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国内外钢结构建筑发展概述

编辑:樊则森武振 来源:中国知 时间:2017-05-16 11:15:45 浏览次数:

发展钢结构建筑是建筑业推进“供给侧改革”的重要举措,是“藏钢于民”、完善战略储备、拉动经济发展的重要抓手,是推进建筑业转型升级发展的有效路径。钢结构建筑具有安全、高效、绿色、可重复利用的优势,是当前装配式建筑“三足鼎立”发展的重要支撑。本专题研究在系统分析钢结构建筑发展存在问题的基础上,从完善制度设计、出台扶持政策、建立技术支撑体系、拓展发展领域、推进“双轮驱动”等方面提出政策建议。

一、国外发展情况

    ()发达国家和地区发展情况

    1.欧洲发展情况

    欧洲钢结构企业大多比较小,多和建筑企业相融合,并成为建筑工程企业的下属子企业。欧洲国家如英、法、德等国钢结构产业化体系相对成熟,钢结构加工精度较高,标准化部品齐全,配套技术和产品较为成熟。欧洲钢结构主要应用领域包括:工业单体建筑、商业办公楼、多层公寓、户外停车场等。

    2.美国发展情况

    美国大多数钢结构企业已经转型为专业的建筑施工企业,且已经摆脱恶性竞争,走上精品发展路线。多数钢结构工厂规模不大,员工数仅相当于我国中等规模企业。美国钢结构产品质量好,技术含量高,种类齐全。高附加值产品在整个钢结构产量比重大,产业注重节能环保。

    钢结构建筑领域主要包括:工业(单体建筑、生产用厂房、仓库及辅助设施等)、商业(商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等)、社区(私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等)、市政(桥梁、轨道交通)、住宅(多层公寓)等。钢结构施工安装环节机械化水平较高,施工质量管理到位,呈现技术密集型发展。

    3.日本发展情况

    日本注重钢结构设计、制作技术的研发,尤其是在桥梁和住宅钢结构方面具有技术特长。钢结构总量比较稳定,1998年后建筑钢结构用钢量占钢材产量的30%左右,总量约为2000万吨。选用高强度、高性能钢材,耐火钢结构、耐候钢结构是主要钢结构产品。

    耐候钢结构桥梁用钢量保持了高速增长,2002年后保持在桥梁用钢量的20%以上。钢结构主要应用领域包括:工业厂房、住宅、大型场馆、桥梁等。阪神大地震之后,日本钢结构设计制作技术有了新的发展,开发应用了钢结构焊接机器人等新型技术。

国外钢结构建筑

二、我国钢结构建筑发展历程

    一是起步发展阶段。新中国成立后,在前苏联经济和技术方面的支撑下,我国探索建设了以工业厂房为主的多个钢结构项目。在民用建筑领域,1954年建成的跨度57米的北京体育馆、1959年建成的跨度60.9米的北京人民大会堂万人礼堂是这一时期的代表性钢结构建筑。

    二是短暂停滞阶段。上世纪60年代后期至70年代,各行业对钢材需求量快速增加,国家提出“建筑业节约钢材”政策要求,钢结构建筑发展进入短暂停滞期。

    三是由“节约用钢”向“合理用钢”、“推广应用”转型阶段。上世纪80年代初,国家经济发展进入快车道,钢结构建筑迎来兴旺发展时期。超高层建筑大量采用钢结构体系,也刺激了钢铁行业产能扩张。80年代钢结构建筑最高为208米,90年代钢结构建筑最高达到460米。1997年原建设部发布《中国建筑技术政策》(1996-2010)明确提出发展建筑钢材、钢结构建筑施工工艺的要求,政策趋向由“节约用钢”转型为“合理用钢”。深圳国贸大厦、上海森茂大厦、北京国贸大厦是这一时期的代表。钢结构建筑进入快速发展时期。

    钢结构住宅建设全面启动。上世纪80年代中后期我国开始从意大利、日本引入低层钢结构住宅。1999年国家经贸委明确将“轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用”作为建筑业用钢的突破点。在国家、地方政府推动和政策扶持下,各地积极推进钢结构住宅发展。武汉世纪家园、天津丽苑小区、上海北蔡工程、山东莱钢樱花园小区、北京郭庄子住宅小区、厦门帝景苑住宅群等是这一时期的代表。

