装配式钢结构建筑与钢铁行业的协调发展趋势

贾洪利JIA Hong-li；景磊JING Lei

（山东高速莱钢绿建发展有限公司，青岛 266000）

1 建筑钢结构概述

钢结构的结构材料主要由钢板、型钢、钢管等钢材组成，钢结构建筑主要指建筑和市政工程，主要用于工业建筑、高层、公共建筑、桥梁、场馆等领域。装配式钢结构建筑梁柱结构系统由钢部（构）件构成，如图1 所示。

图1 结构钢部（构）件分类

2 近几年建筑钢结构发展现状

我国钢结构总产值不断增长，据中国建筑金属结构协会数据，2018年，钢结构产值6736 亿元，占建筑业总值2.87%。2019 年，钢结构产值突破7000亿元。钢结构产量2015 年5000万吨，2018 年上升至7000 万吨。2019 年达到8000 万吨。钢结构企业迅速成长。产量在50 万吨以上的企业快速增长。

3 钢结构行业发展情况

建筑业是广泛应用钢结构产品的行业，装配式钢结构建筑的推广，为发展钢铁提供了机遇。钢结构产业更加绿色可持续，加工施工方便、周期短、结构设计灵活，使用效果好等多种因素，能够进一步调动钢铁、房地产以及建筑三者资源的优化配置。

据中国建筑金属结构协会数据，2018 年，全国建筑用钢4.18 亿吨，钢结构用钢占比为16.5%。工信部《钢铁工业调整升级规划（2016-2020 年）》，钢结构用钢量由2015 年的5000 万吨增加到1 亿吨。2019 年全国生产粗钢10 亿吨，同比增长8.3%。全年粗钢产量，重点钢铁企业产量占74.0%，其他占26.0%。2019 年，全国折合粗钢表观消费量9.5 亿吨，同比增长9.6%。2020 年，全国粗钢产量达10.53亿吨，同比增长5.2%，钢材产量13.25 亿吨，同比增长7.7%。钢材实际消费同比增长7%左右。

图2 2012-2019 钢结构产值

图3 2012-2019 钢结构产量

4 装配式钢结构建筑工业化的现实意义

党的十八大提出要发展“新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化”，2016 年国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，要求积极推广应用绿色新型建材、装配式建筑和钢结构建筑。住建部2019 年十项重点工作明确提出“大力发展钢结构等装配式建筑”。2020 年住建部等多个部门印发关于加快新型建筑工业化发展的若干意见的相关文件，鼓励医院、学校等公共建筑优先采用钢结构，积极推进钢结构住宅和农房建设等。发展钢结构装配式建筑是在国家经济发展到一定阶段，在新时代经济环境下建筑行业转型升级的方式，装配式钢结构建筑的天然优势会迅速进一步发挥，以EPC 建造推动钢结构装配式建筑发展，会逐步启动建筑业生产方式的变化。

钢结构具有节省环境资源、人力资源、提高生产率等优势。工程领域广泛应用装配式钢结构，成为供给侧改革的有效载体，为我国钢铁产业产能过剩提供了新的思路和发展方向，建筑钢结构产业发展潜力巨大。

5 装配式钢结构建筑存在问题

目前主要存在问题：一是装配式钢结构技术需不断升级，标准规范需要持续地升级完善；二是行业对装配式钢结构新技术的支持有待加强，从产业配置、科研能力、软件开发、设备研发等方面；三是装配式钢结构建筑产业链的上下游还有待完善，从开发、设计、加工、施工、监理、咨询，运营维护等产业链条完善；四是应合理化地考虑直接成本因素和社会效益的影响，从行业发展、绿色循环、工业化进程等全方位地进行成本评价，不能简单地从纯建安成本角度考虑。

6 钢结构产能和钢铁行业发展

“十三五”期间，建筑钢结构产量年均增长约为10%。（表1、图4）

图4 2015-2020 钢结构产量增幅

表1 2016-2020 钢结构产量

2019 年，全国新建建筑面积31.3 亿m2，钢结构建筑占比4.1%；2020 年，全国新建建筑面积30.7 亿m2，钢结构建筑占比6.2%。

表2 2019-2020 年在建钢结构建筑面积占比（亿平方米）

7 行业发展趋势

建筑业现在的格调是基础设施建设。2019 年，国内重点钢结构企业上报当年完工的重大工程233 项，钢结构建筑增长比较快的领域是：城市超高层建筑46 项，占市场份额19.74%；机场航站楼、高铁车站等23 项，占9.88%；文化体育场馆设施68 项，占到29.18%。公共建筑占比达58.79%。2000 年以来，我国的粗钢产量年均增速为11%、生铁产量年均增速为10%。粗钢产量在全球总产量中的占比增至57%，生铁产量占比增至63%。

