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钢结构住宅发展情况报告

发表于:2022-01-24 来源:钢结构装配式建筑网   浏览次数:

  钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架,同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成,其主要承重骨架是由钢构件或钢管混凝土构件所组成。

  一、国外及国内钢结构住宅发展历程回顾

  (一)国外钢结构住宅发展历程

  1. 发展起步时期

  18-20世纪初,随着工业革命的不断深入,资本主义经济快速发展,部分资本主义国家的钢铁工业得到有力促进,钢结构技术得以产生和初步发展。这个时期炼钢技术的产生和进步为钢结构发展提供了必要的物质基础。同时,力学相关理论在这个时期也发展迅速,这为钢结构的科学应用提供了理论基础。

  2. 初步探索时期

  20世纪初至中叶,由于钢结构的防火能力缺陷和钢筋混凝土结构的兴起,钢结构的发展进入低潮期。这个时期钢结构技术研究受到建筑师们的重视,逐步探索在钢结构住宅中运用钢结构技术和钢材特性来体现现代建筑理念,这为钢结构住宅的后续发展奠定了坚实基础。

  3. 全面发展时期

  20世纪50年代开始,钢结构开始全面进入住宅领域。进入60年代,西方资本主义国家钢材性能和产量取得了突破性进展,钢结构建筑的各种结构体系日益成熟,计算机技术也开始运用于钢结构建筑的辅助设计。从上世纪70年代开始,随着全球经济的发展,钢结构住宅技术在经济发达国家得到了全面发展,总体走向成熟。钢结构住宅技术的研究和应用已从欧洲、美洲的少数国家向更多的国家和地区推广,亚洲的日本、韩国和中国台湾地区钢结构住宅发展尤为典型。从这个时期开始,钢结构住宅逐步走向工业化生产,这是钢结构技术发展成熟的重要标志。

  目前,瑞典、美国、澳大利亚和日本的钢结构住宅占新建住宅总面积的比例分别约为 80%、75%、50%和 20%。

  (二)国内钢结构住宅发展历程

  1. 发展准备阶段

  新中国成立初期到上世纪80年代初,我国由于钢材产量低,一直以“节约用钢”作为基本国策,钢结构在建筑中的应用局限于一些标志性公共建筑和工业建筑中,在民用住宅建筑中只有一些零星的应用尝试。20世纪80-90年代,我国钢结构在建筑领域的应用主要集中在高层和超高钢结构建筑。在此期间,全国大约建了40多栋高层钢结构建筑,建筑面积在320万平方米左右。但用在钢结构住宅方面很少,处在探索性的开发、研究阶段。

  2. 探索启动阶段

  从上世纪90年代开始,我国开始探索钢结构建筑更多的应用在住宅建筑中。这个阶段钢结构住宅部分从国外引进或合作建造完成,例如:北京恩济里小区的7层钢结构住宅,主要材料由意大利提供;山东烟台在滨海地区引进了200栋日式别墅;北新集团引进了意大利的三层别墅。

  同时,国内的钢结构住宅先驱者开始进行钢结构住宅的研制、开发和建造。例如:1994年,上海浦东北蔡建造了一栋8层钢结构住宅楼,采用框架承重体系;1998年,中铁紫荆钢结构公司建设一幢3层实验楼,采用钢框架-核心筒结构。

  可以看出,这个阶段国内相关单位逐渐提高了对钢结构住宅的重视程度,进行的探索为钢结构住宅发展起到了重要推动作用。

  3. 积极推广阶段

  自1996年起,我国钢材年产量连续超过1亿吨,并跃居世界首位,这为钢结构住宅的发展提供了基础和保障。经过多年的探索实验,公众对钢结构优越性的认识逐渐提高,我国开始进入钢结构住宅快速发展时期。

  这个时期,政府部门为了推动钢结构住宅发展,出台了一系列的激励政策。例如:1998年11月,原建设部发布的“建筑技术政策”(1996年-2010年),具体提出了发展钢结构的要求;原建设部、国家冶金工业局联合组织制定的《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》明确指出:钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点。

