霍咚梅 肖邦國(guó) 畢 凡

1.引言

鋼結(jié)構(gòu)被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色建筑”，具有結(jié)構(gòu)牢固、造型獨(dú)特、施工簡(jiǎn)便、可回收利用、造價(jià)相對(duì)較低的特點(diǎn)。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程加快，制造業(yè)轉(zhuǎn)移升級(jí)，以及我國(guó)建筑綠色化、節(jié)能環(huán)?；?、建筑工業(yè)化，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)前景看好。與此同時(shí)，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)是消化鋼鐵產(chǎn)能的重要舉措，滿足國(guó)家化解過剩產(chǎn)能的產(chǎn)業(yè)政策，具有政策扶持優(yōu)勢(shì)?？梢?，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。這必將給鋼材消費(fèi)帶來新的機(jī)遇。

2.鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)呈現(xiàn)持續(xù)、快速的增長(zhǎng)勢(shì)頭，據(jù)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量從2002年的850萬噸增長(zhǎng)到2010年的2700萬噸，2011年鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量約為3000萬噸，2013年產(chǎn)量達(dá)到3600萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)從事鋼結(jié)構(gòu)制造加工企業(yè)約1萬家左右，已具有5000萬噸左右的生產(chǎn)能力。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)正處于迅猛發(fā)展時(shí)期，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量呈逐年快速增加的趨勢(shì)。

從鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用形式看，包括建筑鋼結(jié)構(gòu)（廠房、多高層、公共建筑）、橋梁、塔桅、非標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)四方面內(nèi)容。其中，房屋建筑為鋼結(jié)構(gòu)最主要應(yīng)用領(lǐng)域，據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑鋼結(jié)構(gòu)約占鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)鋼材消費(fèi)量的64%。此外，在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，廠房約占50%，高層鋼結(jié)構(gòu)占20%，多層鋼結(jié)構(gòu)占14%、公共建筑占16%。

從產(chǎn)業(yè)分布區(qū)域看，我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)主要集中在山東、浙江、安徽、江蘇、廣東、上海等華東地區(qū)。2013年，山東、浙江、安徽三省總產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的40%左右。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑符合綠色建筑要求，符合我國(guó)節(jié)能環(huán)保和建筑工業(yè)化的發(fā)展方向，具有政策扶持優(yōu)勢(shì)。此外，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)是消化鋼鐵產(chǎn)能的重要舉措，未來我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)前景看好。預(yù)計(jì)2020年，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量將達(dá)到5000萬噸。

政府部門的引導(dǎo)和支持，使得鋼結(jié)構(gòu)作為綠色低碳產(chǎn)品得到了公認(rèn)和發(fā)展。國(guó)家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》提出鼓勵(lì)“節(jié)能省地型建筑暨綠色建筑的開發(fā)、新型建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)”；《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》提出“推進(jìn)建筑節(jié)能、大力發(fā)展節(jié)能省地型建筑”；中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)“十二五”有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑規(guī)劃建議指出，“到2015年實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)房屋建筑占全國(guó)房屋建筑總量約15%-20%左右”；《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年》強(qiáng)調(diào)，“實(shí)施綠色建筑行動(dòng)計(jì)劃，完善綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證體系、擴(kuò)大強(qiáng)制執(zhí)行范圍，加快既有建筑節(jié)能改造，大力發(fā)展綠色建材，強(qiáng)力推進(jìn)建筑工業(yè)化”。未來，城鎮(zhèn)化建設(shè)將持續(xù)提升高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)需求，將繼續(xù)帶動(dòng)我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力。

橋梁鋼結(jié)構(gòu)可分為公路橋梁用鋼和鐵路橋梁用鋼兩大類。另外跨海大橋用鋼由于其所處的海洋腐蝕性環(huán)境以及橋梁下部結(jié)構(gòu)的不同，也有其不同的特點(diǎn)。基于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入力度不斷加大，鐵路橋、公路橋及城市交通立交橋建設(shè)增長(zhǎng)較快。大量的路橋建設(shè)對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的需求拉動(dòng)，也將為我國(guó)橋梁鋼結(jié)構(gòu)帶來更大的發(fā)展。

隨著國(guó)家對(duì)電網(wǎng)投資力度的不斷加大，電網(wǎng)改造及新建將直接帶動(dòng)對(duì)輸電鐵塔鋼結(jié)構(gòu)的需求。此外，鋼管塔在電力領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景，目前，全國(guó)鋼管塔市場(chǎng)容量約為300萬噸-400萬噸。

風(fēng)力發(fā)電作為可再生的清潔資源屬于重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展領(lǐng)域，將成為電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要能源。受益于國(guó)家大力促進(jìn)風(fēng)電電網(wǎng)建設(shè)的政策背景，未來我國(guó)新興風(fēng)電鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景良好。

