王海明/WANG Hai-ming

(中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070)

住建部發(fā)布的2020 年全國(guó)裝配式建筑發(fā)展報(bào)告顯示，近年來(lái)裝配式建筑呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，在促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域綠色發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。2020年，全國(guó)新開(kāi)工裝配式建筑共計(jì)6.3 億m2，較2019 年增長(zhǎng)50%，占新建建筑面積的比例約為20.5%，完成了《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》確定的到2020 年達(dá)到15%以上的工作目標(biāo)。

從結(jié)構(gòu)形式看，新開(kāi)工裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑4.3 億m2，較2019 年增長(zhǎng)59.3%，占新開(kāi)工裝配式建筑的比例為68.3%；裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑1.9 億m2，較2019 年增長(zhǎng)46%，占新開(kāi)工裝配式建筑的比例為30.2%。其中，新開(kāi)工裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅1206 萬(wàn)m2，較2019 年增長(zhǎng)33%。裝配式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑得到快速推廣，為新冠肺炎疫情防控發(fā)揮了重要作用。

1 發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)政策支持

2016 年2 月，中共中央、國(guó)務(wù)院在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》提出大力推廣裝配式建筑，縮短建造工期，提升工程質(zhì)量。積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。

2016 年9 月，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求按照適用、經(jīng)濟(jì)、安全、綠色、美觀的要求，推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例。堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，提高技術(shù)水平和工程質(zhì)量，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2019 年6 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]，在鋼結(jié)構(gòu)住宅的集成設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，外圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)備與管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，內(nèi)裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，部品部件生產(chǎn)、施工安裝與質(zhì)量驗(yàn)收，使用、維護(hù)與管理等方面做了細(xì)致的規(guī)范。

2020 年9 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門發(fā)布《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》，指出大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，鼓勵(lì)醫(yī)院、學(xué)校等公共建筑優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)，積極推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅和農(nóng)房建設(shè)。完善鋼結(jié)構(gòu)建筑防火、防腐等性能與技術(shù)措施，加大熱軋H 型鋼、耐候鋼和耐火鋼應(yīng)用，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有諸多混凝土無(wú)法比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如良好的抗震性能、自重輕、施工速度快、工業(yè)化程度高、構(gòu)件預(yù)制率高等優(yōu)點(diǎn)，具有天然的裝配優(yōu)勢(shì)。同等體量的建筑采用鋼結(jié)構(gòu)比采用混凝土結(jié)構(gòu)自重輕30%～50%，這也大大降低了基礎(chǔ)工程的造價(jià)。鋼結(jié)構(gòu)延性高，經(jīng)過(guò)有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以大大提高結(jié)構(gòu)的變形能力，使得其抗震能力大大提高。鋼結(jié)構(gòu)還特別適用于超高層、大跨度、大懸挑、復(fù)雜造型等混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)法解決的結(jié)構(gòu)形式，其應(yīng)用范圍要大大高于混凝土結(jié)構(gòu)。

2.2 產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件是由各種型材組成，工業(yè)化程度高、加工精度高，現(xiàn)場(chǎng)組裝主要采用高強(qiáng)螺栓連接，能確保施工的精度，為一體化外圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻、裝飾裝修提供了方便。裝配式鋼結(jié)構(gòu)的大力發(fā)展有利于推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)向工業(yè)化、規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，有效降低裝配式鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)，提升品質(zhì)。

對(duì)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)主要采用高強(qiáng)螺栓連接，現(xiàn)場(chǎng)焊接工程量少，有效縮短了施工工期，同時(shí)降低了對(duì)工人技術(shù)水平的要求，也降低了不良天氣帶來(lái)的無(wú)法施工的影響。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019 年底，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)線2548 條，設(shè)計(jì)產(chǎn)能5423 萬(wàn)噸。為裝配式鋼結(jié)構(gòu)的大面積推廣提供了有利的供應(yīng)鏈保障。

2.3 裝配優(yōu)勢(shì)

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2017 年12 月發(fā)布了《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[2]，規(guī)范規(guī)定裝配率指在單體建筑室外地坪以上的主體結(jié)構(gòu)、圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻、裝修和設(shè)備管線等采用預(yù)制部品部件的綜合比例。按照裝配率的高低，可以將建筑分為A 級(jí)、AA 級(jí)、AAA 級(jí)裝配式建筑。裝配率為60%～75%時(shí)，評(píng)價(jià)為A 級(jí)裝配式建筑；裝配率為76%～90%時(shí)，評(píng)價(jià)為AA 級(jí)裝配式建筑；裝配率為91%及以上時(shí)，評(píng)價(jià)為AAA級(jí)裝配式建筑。