  经过多年发展,我国已经具备发展钢结构住宅的有利条件。一是我国的钢产量稳居世界第一,能够充分保证建筑市场的用钢需求;二是国际上已经有相当成熟的钢结构住宅建筑技术和经验,可供借鉴;三是我国钢结构建筑的有关技术标准和规范相继颁布,并且多个钢结构设计软件也已投入使用;四是我国冶金工业的发展为钢结构进入住宅领域提供了保障。

  4. 高质量发展阶段

  党的十八大确定生态文明目标后,政府更加重视钢结构住宅产业化发展。2013年以来,我国钢结构建筑用钢量年均增速保持在10%以上,钢结构住宅的发展迎来了战略机遇期,逐步实现从高速增长到高质量发展的转变。

  这个阶段,钢结构生产企业开始注重核心技术的研发与应用,以提升产品质量和企业效益为驱动,坚持技术、管理、组织、机制等方面的创新,通过推动关键核心技术、产业结构、技术与产品集成能力、软件及信息化技术等方面的升级,不断提升钢结构住宅质量,并加快在钢结构住宅的发展模式、产品结构体系、资源配置方式、产业成长路径等方面的研究。

  企业面对装配式钢结构行业的全球化发展趋势,紧跟国家新一轮对外开放步伐,积极参与“一带一路”建设,统筹谋划好“走出去”与“引进来”两个大局,积极推动自身发展。

  二、钢结构住宅的优势

  (一)钢结构住宅符合绿色和可持续发展理念

  钢结构住宅的建造方式充分体现绿色发展理念,可以实现节约、清洁、安全和高品质、高效率、高效益。在建造过程中能节约资源、保护环境,是建筑业摆脱传统粗放建造方式、走向现代建造文明的可持续发展之路。在面临巨大资源环境压力的条件下,通过使用绿色建材和先进的技术与工艺,建立与绿色发展相适应的建造方式是实现资源节约、环境保护的技术条件和产业基础。

  (二)钢结构住宅具有工业化特质

  钢结构住宅产业化程度高,具有标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理的鲜明特征,可以运用现代工业化的组织方式和生产手段,对钢结构住宅建筑生产全过程的各个阶段的生产要素进行系统集成和整合,钢结构住宅适合大规模工业化生产。

  (三)钢结构住宅建造与信息化融合

  钢结构住宅在生产过程中,与BIM信息技术可以深度融合。钢结构住宅的建造过程,将设计、生产、运营维护有机结合,解决整个行业发展的“碎片化”与“系统性”的矛盾问题,包括技术与管理的“碎片化”,体制机制的“碎片化”。通过信息互联技术与企业生产技术和管理的有机融合,实现企业管理数字化和精细化,从而提高企业运营管理效率,达到提升社会生产力的目标。

  (四)钢结构住宅具有良好的环保与抗震性能

  钢结构住宅采用新型建筑材料和装配式生产方式,属于节能环保住宅,且替代了传统砌筑、现浇等落后生产方式及建筑材料,保护土地资源,保障国民经济可持续发展。

  钢结构住宅具有高防灾减灾能力。钢结构有较好的延性,当结构在地震动力作用下破坏时吸收较多的能量,可降低脆性破坏的危险程度,尤其在高烈度地震区,使用钢结构更为有利。

  三、我国发展钢结构住宅的条件与前景

  (一)我国发展钢结构住宅的条件

  在物质基础方面,我国的钢产量早已跃居世界第一位。2018年,我国的粗钢产量为9.28亿吨,同比占全球粗钢产量的51.3%。钢材产量和质量持续提高,钢结构的造价也有较大幅度的降低。钢材供过于求的新形势,为我国发展钢结构住宅打下坚实的物质基础。

  在技术条件方面,近年来,我国的钢结构生产企业和相关科研机构坚持和加强产业技术引领作用,持续深化技术创新,在钢结构建筑的设计、制造、施工等各方面技术都取得了突破性进展。例如:钢结构深化设计技术、厚钢板焊接技术、大型钢结构滑移安装技术、钢与混凝土结构结合技术、高轻度钢材应用技术等,这些新技术的广泛应用极大的提升了钢结构建筑的质量和品质。

