北京市钢结构住宅产业链及配套技术

文/北京建谊投资发展（集团）有限公司 张晓琳

国家住宅与居住环境工程技术研究中心 姜中天

张晓琳，北京建谊投资发展（集团）有限公司工程师

姜中天，国家住宅与居住环境工程技术研究中心高级工程师

1 北京市钢结构住宅产业现状

目前北京市纳入实施住宅产业化计划的项目累计超过1800万m2，并已初步形成了政策引导体系，累计有9个项目获得奖励面积，其中5个已交付入住，保障性住房实施绿色建筑行动和住宅产业化全覆盖。同时，技术保障体系不断完善，已完成30余项装配式建筑关键技术和成套技术的研发工作，发布实施8个北京市地方标准和一批技术管理要求与导则。北新建材、北京金隅、博洛尼装饰、北京住总、北京市建筑设计研究院有限公司5家公司获批国家住宅产业化基地。已进入部品目录的预制构件生产企业9家，产能64万m3。

北京钢结构行业协会借助各专业服务平台，对接社会金融、法律资源，助推企业转型升级，鼓励地区与企业，通过产业聚集、资本整合、规模扩大、业务链延伸、产品升级与科技创新等方式，实现制造业与服务业的现代化转型。

协会通过开展“建筑工业化标杆企业”“钢结构建筑示范企业”“建筑钢结构五十强企”“钢结构配套五十强企业”及“绿色建筑优势企业”等评优评先活动，以优势企业带动行业及各专业领域的发展。

2 北京市钢结构住宅产业链

钢结构住宅产业可持续发展离不开健康有序的产业链环境，钢结构产业链包含行业如下。

1）以钢铁公司为代表的建筑用钢生产企业，负责建筑钢结构用钢的研发及钢结构用钢板材、型材的生产（热轧等）和初级加工（冷弯、焊接等）。

2）以科研院所为代表，负责建筑钢结构体系研发、基础理论研究、设计标准制定、技术咨询和服务等的技术支撑企业。

3）以设计单位为代表的建筑钢结构方案及施工图设计企业。

4）以钢构公司为代表的建筑钢结构基本构件制作、加工企业，也包括现代商品化的针对某类建筑钢结构体系中整体或部分体系（如屋面体系、墙面体系等）产品进行研发、制作、销售等中间服务组织。

5）以建筑钢结构施工企业为代表的钢结构现场安装、施工企业，其中部分业务也可由大型钢结构公司承担。

钢结构住宅相关配套产业有：非钢材料的围护结构、墙体及屋面的保温隔热材料、防腐材料、焊接材料、大量零件机械加工，以及用于钢构件制作的机械化或智能型加工设备等。

经调研了解，北京市及其周边钢结构产业链较完整，层次较高，区域分布较集中。相关配套产业发展水平较高，能够满足钢结构住宅市场的需求。

2016年11月19～20日，北京钢结构住宅系统集成技术与产品创新交流会聚焦钢结构住宅，注重配套的建筑节能材料、部品与技术的应用与交流，成为行业产业链上下游企业对接平台。会上宣布了2016年第一批“钢结构产业链认证供应商”，北京凯德希尔防水工程有限公司、唐山市佳源贸易发展有限责任公司、天津正通墙体材料有限公司、德州凯斯锐数控科技有限公司、山东冠州股份有限公司等21家公司首获殊荣。

该批认证供应商在钢结构产业链中已得到多项工程应用，具有良好的影响力。例如，北京凯德希尔防水工程有限公司经营项目有金属屋面防水、金属屋面隔热、金属屋面防腐等，防水材料是一种水乳型高弹性纯丙烯酸材料及高强度的缝织聚酯布组成的无接缝防水系统；山东冠州股份有限公司生产规模为年产200万t冷轧板、160万t镀锌板、130万t彩涂板、70万t退火板、5000t高性能钕铁硼稀土永磁材料和1万t氧化锌等。

