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我国钢结构未来的发展

发表时间:2015-06-14【

我国钢结构未来的发展

一、我国已经具备了发展钢结构建筑的条件

(一)我国建筑业持续、稳定的发展

我国经济持续快速发展,建筑业作为国民经济的支柱产业,更是发展迅速。据国家统计局统计,从2002年到2006年,我国固定资产投资从43500亿增加至109870亿,年均增长26%;同期,建筑业总产值由18527亿元增加到40975亿元,年均增长22%,建筑业增加值由7005亿元增加到11653亿元,年均增长13.6%。2004~2006年,建筑业增加值占GDP 的比重稳定在5%~7%,成为拉动国民经济快速增长的重要力量。

(二)建筑钢材数量、品种、质量已基本满足钢结构行业发展的需要

2005年钢材产量达到3.71亿吨,2006年钢材产量己达到4.18亿吨,预计 2007年粗钢产量达4.9亿吨左右,人均消费300公斤左右。马钢、莱钢生产的热轧H型钢从零开始到2006年底产量达到500多万吨。2006年彩涂板产量212万吨,实际己达500万吨。其他钢结构用的型钢、钢管、高频焊接H型钢、冷弯型钢及镀层钢板等都有明显增长。

(三)钢结构企业发展迅速、应用领域不断扩大

最近各地成立了一些钢结构设计研究所,专门从事钢结构的结构设计、详图设计和咨询工作。涌现出一大批优秀钢结构设计机构,设计软件和科研成果不断开发,修订了钢结构设计、施工质量验收规范、编写技术规程、设计图集等90多本,出版了大量钢结构专业教材、论文著作和应用手册。

30多家特级钢结构制造企业(年产量超过5万吨的企业称为特级企业)走在行业前头,有的年产量己超过20万吨,制造水平达到了国际先进水平。近千家中小企业发挥自己的特长,形成钢结构加工行业百舸争流的大好形势。

30多家有实力的钢结构安装企业承担了国内重点大型钢结构工程的安装。新技术、新工法、新设备层出不穷,其施工安装水平达到了国际先进水平。

钢结构配套产品齐全(包括高强螺栓、栓钉、各类焊接材料、各种连接件及保温隔热材料),加工设备制造厂发展迅速,满足了钢结构行业的需求。

(四)我国钢结构总量及预测

我过钢结构总量及预测(见表1)具有以下特点:

1.上海、浙江、江苏地区钢结构加工量约为350万吨以上,约占全国钢结构加工量的1/3以上。

2.2005年中治集团下属冶金建设公司钢结构加工总量达200万吨。

3.工业建筑(厂房)钢结构用量约为230万吨,民用建筑(房屋)约为150万吨,它们之间的比例约为6:4。

4.所用钢材品种的比例:中厚板(包括特厚板)约占50%以上,热轧H型钢占15%左右,彩涂板(包括镀锌板)占12%,管材占3.5%左右,其他型钢及冷弯型钢约占19%。

(五)政府加强了钢结构发展的政策引导和支持

1.编制行业规范及导则

目前,我国已基本编制修订完成建筑钢结构的钢材设计、制造、施工等有关国家行业标准、规范约90本,并编制了《住宅性能评定指标体系》、《公共建筑节能设计标准》、《健康住宅建筑技术标准》等标准。建设部编制2010年《建设事业技术政策纲要》,并于2001年底发布了《钢结构住宅建筑产业化技术导则》。

2.编制“十一五”建筑钢结构发展目标

(1)积极扩展建筑钢结构用钢材的品种,提高产品性能。研究和开发高性能建筑专用钢材系列产品,包括优质焊接结构钢、高强度优质厚板、优质可焊铸钢等;扩大冷弯型钢和热轧H型钢的品种和规格,包括大截面冷弯管材、大截面H型钢和轻型H型钢等;合理推广采用耐候钢、耐火钢、Z向钢和药芯焊条等。2010年,将基本实现建筑钢结构用钢国产化的目标。