表1 所示為裝配式建筑中主體結(jié)構(gòu)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，主體結(jié)構(gòu)Q1 的總分為50 分。在混凝土裝配式建筑中，主要得分項(xiàng)為梁、板、樓梯等平面構(gòu)件，豎向受力構(gòu)件一般以現(xiàn)澆為主，所以Q1 的得分一般不超過(guò)20 分。而在鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)，所有平面構(gòu)件和豎向構(gòu)件均為預(yù)制式，所以鋼結(jié)構(gòu)Q1的得分可以達(dá)到滿分50分，這也充分體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)裝配式的優(yōu)勢(shì)所在，鋼結(jié)構(gòu)建筑具備先天的裝配優(yōu)勢(shì)。

表1 裝配式建筑主體結(jié)構(gòu)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[2]

2.4 工期優(yōu)勢(shì)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中有少量現(xiàn)場(chǎng)焊接，但一般以現(xiàn)場(chǎng)螺栓連接為主，且現(xiàn)場(chǎng)無(wú)濕作業(yè)，施工工期相比傳統(tǒng)工期有較大優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土住宅一般5～7 天施工一層，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)完全可以做到3 天一層，工期約為傳統(tǒng)混凝土的一半，這樣的工期優(yōu)勢(shì)對(duì)于總包的施工工期來(lái)說(shuō)會(huì)大大減少管理成本，對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)提前交房大大縮短融資成本。

2.5 綠色環(huán)保優(yōu)勢(shì)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件多為鋼材，屬于綠色環(huán)保建材，在回收和二次利用方面相比混凝土有著不可比擬的綠色環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼柱、鋼梁、鋼支撐、連接節(jié)點(diǎn)、螺栓等大部分均為在工廠加工完成，所有構(gòu)件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)連接、裝配。由于沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)混凝土的澆筑、振搗，能夠有效降低施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲污染、粉塵污染，環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。

3 發(fā)展的制約因素及解決措施

3.1 傳統(tǒng)體制問(wèn)題

建筑行業(yè)最大的問(wèn)題是體制問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)計(jì)與施工割裂。設(shè)計(jì)不為施工著想，施工不為設(shè)計(jì)考慮。解決上述設(shè)計(jì)和施工割裂的問(wèn)題的措施就是要通過(guò)整合，使科技創(chuàng)新貫穿建筑業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)，打造完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。裝配式建筑很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，就是設(shè)計(jì)一定要考慮施工階段的安裝問(wèn)題，要盡可能簡(jiǎn)化施工環(huán)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)天生就符合裝配式邏輯，現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)產(chǎn)業(yè)工人的技術(shù)要求僅限于現(xiàn)場(chǎng)焊接和螺栓連接工藝水準(zhǔn)。而現(xiàn)階段的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)施工的環(huán)節(jié)要求較高，如對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)的處理等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)產(chǎn)業(yè)工人的要求很高，如何能夠有效保障施工質(zhì)量并無(wú)有效的檢驗(yàn)措施。節(jié)點(diǎn)質(zhì)量不能保證就與傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)理念——“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”相違背，導(dǎo)致地震來(lái)了首先在節(jié)點(diǎn)薄弱部位破壞。所以鋼結(jié)構(gòu)是裝配式建筑的發(fā)展方向，具有廣闊的前景。

3.2 傳統(tǒng)觀念問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)住宅在歐美、澳大利亞、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)非常成熟和完善，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈也很完善，但對(duì)國(guó)內(nèi)民眾來(lái)說(shuō)認(rèn)可度并不高。國(guó)內(nèi)民眾的固有思維里，認(rèn)為只有混凝土造的房子才厚重、結(jié)實(shí)、牢靠。習(xí)慣也可以慢慢轉(zhuǎn)變，從民眾重視環(huán)保理念著手，輔以政策層面支持，逐步轉(zhuǎn)變思維。為此，國(guó)家也做了統(tǒng)一部署，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部陸續(xù)批復(fù)浙江、山東、四川、湖南、江西、河南、青海等七省開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)試點(diǎn)，試點(diǎn)方案各具特色，目標(biāo)明確，任務(wù)具體，聚焦于鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)、完善鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈、培育行業(yè)主體、加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等，立足于裝配式鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

提高裝配式鋼結(jié)構(gòu)的社會(huì)認(rèn)知度和認(rèn)可度，讓更多的行業(yè)主體積極轉(zhuǎn)型，為人民群眾建設(shè)品質(zhì)優(yōu)良、性能優(yōu)越的建筑產(chǎn)品，著力營(yíng)造各方關(guān)注和支持裝配式建筑發(fā)展的良好氛圍。

3.3 建造成本問(wèn)題

現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)建造成本高于混凝土的建造成本，主要是因?yàn)殇摬牡闹苯硬牧腺M(fèi)高，其次是制作加工成本高，鋼構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化后就可以做自動(dòng)化生產(chǎn)線，標(biāo)準(zhǔn)化后施工工人也少了，加工成本就降低了，施工成本又可以大大降低。所以現(xiàn)階段成本高的主原因是這一產(chǎn)業(yè)鏈還沒(méi)有完全成熟，無(wú)法做到成本最低。

