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钢结构产业大有可为

随着我国建筑业的快速发展,建筑设计理念在不断更新,钢结构作为一个新兴产业在华夏大地迅速崛起,从而使钢结构用钢的需求量逐年递增,成为钢铁生产企业的一大热点。这是日前在天津举行的中国华北地区钢结构建筑设计与应用技术论坛传递的最新信息。 
中国钢结构产业尽管起步并不早,但钢结构在中国的应用已有几十年的有历史。上海市金属结构行业协会王国新副秘书长向记者介绍,上海就是我国钢结构产业的发源地。最早的钢结构建筑企业即大宝钢铁建筑厂,创建于1922年,主营钢结构制作,上海近代最大的钢结构工业厂房-上海杨树浦发电厂的钢结构为其所建造,钢烟囱高110米,厂房的主体钢框架采用高级合金钢、不锈钢和高碳钢。然而当时所用的钢材都是进口的,那时的中国还不会生产这类产品。改革开放后最早的钢结构大楼即上海金沙江大酒店,于1985年2月开工,主楼12层,高41.4米,建筑面积16560平方米,由上海机电设计研究院设计,中国二十冶金建设公司施工,为上海第一幢自己设计并使用国产H型钢制作安装的高层钢结构建筑。而"世界第一拱"的卢浦大桥系全钢钢结构的拱桥,全长8700米,中跨主桥桥面宽41米,主墩基础采用直径900毫米的钢管桩,整座大桥的钢结构总重量35376吨(不含水下6000吨钢管桩),用钢量达4万多吨,相当于2.5艘7万吨级货船的用钢量,更可喜的这些钢材都是"中国制造",而"洋钢材"在中国的钢结构领域所占有的市场越来越小了。
一些业界专家都这样认为,自改革开放以来,尤其是近几年,在国家鼓励建筑用钢的产业政策推动下,中国钢结构产业和钢结构建筑得到高速发展,目前已形成从设计、科研、教学、制作、安装到配套材料设备生产销售的门类齐全的庞大产业链,上海、北京、广州等一批城市正在成为我国建筑钢结构发展最快、产业最发达、各类结构形式最为丰富多样、设计科研和施工技术都走在国内前沿的大都市。
中国钢结构产业的快速崛起,这是建筑设计理念更新的必然结果。建筑设计师们认为,建筑是人类文明的象征,建筑的发展代表着人类文明的发展。21世纪,对于建筑结构来说,是钢结构的世纪。建筑钢结构的发展,是21世纪建筑文明的体现。中国建筑金属结构协会的一位专家这样说道:建筑的生产力在哪里?在钢结构。钢结构在制作、施工和建成后的使用过程中,所具有的优越抗震性、无污染性、节能及安全诸多方面的特征,符合人类可持续发展的原则,符合建筑业可持续发展的原则。由此,我们必须高度重视钢结构的研究。可见,国内的专家对钢结构在建筑业的应用有了一个全新的认识,从而促使中国钢结构作为一个可持续发展的新兴产业而得到茁壮成长。
确实,钢结构在建筑领域应用的优势越来越被市场所认同和青睐,为我国钢结构产业的发展注入了动力和活力。钢结构住宅建筑充分显示出其巨大的优越性。体现在:一是建筑质量好。采用钢结构可以充分合理利用钢和混凝土的料特性,因为钢材的抗压、抗侧弯强度均比混凝土柱高1.5倍,大大增加了建筑物的抗强震能力,克服了传统建筑中的"肥梁胖柱"的弊病,增大了住宅的有效空间。二是工程造价低。由于钢包混凝土的共同作用与互补优势,梁柱的断面可以缩小50%以上。因此,轻型房屋钢结构的用钢量比混凝土结构的用钢量下降15%左右,混凝土减少50%,人工费用下降75%,运费下降75%,基础处理费下降20-30%。总体投资比传统钢筋混凝土体系下降5-15%。三是自重轻。采用轻型钢结构体系,比混凝土用量降低50%,房屋整体重量比混凝土建筑重量下降75%。四是施工周期短。采用轻型房屋钢结构体系,不需要现场绑扎钢筋,不需要制作模板,楼板现浇混凝土时,不需要临时支撑,这样,可以大大地加快施工现场的拼装速度。因此,轻型房屋钢结构体系的建设周期,可以比传统结构模式缩短50-75%,可以大大缩短投资资金的占用周期,提高资金的使用效率。五是钢材的再次利用。钢结构及其配套技术的相应部件,绝大部分可以工厂化制作,实现产品化。钢结构住宅的材料,具有可再生利用性、可改造性。
