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什么是钢结构的产业化模块化?

浏览次数: 日期:2015年9月14日 15:13

按承重材料的不同,结构可分成钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结
构、钢-混组合结构等。钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、便于工业化
生产、节能环保、可循环使用等特点。钢结构建筑主要采用H型钢、冷弯型钢等
材料为骨架制作受力构件,特种螺栓等进行栓(焊)接,彩涂板或具有隔热、防
水、隔音等功能的其它材料作为屋面、楼层及墙体围护结构,工厂模块化构筑而
成。钢结构建筑可大致分为高层和重型钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构、
钢-混组合结构、住宅钢结构等多种结构体系。
    钢结构对钢材有强度、塑性、韧性、可焊性等基本性能要求;较重要结构的
关键节点部位,还要求厚度方向性能;从抗震角度出发,要求一定屈强比(≤
0.85);为延长建筑的寿命,提高建筑抗火灾能力,还可要求钢材耐蚀和耐火。

    一、国外钢结构市场与技术现状
    0世纪初诞生了轻钢结构房屋,二战期间因高施工速度的需要,轻钢房屋得到
快速发展;40年代出现了门式刚架结构;50年代,出现工业化程度较高的钢结构住
宅,形成了工厂化的钢结构住宅建筑体系并延续至今;60年代住宅建筑工业化高潮
遍及欧洲并发展到美、加、日等发达国家,彩色压型板及冷弯薄壁檩条组成的轻质
围护体系开始大量应用。轻钢结构是发达国家目前主要的建筑结构形式。
    国外钢结构业迅速发展的主要原因:
    第一、钢铁工业提供了丰富的建筑用钢物资基础。
    第二、钢结构具有安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污
染小等优势。
    第三、环保要求严格和资源充分利用,促使业主、建筑师和结构工程师选择钢
结构。
    第四、成熟配套技术和产品推动了钢结构业发展。
    发达国家先进的钢铁工业,使钢铁材料品种和质量可充分满足钢结构需求,充
裕的钢材资源提供了物资保障,钢铁新材料的不断开发推动了钢结构的技术进步,
造就了钢结构业的普及,推动现代建筑业发展。近年国外建筑用钢量约占钢材总消
耗量的30%,并仍呈明显上升趋势。
    日本JFE公司开发的部分建筑用钢新产品:
    1、超厚H型钢,翼缘厚度可达100~120mm;
    2、复合不锈钢板,SS400或SM400基材复合SUS304;
    3、低屈强比高强钢,600MPa级甚至800MPa级高强度钢,屈强比小于0.8;
    4、桥梁用材,800MPa级高强度钢得到广泛应用,低预热型800MPa级高强钢可
做到预热温度低于50℃;
    5、新型彩涂板,如:高耐蚀性(用于室外装置)、高加工性(成形性好,用
于建筑屋顶材料)以及内装修用的“SkeletonColour”彩板(色彩感、耐锈蚀和化
学腐蚀、润滑性都大大提高)。

    二、国内钢结构市场与技术现状
    高层钢结构建筑:上世纪80年代初至2003年3月,我国已建和在建高层钢结
构建筑计59幢,高层建筑钢结构跨入国际行列,获得较大成功。代表作品有:高 420.5m的上海金茂大厦;高291m全部采用钢管混凝土柱、达到国际领先水平的深圳赛格大厦;采用国产钢材、国内设计、制造及施工的高200m的大连世贸中心等。最初,我国钢结构高层建筑主要钢材为进口的A572、SM490B等型材或板材。近年由于国产钢材品种增加、性能满足要求、价格便宜,因而普遍采用,但高要求的重点工程,仍进口Q420和Q460板材。 重型工业厂房:近几年建设增加较快,钢结构用量较大。主要用于钢铁、火电、造船、电子、汽车、机械制造及水利建设等行业。特别是用于近年各钢铁企
业兴建大型炼钢、轧钢厂房。2005年冶金厂房等重型工业厂房竣工面积约800万
m2,用钢量达到80万t。其用钢技术要求与高层钢结构相同。
    空间结构:近年以网架和网壳为代表的空间结构既用于民用建筑,也用在烟
草行业厂房、汽车装配车间等工业厂房、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大
剧院、博物馆等。近年建成的飞机航站楼、会展中心、体育场馆、大剧院、音乐
厅等大跨度空间结构,采用圆钢管、矩型钢管制作空间桁架、拱架及斜拉网架结
构,加上波浪形屋面成为各地新颖和富有现代感的标志性建筑物。悬索和膜结构
目前用量还不大,处于发展阶段,但如国家体育场(鸟巢)、国家游泳中心(水
立方)等2008奥运场馆等已选用ETFE、PTFE膜材作屋面和墙面。
    轻型钢结构:轻钢结构用钢量一般40kg/m2左右(不含钢筋用量),结构类
型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等。近年在我国发展很快、应用广泛。主要
用于轻型工业厂房、棉粮仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等各类
交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。
    钢-混组合结构:充分合理组合了钢材和混凝土两种材料的优点,具有优异
的静、动力工作性能,且节约大量钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同
的情况下,可以取代钢筋混凝土结构,可取代钢结构,对环境污染较少,是符合
中国建筑结构发展方向、可以广泛推广的一种比较新颖的结构。自上世纪80年代
开始,已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门,并进入了桥梁工程和高层
与超高层建筑中。
    钢结构住宅:我国钢结构住宅建筑产业化正在起步发展。各地建了大量低层、
多层、高层钢结构住宅试点示范工程,体现了钢结构住宅发展的良好势头。近几
年钢结构住宅建筑已完成近300万m2的试点工程建筑,用钢约15万t。
    我国各类钢结构钢材用量统计(2005年):
    特种构筑物钢结构6.1%;水电建设2.3%;锅炉钢结构4.6%;塔桅结构
11.4%;海洋平台1.5%;铁路、公路桥梁3.8%;模板、脚手架19.8%;
重型工业厂房6.1%;网架和网壳0.8%;空间桁架0.5%;门式刚架、轻型厂
房3.4%;拱型波纹钢、屋盖结构0.3%;住宅钢结构1.1%;城市建设用钢材
38.1%。
    国内钢结构消费各类钢材比例:
    高频焊接H型钢0.3%;热轧H型钢16.6%;特厚板2.2%;彩色钢板11.8
%;镀锌钢板1.5%;无缝、直缝钢管3.7%;冷弯型钢6.3%;其他(型钢等)
13.3%;中厚板44.3%。
    2004年我国钢结构用钢材约1350万t,占全年钢材总产量29266万t的4.6%。
国产钢材基本可以满足钢结构加工需要,但在具体品种规格和性能方面与国外比还
有差距,如高强度大规格超厚H型钢、高强度超厚板等,高档产品差距仍较大。

