北京市鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)鏈及配套技術(shù)

文/北京建誼投資發(fā)展（集團(tuán)）有限公司 張曉琳

國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心 姜中天

張曉琳，北京建誼投資發(fā)展（集團(tuán)）有限公司工程師

姜中天，國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心高級(jí)工程師

1 北京市鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

目前北京市納入實(shí)施住宅產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃的項(xiàng)目累計(jì)超過1800萬m2，并已初步形成了政策引導(dǎo)體系，累計(jì)有9個(gè)項(xiàng)目獲得獎(jiǎng)勵(lì)面積，其中5個(gè)已交付入住，保障性住房實(shí)施綠色建筑行動(dòng)和住宅產(chǎn)業(yè)化全覆蓋。同時(shí)，技術(shù)保障體系不斷完善，已完成30余項(xiàng)裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)和成套技術(shù)的研發(fā)工作，發(fā)布實(shí)施8個(gè)北京市地方標(biāo)準(zhǔn)和一批技術(shù)管理要求與導(dǎo)則。北新建材、北京金隅、博洛尼裝飾、北京住總、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司5家公司獲批國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地。已進(jìn)入部品目錄的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)9家，產(chǎn)能64萬m3。

北京鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)協(xié)會(huì)借助各專業(yè)服務(wù)平臺(tái)，對接社會(huì)金融、法律資源，助推企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，鼓勵(lì)地區(qū)與企業(yè)，通過產(chǎn)業(yè)聚集、資本整合、規(guī)模擴(kuò)大、業(yè)務(wù)鏈延伸、產(chǎn)品升級(jí)與科技創(chuàng)新等方式，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。

協(xié)會(huì)通過開展“建筑工業(yè)化標(biāo)桿企業(yè)”“鋼結(jié)構(gòu)建筑示范企業(yè)”“建筑鋼結(jié)構(gòu)五十強(qiáng)企”“鋼結(jié)構(gòu)配套五十強(qiáng)企業(yè)”及“綠色建筑優(yōu)勢企業(yè)”等評(píng)優(yōu)評(píng)先活動(dòng)，以優(yōu)勢企業(yè)帶動(dòng)行業(yè)及各專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。

2 北京市鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)鏈

鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展離不開健康有序的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈包含行業(yè)如下。

1）以鋼鐵公司為代表的建筑用鋼生產(chǎn)企業(yè)，負(fù)責(zé)建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼的研發(fā)及鋼結(jié)構(gòu)用鋼板材、型材的生產(chǎn)（熱軋等）和初級(jí)加工（冷彎、焊接等）。

2）以科研院所為代表，負(fù)責(zé)建筑鋼結(jié)構(gòu)體系研發(fā)、基礎(chǔ)理論研究、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)咨詢和服務(wù)等的技術(shù)支撐企業(yè)。

3）以設(shè)計(jì)單位為代表的建筑鋼結(jié)構(gòu)方案及施工圖設(shè)計(jì)企業(yè)。

4）以鋼構(gòu)公司為代表的建筑鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件制作、加工企業(yè)，也包括現(xiàn)代商品化的針對某類建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中整體或部分體系（如屋面體系、墻面體系等）產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)、制作、銷售等中間服務(wù)組織。

5）以建筑鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)為代表的鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝、施工企業(yè)，其中部分業(yè)務(wù)也可由大型鋼結(jié)構(gòu)公司承擔(dān)。

鋼結(jié)構(gòu)住宅相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)有：非鋼材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、墻體及屋面的保溫隔熱材料、防腐材料、焊接材料、大量零件機(jī)械加工，以及用于鋼構(gòu)件制作的機(jī)械化或智能型加工設(shè)備等。

經(jīng)調(diào)研了解，北京市及其周邊鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈較完整，層次較高，區(qū)域分布較集中。相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較高，能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)住宅市場的需求。

