鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

任 輝 啟

(總參工程兵科研三所，河南 洛陽(yáng) 471023)

鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

任 輝 啟

(總參工程兵科研三所，河南 洛陽(yáng) 471023)

鋼結(jié)構(gòu)是最符合可持續(xù)發(fā)展要求，具有節(jié)能、環(huán)保、綠色優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)體。本文介紹了鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢(shì)，討論了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展面臨的機(jī)遇以及鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展過(guò)程中所受到的制約瓶頸，在此基礎(chǔ)上，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅如何進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)推廣提出了一些建議。

鋼結(jié)構(gòu)住宅;發(fā)展機(jī)遇;制約瓶頸

1 鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展較晚，目前還處于研究、探索和起步階段，大規(guī)模的研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)制造、施工安裝鋼結(jié)構(gòu)住宅，還沒(méi)有走過(guò)10個(gè)年頭。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中鋼協(xié)等部門(mén)的大力推動(dòng)下，全國(guó)陸續(xù)召開(kāi)了關(guān)于以“住宅鋼結(jié)構(gòu)”為主題的研討會(huì)，各地區(qū)積極響應(yīng)，投入力量探索發(fā)展道路，鋼結(jié)構(gòu)住宅正在我國(guó)穩(wěn)步發(fā)展。自我國(guó)開(kāi)始發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅以來(lái)，政府已經(jīng)組織編制了《低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)要求》、《鋼結(jié)構(gòu)住宅國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》、《鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》、《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》、《低層冷彎薄壁型鋼建筑技術(shù)規(guī)程》等有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)、制造、施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，這些技術(shù)文件為設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了充分的依據(jù)，對(duì)促進(jìn)和規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展、確保工程安全和降低成本發(fā)揮了重要作用。建設(shè)部于2011年底發(fā)布了《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》，并組織了36項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系及關(guān)鍵技術(shù)研究課題，開(kāi)展試點(diǎn)工程等。這些條件都極大地促進(jìn)了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。近5年我國(guó)完成超過(guò)300萬(wàn)m2的鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工程建筑[1-5]。

2 鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑，可以形象的比喻成生產(chǎn)電視機(jī)一樣的建筑住宅，把電視機(jī)所需要要的零部件在流水線上進(jìn)行拼裝。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的橫梁、立柱、門(mén)窗、板墻等建筑零件運(yùn)到鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)形模塊化拼裝，然后再將這些半成品的建筑零件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭建，它顛覆了建筑業(yè)近百年的傳統(tǒng)作業(yè)，改變了原有的建筑模式[6-9]。這種住宅建筑具有一系列優(yōu)勢(shì)：

(1)安全可靠性高。因?yàn)殇摬氖抢硐氲膹椝苄圆牧?，具有很好的延性，能較好的消耗地震產(chǎn)生的能量，所以抗震性能好，結(jié)構(gòu)安全度高，完全能夠滿足住宅的安全性。

(2)施工安全。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，采用工廠化生產(chǎn)制作，產(chǎn)品生產(chǎn)由先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備完成，現(xiàn)場(chǎng)施工由機(jī)械化操作，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量明顯減少，并且質(zhì)量容易控制，明顯降低人工作業(yè)誤差，施工更安全。

(3)工期短。施工不受天氣影響，樓板采用裝配式鋼筋桁架自承式樓板，可實(shí)現(xiàn)多層同一時(shí)間施工，實(shí)現(xiàn)立體交叉流水作業(yè)，施工速度快，一天2層～3層，比傳統(tǒng)建筑節(jié)省3/4的建筑工期。

(4)綠色環(huán)保可持續(xù)。傳統(tǒng)建筑每m2產(chǎn)生的建筑垃圾高達(dá)200 kg，在有些大規(guī)模建設(shè)的城市，建筑垃圾占城市垃圾的半壁江山，建筑物料運(yùn)輸及施工會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，這個(gè)污染源達(dá)到城市污染總量的五分之一，且傳統(tǒng)建筑耗水極大，產(chǎn)生的廢水貽害無(wú)窮。

同時(shí)傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)的住宅以及鋼筋混凝土住宅，拆除后所產(chǎn)生的建筑垃圾無(wú)法再利用，同時(shí)建筑垃圾堆放也成了一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。而鋼結(jié)構(gòu)住宅的鋼材可以實(shí)現(xiàn)95%以上的回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。鋼結(jié)構(gòu)建筑600 a的使用壽命，可成就“百年建筑”夢(mèng)想。此種建筑易拆卸，異地重建代價(jià)小，真正做到建筑的可持續(xù)。