鋼結(jié)構(gòu)因?yàn)樽陨碇亓恳h(yuǎn)低于混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)費(fèi)用會(huì)明顯降低，工期優(yōu)勢(shì)也會(huì)大大降低管理成本和融資成本。裝配式建筑內(nèi)在邏輯是產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、現(xiàn)代化，大規(guī)模工業(yè)化流水線生產(chǎn)，會(huì)使得成本大大降低，所以整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)一定是成本降低、質(zhì)量提升、效率提高。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展亟需標(biāo)準(zhǔn)化，加強(qiáng)鋼材加工企業(yè)與設(shè)計(jì)院、總包單位的協(xié)同作業(yè)，做到信息共享，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié)的應(yīng)用，以工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)替代定制化、個(gè)性化作坊式加工，這是裝配式鋼結(jié)構(gòu)降低成本的重要因素。

住建部2020 年7 月發(fā)布的《鋼結(jié)構(gòu)住宅主要構(gòu)件尺寸指南》[3]，宗旨就是將標(biāo)準(zhǔn)化理念貫穿于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程，引導(dǎo)型鋼生產(chǎn)企業(yè)與設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)就構(gòu)件常用截面形式、尺寸和長(zhǎng)度等進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，推進(jìn)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)計(jì)和施工效率，進(jìn)一步推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅的品質(zhì)、效能和經(jīng)濟(jì)效益的提升，節(jié)約成本。未來(lái)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的成本優(yōu)勢(shì)會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

3.4 相關(guān)技術(shù)問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑本身因?yàn)橐凿摬臑橹?，各種受力構(gòu)件、非受力構(gòu)件對(duì)防火、防腐、防銹的要求均需滿足規(guī)范及日常使用。由于防火、防腐材料自身有使用年限要求，這導(dǎo)致在正常使用周期內(nèi)的維護(hù)費(fèi)用有所提高。這就要求我們需不斷完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)攻關(guān)，使之與裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和推廣相配套，確保少增加或不增加后期使用和維護(hù)費(fèi)用。

3.5 配套人才問(wèn)題

制約裝配式鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的人才因素是現(xiàn)階段必須解決的問(wèn)題，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)任務(wù)量80%以上都是混凝土的，這就導(dǎo)致了市場(chǎng)上從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人才偏少。同樣，鋼結(jié)構(gòu)施工的人才也偏少，少數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)安裝公司把控著現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)施工體量。加快制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和培養(yǎng)適應(yīng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)、制造、施工全產(chǎn)業(yè)鏈的新型技術(shù)人才、管理人才勢(shì)在必行，新型技術(shù)人才和管理人才同樣是推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的關(guān)鍵一步[4]。

4 未來(lái)發(fā)展及應(yīng)用前景展望

建筑產(chǎn)品的工業(yè)化、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)是我國(guó)建筑業(yè)做大做強(qiáng)的必由之路，這就要求我們必須不斷研發(fā)新材料、新工藝、新技術(shù)、新體系、新理念，打破傳統(tǒng)壁壘，加大研發(fā)力度，做好政策扶持。我認(rèn)為，未來(lái)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展及應(yīng)用可以重點(diǎn)從以下五方面著手。

1）從國(guó)家層面加快建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)基地，打破機(jī)制壁壘，多部門、多領(lǐng)域協(xié)同推進(jìn)，做好政策和稅收扶持，制定工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)化相關(guān)配套政策、制度及管理措施。國(guó)家要進(jìn)行政策推廣、宣貫，宣貫不是簡(jiǎn)單講裝配式鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，而是要宣貫整個(gè)行業(yè)的發(fā)展邏輯，指明裝配建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向就是鋼結(jié)構(gòu)。

2）從國(guó)家層面健全建筑法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，加快補(bǔ)充和修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計(jì)及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，為做到走出去服務(wù)“一帶一路”沿線國(guó)家做好準(zhǔn)備。

3）加大研發(fā)投入力度，鼓勵(lì)建造方式創(chuàng)新，科研機(jī)構(gòu)、高校研發(fā)并落地智慧建造技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4）逐步擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)體系在各類建筑中的應(yīng)用，并重點(diǎn)向廣大的住宅市場(chǎng)推進(jìn)，研發(fā)適用于不同類型、不同業(yè)態(tài)的鋼結(jié)構(gòu)新體系。

5）秉持綠色發(fā)展理念，推行綠色設(shè)計(jì)、綠色加工、綠色建造、綠色使用，使鋼結(jié)構(gòu)建筑從規(guī)劃設(shè)計(jì)、加工制作、安裝施工、使用維護(hù)都能滿足綠色化、信息化要求。

現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)面臨由建筑產(chǎn)業(yè)大國(guó)向建筑產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的重大課題，裝配式鋼結(jié)構(gòu)將承載建筑產(chǎn)業(yè)變革的中堅(jiān)力量和排頭兵。