正是钢结构具有如此巨大的特性,引起了国内专家的高度重视和关注,并在不断改变设计理念。同济大学土木工程学院院长陈以一这样认为:如今人们在居住上越来越注重现代化和人性化,着眼于人类居住环境的保护,将传统的住宅设计方法与现代的技术结合,重视住宅质量、资源消耗、生态环境等综合效益,这对设计业的改革和理念更新提出了新的课题。所以,"轻钢结构住宅建筑体系关键技术研究"被列入国家科技部"十五"攻关项目。轻钢结构的住宅建筑,就是指以轻型冷弯薄壁型钢、轻型焊接和调频焊接型钢、轻型热轧H型钢、薄钢板、薄壁钢管等钢材制成的受力构件,现正在推广应用在低层和多层住宅建筑中。因此,轻型薄壁型钢在轻型钢结构住宅建筑中得到广泛应用,潜在的市场十分巨大。
上海大通钢结构有限公司总经理卢晓南对钢结构住宅的研究更为透彻,他谈到,在国外,早在上世纪80年代就开始将轻型钢结构应用于低层、多层住宅建筑。如日本,轻钢结构住宅竣工的占住宅总数的25-28%,日本大和房产公司下属一个工厂,每月生产240套住宅,面积达5800平方米,而轻型薄壁H型钢在钢结构中的应用为最多的一种钢材。在我国,轻型钢结构在低层、多层住宅建筑中的应用也在积极探索和实践,如广东番禺金业花苑就应用国产高频焊接轻型薄壁H型钢,建成24幢澳洲式新型轻钢别墅;浙江宁波和天津太平洋村,均采用国产高频焊接H型钢,建造了一批低层轻型钢结构住宅;上海陆海城、中福城和新疆库尔勒钢结构住宅楼的设计,都采用轻型薄壁型钢,取得了很好效果。
高速发展的中国钢结构产业,拉动了钢结构用钢的需求,为中国钢铁行业构筑了巨大的平台。以我国第一幢25层钢管混凝土高层轻钢结构住宅为例,该楼总面积11万平方米,其中钢结构住宅部分建筑面积为7万平方米,采用钢框架混凝土核心筒(剪力墙)体系,框架柱为钢管混凝土柱,框架梁用高频焊接轻型H型钢制成,楼板采用钢承复合板,钢柱、钢梁全部彩具有较好防腐性能的耐候钢。整个钢结构住宅建筑的用钢量4500吨,1.8万余件钢结构构件全部实现工厂化生产。由钢管柱和H型钢梁组成的工程主体钢结构,其钢梁安装连接点采用高强度螺栓。
由此可以看出,随着我国钢结构产业的不断发展,用于钢结构的各类型钢、钢管、钢板和钢筋等钢材的需求量将大幅度增长。如普遍钢结构住宅建筑,按总建筑面积折算,用钢的量为型钢36Kq/m2,压型钢为9Kq/m2,钢筋为33.9Kq/m2,合计78.9Kq/m2。那么,房屋建筑所用的钢材就是一个很大的市常据统计,2001年,我国房屋建筑所消耗的钢材达到6238万吨,农村住宅建筑用钢468万吨,共计6706万吨,占当年国内的钢材总产量42%;2002年,全国房屋建筑用钢超过2001年,2003年又将超过上一年的用钢量。预计2003年,我国的建筑用钢材增长幅度约在12-14%。这就是钢结构产业发展所带来的成果。
钢结构新兴产业在中国大有可为,国产钢结构用钢同样大有可为。这几年,为适应钢结构产业对钢材的需求,一大批新型钢结构用种相继问世,产量在不断扩大。宝钢开发出新型的耐火耐候钢,初步形成了具有国际先进水平的和中国特点的系列产品B270-B570NQ,并在国内的大型厂房、民居、商务楼等应用,受到钢结构加工、施工单位好评;马钢也研制出耐火热轧H型钢,能耐600℃高温,并在上海一幢高层建筑上应用;上海大通钢结构有限公司采用宝钢的材料开发出耐火耐候高频焊接H型钢。我国的热轧H型钢零开始发展到2002年的100多万吨,其他钢结构用的中厚板、型钢、钢管、冷弯型钢、涂镀层钢板等产品,都有明显的增长,基本满足国内钢结构行业的需求,为其不断发展作出了贡献。