(2)大力推动建筑钢结构的发展,进一步提高应用技术水平。高层和超高层建筑优先采用合理的钢结构或钢-混凝土结构体系;大跨度建筑积极采用空间网格结构、立体桁架结构、索膜结构以及施加预应力的结构体系;低层建筑大力推广采用经济适用的轻型钢结构体系。2010年,建筑钢结构用钢量争取达到国家总产钢量的6%,同时,建筑钢结构的综合技术水平接近或达到国际先进水平,并逐步实现产业化。

(六)重视和发展钢结构建筑逐渐得到了认同

钢结构建筑是一种新型的节能环保的建筑体系,被誉为21世纪的“绿色建筑”之一,是一种节能环保型、能循环使用的建筑结构,符合发展省地节能建筑和经济持续健康发展的要求,在高层建筑、大型工厂、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅建筑中更能发挥其自身优势。

二、各类建筑钢结构的发展和技术特点

(一)高层重型钢结构

高层钢结构建筑是一个国家经济实力和科技水平的反映,又往往被当作一个城市的标志性建筑。从20世纪80年代至今已建成和在建高层钢结构达80多幢,总面积约600万平方米,钢材用量60多万吨。北京和上海新建和在建高层钢结构就超过10幢。如上海环球金融中心(101层、高492米、用钢量6.5万吨)、中关村金融中心(建筑面积11万平方米、高度为150米、用钢量1.5万吨)、LG大厦(建筑面积25万平方米、高度为110米、用钢量1.0万吨)等。今后,全国每年将有200~300万平方米高层钢结构建筑施工,用钢量约45万吨 。

(二)大跨度、空间钢结构(包括膜结构)

近年来,以网架和网壳为代表的空间结构继续大量发展,不仅用于民用建筑,而且用于工业厂房、候机楼、体育馆、大剧院、博物馆等。无论在使用范围、结构型式、安装施工工法等方面均具有中国建筑结构的特色。如杭州、成都、西安、长春、上海、北京、武汉、济南、郑州等地的飞机航站楼、机库、会展中心等建筑,都采用圆钢管、矩型钢管制作为空间桁架、拱架及斜拉网架结构,其新颖和富有现代特色的风格使它们成为了所在城市的标志性建筑。

据中国钢结构协会空间结构分会统计:网架和网壳的生产近三年已趋于平稳状态,每年建造1500座,约250万平方米,用钢约7万吨;空间桁架,2001年建造20座,60万平方米;悬索结构,1991年至今建造7座,15218平方米;膜结构,2001年建造40座,11.7万平方米;悬索和膜结构目前处于发展阶段,用量还不大,专家预计每年将以20%的速度增加。

网架和网壳的设计规程正在修订,将合二为一;膜结构设计规程己经出版,而高中档膜材(如PTFE、ETFE)如今仍需进口。目前,国内已有多家膜结构工程公司,承担着众多体育场馆、机场、公园和街道景观的设计和施工。

(三)轻钢结构

轻钢结构是相对于重钢结构而言的,其类型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等,用钢量(不含钢筋用量)一般为每平方米约30公斤。门式刚架房屋跨度一般不超过40米,个别达到70多米,单跨或多跨均用,单层为主,也可用于二层或三层建筑,厂房单体面积已超过10万平方米;拱型波纹钢屋盖结构跨度一般为8米,每平方米自重仅为20公斤,每年增长约100万平方米,用钢4万吨。门式刚架和拱型波纹钢屋盖都有相应的设计施工规程、专用软件和通用图集。

我国轻钢结构建筑发展较快、应用广泛,主要用于轻型工业的厂房、仓库、各类交易市场、体育场馆等建筑,全国每年新建轻钢房屋面积共800万平方米、用钢约20万吨。

(四)钢-混凝土组合结构

钢-混凝土组合结构是充分发挥钢材和混凝土两种材料各自优点的合理组合,不但具有优良的静、动力工作性能,而且能大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度,同时,对环境污染也较小,符合我国建筑结构发展的方向。

自上世纪80年代开始,钢-混凝土组合结构在我国发展十分迅速,已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建筑中,并以迅猛的势头进入了桥梁工程和高层与超高层建筑中。