    四是由“合理推广应用”向“鼓励用钢”转型阶段。进入本世纪,我国先后承办了一系列国际性重大体育赛事和经贸交流活动,一批超高层、大跨度场馆相继建成,“轻快好省”的钢结构建筑得到政府和社会各界关注,带动钢结构建筑快速发展。北京奥运体育主场馆、上海世博会等学问、体育场馆以及深圳平安大厦、上海环球金融中心等一批新的城市地标性钢结构建筑成为新一轮钢结构建筑的代表。这些工程实践,缩小了我国钢结构建造技术与国外先进水平的差距。随着我国成为世界第一产钢大国,钢结构也成为机场航站楼、高铁车站和跨海、跨江大桥首选的结构体系,如首都机场3号航站楼、北京、上海等地的高铁车站、杭州湾跨海大桥等。

    2013年,国务院《关于化解产能过剩矛盾的引导性意见》明确提出,在建筑领域应优先采用、优先推广钢结构建筑。2016年,中共中央、国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》和《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》也都明确提出发展钢结构建筑,我国钢结构建筑将迎来在充足材料供给和较好技术基础上的新发展。

国内钢结构建筑

    ()我国钢结构建筑已经具备良好的发展基础

    从钢产量及增长率来看,1996年,我国钢产量突破1亿吨,到2014年我国钢产量已8.23亿吨,钢铁产量连续19年保持世界第一。同时,钢产量的年增长率逐年下降,增速减缓,钢铁工业逐渐进入稳定发展阶段。

    从钢结构材料用量方面看,《建筑钢结构行业发展“十二五”规划》中明确了建筑钢结构的应用比例,即“十二五”期间实现建筑钢结构用材占到全国钢材总产量的10%左右。2012年一2014年国内钢产量分别为7.17亿吨、7. 79亿吨和8.23亿吨,建筑用钢量分别为3.3亿吨、3.66亿吨和3.%亿吨,建筑钢结构产量分别为3500万吨、4100万吨、4600万吨,钢结构建筑产量占建筑总用钢量10%左右,钢结构建筑产量分别占到全国钢材总量5%左右,未能完全达到“十二五”预定目标。

    从钢结构建筑所占比例看,发达国家钢结构产量占粗钢总产量比例均超过10%,钢结构建筑占建筑总用钢量比例达到30%以上,其中,日本、美国的比例更高。比较而言,我国近三年的比例分别保持在5%, 9%10%,总体而言,虽然钢结构建筑有很多优点,国家和地方也采取了一些鼓励措施推进钢结构建筑发展,但与发达国家相比,我国钢结构建筑仍然处于起步阶段。

    根据中国建筑金属结构协会建筑钢结构分会和行业专家提供的数据,2014年全国新开工住宅建筑面积12.49亿平方米,其中钢结构住宅约400万平方米,占比不足1%。新建工业厂房约为6亿平方米,其中,采用钢结构的比例超过70%,即钢结构工业厂房约为4.2亿平方米。总体而言,我国民用建筑和市政基础设施应用钢结构还有较大的发展空间。

    从应用领域看,钢结构建筑主要应用于工业建筑和民用建筑。工业建筑主要包括大跨度工业厂房、单层和多层厂房、仓储库房等。民用建筑包括两类,一类是学校、医院、体育、机场等公共建筑;另一类是居住类建筑,即轻钢集成住宅和高层钢结构住宅。总体来看,居住类建筑应用比例还比较低。钢结构应用领域还包括跨江、跨海大桥和城市市政桥梁等。

    从技术标准方面看,近年来,我国钢结构工程建设与应用技术迅猛发展,极大地促进了钢结构技术标准化工作的推进。据不完全统计,现有与钢结构设计、制造、施工相关的国家及行业标准、技术规范、规程近140余项,较20世纪80年代约增加了两倍以上。相关钢结构标准规范基本齐备,基本可以满足现有工程需求。但现有标准规范仍然需要结合技术进步和各地特点不断完善、补充和修编。结合国外的发展情况,钢结构产品标准化、通用化已成为主流,这也将成为我国钢结构行业技术和标准的发展趋势。