(5)合理利用空間。由于鋼材強(qiáng)度高，設(shè)計(jì)時(shí)可采用大開(kāi)間布置，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便，可以滿足不同用戶的需求，創(chuàng)造開(kāi)放式住宅，鋼結(jié)構(gòu)建筑的斷面小，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比有效建筑面積可增加5%以上。

3 我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨機(jī)遇

3.1 產(chǎn)業(yè)政策方面

近兩年，國(guó)家出臺(tái)了多項(xiàng)對(duì)行鋼結(jié)構(gòu)業(yè)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)有重要影響政策。在國(guó)發(fā)[2013]41號(hào)《關(guān)于化解產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩矛盾的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，要求大力推廣鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用；2014年5月18日，在第8屆中國(guó)國(guó)際鋼鐵大會(huì)上，工業(yè)和信息化部領(lǐng)導(dǎo)提出“……在公共建筑和政府投資建設(shè)領(lǐng)域開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用試點(diǎn)”。

2015年9月30日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部印發(fā)的《促進(jìn)綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用行動(dòng)方案》，從“鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)建筑推廣行動(dòng)”等10個(gè)方面部署了相關(guān)任務(wù)，方案明確在文化體育、教育醫(yī)療、交通樞紐、商業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)等公共建筑中積極采用鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，在工業(yè)建筑和基礎(chǔ)設(shè)施大量采用鋼結(jié)構(gòu)，在大跨度工業(yè)廠房中全面采用鋼結(jié)構(gòu)。

國(guó)發(fā)[2016]6號(hào)文《國(guó)務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見(jiàn)》中，建議推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)建筑，結(jié)合棚戶區(qū)改造、危房改造和抗震安居工程實(shí)施，開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)建筑推廣應(yīng)用試點(diǎn)，大幅提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用比例。

從以上資料中可知，符合可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)住宅將會(huì)在城鎮(zhèn)化住宅建設(shè)中扮演越來(lái)越重要的角色。

3.2 節(jié)能環(huán)保住宅的要求

低碳、環(huán)保是2016年召開(kāi)的全國(guó)兩會(huì)上的熱議話題。鋼結(jié)構(gòu)作為建筑領(lǐng)域低碳環(huán)保的先驅(qū)，已經(jīng)成了低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求下的必由之路。傳統(tǒng)的建筑生產(chǎn)效率低，對(duì)環(huán)境和耕地破壞嚴(yán)重，給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了不小的負(fù)擔(dān)。因此在新一輪的住宅建設(shè)中，比傳統(tǒng)建筑在環(huán)保、節(jié)能、高效等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)的綠色環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)住宅將面臨新的發(fā)展機(jī)遇[10-11]。

3.3 基礎(chǔ)條件方面

(1)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)施工企業(yè)數(shù)量多，企業(yè)實(shí)力正在穩(wěn)步提高，很多企業(yè)具備建造智能化自動(dòng)制造流水線的能力，企業(yè)已有相當(dāng)規(guī)模，基本滿足產(chǎn)業(yè)化。

(2)已探索若干種工業(yè)化建造的鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)體系，比較成熟的有冷彎薄壁輕鋼框架、全鋼純框架、鋼框架鋼支撐、鋼框架-混凝土核心筒、鋼框架-鋼板剪力墻、鋼管混凝土組合框架等體系，這些結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)完成了示范工程的建設(shè)，有些已經(jīng)開(kāi)始推廣應(yīng)用[12]。

(3)鋼結(jié)構(gòu)住宅的圍護(hù)體系發(fā)展日趨成熟，鋼筋桁架樓承板、水泥加肋(筋)疊合板、組合外墻板、龍骨輕質(zhì)復(fù)合墻面板等圍護(hù)板材部品各方面的性能越來(lái)越完善，特別是一些新型圍護(hù)墻體材料不斷涌現(xiàn)，這些圍護(hù)材料不僅施工簡(jiǎn)單，而且造價(jià)較低。

