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鋼結構住宅發展情況報告

發表于:2022-01-24 來源:鋼結構裝配式建筑網   瀏覽次數:

  鋼結構住宅建筑是以工廠化生產的鋼梁、鋼柱為骨架,同時配以新型輕質、保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結構建造而成,其主要承重骨架是由鋼構件或鋼管混凝土構件所組成。

  一、國外及國內鋼結構住宅發展歷程回顧

  (一)國外鋼結構住宅發展歷程

  1. 發展起步時期

  18-20世紀初,隨著工業革命的不斷深入,資本主義經濟快速發展,部分資本主義國家的鋼鐵工業得到有力促進,鋼結構技術得以產生和初步發展。這個時期煉鋼技術的產生和進步為鋼結構發展提供了必要的物質基礎。同時,力學相關理論在這個時期也發展迅速,這為鋼結構的科學應用提供了理論基礎。

  2. 初步探索時期

  20世紀初至中葉,由于鋼結構的防火能力缺陷和鋼筋混凝土結構的興起,鋼結構的發展進入低潮期。這個時期鋼結構技術研究受到建筑師們的重視,逐步探索在鋼結構住宅中運用鋼結構技術和鋼材特性來體現現代建筑理念,這為鋼結構住宅的后續發展奠定了堅實基礎。

  3. 全面發展時期

  20世紀50年代開始,鋼結構開始全面進入住宅領域。進入60年代,西方資本主義國家鋼材性能和產量取得了突破性進展,鋼結構建筑的各種結構體系日益成熟,計算機技術也開始運用于鋼結構建筑的輔助設計。從上世紀70年代開始,隨著全球經濟的發展,鋼結構住宅技術在經濟發達國家得到了全面發展,總體走向成熟。鋼結構住宅技術的研究和應用已從歐洲、美洲的少數國家向更多的國家和地區推廣,亞洲的日本、韓國和中國臺灣地區鋼結構住宅發展尤為典型。從這個時期開始,鋼結構住宅逐步走向工業化生產,這是鋼結構技術發展成熟的重要標志。

  目前,瑞典、美國、澳大利亞和日本的鋼結構住宅占新建住宅總面積的比例分別約為 80%、75%、50%和 20%。

  (二)國內鋼結構住宅發展歷程

  1. 發展準備階段

  新中國成立初期到上世紀80年代初,我國由于鋼材產量低,一直以“節約用鋼”作為基本國策,鋼結構在建筑中的應用局限于一些標志性公共建筑和工業建筑中,在民用住宅建筑中只有一些零星的應用嘗試。20世紀80-90年代,我國鋼結構在建筑領域的應用主要集中在高層和超高鋼結構建筑。在此期間,全國大約建了40多棟高層鋼結構建筑,建筑面積在320萬平方米左右。但用在鋼結構住宅方面很少,處在探索性的開發、研究階段。

  2. 探索啟動階段

  從上世紀90年代開始,我國開始探索鋼結構建筑更多的應用在住宅建筑中。這個階段鋼結構住宅部分從國外引進或合作建造完成,例如:北京恩濟里小區的7層鋼結構住宅,主要材料由意大利提供;山東煙臺在濱海地區引進了200棟日式別墅;北新集團引進了意大利的三層別墅。

  同時,國內的鋼結構住宅先驅者開始進行鋼結構住宅的研制、開發和建造。例如:1994年,上海浦東北蔡建造了一棟8層鋼結構住宅樓,采用框架承重體系;1998年,中鐵紫荊鋼結構公司建設一幢3層實驗樓,采用鋼框架-核心筒結構。

  可以看出,這個階段國內相關單位逐漸提高了對鋼結構住宅的重視程度,進行的探索為鋼結構住宅發展起到了重要推動作用。

  3. 積極推廣階段

  自1996年起,我國鋼材年產量連續超過1億噸,并躍居世界首位,這為鋼結構住宅的發展提供了基礎和保障。經過多年的探索實驗,公眾對鋼結構優越性的認識逐漸提高,我國開始進入鋼結構住宅快速發展時期。

  這個時期,政府部門為了推動鋼結構住宅發展,出臺了一系列的激勵政策。例如:1998年11月,原建設部發布的“建筑技術政策”(1996年-2010年),具體提出了發展鋼結構的要求;原建設部、國家冶金工業局聯合組織制定的《國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2015年發展規劃綱要》明確指出:鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費用省、占地面積小、工業化程度高、外形美觀等一系列優點。