然而,应该看到,尽管国产的钢结构用钢在研制、开发和产能上有了长足进展,但与钢结构产业未来发展趋势和要求还存在一定的差距,目前国产的轻型薄壁型钢材与我国钢结构建筑业的发展还不能完全相适应。比如,板材的焊接能力差,16Mn板材在焊接时往往出现层状撕裂;高强度低合金结构钢在冷弯薄壁型钢中的应用尚未解决,不能满足轻型房屋钢结构的需要;我国生产的大多为镀锌薄板,而镀铝锌薄板几乎没有,在轻钢房屋中,用户多选用抗蚀性能更好的镀铝锌薄板;我国的型材品种规格还不能满足建筑需要,H型钢的规格不多,对其推广应用带来一定影响;近年来,方钢管在建筑建筑工程应用增多,但这种型材的规格不够齐全,尤其是大规格的很少,对推广应用有一定影响;目前国产钢结构用钢主要是Q235,建筑用高强度低合金钢品种还太少,Q390钢材在实际工程中尚未见采用;耐火耐候钢等钢材的新品种还需进一步开发;等等。这些问题亟待研究,它为钢铁企业提出了新的攻关课题。
为此,国家建设部科技司确立了28项钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题,其中有上海大通钢结构有限公司承担的《低层及小高层住宅用高频焊接薄壁H型钢结构的体系研究》;有北京莱特轻钢结构有限的《冷弯薄壁型钢装配式住宅体系研究》;有太原理工大学建筑与环境工程学院的《轻钢结构多层住宅建筑研究开发》;还有北京埃姆特钢结构住宅技术有限公司的《MST冷弯薄壁型钢支撑框架结构别墅住宅建筑体系研究》等。目前,各项研究工作正在紧锣密鼓地开展。在轻型钢结构建筑的用钢上,钢厂也在开发新品种,比如,建立我国自己的彩涂板性能优良的产品系列,尽快实现彩板国产化,积极开发镀铝锌板等品种;大力开发生产性能良好的钢结构制品及通用化、商品化构件;增加承重骨架用高强度低合金冷弯型钢的产量;积极推进H型钢在国内钢结构工程中的国产化,在工程中推广薄壁H型钢、优质星级H型钢等优良新品种的应用。
大有可为的中国钢结构新兴产业,潜在的市场十分巨大。据预测,近10年内,全国将新建住宅56亿平方米,每年约有300多万平方米轻钢建筑竣工(包括门式钢架、轻钢房屋和压型钢板、拱壳屋盖),轻型钢结构体系中的檩条和墙梁一般采用高频焊接轻型H型钢、Z形或C形冷弯薄壁型钢;轻型钢结构所用钢板大量为涂层钢板、高强度低合金薄板、彩涂板;等等。所以说,随着建筑设计理念的更新,钢结构在建筑业的大力推广,轻型薄壁等钢结构用钢材将得到广泛应用,其发展前景尤其看好,正如同济大学建筑工程系钢结构研究室的专家所指出的,"十五"期间,我国城镇需要新建住宅27亿平方米,年均完成5.4亿平方米;农村需要新建住宅30亿平方米,年均完成6亿平方米,如果其中5%为钢结构住宅,每年至少需要150万吨钢材,其中大量为轻型薄壁型钢及薄规格板材、薄壁钢管等。这仅仅是钢结构住宅建筑上的应用,若根据国民经济建设发展速度年递增7%计算,中国目前钢结构制造业年产量600-700万吨(包括工程建设和钢结构制品)的能力将迅速扩大,按发达国家钢结构产量占钢材产量10%的计算,中国钢结构的年产量应达到2000万吨,而现在我国的钢结构制造量仅占钢材产量的3%左右,与世界上发达国家相比,中国钢结构产业还有较大的发展空间和应用领域。
是的,中国的钢结构产业方兴未艾,中国的钢结构产业大有可为。

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