2016年11月19～20日，北京鋼結(jié)構(gòu)住宅系統(tǒng)集成技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新交流會(huì)聚焦鋼結(jié)構(gòu)住宅，注重配套的建筑節(jié)能材料、部品與技術(shù)的應(yīng)用與交流，成為行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)對接平臺(tái)。會(huì)上宣布了2016年第一批“鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈認(rèn)證供應(yīng)商”，北京凱德希爾防水工程有限公司、唐山市佳源貿(mào)易發(fā)展有限責(zé)任公司、天津正通墻體材料有限公司、德州凱斯銳數(shù)控科技有限公司、山東冠州股份有限公司等21家公司首獲殊榮。

該批認(rèn)證供應(yīng)商在鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈中已得到多項(xiàng)工程應(yīng)用，具有良好的影響力。例如，北京凱德希爾防水工程有限公司經(jīng)營項(xiàng)目有金屬屋面防水、金屬屋面隔熱、金屬屋面防腐等，防水材料是一種水乳型高彈性純丙烯酸材料及高強(qiáng)度的縫織聚酯布組成的無接縫防水系統(tǒng)；山東冠州股份有限公司生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)200萬t冷軋板、160萬t鍍鋅板、130萬t彩涂板、70萬t退火板、5000t高性能釹鐵硼稀土永磁材料和1萬t氧化鋅等。

鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展的重要性體現(xiàn)得越來越明顯。市場中的相關(guān)企業(yè)已通過技術(shù)與管理上的不斷改革創(chuàng)新，為行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

3 北京市鋼結(jié)構(gòu)住宅配套技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)住宅配套技術(shù)涉及部品性能、安裝工藝、新型建材等。目前已投入使用產(chǎn)品的效果和正在研發(fā)產(chǎn)品的方向是行業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)議題。

3.1 北京市產(chǎn)業(yè)化住宅部品

北京市已具備一批住宅產(chǎn)業(yè)基地，在智能化設(shè)備研發(fā)、自動(dòng)化生產(chǎn)、信息化管控等方面已達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，年產(chǎn)能可滿足北京市現(xiàn)有裝配式住宅需求。住宅部品、產(chǎn)品不斷創(chuàng)新優(yōu)化，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅提供基礎(chǔ)優(yōu)質(zhì)資源（見表1）。

表1 北京市產(chǎn)業(yè)化住宅部品產(chǎn)品目錄

產(chǎn)業(yè)化住宅部品應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)綠色住宅項(xiàng)目的建設(shè)中，能夠提高住宅的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度，提高建筑行業(yè)的集成能力和產(chǎn)業(yè)化水平，提高各類工程的建設(shè)效率，縮短工期，推動(dòng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢料綜合應(yīng)用，大大降低工程建設(shè)活動(dòng)對環(huán)境產(chǎn)生的影響和破壞，落實(shí)國家“四節(jié)一環(huán)保”政策，產(chǎn)生極大的環(huán)境效益。同時(shí)推動(dòng)新產(chǎn)品、新技術(shù)的進(jìn)步，使節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范能夠認(rèn)真貫徹執(zhí)行，為社會(huì)、企業(yè)帶來較高的社會(huì)效益。

圖1 建筑隔墻用輕質(zhì)條板構(gòu)造示意

圖2 建筑隔墻用輕質(zhì)條板樣塊

3.2 非砌筑類墻板

3.2.1 內(nèi)隔墻

3.2.1.1 蒸壓加氣混凝土條板

輕質(zhì)砂加氣混凝土是以石英砂、水泥、石灰膏為主要材料，以鋁粉為發(fā)泡劑，經(jīng)高溫蒸壓而成為密集細(xì)小多孔的材料，其隔聲性能、耐火性能、強(qiáng)度等技術(shù)性能指標(biāo)和適用條件可滿足JGJ/T17—2008《蒸壓加氣混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、06CG01《蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土（AAC）砌塊和板材結(jié)構(gòu)構(gòu)造》要求。

安裝過程包括基層處理、測量放線、驗(yàn)線、U形卡安裝、板材安裝、縫隙處理。其中，板材與鋼梁、鋼柱、外墻間的縫隙采用軟連接處理，用PU發(fā)泡膠打滿；板材之間的縫隙用專用嵌縫劑處理。