  經過多年發展,我國已經具備發展鋼結構住宅的有利條件。一是我國的鋼產量穩居世界第一,能夠充分保證建筑市場的用鋼需求;二是國際上已經有相當成熟的鋼結構住宅建筑技術和經驗,可供借鑒;三是我國鋼結構建筑的有關技術標準和規范相繼頒布,并且多個鋼結構設計軟件也已投入使用;四是我國冶金工業的發展為鋼結構進入住宅領域提供了保障。

  4. 高質量發展階段

  黨的十八大確定生態文明目標后,政府更加重視鋼結構住宅產業化發展。2013年以來,我國鋼結構建筑用鋼量年均增速保持在10%以上,鋼結構住宅的發展迎來了戰略機遇期,逐步實現從高速增長到高質量發展的轉變。

  這個階段,鋼結構生產企業開始注重核心技術的研發與應用,以提升產品質量和企業效益為驅動,堅持技術、管理、組織、機制等方面的創新,通過推動關鍵核心技術、產業結構、技術與產品集成能力、軟件及信息化技術等方面的升級,不斷提升鋼結構住宅質量,并加快在鋼結構住宅的發展模式、產品結構體系、資源配置方式、產業成長路徑等方面的研究。

  企業面對裝配式鋼結構行業的全球化發展趨勢,緊跟國家新一輪對外開放步伐,積極參與“一帶一路”建設,統籌謀劃好“走出去”與“引進來”兩個大局,積極推動自身發展。

  二、鋼結構住宅的優勢

  (一)鋼結構住宅符合綠色和可持續發展理念

  鋼結構住宅的建造方式充分體現綠色發展理念,可以實現節約、清潔、安全和高品質、高效率、高效益。在建造過程中能節約資源、保護環境,是建筑業擺脫傳統粗放建造方式、走向現代建造文明的可持續發展之路。在面臨巨大資源環境壓力的條件下,通過使用綠色建材和先進的技術與工藝,建立與綠色發展相適應的建造方式是實現資源節約、環境保護的技術條件和產業基礎。

  (二)鋼結構住宅具有工業化特質

  鋼結構住宅產業化程度高,具有標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理的鮮明特征,可以運用現代工業化的組織方式和生產手段,對鋼結構住宅建筑生產全過程的各個階段的生產要素進行系統集成和整合,鋼結構住宅適合大規模工業化生產。

  (三)鋼結構住宅建造與信息化融合

  鋼結構住宅在生產過程中,與BIM信息技術可以深度融合。鋼結構住宅的建造過程,將設計、生產、運營維護有機結合,解決整個行業發展的“碎片化”與“系統性”的矛盾問題,包括技術與管理的“碎片化”,體制機制的“碎片化”。通過信息互聯技術與企業生產技術和管理的有機融合,實現企業管理數字化和精細化,從而提高企業運營管理效率,達到提升社會生產力的目標。

  (四)鋼結構住宅具有良好的環保與抗震性能

  鋼結構住宅采用新型建筑材料和裝配式生產方式,屬于節能環保住宅,且替代了傳統砌筑、現澆等落后生產方式及建筑材料,保護土地資源,保障國民經濟可持續發展。

  鋼結構住宅具有高防災減災能力。鋼結構有較好的延性,當結構在地震動力作用下破壞時吸收較多的能量,可降低脆性破壞的危險程度,尤其在高烈度地震區,使用鋼結構更為有利。

  三、我國發展鋼結構住宅的條件與前景

  (一)我國發展鋼結構住宅的條件

  在物質基礎方面,我國的鋼產量早已躍居世界第一位。2018年,我國的粗鋼產量為9.28億噸,同比占全球粗鋼產量的51.3%。鋼材產量和質量持續提高,鋼結構的造價也有較大幅度的降低。鋼材供過于求的新形勢,為我國發展鋼結構住宅打下堅實的物質基礎。

  在技術條件方面,近年來,我國的鋼結構生產企業和相關科研機構堅持和加強產業技術引領作用,持續深化技術創新,在鋼結構建筑的設計、制造、施工等各方面技術都取得了突破性進展。例如:鋼結構深化設計技術、厚鋼板焊接技術、大型鋼結構滑移安裝技術、鋼與混凝土結構結合技術、高輕度鋼材應用技術等,這些新技術的廣泛應用極大的提升了鋼結構建筑的質量和品質。