  在政策支持方面,我国政府高度重视钢结构建筑的发展,多项推动钢结构发展的政策相继出台。《“十三五”装配式建筑行动方案》明确提出,到2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上。目前我国31个省份都已经制定了装配式建筑发展规划。

  浙江、山东、四川、湖南、江西、河南六个省为落实2019年4月住建部召开的“推进钢结构装配式住宅建设座谈会”会议精神,分别提出开展钢结构住宅建设试点,并明确了试点目标。

  由此可见,中央及地方政府均十分重视钢结构在建筑领域的应用,并积极鼓励钢结构的产业化发展。随着更多支持政策的推出与相继落地,我国钢结构行业迎来了最佳发展时期。

  (二)我国钢结构住宅的发展前景

  1. 产品设计标准化

  标准化设计是钢结构住宅的特点之一,能够有效提高深化设计、采购、加工等工作的效率,提高施工便捷性。在做好标准化设计的同时,兼顾个性化设计,是未来钢结构住宅的发展方向。主要包括:建筑户型的标准化、结构构件标准化、部件标准化、部品标准化。

  2. 全寿命周期一体化设计

  钢结构住宅是一个完整的建筑系统,涉及设计、制作、运输、施工、装饰装修、管理等全方位的工作,需要综合考虑各专业协调问题,提高钢结构住宅适用性能。

  一体化设计是未来的发展趋势。由建筑设计牵头的结构设计、装饰设计和机电设计一体化,考虑结构与建筑的融合,模数和标准化的部品构件。装饰设计与结构设计的相互融合,装饰与结构的连接节点互留以及标准化的连接方式,是未来的发展方向。

  3. 施工过程机械化

  “好、快、省”是施工企业的核心竞争力,而“快”是目前钢结构企业应该实现但还未实现的目标,需要施工组织理念、配套的施工设备和器具的创新,也是施工企业的竞争力的主要体现方式,快速施工能力是核心竞争力的发力点。

  未来的自动化施工设备应根据钢结构住宅的配套部品部件安装施工需求,分类分项进行开发,达到高质量完成安装施工质量的同时,减少产业化工人的需求,在不断推广应用过程中不仅可保证钢结构住宅的品质,还可以降低建造成本。

  4. 工程EPC总承包

  钢结构住宅是一个完整的建筑系统,适用于工程EPC总承包管理模式,施工企业应由专业分包商向建筑系统集成商转变,由工程EPC总承包单位完成设计、采购、土建、钢结构安装、装饰、交付等各环节的施工,有利于各专业协调,减少纠纷,有利于质量、进度、成本的控制。实现项目EPC总承包管理层、专业施工管理层分开的目标,通过强化项目EPC总承包管理层对项目整体的服务、协调、管控,提高大型、复杂项目的EPC总承包管理水平。

  四、装配式建筑生产企业抽样调查情况

  为了解装配式钢结构建筑生产企业的发展情况、发展中遇到的主要问题,提出发展建议。中国施工企业管理协会课题组通过问卷调查、实地走访等方式对福建、广西、海南、河北、湖南、江苏、江西、辽宁、山东、山西、陕西、上海、浙江、吉林、广东(含深圳)等省市的89家装配式生产企业进行了抽样调查。为了全面了解装配式建筑发展情况,本次抽样调查采集数据包括装配式混凝土生产情况。

  2018年,抽样企业完成产值60513824.36万元,近三年的产值复合增长率为8.92%,营业收入48828682.32万元,新签合同额82740077.11万元,实现利润1340054.63万元,产值利润率为2.2%。

  截至2018年底,抽样企业共有生产线658条,装配式混凝土产能658.03万m3,装配式钢结构产能 211.14万吨。装配式生产企业产能利用率为47.09%,其中:装配式混凝土生产企业产能利用率为42.72%,装配式钢结构生产企业产能利用率为69.11%。