海洋石油平臺(tái)是用于海底石油勘探、開采的海上鋼質(zhì)建筑物，除鉆井外，還可用于采油、貯油、生活設(shè)施、供應(yīng)、輔助、海上碼頭等。我國(guó)海洋石油已進(jìn)入人規(guī)模開發(fā)階段，將需要大量海上工程配套設(shè)施的建設(shè)。未來海洋石油鉆井平臺(tái)存在著巨大的市場(chǎng)空間，對(duì)海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生長(zhǎng)期的持續(xù)性需求。

3.鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)用鋼需求

3.1 鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)鋼材消費(fèi)現(xiàn)狀

從鋼結(jié)構(gòu)消費(fèi)鋼材品種看，鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是中厚板、熱鍍鋅卷板、中小型鋼（工、槽、角鋼）、熱軋H型鋼、焊管（直縫管及螺旋管）以及冷彎型鋼（C型鋼、Z型鋼、矩管、方管等）等。根據(jù)資料，2013年，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)消費(fèi)的鋼材中，鋼板消費(fèi)量最大，約占65%；其次是熱軋型鋼，占16%；冷彎型鋼、鋼管及其它品種用量均在10%以下。由此，2013年鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)消費(fèi)中厚板量約2300萬噸。

從鋼結(jié)構(gòu)消耗鋼材強(qiáng)度等級(jí)看，消耗鋼材中，Q345占總用鋼量的75%，Q235占17%，Q390占6%，用量較少的是Q420、Q460約占2%。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)用鋼趨勢(shì)

從市場(chǎng)前景看，未來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、城鎮(zhèn)化建設(shè)、節(jié)能減排需求，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)仍存在增長(zhǎng)潛力。我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及產(chǎn)業(yè)從東部向西部轉(zhuǎn)移，工業(yè)廠房建設(shè)需求有望放大。城鎮(zhèn)化建設(shè)將持續(xù)提升高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)需求。能源建設(shè)的需要促進(jìn)電力鋼結(jié)構(gòu)、石油鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施投資將直接促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)需求。鋼結(jié)構(gòu)建筑符合綠色建筑要求，符合我國(guó)節(jié)能環(huán)保和建筑工業(yè)化的發(fā)展方向，具有政策扶持優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展將帶動(dòng)中厚板需求增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2020年鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)消費(fèi)中厚板量將達(dá)到3300萬噸。

鋼結(jié)構(gòu)用鋼品種的發(fā)展趨勢(shì)是以中厚板卷為主導(dǎo)品種；熱軋H型鋼及冷彎薄壁型鋼等經(jīng)濟(jì)型材大幅增加；大中型角鋼用量減少；熱軋工字鋼、槽鋼的應(yīng)用呈減少趨勢(shì)。此外，要軋制新品種的型鋼，例如H型鋼和T形鋼以及壓型鋼板等以適應(yīng)大跨度結(jié)構(gòu)和超高層建筑的需要。

鋼結(jié)構(gòu)用鋼強(qiáng)度等級(jí)的發(fā)展趨勢(shì)是向高強(qiáng)度方向發(fā)展，大大提高其屈服點(diǎn)強(qiáng)度。目前正在修訂中的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，擬將Q390、Q420、Q460納入規(guī)范中，改變長(zhǎng)期以Q235、Q345為主要結(jié)構(gòu)鋼的局面。

4.重點(diǎn)品種分析

4.1 高層建筑用鋼板

高層建筑用鋼板簡(jiǎn)稱高建鋼，具有易焊接、抗震、抗低溫沖擊等性能，主要應(yīng)用于高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、會(huì)展中心以及鋼結(jié)構(gòu)廠房等大型建筑工程。

與普碳或低合金鋼板比，高建鋼板的屈服強(qiáng)度設(shè)定了上限，抗拉強(qiáng)度有提高，因而具有較低屈強(qiáng)比，從而具有較高的塑性變形功，使得建筑物的抗震能力強(qiáng)。此外，高建鋼對(duì)碳當(dāng)量、屈強(qiáng)比指標(biāo)有嚴(yán)格要求。高建鋼板的碳當(dāng)量小，焊接性能好，焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，便于現(xiàn)場(chǎng)焊接，從而提高勞動(dòng)效率。高建鋼要求具有較小的屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍，從而建筑物各部分之間屈服強(qiáng)度的匹配更容易符合設(shè)計(jì)要求，不易產(chǎn)生局部破壞，提高建筑物的抗震性。

基于高建鋼的這些特殊性能，其可以極大的適應(yīng)和支持建筑結(jié)構(gòu)向高層化和大跨度發(fā)展的方向。

高建鋼通常情況下都是用中厚板軋機(jī)生產(chǎn)。目前熱連軋機(jī)組可以生產(chǎn)Q345GJ，但產(chǎn)量很少，且不能生產(chǎn)更高強(qiáng)度（345MPa以上）的高建鋼。