钢结构住宅产业链中各环节协同发展的重要性体现得越来越明显。市场中的相关企业已通过技术与管理上的不断改革创新，为行业产业链提供了良好的发展基础。

3 北京市钢结构住宅配套技术

钢结构住宅配套技术涉及部品性能、安装工艺、新型建材等。目前已投入使用产品的效果和正在研发产品的方向是行业内的热点议题。

3.1 北京市产业化住宅部品

北京市已具备一批住宅产业基地，在智能化设备研发、自动化生产、信息化管控等方面已达到行业先进水平，年产能可满足北京市现有装配式住宅需求。住宅部品、产品不断创新优化，为装配式钢结构住宅提供基础优质资源（见表1）。

表1 北京市产业化住宅部品产品目录

产业化住宅部品应用在钢结构绿色住宅项目的建设中，能够提高住宅的工业化、标准化程度，提高建筑行业的集成能力和产业化水平，提高各类工程的建设效率，缩短工期，推动工业、农业废料综合应用，大大降低工程建设活动对环境产生的影响和破坏，落实国家“四节一环保”政策，产生极大的环境效益。同时推动新产品、新技术的进步，使节能标准、规范能够认真贯彻执行，为社会、企业带来较高的社会效益。

图1 建筑隔墙用轻质条板构造示意

图2 建筑隔墙用轻质条板样块

3.2 非砌筑类墙板

3.2.1 内隔墙

3.2.1.1 蒸压加气混凝土条板

轻质砂加气混凝土是以石英砂、水泥、石灰膏为主要材料，以铝粉为发泡剂，经高温蒸压而成为密集细小多孔的材料，其隔声性能、耐火性能、强度等技术性能指标和适用条件可满足JGJ/T17—2008《蒸压加气混凝土应用技术规程》、06CG01《蒸压轻质砂加气混凝土（AAC）砌块和板材结构构造》要求。

安装过程包括基层处理、测量放线、验线、U形卡安装、板材安装、缝隙处理。其中，板材与钢梁、钢柱、外墙间的缝隙采用软连接处理，用PU发泡胶打满；板材之间的缝隙用专用嵌缝剂处理。

各种工艺生产的加气混凝土产品均具有良好的耐火性。加气混凝土墙壁一面暴露在1000℃的明焰达150min后，另一面的温度也只有85℃，当其接触到高于1600℃的火焰趋于熔化时，也不产生任何烟气或有毒、有害气体。

3.2.1.2 建筑隔墙用轻质条板

建筑隔墙用轻质条板是内隔墙条板产品的总称，目前北京市建设市场中批量使用的轻质条板按材料分，主要有轻混凝土条板、水泥条板、石膏条板、2种以上材料复合型条板；按板型构造可分为空心、实心、复合型条板。主要有玻纤增强水泥空心条板、轻混凝土空心条板、玻纤增强石膏空心条板、钢丝或钢丝网增强水泥条板、粉煤灰泡沫水泥条板、硅镁加气空心条板、粉煤灰泡沫水泥条板、植物纤维复合条板、复合夹芯条板等。近年来还有一些采用夹芯材料为纸蜂窝、铝蜂窝等中空构造的复合条板在市场上出现。

该类产品按照建筑不同部位，主要有普通板、门窗框板和异形板等构造类型。建筑隔墙用轻质条板的构造如图1所示。

图2为建筑隔墙用轻质条板的实物样块，从图中可看出该类产品的材料和构造情况，该产品可根据应用部位所对应的技术要求和性能指标调整条板构造，相应的技术指标可满足不同隔声、防火、抗冲击、保温等性能要求。

建筑隔墙用轻质条板是建筑市场上由来已久的一种建筑制品，其本身满足JG/T 169—2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》、GB/T 23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》的相关要求。近年来随着装配式建筑的大力推广，该材料由于具有采用机械化生产、非砌筑安装方式、产品稳定性好等优势，应用范围逐步扩大，相应的产品种类层出不穷。

北京市目前有华丽联合高科技有限公司、北京紫微斯达建材机械制造有限公司等产品和设备的生产企业，也有国家建筑材料测试中心等条板技术性能的权威检测机构，从产品产能、应用范围、技术标准及研究开发等方面，能够为北京市钢结构绿色住宅的建设提供良好的技术依托，为工程设计、建设单位选用优质条板产品提供良好条件。