各種工藝生產(chǎn)的加氣混凝土產(chǎn)品均具有良好的耐火性。加氣混凝土墻壁一面暴露在1000℃的明焰達(dá)150min后，另一面的溫度也只有85℃，當(dāng)其接觸到高于1600℃的火焰趨于熔化時(shí)，也不產(chǎn)生任何煙氣或有毒、有害氣體。

3.2.1.2 建筑隔墻用輕質(zhì)條板

建筑隔墻用輕質(zhì)條板是內(nèi)隔墻條板產(chǎn)品的總稱，目前北京市建設(shè)市場中批量使用的輕質(zhì)條板按材料分，主要有輕混凝土條板、水泥條板、石膏條板、2種以上材料復(fù)合型條板；按板型構(gòu)造可分為空心、實(shí)心、復(fù)合型條板。主要有玻纖增強(qiáng)水泥空心條板、輕混凝土空心條板、玻纖增強(qiáng)石膏空心條板、鋼絲或鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)水泥條板、粉煤灰泡沫水泥條板、硅鎂加氣空心條板、粉煤灰泡沫水泥條板、植物纖維復(fù)合條板、復(fù)合夾芯條板等。近年來還有一些采用夾芯材料為紙蜂窩、鋁蜂窩等中空構(gòu)造的復(fù)合條板在市場上出現(xiàn)。

該類產(chǎn)品按照建筑不同部位，主要有普通板、門窗框板和異形板等構(gòu)造類型。建筑隔墻用輕質(zhì)條板的構(gòu)造如圖1所示。

圖2為建筑隔墻用輕質(zhì)條板的實(shí)物樣塊，從圖中可看出該類產(chǎn)品的材料和構(gòu)造情況，該產(chǎn)品可根據(jù)應(yīng)用部位所對應(yīng)的技術(shù)要求和性能指標(biāo)調(diào)整條板構(gòu)造，相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)可滿足不同隔聲、防火、抗沖擊、保溫等性能要求。

建筑隔墻用輕質(zhì)條板是建筑市場上由來已久的一種建筑制品，其本身滿足JG/T 169—2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》、GB/T 23451—2009《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》的相關(guān)要求。近年來隨著裝配式建筑的大力推廣，該材料由于具有采用機(jī)械化生產(chǎn)、非砌筑安裝方式、產(chǎn)品穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，相應(yīng)的產(chǎn)品種類層出不窮。

北京市目前有華麗聯(lián)合高科技有限公司、北京紫微斯達(dá)建材機(jī)械制造有限公司等產(chǎn)品和設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)，也有國家建筑材料測試中心等條板技術(shù)性能的權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)，從產(chǎn)品產(chǎn)能、應(yīng)用范圍、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及研究開發(fā)等方面，能夠?yàn)楸本┦袖摻Y(jié)構(gòu)綠色住宅的建設(shè)提供良好的技術(shù)依托，為工程設(shè)計(jì)、建設(shè)單位選用優(yōu)質(zhì)條板產(chǎn)品提供良好條件。

3.2.1.3 輕鋼龍骨石膏板內(nèi)墻

該產(chǎn)品是以輕鋼為骨架，石膏板為罩面的非承重墻體（見圖3），輕鋼龍骨石膏板內(nèi)墻為SI（Skeleton Infill）體系內(nèi)裝提供了良好條件。

1）產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn) 輕鋼龍骨質(zhì)量輕，安裝便捷；強(qiáng)度高，防水、防潮、防火、吸聲、減震功能齊全；隔聲性能良好；使用簡單，使用過程中不會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象；在輕鋼龍骨層添加海綿材質(zhì)可起到良好的減震功能，并具有一定抗沖擊能力。

2）產(chǎn)品缺點(diǎn) 輕鋼龍骨石膏板隔斷墻面易開裂；砂漿密度不高，容易使日常清潔的水或雨水滲入墊層，出現(xiàn)反堿泛黃；施工時(shí)要注意砂漿和地磚的黏合性。

3.2.2 外墻

現(xiàn)階段用于住宅產(chǎn)業(yè)化的外圍護(hù)墻板體系如表2所示。

3.3 樓板

3.3.1 鋼筋桁架樓承板

鋼筋桁架樓承板是將樓板中的上下鐵鋼筋在工廠制作為鋼筋桁架，并將鋼筋桁架與鍍鋅板底模焊接為一體的樓承板（見圖4）。其受力模式為：鋼筋桁架提供豎向剛度，不需底模承擔(dān)水平抗剪承載力；通過調(diào)整鋼筋直徑與桁架高度控制樓板剛度。