近幾年，我國(guó)的高層、超高層及大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑高度的不斷增加、跨度的不斷增大，一些構(gòu)件所承受的約束力越來越大、越來越復(fù)雜。以前普遍采用的345MPa級(jí)鋼板，如SM490B、A572Gr50、Q345D、Q345GJD等，已不能滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展需要，強(qiáng)度級(jí)別更高的Q390～Q460級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板將成為發(fā)展趨勢(shì)。

4.2 橋梁鋼

橋梁鋼板是制造橋梁結(jié)構(gòu)件專用的厚鋼板，用于架造鐵路橋梁、公路橋梁、跨海大橋等。

基于橋梁建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與使用環(huán)境特殊考慮，現(xiàn)代橋梁用鋼的性能不但要求有較高的強(qiáng)度，而且要求有一定的韌性以承受機(jī)車車輛載荷和沖擊；此外，要求橋梁鋼具有良好的抗疲勞性能，因此要求鋼材表面質(zhì)量良好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感；為了防止橋梁在使用中突然脆斷，還要求橋梁鋼具有一定的耐時(shí)效及抗冷脆性能；再者，基于橋梁的服役環(huán)境，還要求橋梁鋼具有一定的低溫韌性和耐大氣腐蝕性；對(duì)于拴焊橋梁用鋼，還應(yīng)具有良好的焊接性能和低的缺口敏感性。

橋梁主橋通常情況下都是厚板，采用中厚板軋機(jī)生產(chǎn)；管樁鋼大部分為熱軋卷板，并采用螺旋焊管形式，厚度范圍為16mm-25mm之間。

長(zhǎng)期以來，我國(guó)鋼橋主要采用345MPa級(jí)鋼材，屈服強(qiáng)度為390MPa和420MPa的橋梁用鋼僅在少量鋼橋中得以應(yīng)用。隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展，必須開發(fā)460MPa、590MPa，甚至更高級(jí)別的高強(qiáng)鋼，以適應(yīng)世界鋼橋的發(fā)展，從而增大我國(guó)高強(qiáng)度橋梁用鋼的市場(chǎng)份額。此外，隨著鋼結(jié)構(gòu)橋梁向大跨度全焊結(jié)構(gòu)發(fā)展，對(duì)大厚度鋼板的需求越來越多，橋梁鋼逐漸向更厚的方向發(fā)展，Z向性能變得愈加重要。我國(guó)橋梁鋼除了朝著高強(qiáng)度、大厚度的方向發(fā)展外，還追求優(yōu)良的焊接性，例如，發(fā)展超低碳貝氏體型橋梁鋼。同時(shí)，為了降低鋼橋的涂裝費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，高性能耐候橋梁鋼也將是我國(guó)橋梁用鋼發(fā)展的主要方向之一。

5.結(jié)論

（1）從市場(chǎng)前景看，國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施建筑投入力度，建筑鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用將向能源、基礎(chǔ)設(shè)施、住宅鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域傾斜，公路、鐵路橋梁建設(shè)中鋼結(jié)構(gòu)比重將增加，城市地鐵和輕軌工程、立交橋、高架橋等城市公共設(shè)施都將越來越多的采用鋼結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)2020年，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量將達(dá)到5000萬噸。

（2）從鋼結(jié)構(gòu)消耗鋼材品種看，目前，鋼板消費(fèi)量最大，其次是熱軋型鋼，冷彎型鋼、鋼管及其它品種用量較少。鋼結(jié)構(gòu)用鋼品種的發(fā)展趨勢(shì)是以中厚板卷為主導(dǎo)品種。預(yù)計(jì)2020年，鋼結(jié)構(gòu)消費(fèi)中厚板量將達(dá)到3300萬噸。

（3）從鋼結(jié)構(gòu)消耗鋼材強(qiáng)度等級(jí)看，目前主要以Q345為主，Q235用量正逐漸減少。未來，鋼結(jié)構(gòu)用鋼向著高強(qiáng)度發(fā)展，推廣應(yīng)用Q390、Q420、Q460以及更高強(qiáng)度級(jí)別的鋼種。

（4）目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用高建鋼的鋼板厚度為10mm-100mm，寬度為1600mm-3500mm，長(zhǎng)度為6m-18m。主要采用中厚板軋機(jī)生產(chǎn)。品種主要以Q235GJB/C/D和Q345GJB/C/D為主。為滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要，強(qiáng)度級(jí)別更高的Q390～Q460級(jí)建筑結(jié)構(gòu)用鋼板將成為發(fā)展趨勢(shì)。

（5）目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)用橋梁鋼的鋼板厚度為6mm-80mm，寬度為1000mm-2400mm，長(zhǎng)度為2m-16m。通常采用中厚板軋機(jī)生產(chǎn)。品種主要為Q345q、Q370q、Q420q等。隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展，橋梁用鋼向著高強(qiáng)度（460MPa和590MPa，甚至更高級(jí)別）、大厚度、良好焊接性以及耐候鋼方向發(fā)展。