3.2.1.3 轻钢龙骨石膏板内墙

该产品是以轻钢为骨架，石膏板为罩面的非承重墙体（见图3），轻钢龙骨石膏板内墙为SI（Skeleton Infill）体系内装提供了良好条件。

1）产品优点 轻钢龙骨质量轻，安装便捷；强度高，防水、防潮、防火、吸声、减震功能齐全；隔声性能良好；使用简单，使用过程中不会出现变形现象；在轻钢龙骨层添加海绵材质可起到良好的减震功能，并具有一定抗冲击能力。

2）产品缺点 轻钢龙骨石膏板隔断墙面易开裂；砂浆密度不高，容易使日常清洁的水或雨水渗入垫层，出现反碱泛黄；施工时要注意砂浆和地砖的黏合性。

3.2.2 外墙

现阶段用于住宅产业化的外围护墙板体系如表2所示。

3.3 楼板

3.3.1 钢筋桁架楼承板

钢筋桁架楼承板是将楼板中的上下铁钢筋在工厂制作为钢筋桁架，并将钢筋桁架与镀锌板底模焊接为一体的楼承板（见图4）。其受力模式为：钢筋桁架提供竖向刚度，不需底模承担水平抗剪承载力；通过调整钢筋直径与桁架高度控制楼板刚度。

图3 轻钢龙骨石膏板内墙

图4 钢筋桁架楼承板加工制作

表2 现阶段用于住宅产业化的外围护墙板体系

3.3.2 钢筋桁架混凝土叠合板

预制混凝土钢筋桁架叠合板下部为预制混凝土板，外露部分为桁架钢筋，桁架钢筋主要作用是将后浇筑的混凝土层与预制板形成整体，并在制作和安装过程中提供刚度。

3.3.3 预应力带肋混凝土叠合板

PK预应力带肋混凝土叠合板是国际上最薄、最轻的叠合板，用钢量省，承载力强，抗裂性好，新旧混凝土结合好，可形成双向板。

3.4 钢结构防火与防腐

3.4.1 钢结构防火技术

防火的目的是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围，在火灾中使其能保持稳定性，防止迅速升温发生形变塌落。从原理上主要可划分为2种：截流法和疏导法。

1）截流法 原理是截断或阻滞火灾产生的热流量向构件传输，从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。其做法是在构件表面设置1层保护材料，火灾产生的高温首先传给这些保护材料，再由保护材料传给构件。由于所选材料的导热系数较小，而热容又较大，所以能很好地阻滞热流向构件的传输，从而起到保护作用。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法（见图5）。

2）疏导法 允许热量传到构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。疏导法目前主要是充水冷却保护法。该方法是在空心封闭截面中（主要是柱）充满水，火灾时构件将从火场中吸收的热量传给水，依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件温度便可保持在100℃左右。从理论上讲，这是钢结构保护最有效的方法。该系统工作时，构件相当于盛满水被加热的容器，只要补充水源，维持足够水位，而水的比热和气化热又较大，构件吸收的热量将源源不断地被消耗掉或导走。

3.4.2 钢结构防腐技术

目前工程中采用的钢结构防腐措施主要有除锈涂装、带锈涂装、耐候钢等。根据工程实际对钢结构防腐的要求，可综合技术经济指标进行选择。

图5 钢结构截流法防火

4 结语

大力发展装配式建筑、推进建筑产业现代化等一系列政策方针，为钢结构住宅的发展开拓了广阔市场。基于其地域和经济特点，北京市聚合了钢结构行业内优势产业，也是钢结构住宅创新型配套技术成果丰富的区域，良好的市场竞争环境，促进产业链的相关企业提升管理、创新技术、优化产品、改进服务，为钢结构住宅产业的健康快速发展奠定基础。

钢结构住宅既是良好的发展机遇，同时也面临各项挑战，需要政府、企业创新协作方式，行业各参与方高效协同，运用互联网时代信息化、数据化、平台化的新型发展模式，为钢结构住宅产业的不断发展注入活力。

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