建筑鋼結構提升熱軋型鋼的使用占比的思考

趙洋　趙丹　王市均　趙一臣

關鍵詞：建筑鋼結構 熱軋型鋼 使用占比

0.前言

建筑工業(yè)化是符合人類高質(zhì)量科學發(fā)展的重要舉措。《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2024 年本）》的發(fā)布，充分表明了只有符合綠色、低碳、智能等高質(zhì)量發(fā)展方向的制造業(yè)領域，有利于促進形成強大國內(nèi)市場的領域，有助于滿足人民對美好生活需要的服務業(yè)短板領域等。均受到鼓勵且發(fā)展?jié)摿^大的行業(yè)產(chǎn)業(yè)。對比全球發(fā)達國家地區(qū)熱軋型鋼用于建筑鋼結構領域成功案例，國內(nèi)用熱軋型鋼替代冷彎焊接型鋼加工制作建筑鋼結構，市場空間潛力巨大。

1.建筑鋼結構熱軋型鋼的份額現(xiàn)狀

2022年，中國鋼鐵消費量9.65 億噸，其中建筑鋼材使用量占53%，形成每年5 億噸的建筑用鋼的市場蛋糕。

2.建筑鋼結構的標準概況

黨的二十大強調(diào)，要“堅持把經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上”，“推進工業(yè)、建筑、交通等領域清潔、低碳轉(zhuǎn)型”。建筑業(yè)是重要的實體經(jīng)濟，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供重要支撐。2022 年，建筑業(yè)總產(chǎn)值31.2 億元，增加值達到8.3 萬億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重達6.9%，吸納就業(yè)超過5000 多萬人；對外承包工程完成營業(yè)額1549.9 億美元，按2012 年增比32.9%，“中國建造”品牌已享譽全球。下面針對裝配式鋼結構建筑國家標準技術支撐予以簡要分析。

2.2 關于JGJ《鋼結構住宅評價標準》專家組審議予評價

項目：遷西縣東湖灣四期鋼結構住宅項目/廣西防城港津西美墅館鋼結構住宅項目

津西JST 裝配式鋼結構建筑技術體系，符合國家建筑工業(yè)化和綠色建筑發(fā)展需求，取得以下創(chuàng)新成果：

（1）基于熱軋H 型鋼綠色低碳等特性，研發(fā)了津西JST 裝配式鋼結構建筑成套技術，涵蓋建筑設計、結構選型、節(jié)點構造、材料選用和施工建造等設計施工全過程。

（2）針對項目特點、所處區(qū)域及氣候條件，提出了裝配式鋼結構建筑圍護系統(tǒng)應用ALC 板的多種解決方案，滿足外圍護系統(tǒng)保溫、熱、隔、防火和防滲等性能要求，施工快捷。

（3）基于DFMA 的理論和方法，建立了面向制造和裝配的建筑設計方法，提出津西JST 裝配式鋼結構建筑設計指南，制定了裝配式鋼結構建筑DFMA 檢查表，為建筑設計、施工建造、運營維護提供依據(jù)。

該技術體系成果獲得專利授權11 項，發(fā)表論文18 篇，在江蘇泰州“南韻家園”、江蘇東臺“寧熙悅府”、廣西防城港“津西美墅館”和河北遷西“東湖灣”等項目得到應用，取得了良好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益，具有推廣應用價值。

2.3 住建部“1-3”標準化設計和生產(chǎn)體系

為貫徹住建部9 部門印發(fā)的《關于加快以新型建筑工業(yè)發(fā)展的若干意見》要求，對標準化理念，貫穿于新型建筑工業(yè)化項目的設計、生產(chǎn)、施工、裝修、運維全過程，住建部標定司著力打造“1.3”標準化設計和生產(chǎn)體系。

2.3.1 一本標準

行標《裝配式住宅設計選型標準》，旨在引領設計單位實施標準化集成設計，重點解決裝配式建筑標準化設計與標準化構件和部品部件應用的銜接問題，為設計人員提供強有力技術指導，推廣“少規(guī)格、多組合”的設計方法。