(4)隨著鋼材材料費(fèi)的降價(jià)，鋼材占建筑總造價(jià)的比重大大下降；鋼結(jié)構(gòu)建筑由于構(gòu)件工廠化制作，人工勞動(dòng)力所占比例相對(duì)較低，反而在當(dāng)前建筑市場(chǎng)勞動(dòng)力成本居高不下的背景下，成本優(yōu)勢(shì)凸顯。

4 我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅制約瓶頸

4.1 工程造價(jià)問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)住宅在美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)家使用已十分普遍，而我國(guó)只是近年來(lái)才出現(xiàn)了少量的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。之所以鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)沒(méi)得到開(kāi)發(fā)商和業(yè)主的重視，很大程度上是與我國(guó)國(guó)民的觀念有關(guān)。人們普遍認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)用鋼量大、造價(jià)高，不符合我國(guó)的消費(fèi)水平，這是一種片面的認(rèn)識(shí)。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員問(wèn)題

我國(guó)專門(mén)研制鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員少。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域相比，大多數(shù)設(shè)計(jì)和施工單位在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系方面有專長(zhǎng)，而在鋼結(jié)構(gòu)方面缺乏相關(guān)人才，國(guó)內(nèi)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員整體相對(duì)較弱，嚴(yán)重制約了各類鋼結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際推廣和應(yīng)用。由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅尚處于開(kāi)發(fā)階段，施工技術(shù)工人更是奇缺。培訓(xùn)技術(shù)人員是發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅的重要環(huán)節(jié)[13-15]。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范問(wèn)題

國(guó)內(nèi)有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范滯后，美國(guó)的行業(yè)規(guī)范每年更換一次，而我國(guó)的規(guī)范則十幾年不變，有些規(guī)范已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的要求，但仍然在使用，規(guī)范規(guī)定刻板。為了推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)的健康、快速發(fā)展，須完善我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。更為迫切的是，目前尚無(wú)專門(mén)涉及各種不同鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的標(biāo)準(zhǔn)[16-19]。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火、防腐問(wèn)題

鋼的物理性能決定了鋼結(jié)構(gòu)住宅必須考慮防火、防腐問(wèn)題。按照我國(guó)防火、防腐規(guī)范要求，必須涂刷防火、防腐涂料或采取其它措施，傳統(tǒng)的涂刷防火、防腐涂料的方法將會(huì)大大的增加工程造價(jià)，在達(dá)到防火、防腐要求的同時(shí)，最大限度的降低防火、防腐成本，我們必須盡快找到合理的解決方案。

5 展 望

鋼結(jié)構(gòu)住宅不是鋼結(jié)構(gòu)、墻體、門(mén)窗等簡(jiǎn)單的堆砌，是1個(gè)體系、1個(gè)系統(tǒng)、1個(gè)有機(jī)的整體具有產(chǎn)業(yè)化的性質(zhì)，要逐步發(fā)展完善，必須建筑、結(jié)構(gòu)、材料、施工、管理、水、暖、電、氣、門(mén)窗、裝飾裝修等相關(guān)專業(yè)協(xié)同工作，解決鋼結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。

鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)開(kāi)發(fā)要做一些應(yīng)用性基礎(chǔ)研究，房屋企業(yè)是創(chuàng)新主體，技術(shù)研發(fā)、建材研制、房屋建設(shè)各環(huán)節(jié)互相協(xié)調(diào)、互相促進(jìn)，從而形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在發(fā)展過(guò)程中應(yīng)結(jié)合節(jié)能省地、綠色建筑、廢舊利用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)要求，尋求政府的政策支持，同時(shí)結(jié)合地域特色，形成具有中國(guó)特色的鋼結(jié)構(gòu)住宅。

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Opportunities and Challenges on Steel Structure Housing in China

REN Huiqi

(The Third Engineer Scientific Research Institute of the Headquarters of the General Staff, Luoyang 471023, China)

Steel structure is most consistent with the requirements of sustainable development, energy saving, environmental protection, green advantage. In this paper, first of all, the advantages of steel structure housing are introduced. Secondly, opportunities and bottleneck restricting, which are in the process of steel structure house development in China, are discussed. So far as steel structure housing is concerned, a number of recommendations are put forward in order to carry out technology research and market expansion more efficiently than ever before.

steel structure housing; development opportunities; constraining bottleneck

2016-12-10

任輝啟(1953-)男，湖南長(zhǎng)沙人，中國(guó)工程院院士.

10.3969/i.issn.1674-5403.2017.01.001

TU391

A

1674-5403(2017)01-0001-03