  2018年,抽样企业完成装配式建筑施工面积6253.27万m2,占全国配式建筑施工总面积的32.91%,其中:装配式混凝土建筑5337.02万m2,装配式钢结构建筑916.25万m2;

  2018年,抽样企业完成装配式住宅施工面积3958.43万m2,其中:装配式混凝土住宅3849.15万m2,占比为97.23%,钢结构住宅109.28万m2 ,占比为2.77%;保障性住宅施工面积1770.89万m2,占比为44.73%,商业住宅施工面积2187.54万m2,占比为55.27%。

  装配式混凝土住宅中保障性住宅施工面积1701.81万m2,商业住宅面2147.34万m2,钢结构住宅中保障性住宅施工面积69.08万m2,商业住宅施工面积40.20万m2。

  按资质类别看,特级资质企业数量占抽样调研企业总数的44.94%,特级资质企业完成产值55148192.42万元,占抽样企业完成产值的91.1%,产值利润率为2.08%,装配式混凝土产能利用率40.07%,装配式钢结构产能利用率84.93%。

  一级资质企业数量占抽样调研企业总数的28.08%,一级资质企业完成产值5122625.19万元,占抽样企业完成产值的8.4%,产值利润率3.49%,装配式混凝土产能利用率46.96%,装配式钢结构产能利用率64.51%。

  专业生产企业数量占调研企业总数的26.98%,专业生产企业完成产值243006.74万元,占抽样调研企业完成产值的0.5%,产值利润率4.5%,装配式混凝土产能利用率39.37%,装配式钢结构产能利用率48.6%。

  可以看出,特级资质企业参与装配式建筑生产的比例较高。专业生产企业的产值利润率较高。不同类型企业的装配式钢结构产能利用率高于装配式混凝土结构,也体现出装配式钢结构建筑呈现良好的发展态势。

  五、钢结构住宅发展中存在的主要问题

  (一)鼓励钢结构住宅发展的相关政策落实不完全到位

  钢结构建筑的高质量发展离不开政府的大力支持,虽然政府行政主管部门提出了大力发展钢结构住宅的倡议,出台了相关文件,但整体而言政策性文件在落地时与发展目标有较大距离,地区差异也比较明显。一方面,为了让开发企业投资落地,部分政府主管部门提出过高的装配式建筑发展目标或给予企业多种优惠的承诺,但在实施中无法全部兑现,影响了企业的积极性,致使部分投资不能转换为实际的产能。另一方面,各地出台的相关政策较多,但在规划审批、土地供应、财政金融等方面出台政策的实质性吸引力不够,导致开发、生产、施工企业推进钢结构住宅的积极性不高,全面推进钢结构住宅的市场环境还没有形成。

  (二)钢结构住宅的市场认可程度有待提高

  目前,社会公众对钢结构住宅的认可程度较低,钢结构住宅占整个住宅市场的份额不足2%。主要有以下三个方面的原因:一是宣传力度不足。目前对钢结构住宅的优良性能和节能环保优势宣传不足,消费者对钢结构住宅在结构安全性、耐久性、防火、防腐性能等方面存在认识误区。二是技术储备不足。部分开发、设计、部品生产、施工、监理、检测企业对建造方式的转变认识不够,技术和生产能力储备不足。三是初期成本投入比较高。钢结构住宅需要建筑构件的预制生产,因此前期需投入大量的资金购买大型生产、运输及吊装等设备,导致企业的初期成本投入高。

  (三)钢结构住宅生产企业产能利用率不高

  钢结构住宅尚未形成成熟统一的技术体系,影响了规模化推广进程。在抽样调查中发现地方企业的产能利用率差异很大,最高达47%,部分地方部品部件产能过剩,部分地方供不应求。从区域布局看,多数地区尚未打破行政区域界限去统筹规划生产企业的数量和产能,在产业布局上只是局限于本行政区域内,不能从整体的角度去统筹考虑,极易导致区域布局不合理,产能过剩与产能不足并存。从企业层面看,企业缺乏整体性技术解决方案,钢结构住宅三板(外墙板、内墙板、楼板)技术体系有待完善,外围护结构渗漏、施工效率低等问题依然存在。尚未适应施工方法的转变导致生产效率降低,企业成本增加,对企业项目管理、产能利用和盈利能力都提出了新的挑战。