2.3.2 三本指南

《鋼結構住宅主要構件尺寸指南》、《裝配式凝混凝土結構住宅主要構件尺寸指南》、《住宅裝配化裝修主要部品部件的標準化尺寸指南》，明確了主要部品部件的標準化尺寸，用于指導生產(chǎn)單位開展標準化批量生產(chǎn)，從而逐步降低生產(chǎn)成本，推進新型建筑工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展，凸顯“安全"、“工業(yè)化"、“標準化”面向?qū)α慨a(chǎn)標準化設計思維的DFMA 一體化。

國家政策持續(xù)發(fā)力全面支持鼓勵高質(zhì)量科學發(fā)展走工業(yè)化建筑之路，在低碳、綠色“好房子”理念的指導下，熱軋型材替代冷彎、焊接型鋼在鋼結構中的應用，完全具備了天時、地利與人和的大環(huán)境。

3.建筑鋼結構提升熱軋型鋼使用路徑分析在建筑鋼結構探討提升熱軋型鋼使用占比，無外乎一是在鋼結構傳統(tǒng)制作轉(zhuǎn)變冷彎與鋼板拼焊直接用熱軋型鋼替代（主要考慮在安全的前提下，盡可能滿足單件的寬厚比和高寬比，從而合理控制用鋼量）；二是從建筑方式上著手，加大裝配式鋼結構建筑在裝配式建筑中的比例。

3.1 精細梳理，切分好每年5 億噸建筑用鋼市場蛋糕

堅持“將戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)槿蝿?，將任務轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖俊保葟摹叭鍐巍比胧?，選好路徑、找到入口。細分清單，將建筑領域所有細分市場的現(xiàn)狀逐項摸清，最大限度展示建筑用鋼市場的全貌，完成好第一張“普查”清單；分析研判變化中尋找機會，找出未來有增長潛力的細分領域，完成增長清單摸底；在具有增長潛力、需要行業(yè)協(xié)調(diào)聯(lián)動的領域設計專題。

3.2 對接產(chǎn)業(yè)，使上游使鋼材貼近終端需求

企業(yè)競爭已不局限于單一的產(chǎn)品間競爭。本質(zhì)上，是其所在產(chǎn)業(yè)集群與另外一個產(chǎn)業(yè)集群的競爭。廣大經(jīng)營主體要善于洞察產(chǎn)業(yè)新趨勢，積極把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，努力在全球價值鏈分工中贏得主動。

3.2.1 做足項目調(diào)研功課

鋼廠經(jīng)營與品種研發(fā)人員，深入裝配式鋼結構建筑項目調(diào)研工作，掌握好第一手材料，不同類型建筑設計施工中，歸納出常規(guī)使用的熱軋型鋼型號與材質(zhì)在梁、柱不同部位制作鋼結構“明細表”（見表1），作為鋼廠開發(fā)建筑結構用鋼的第一步；統(tǒng)計不同類型建筑項目，分類歸納出主流冷彎、焊接鋼結構構件能否熱軋生產(chǎn)實現(xiàn)熱軋規(guī)格對其替代（見表2）。

3.3 關注課題專項，探討熱軋型鋼構件標準化產(chǎn)品開發(fā)及其配套應用

3.3.1“十四五”國家重大研發(fā)項目

“5.3 高效能標準化鋼結構體系與應用關鍵技術”系科技部下達的，該課題當下由中國建筑標準研究院有限公司牽頭，馬鋼、中國鋼結構協(xié)會等單位參與。圍繞熱軋型鋼構件化研發(fā)，推進設計標準化，構件生產(chǎn)工廠化大批量制作，依托模數(shù)化手段，開發(fā)生產(chǎn)鋼結構構件專用建筑截面規(guī)格產(chǎn)品。

3.3.2 超大規(guī)格H 型鋼高性能熱成形技術

中重科技（天津）股份獲批承擔“十四五”國家重點研發(fā)計劃，“高性能制造技術與重大裝備”重點專項的“超大規(guī)格H 型鋼高性能熱軋成形技術”項目擔任牽頭單位，中冶京誠、北科大、太原理工、鞍山紫竹、中鐵工程設計咨詢、東北大學、冶金信息標準研究院、馬鋼、燕山大學形成產(chǎn)學研用全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新團隊。