  在政策支持方面,我國政府高度重視鋼結構建筑的發展,多項推動鋼結構發展的政策相繼出臺!“十三五”裝配式建筑行動方案》明確提出,到2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上,其中重點推進地區達到20%以上,積極推進地區達到15%以上,鼓勵推進地區達到10%以上。目前我國31個省份都已經制定了裝配式建筑發展規劃。

  浙江、山東、四川、湖南、江西、河南六個省為落實2019年4月住建部召開的“推進鋼結構裝配式住宅建設座談會”會議精神,分別提出開展鋼結構住宅建設試點,并明確了試點目標。

  由此可見,中央及地方政府均十分重視鋼結構在建筑領域的應用,并積極鼓勵鋼結構的產業化發展。隨著更多支持政策的推出與相繼落地,我國鋼結構行業迎來了最佳發展時期。

  (二)我國鋼結構住宅的發展前景

  1. 產品設計標準化

  標準化設計是鋼結構住宅的特點之一,能夠有效提高深化設計、采購、加工等工作的效率,提高施工便捷性。在做好標準化設計的同時,兼顧個性化設計,是未來鋼結構住宅的發展方向。主要包括:建筑戶型的標準化、結構構件標準化、部件標準化、部品標準化。

  2. 全壽命周期一體化設計

  鋼結構住宅是一個完整的建筑系統,涉及設計、制作、運輸、施工、裝飾裝修、管理等全方位的工作,需要綜合考慮各專業協調問題,提高鋼結構住宅適用性能。

  一體化設計是未來的發展趨勢。由建筑設計牽頭的結構設計、裝飾設計和機電設計一體化,考慮結構與建筑的融合,模數和標準化的部品構件。裝飾設計與結構設計的相互融合,裝飾與結構的連接節點互留以及標準化的連接方式,是未來的發展方向。

  3. 施工過程機械化

  “好、快、省”是施工企業的核心競爭力,而“快”是目前鋼結構企業應該實現但還未實現的目標,需要施工組織理念、配套的施工設備和器具的創新,也是施工企業的競爭力的主要體現方式,快速施工能力是核心競爭力的發力點。

  未來的自動化施工設備應根據鋼結構住宅的配套部品部件安裝施工需求,分類分項進行開發,達到高質量完成安裝施工質量的同時,減少產業化工人的需求,在不斷推廣應用過程中不僅可保證鋼結構住宅的品質,還可以降低建造成本。

  4. 工程EPC總承包

  鋼結構住宅是一個完整的建筑系統,適用于工程EPC總承包管理模式,施工企業應由專業分包商向建筑系統集成商轉變,由工程EPC總承包單位完成設計、采購、土建、鋼結構安裝、裝飾、交付等各環節的施工,有利于各專業協調,減少糾紛,有利于質量、進度、成本的控制。實現項目EPC總承包管理層、專業施工管理層分開的目標,通過強化項目EPC總承包管理層對項目整體的服務、協調、管控,提高大型、復雜項目的EPC總承包管理水平。

  四、裝配式建筑生產企業抽樣調查情況

  為了解裝配式鋼結構建筑生產企業的發展情況、發展中遇到的主要問題,提出發展建議。中國施工企業管理協會課題組通過問卷調查、實地走訪等方式對福建、廣西、海南、河北、湖南、江蘇、江西、遼寧、山東、山西、陜西、上海、浙江、吉林、廣東(含深圳)等省市的89家裝配式生產企業進行了抽樣調查。為了全面了解裝配式建筑發展情況,本次抽樣調查采集數據包括裝配式混凝土生產情況。

  2018年,抽樣企業完成產值60513824.36萬元,近三年的產值復合增長率為8.92%,營業收入48828682.32萬元,新簽合同額82740077.11萬元,實現利潤1340054.63萬元,產值利潤率為2.2%。

  截至2018年底,抽樣企業共有生產線658條,裝配式混凝土產能658.03萬m3,裝配式鋼結構產能 211.14萬噸。裝配式生產企業產能利用率為47.09%,其中:裝配式混凝土生產企業產能利用率為42.72%,裝配式鋼結構生產企業產能利用率為69.11%。