    从企业发展情况看,据中国钢结构协会统计,截止到2013年,全国钢结构企业约有4000家一5000家左右,其中拥有钢结构制造企业资质的单位共3 75家。年产10万吨以上的企业仅50多家,行业集中度不高。钢结构企业主要包括三大类,以中建钢构、宝冶钢构为代表的国有钢结构企业;以杭萧钢构、精工钢构、东南网架、沪宁钢机等为代表的大型民营钢结构企业;以巴特勒、美联、中远川崎等为代表的外资或中外合资钢结构企业、福建的台资企业等。


    ()我国钢结构住宅的发展情况

    1997年以来,住房城乡建设部、国家相关部委及地方政府着力推进钢结构住宅发展,一大批企业和科研单位积极跟进,探索推广应用成熟的钢结构住宅技术体系,取得较好成效。全国范围内众多的代表性钢结构住宅项目建设完成,主要包括:武汉世纪家园、天津丽苑小区试点工程、上海北蔡试点工程、包头万郡大都城钢结构住宅项目、山东莱钢樱花园小区钢结构节能住宅试点工程、北京市郭庄子住宅小区、四川都江堰幸福家园、厦门帝景苑超高层钢结构住宅群等。现行钢结构住宅建筑体系主要包括:低层轻钢住宅和多、高层钢结构住宅两大类。

    1.低层轻钢结构住宅

    我国在20世纪80年代末90年代初开始引进欧美及日本的轻型装配式小住宅。采用的建筑体系主要有:

    (1)轻钢龙骨承重墙体系。此类住宅以镀锌轻钢龙骨作为承重体系,板材主要发挥维护结构和分隔空间作用。该体系较适用于1层一3层的低层装配式轻钢结构住宅,不适用强震区高层建筑。

    (2)低层轻钢框架结构体系。该体系在欧美等国家经过几十年的发展,已具备非常完善的技术生产体系和配套部品体系。该体系采用轻型钢梁柱框架结构。一般适用于6层以下的多层建筑,不适合用于高层建筑。已建成的项目包括天津太平洋村住宅产业化基地系列小住宅等。

钢结构住宅

    2.多层及高层钢结构住宅

    高层钢结构住宅是国内近期实践较多的钢结构住宅类型。从结构体系来分主要包括6大类。

    (1)钢框架体系。该体系有较大的变形能力,结构简单,抗震性能良好、房间布置灵活,一般用于多层住宅及低烈度区的小高层住宅。

    (2)钢框架一支撑体系。该体系属于钢框架和支撑双重抗侧力的体系,支撑可选用中心支撑、偏心支撑和内藏钢板支撑等。该体系是高层钢结构住宅中应用最广泛的结构体系,适用于高层及超高层住宅。代表项目主要包括:杭州钱江世纪城、包头万郡·大都城、沈阳铁西区工人新村、北京建谊成寿寺示范工程等。

    (3)钢框架一核心筒体系。该体系由钢框架和钢筋混凝土核心筒组成双重抗侧力体系,在高层住宅中通常将楼电梯间等公共区域设置剪力墙形成核心筒,来承担地震作用等水平力,外围钢框架承担竖向力。这类结构体系是早期钢结构住宅的常用体系。典型项目是门头沟铅丝厂公租房项目1号楼。

    (4)钢框架模块一核心筒体系。该体系由爱尔兰引入,根据国内抗震要求和材料部品实际情况进行了改型研究和实验验证。其主体钢框架模块结构、室内精装修全部在工厂完成,现场只需完成模块吊装、连接及外墙装饰。核心筒是模块建筑体系的抗侧力核心,钢框架模块承担竖向荷载。典型项目是镇江新区港南路公租房小区。

    (5)钢框架一混凝土剪力墙体系。该体系是由钢框架和钢筋混凝土剪力墙(或钢板剪力墙)组成的双重抗侧力体系。典型项目是宝钢援建都江堰的幸福家园·逸苑住宅。

    (6)钢管束剪力墙体系。钢管束剪力墙结构体系是由若干U形钢、矩形钢管、钢板拼装组成的具有多个竖向空腔的结构单元形成钢管束,并在其中浇筑混凝土形成剪力墙与钢梁组成的结构体系,是杭萧钢构研发的专利技术。典型项目主要包括杭州钱江世纪城11号楼和包头万郡.大都城三期。

 

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