將實現(xiàn)世界最大規(guī)格異型坯連鑄、世界最大規(guī)格HN1600*500 高性能熱軋H 型鋼工藝及裝備、智能化控制、控軋控冷及產(chǎn)業(yè)化應用全產(chǎn)業(yè)鏈技術的突破，成為新的大國重器。推動制造技術向“材料-結構-功能”一體化的高性能設計制造轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)高性能制造技術和重大裝備的自主可控。

熱軋超大H 型鋼具有抗彎模量大、鋼結構強度高、制造成本低、綠色可回收、易組裝施工等優(yōu)勢。廣泛應用于先進軌道交通、鋼結構橋梁、億噸級港口、鋼結構建筑、海上平臺等面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場和國家重大需求的新型基礎設施建設，為國家重大工程提供重要支撐。

國家標準化管理委員會發(fā)【2023】63 號下達項目計劃，2023 2344-T-605 GB/T11263《熱軋H 型鋼和剖分T 型鋼》，結合設計需求，針對超大腹板高度的H 型鋼（H 值不低于1200mm）應重點考慮該類型熱軋H 型鋼在橋梁組合結構等領域的應用，建議擴展后的超大規(guī)格H 型鋼的型號擴增至1700mm*550，型號高度和型號寬度均按50mm 進檔。同時，也側(cè)重了《鋼結構住宅主要構件尺寸指南》所列舉框架梁常用熱軋H 型鋼、非框架梁常用熱軋H 型鋼、柱常用熱軋H 型鋼截面尺寸規(guī)格補缺（框架梁用：H300*150*8*12、H350*150*6*11、H350*150*6*19、H350*150*10*19、H400*200*8*13、H400*200*10*21；非框架梁H250*125*6*9、H250*150*6*9、H300*150*6*9、H350*150*6*11、H350*150*6*19、H350*175*7*19、H400*200*8*13、H400*200*8*21；柱用：H200*200*8*12、H250*250*9*14、H300*300*8*15、H300*300*10*15、H350*350*12*19）。

3.3.3 中冶“181 計劃”的介紹

2023 年12 月22 日，中冶建研總院牽頭承擔的中國中冶“18 計劃"重大研發(fā)項目"熱軋型鋼構件標準化產(chǎn)品開發(fā)及其配套應用技術研究"工作啟動大會召開。國家鋼結構工程技術研究中心裝配式標準化建筑研究院聯(lián)手津西集團型鋼產(chǎn)線對接落地課題，緊緊圍繞“熱軋型鋼及配套設計關鍵技術研究”、“熱軋型鋼及配套軋制關鍵技術研究”、“熱軋型鋼及配套施工關鍵技術研究”、“熱軋型鋼及配套智能建造關鍵技術研究”、“熱軋型鋼及配套低碳技術研究”。

4．結論

提升熱軋型鋼在建筑鋼結構加工制造使用占比是項綜合性系統(tǒng)工程。首先從設計層面徹底轉(zhuǎn)變以拼焊為主轉(zhuǎn)向熱軋，包括常用設計軟件熱軋型鋼開發(fā)與YJK/PKPM 系統(tǒng)植入與融合；同時研發(fā)出鋼框架以熱軋型鋼為主材的配套結構體系。其次是解決建筑用熱軋型鋼滿足構件性能（寬厚比、高厚比）材料供應瓶頸問題，攻破現(xiàn)有軋機軋制力不夠、輥環(huán)小導致大尺寸H 規(guī)格生產(chǎn)不了的問題（中重科技一米七產(chǎn)品智能軋機開發(fā)）。沿著綠色零碳工廠高質(zhì)量科學發(fā)展之路，捕捉碳足跡，開拓境外市場。做好本土項目，融入“好住、好料、好省、好看、好值”五好標準，終會迎來熱軋型鋼的鋼結構之春天！

作者簡介：

趙洋，男，本科，津西集團銷售公司側(cè)重型鋼產(chǎn)品推廣。