  (四)专业技术人才短缺制约市场发展

  装配式钢结构建筑涉及不同于传统的施工工艺和施工流程,对装配式钢结构建筑施工管理和施工过程均提出新的要求,目前行业中专业技术人才仍然缺乏。一方面,施工管理人员技术能力仍需加强。许多施工管理人员对新型建造方式还处在感性认识和起步摸索阶段,缺乏系统的学习培训及实践经验,还不能完全满足新型建造方式的需求。另一方面,复合型技术人才短缺。装配式钢结构建筑建造过程中除了蓝图设计,还需要部品部件的深化设计,需要将装配施工与现浇施工进行衔接、搭配,懂设计、会施工、能管理的复合型技术人才紧缺制约了装配式钢结构建筑的发展。

  六、推动钢结构住宅发展的建议

  (一)加快相关鼓励政策落地实施

  建议因地制宜的不断完善钢结构住宅相关政策体系。一方面,地方政府要在推进钢结构住宅工作中,将重点推进地区、积极推进地区和鼓励推进地区的发展节奏有机地协同起来;将装配式混凝土建筑、装配式钢结构建筑、装配式木结构建筑的发展有机地协同起来;将装配式建筑不同环节的供需有机地协同起来。另一方面,装配式钢结构建筑要实行“双轮驱动”和“两方面同步”。“双轮驱动”即试点示范省市和基地企业同步推进。各地可在借鉴先进经验的基础上,创造性地制定本地更接地气的政策措施。“两方面同步”即公共建筑和住宅同步发展。在确定钢结构建筑发展目标和总体布局的基础上,明确钢结构建筑发展管理部门,建立联动机制。

  (二)加强政策引导和舆论宣传

  一是在发展初期通过规划和财政政策调动市场积极性。从示范城市、产业基地、示范工程、科研项目和人才培训等方面加大财政资金投入力度,鼓励采用以奖代补的形式。二是建立政策弹性机制,待钢结构住宅发展日益成熟后逐步取消激励政策。应充分发挥财政资金“四两拨干斤”作用,撬动更多金融资本、民间资本和社会资本支持装配式建筑的健康发展。三是大力宣传推广钢结构住宅在节能环保、抗震性、节约成本等方面的优势,消除公众对钢结构住宅的认识误区,提高全社会的认知和认同度。

  (三)推动装配式钢结构生产企业转型升级

  建议钢结构生产企业适应新形势,不断加大关键技术研发和转型升级步伐。一方面,完善促进钢结构住宅科技成果转化的政策环境。建立新技术、新产品、新工艺的评估推广机制,编制相关图集、指南等标准规范,促进关键技术和成套技术科技成果产业化。另一方面,推动企业管理能力现代化建设,引导企业向工程总承包方向转型。钢结构住宅对于设计、制作和施工的一体化要求高,采用工程总承包方式可以有效地建立先进的技术体系,提高管理效率。打通产业链的壁垒,解决设计、采购施工一体化问题,技术与管理脱节问题,实现资源优化和效益最大化。

  (四)逐步建立产教融合的专业人才培养体系

  建议按照《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》(国办发〔2017〕95号)要求,结合市场需求和企业实际分三个层次建立装配式建筑人才培养体系。在高层次专业人才培养方面,通过选拔企业优秀专业技术人才,参与国内关键技术研究、参加国内外行业技术交流等方式进行深入探索,掌握行业前沿技术,创建企业核心技术及施工技术体系。在一线专业技术管理人员培养方面,要通过定期开设“装配式建筑技术管理人才培训班”进行专业知识培训,掌握装配式建筑专业技术和管理方式,再通过项目技术应用,实现理论与实践的结合。在专业技能工人培养方面,要依托于高校和高职院校开设装配式建筑专业课程,结合课堂教学、现场实操、实践练习等方式,加强在校学生专业化素质培养,为装配式建筑产业的发展提供专业化人才支撑。

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