  2018年,抽樣企業完成裝配式建筑施工面積6253.27萬m2,占全國配式建筑施工總面積的32.91%,其中:裝配式混凝土建筑5337.02萬m2,裝配式鋼結構建筑916.25萬m2;

  2018年,抽樣企業完成裝配式住宅施工面積3958.43萬m2,其中:裝配式混凝土住宅3849.15萬m2,占比為97.23%,鋼結構住宅109.28萬m2 ,占比為2.77%;保障性住宅施工面積1770.89萬m2,占比為44.73%,商業住宅施工面積2187.54萬m2,占比為55.27%。

  裝配式混凝土住宅中保障性住宅施工面積1701.81萬m2,商業住宅面2147.34萬m2,鋼結構住宅中保障性住宅施工面積69.08萬m2,商業住宅施工面積40.20萬m2。

  按資質類別看,特級資質企業數量占抽樣調研企業總數的44.94%,特級資質企業完成產值55148192.42萬元,占抽樣企業完成產值的91.1%,產值利潤率為2.08%,裝配式混凝土產能利用率40.07%,裝配式鋼結構產能利用率84.93%。

  一級資質企業數量占抽樣調研企業總數的28.08%,一級資質企業完成產值5122625.19萬元,占抽樣企業完成產值的8.4%,產值利潤率3.49%,裝配式混凝土產能利用率46.96%,裝配式鋼結構產能利用率64.51%。

  專業生產企業數量占調研企業總數的26.98%,專業生產企業完成產值243006.74萬元,占抽樣調研企業完成產值的0.5%,產值利潤率4.5%,裝配式混凝土產能利用率39.37%,裝配式鋼結構產能利用率48.6%。

  可以看出,特級資質企業參與裝配式建筑生產的比例較高。專業生產企業的產值利潤率較高。不同類型企業的裝配式鋼結構產能利用率高于裝配式混凝土結構,也體現出裝配式鋼結構建筑呈現良好的發展態勢。

  五、鋼結構住宅發展中存在的主要問題

  (一)鼓勵鋼結構住宅發展的相關政策落實不完全到位

  鋼結構建筑的高質量發展離不開政府的大力支持,雖然政府行政主管部門提出了大力發展鋼結構住宅的倡議,出臺了相關文件,但整體而言政策性文件在落地時與發展目標有較大距離,地區差異也比較明顯。一方面,為了讓開發企業投資落地,部分政府主管部門提出過高的裝配式建筑發展目標或給予企業多種優惠的承諾,但在實施中無法全部兌現,影響了企業的積極性,致使部分投資不能轉換為實際的產能。另一方面,各地出臺的相關政策較多,但在規劃審批、土地供應、財政金融等方面出臺政策的實質性吸引力不夠,導致開發、生產、施工企業推進鋼結構住宅的積極性不高,全面推進鋼結構住宅的市場環境還沒有形成。

  (二)鋼結構住宅的市場認可程度有待提高

  目前,社會公眾對鋼結構住宅的認可程度較低,鋼結構住宅占整個住宅市場的份額不足2%。主要有以下三個方面的原因:一是宣傳力度不足。目前對鋼結構住宅的優良性能和節能環保優勢宣傳不足,消費者對鋼結構住宅在結構安全性、耐久性、防火、防腐性能等方面存在認識誤區。二是技術儲備不足。部分開發、設計、部品生產、施工、監理、檢測企業對建造方式的轉變認識不夠,技術和生產能力儲備不足。三是初期成本投入比較高。鋼結構住宅需要建筑構件的預制生產,因此前期需投入大量的資金購買大型生產、運輸及吊裝等設備,導致企業的初期成本投入高。

  (三)鋼結構住宅生產企業產能利用率不高

  鋼結構住宅尚未形成成熟統一的技術體系,影響了規;茝V進程。在抽樣調查中發現地方企業的產能利用率差異很大,最高達47%,部分地方部品部件產能過剩,部分地方供不應求。從區域布局看,多數地區尚未打破行政區域界限去統籌規劃生產企業的數量和產能,在產業布局上只是局限于本行政區域內,不能從整體的角度去統籌考慮,極易導致區域布局不合理,產能過剩與產能不足并存。從企業層面看,企業缺乏整體性技術解決方案,鋼結構住宅三板(外墻板、內墻板、樓板)技術體系有待完善,外圍護結構滲漏、施工效率低等問題依然存在。尚未適應施工方法的轉變導致生產效率降低,企業成本增加,對企業項目管理、產能利用和盈利能力都提出了新的挑戰。