钢铁是典型的资源能源密集产业，又是能耗重点行业。“十三五”时期，在钢铁行业深入推进供给侧结构性改革，节能降耗、超低改造等取得积极进展，吨钢综合能耗持续下降。中国钢铁工业协会统计数据显示，2020 年，我国重点钢铁企业吨钢综合能耗为545.27 千克/吨（以标准煤计），比2015 年下降了4.9%。

钢铁在社会各个领域都得到应用，要系统解决钢铁行业产品，需要在用量大、分布范围广且易实现标准化的行业开展。建筑业以往也在应用钢材，主要是各种钢筋。钢筋的使用和型钢的使用，吨钢能耗相差巨大，在绿色循环经济的方式上，型钢和钢板的优势更加明显。钢铁业近年来开发出越来越多的新型钢种，主要包括钢板、薄板、型钢、高强钢。从家电行业来看，能一次成型的，不会拼接。桥梁钢结构是一种新兴起的钢结构门类，钢结构桥梁的应用越来越广泛，如果从造价角度来看，钢结构桥梁的节约成本方面更不占优势，但是逐步在推广。

从钢结构建筑本质化方面来说，首先钢结构建筑是绿色建筑，钢结构施工是绿色施工：能实现建筑工业化，钢材作为可回收利用材料，能够减少建筑垃圾产生和直接间接的减少环境污染；钢结构抗震性能优越，特别有利于民生。

8 具体应用案例探索

钢结构建筑应用钢材，通常做法是选用市面上存在的现有的钢材产品。而现有的钢材产品属于通用型材类。比如现有的H 型钢的规格，不能够完全满足建筑设计直接选用的需求。因此需要二次加工，造成了浪费，二次加工的精度控制难度加大，在此前提下钢铁工业协会、房地产协会、建筑业协会、建筑金属协会联合发起推进装配式钢结构建筑活动。

工程实践应用方面，国家体育场工程和央视新台址工程，作为我国标志性钢结构工程，在设计阶段提出了高强钢应用的材料需求。其中国家体育场工程采用的Q460 板厚达到110mm，Q460 用钢350t；央视新台址Q390 用钢59400t，Q420 用钢3400t，Q460 用钢2700t。钢材主要是舞阳钢厂开展定型生产、定尺定扎，中冶建研总院对焊接工艺和方法进行了研究，最终确保工程顺利完成。这是一项典型的建设设计需求与钢材产品和工艺科研单位配合实例。基于项目的特殊意义，实现的建筑功能确保安全，从成本上节约了大量的钢材。为我国高强钢在高抗震状态的应用提供了设计依据和工程依据。

装配式钢结构住宅方面，基本都是矩形、H 型等钢材，长度也是按照建筑层高确定，在定尺生产上具备天然的属性。山东淄博钢结构住宅项目大量应用了山钢集团的钢材，探索了钢材选型钢材的方式。更宜居性的实现住宅内部功能，工程施工便捷快速，同时节约了材料。具有直接的经济效益和可借鉴的社会效益。

目前具体的工程案例，是基于工程需求等原因，尚未形成常规化、产业化的市场常态。仿效精装修、板式家具、集成卫浴等的行业已经进入非常成熟的定制阶段，结合建筑模数模型，系统性开发出几何尺寸和性能指标与建筑相匹配的钢材，是建筑钢结构与钢铁工业协调发展的必经之路，一方面建筑为钢铁的应用提供了场景，且是广泛的可持续的场景。另一方面，钢铁产品的进步促进建筑构件的选择多样化和建造模式工业化。

9 长远发展趋势和展望

我国是建筑大国和钢铁大国，钢铁和建筑产业在协同推广三级螺纹钢和钢结构的工作有成功的先例。从政策和市场角度看，目前大基建对于应用钢结构的积极性已经得到了调动，未来的重点应加强产业层面的顶层设计，从供给端解决高强、耐火、耐蚀等高性能钢材以及热轧H 型钢等高效能钢材生产，从使用端加强钢结构设计和标准的体系化建设，对整个产业链发展产生大的推动作用。

“藏钢于民”、“藏钢于建筑”是宏伟的统战指导思想。对钢产品的出口限制政策出台、钢铁产能调整也是环境需求和产业升级需求。

钢铁和建筑是两个规模巨大的行业，扩大钢铁材料应用外，更要放眼于两大产业的业态变革、生态设计、智慧建造、网络互联、面向终端的钢材生产部件化定制等根本性的产业升级大方向。

技术层面上，要出现更多的直接选用的“标准钢材”，类似于螺栓、法兰等。螺栓和法兰等连接构件之所以能成为标准件，最早主要是因为加工难度大。与建筑模数匹配的钢材，因其规模，必将出现一批批的标准构件。这种配合需要钢材产品和建筑结构首先从标准规范层面相一致。产业层面，树标杆、建标准、培育产业生态圈将成为不断协同发展的内生动力。由此可能带动的建筑材料生产方式和供应方式的根本性改变，对一部分钢铁企业会是一个转型发展、构建和打造新业态的机会。