上世纪90年代,我国采用这种组合结构建成了世界跨度最大的公路拱桥,如广州丫鬓沙大桥,桥长360米,重庆万州长江大桥,跨度420米,前者为钢管混凝土拱桥,后者为劲性钢管混凝土骨架拱桥。全国已建成的组合结构拱桥已超过300座。

在高层建筑方面,建成了全部采用组合结构的超高层建筑—深圳赛格广场大厦,高291.6米,属世界最高的钢-混凝土组合结构。全国已建成的采用组合结构的高层建筑也已超过40幢。

(五)钢结构住宅

发挥钢结构住宅的自身优势,可提高住宅的综合效益:

1.用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅重量的1/2左右,可满足住宅大开间的需要,使用面积也比钢筋凝土住宅提高4%左右。

2.抗震性能好,其延性优于钢筋混凝土。从国内外震后调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量是最少的。

3.钢结构构件、墙板及有关部品都在工厂制作,其质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合,因此,不仅减少了现场工作量,而且也缩短了施工工期。钢结构住宅工地实质上是工厂产品的组装和集成场所,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求。

4.钢结构住宅在建造和拆除时对环境污染较少,且钢材可以回收,符合推进住宅产业化和发展节能省地型住宅的国家政策。

三、我国钢结构行业发展的趋势和存在的问题

(一)我国钢结构行业发展的趋势

在今后一段时间内,在下列几个领域内钢结构用量将会增加:

1.由于火力电厂建设速度还会不断加快,主厂房和锅炉钢架用钢量会增加。

2.交通工程中的桥梁会有所增加。铁路桥梁均采用钢结构,公路桥梁采用钢结构已也成为近几年来的一个发展趋势,因此,随着桥梁建设项目的增加,也会加大钢结构用量。

3.市政建设中采用钢结构的量会增加。地铁和轻轨工程、城市立交桥、高架桥、环保工程、城市公共设施及临时房屋等都越来越多的采用钢结构,尤其在北京、上海、天津、重庆和各大省会城市以及经济发达的中型城市,钢材消耗量会明显增加。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳世青会的配套设施都采用大量钢结构建筑。

4.钢结构住宅将增加。国家提倡建设节能省地住宅,而有关钢结构住宅的设计规范及配套技术、材料基本具备。如我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设有5%采用钢结构,按多层、高层建筑平均每平方米用钢50公斤计算,用钢量将达到每年150万吨。

5.由于中国钢材价格、劳动力成本都比国际低,而且钢结构质量优良,因此,在国际工程市场上有较强的竞争力。这几年国外企业在中国采购钢结构量有所增加,许多钢构厂都承接了海外订单。

(二)我国钢结构行业发展存在的主要问题

1.对钢结构产业是符合节能环保和可持续发展型的行业的认识还待于提高。最近几年,日、加、英等国的政府和研究机构发表了很多文章,专门论述发展钢结构房屋的优点和措施。

2.设计理念不能适应市场需要。如目前超高层和有特殊要求的建筑大都由国外建筑师设计的方案中标,虽然他们的设计理念确有独特之处,但连接节点却过于复杂,不仅耗材,而且也为制作和安装带来了诸多难题,使工程成本过大。

3.部分地区钢结构企业盲目上马,一哄而起,造成户产能过剩,浪费大量资源。加之钢材涨价,市场无序竞争,竞相压价造成加工和安装企业亏损。

4.钢结构科研开发资金不足,标准及规范修订周期太长;标准及应用规范、规程缺项、滞后;钢材标准与工程设计、施工规范规程衔接不上。

5.钢结构加工厂和施工安装企业的装备、计算机管理水平、劳动生产率还需进一步改进和提高。

6.钢结构专业技术人员缺乏,尤其在中小企业更缺少。企业产品质量和管理工作不能适应市场的需要。

7.行业协会的作用和功能远未到位。特别在规范和引导市场秩序、服务企业、开拓钢结构市场、标准规范的编制修订和专业人才的培养等方面仍有大量工作要做。