  (四)專業技術人才短缺制約市場發展

  裝配式鋼結構建筑涉及不同于傳統的施工工藝和施工流程,對裝配式鋼結構建筑施工管理和施工過程均提出新的要求,目前行業中專業技術人才仍然缺乏。一方面,施工管理人員技術能力仍需加強。許多施工管理人員對新型建造方式還處在感性認識和起步摸索階段,缺乏系統的學習培訓及實踐經驗,還不能完全滿足新型建造方式的需求。另一方面,復合型技術人才短缺。裝配式鋼結構建筑建造過程中除了藍圖設計,還需要部品部件的深化設計,需要將裝配施工與現澆施工進行銜接、搭配,懂設計、會施工、能管理的復合型技術人才緊缺制約了裝配式鋼結構建筑的發展。

  六、推動鋼結構住宅發展的建議

  (一)加快相關鼓勵政策落地實施

  建議因地制宜的不斷完善鋼結構住宅相關政策體系。一方面,地方政府要在推進鋼結構住宅工作中,將重點推進地區、積極推進地區和鼓勵推進地區的發展節奏有機地協同起來;將裝配式混凝土建筑、裝配式鋼結構建筑、裝配式木結構建筑的發展有機地協同起來;將裝配式建筑不同環節的供需有機地協同起來。另一方面,裝配式鋼結構建筑要實行“雙輪驅動”和“兩方面同步”。“雙輪驅動”即試點示范省市和基地企業同步推進。各地可在借鑒先進經驗的基礎上,創造性地制定本地更接地氣的政策措施。“兩方面同步”即公共建筑和住宅同步發展。在確定鋼結構建筑發展目標和總體布局的基礎上,明確鋼結構建筑發展管理部門,建立聯動機制。

  (二)加強政策引導和輿論宣傳

  一是在發展初期通過規劃和財政政策調動市場積極性。從示范城市、產業基地、示范工程、科研項目和人才培訓等方面加大財政資金投入力度,鼓勵采用以獎代補的形式。二是建立政策彈性機制,待鋼結構住宅發展日益成熟后逐步取消激勵政策。應充分發揮財政資金“四兩撥干斤”作用,撬動更多金融資本、民間資本和社會資本支持裝配式建筑的健康發展。三是大力宣傳推廣鋼結構住宅在節能環保、抗震性、節約成本等方面的優勢,消除公眾對鋼結構住宅的認識誤區,提高全社會的認知和認同度。

  (三)推動裝配式鋼結構生產企業轉型升級

  建議鋼結構生產企業適應新形勢,不斷加大關鍵技術研發和轉型升級步伐。一方面,完善促進鋼結構住宅科技成果轉化的政策環境。建立新技術、新產品、新工藝的評估推廣機制,編制相關圖集、指南等標準規范,促進關鍵技術和成套技術科技成果產業化。另一方面,推動企業管理能力現代化建設,引導企業向工程總承包方向轉型。鋼結構住宅對于設計、制作和施工的一體化要求高,采用工程總承包方式可以有效地建立先進的技術體系,提高管理效率。打通產業鏈的壁壘,解決設計、采購施工一體化問題,技術與管理脫節問題,實現資源優化和效益最大化。

  (四)逐步建立產教融合的專業人才培養體系

  建議按照《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見》(國辦發〔2017〕95號)要求,結合市場需求和企業實際分三個層次建立裝配式建筑人才培養體系。在高層次專業人才培養方面,通過選拔企業優秀專業技術人才,參與國內關鍵技術研究、參加國內外行業技術交流等方式進行深入探索,掌握行業前沿技術,創建企業核心技術及施工技術體系。在一線專業技術管理人員培養方面,要通過定期開設“裝配式建筑技術管理人才培訓班”進行專業知識培訓,掌握裝配式建筑專業技術和管理方式,再通過項目技術應用,實現理論與實踐的結合。在專業技能工人培養方面,要依托于高校和高職院校開設裝配式建筑專業課程,結合課堂教學、現場實操、實踐練習等方式,加強在校學生專業化素質培養,為裝配式建筑產業的發展提供專業化人才支撐。

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