圖3 輕鋼龍骨石膏板內(nèi)墻

圖4 鋼筋桁架樓承板加工制作

表2 現(xiàn)階段用于住宅產(chǎn)業(yè)化的外圍護(hù)墻板體系

3.3.2 鋼筋桁架混凝土疊合板

預(yù)制混凝土鋼筋桁架疊合板下部為預(yù)制混凝土板，外露部分為桁架鋼筋，桁架鋼筋主要作用是將后澆筑的混凝土層與預(yù)制板形成整體，并在制作和安裝過程中提供剛度。

3.3.3 預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板

PK預(yù)應(yīng)力帶肋混凝土疊合板是國際上最薄、最輕的疊合板，用鋼量省，承載力強(qiáng)，抗裂性好，新舊混凝土結(jié)合好，可形成雙向板。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐

3.4.1 鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)

防火的目的是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍，在火災(zāi)中使其能保持穩(wěn)定性，防止迅速升溫發(fā)生形變塌落。從原理上主要可劃分為2種：截流法和疏導(dǎo)法。

1）截流法 原理是截?cái)嗷蜃铚馂?zāi)產(chǎn)生的熱流量向構(gòu)件傳輸，從而使構(gòu)件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)溫升不超過其臨界溫度。其做法是在構(gòu)件表面設(shè)置1層保護(hù)材料，火災(zāi)產(chǎn)生的高溫首先傳給這些保護(hù)材料，再由保護(hù)材料傳給構(gòu)件。由于所選材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，而熱容又較大，所以能很好地阻滯熱流向構(gòu)件的傳輸，從而起到保護(hù)作用。截流法又分為噴涂法、包封法、屏蔽法和水噴淋法（見圖5）。

2）疏導(dǎo)法 允許熱量傳到構(gòu)件上，然后設(shè)法把熱量導(dǎo)走或消耗掉，同樣可使構(gòu)件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護(hù)作用。疏導(dǎo)法目前主要是充水冷卻保護(hù)法。該方法是在空心封閉截面中（主要是柱）充滿水，火災(zāi)時(shí)構(gòu)件將從火場中吸收的熱量傳給水，依靠水的蒸發(fā)消耗熱量或通過循環(huán)把熱量導(dǎo)走，構(gòu)件溫度便可保持在100℃左右。從理論上講，這是鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)最有效的方法。該系統(tǒng)工作時(shí)，構(gòu)件相當(dāng)于盛滿水被加熱的容器，只要補(bǔ)充水源，維持足夠水位，而水的比熱和氣化熱又較大，構(gòu)件吸收的熱量將源源不斷地被消耗掉或?qū)ё摺?/p>

3.4.2 鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)

目前工程中采用的鋼結(jié)構(gòu)防腐措施主要有除銹涂裝、帶銹涂裝、耐候鋼等。根據(jù)工程實(shí)際對鋼結(jié)構(gòu)防腐的要求，可綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行選擇。

圖5 鋼結(jié)構(gòu)截流法防火

4 結(jié)語

大力發(fā)展裝配式建筑、推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化等一系列政策方針，為鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展開拓了廣闊市場?；谄涞赜蚝徒?jīng)濟(jì)特點(diǎn)，北京市聚合了鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，也是鋼結(jié)構(gòu)住宅創(chuàng)新型配套技術(shù)成果豐富的區(qū)域，良好的市場競爭環(huán)境，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)提升管理、創(chuàng)新技術(shù)、優(yōu)化產(chǎn)品、改進(jìn)服務(wù)，為鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

鋼結(jié)構(gòu)住宅既是良好的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨各項(xiàng)挑戰(zhàn)，需要政府、企業(yè)創(chuàng)新協(xié)作方式，行業(yè)各參與方高效協(xié)同，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息化、數(shù)據(jù)化、平臺(tái)化的新型發(fā)展模式，為鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展注入活力。

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