接間接的減少環(huán)境污染；鋼結(jié)構抗震性能優(yōu)越，特別有利于民生。

8 具體應用案例探索

鋼結(jié)構建筑應用鋼材，通常做法是選用市面上存在的現(xiàn)有的鋼材產(chǎn)品。而現(xiàn)有的鋼材產(chǎn)品屬于通用型材類。比如現(xiàn)有的H 型鋼的規(guī)格，不能夠完全滿足建筑設計直接選用的需求。因此需要二次加工，造成了浪費，二次加工的精度控制難度加大，在此前提下鋼鐵工業(yè)協(xié)會、房地產(chǎn)協(xié)會、建筑業(yè)協(xié)會、建筑金屬協(xié)會聯(lián)合發(fā)起推進裝配式鋼結(jié)構建筑活動。

工程實踐應用方面，國家體育場工程和央視新臺址工程，作為我國標志性鋼結(jié)構工程，在設計階段提出了高強鋼應用的材料需求。其中國家體育場工程采用的Q460 板厚達到110mm，Q460 用鋼350t；央視新臺址Q390 用鋼59400t，Q420 用鋼3400t，Q460 用鋼2700t。鋼材主要是舞陽鋼廠開展定型生產(chǎn)、定尺定扎，中冶建研總院對焊接工藝和方法進行了研究，最終確保工程順利完成。這是一項典型的建設設計需求與鋼材產(chǎn)品和工藝科研單位配合實例?；陧椖康奶厥庖饬x，實現(xiàn)的建筑功能確保安全，從成本上節(jié)約了大量的鋼材。為我國高強鋼在高抗震狀態(tài)的應用提供了設計依據(jù)和工程依據(jù)。

裝配式鋼結(jié)構住宅方面，基本都是矩形、H 型等鋼材，長度也是按照建筑層高確定，在定尺生產(chǎn)上具備天然的屬性。山東淄博鋼結(jié)構住宅項目大量應用了山鋼集團的鋼材，探索了鋼材選型鋼材的方式。更宜居性的實現(xiàn)住宅內(nèi)部功能，工程施工便捷快速，同時節(jié)約了材料。具有直接的經(jīng)濟效益和可借鑒的社會效益。

目前具體的工程案例，是基于工程需求等原因，尚未形成常規(guī)化、產(chǎn)業(yè)化的市場常態(tài)。仿效精裝修、板式家具、集成衛(wèi)浴等的行業(yè)已經(jīng)進入非常成熟的定制階段，結(jié)合建筑模數(shù)模型，系統(tǒng)性開發(fā)出幾何尺寸和性能指標與建筑相匹配的鋼材，是建筑鋼結(jié)構與鋼鐵工業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的必經(jīng)之路，一方面建筑為鋼鐵的應用提供了場景，且是廣泛的可持續(xù)的場景。另一方面，鋼鐵產(chǎn)品的進步促進建筑構件的選擇多樣化和建造模式工業(yè)化。

9 長遠發(fā)展趨勢和展望

我國是建筑大國和鋼鐵大國，鋼鐵和建筑產(chǎn)業(yè)在協(xié)同推廣三級螺紋鋼和鋼結(jié)構的工作有成功的先例。從政策和市場角度看，目前大基建對于應用鋼結(jié)構的積極性已經(jīng)得到了調(diào)動，未來的重點應加強產(chǎn)業(yè)層面的頂層設計，從供給端解決高強、耐火、耐蝕等高性能鋼材以及熱軋H 型鋼等高效能鋼材生產(chǎn)，從使用端加強鋼結(jié)構設計和標準的體系化建設，對整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展產(chǎn)生大的推動作用。

“藏鋼于民”、“藏鋼于建筑”是宏偉的統(tǒng)戰(zhàn)指導思想。對鋼產(chǎn)品的出口限制政策出臺、鋼鐵產(chǎn)能調(diào)整也是環(huán)境需求和產(chǎn)業(yè)升級需求。

鋼鐵和建筑是兩個規(guī)模巨大的行業(yè)，擴大鋼鐵材料應用外，更要放眼于兩大產(chǎn)業(yè)的業(yè)態(tài)變革、生態(tài)設計、智慧建造、網(wǎng)絡互聯(lián)、面向終端的鋼材生產(chǎn)部件化定制等根本性的產(chǎn)業(yè)升級大方向。

技術層面上，要出現(xiàn)更多的直接選用的“標準鋼材”，類似于螺栓、法蘭等。螺栓和法蘭等連接構件之所以能成為標準件，最早主要是因為加工難度大。與建筑模數(shù)匹配的鋼材，因其規(guī)模，必將出現(xiàn)一批批的標準構件。這種配合需要鋼材產(chǎn)品和建筑結(jié)構首先從標準規(guī)范層面相一致。產(chǎn)業(yè)層面，樹標桿、建標準、培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈將成為不斷協(xié)同發(fā)展的內(nèi)生動力。由此可能帶動的建筑材料生產(chǎn)方式和供應方式的根本性改變，對一部分鋼鐵企業(yè)會是一個轉(zhuǎn)型發(fā)展、構建和打造新業(yè)態(tài)的機會。