    三、国内钢结构企业现状
    我国钢结构业发展极为迅速,已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。
钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在5~15万t之间的有10多家;装备
水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制
图、放样基本上是由计算机用各种专业软件完成,能承担我国国家级工程的钢结
构制造,如:大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。在市场机
制下,一大批中小规模的加工企业应运而生,虽然年产能力不足1万t,但这些企
业有着自己的优势和特长,可弥补大企业的不足。此外,随着国外资本和技术设
备进入我国,出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等,
我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化趋势。2005年
我国钢结构产量已达1500万t,产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临钢结构
产能远大于实际产量,很多企业任务不足,生产能力不能发挥,供需差距拉大,
导致恶性竞争,相互压价等混乱局面。
    国内重要钢结构企业(2005年):
    中铁山桥集团;中国二十二冶金属结构公司;上海宝冶建设有限公司;中远川
崎重工钢结构有限公司;上海冠达尔钢结构股份有限公司;江苏沪宁钢机股份有限
公司;浙江东南网架集团;中铁宝桥股份有限公司;长江精工钢结构(集团)股份
有限公司;山东莱钢建设有限公司;杭州大地网架制造有限公司等。
    我国钢结构业与国外差距:一是观念落后,对钢结构产业符合可持续性发展的
认识有待提高;二是设计理念落后,不能适应市场需要;三是钢材价格变化过快,
涨跌幅度过大,市场竞争无序,企业利润波动很大;四是科研资金投入不足,钢构
标准及规范编修期长;五是钢结构加工制作、施工安装装备相对落后,劳动生产率
还需进一步提高。

    四、国内钢构企业运作模式分析
    外资钢结构公司:国外全资钢结构公司具有知名度高、资金雄厚、技术先进、
品牌较响、质量优异、收费较贵等特点,这些企业(如上海美建钢结构公司、上海
巴特勒钢结构公司)在钢结构技术方面积累较多,具备综合优势,且拥有企业独特
的业务、设计软件支撑系统,市场范围覆盖全国。
    经营模式:设计、加工、施工一体化,其中重钢方面以设计与工程总包为主。
    市场定位:大面积厂房项目、多高层项目、大型展馆等特种建筑。
    大型民营钢结构公司:资金较充足、品牌较响、设计制作施工力量较强,质量
较好,市场范围遍及全国,一般在各地分区域设立分公司,大都具有特定的钢结构
体系优势(如浙江杭萧、浙江精工在高层钢结构方面、东南网架在网架方面)。
    经营模式:设计、加工、施工一体化。
    市场定位:各种厂房项目、多高层项目、展馆等特种建筑。
    中小型民营钢结构公司:企业运作灵活、整体实力较弱、质量一般,市场范围
集中在所属特定区域,依靠与企业周边区域业主建立的一定业务关系介入市场,生
产运营成本较低。经营模式有以下三种类型:
    经营模式之一:提供材料与加工为主。市场定位:构件加工。
    经营模式之二:设计、加工、施工一体化。市场定位:厂房、多层项目。
    经营模式之三:工程总包与设计。市场定位:各种厂房、多层项目等。
    国有钢结构公司:一般为大、中型钢构企业,市场范围覆盖面较广(如宝冶、
中建系统等)
    经营模式:以提供材料与加工、工程施工为主,内部工程比重较大。
    市场定位:重钢为主,以各种厂房、建筑结构项目居多。

    五、国内钢构企业发展要素:
    一是必须市场化高效运作。在钢结构领域,良好的品牌、建立一定的业主、设
计院的关系网是获得项目的源头。同时企业必须具备较强且反应快速的设计能力、
报价能力、准确估计成本与获利能力(熟悉构件加工、材料供应、施工安装情况,
能够把握成本与工期)。
    二是具有技术与产品质量优势。优秀的人才与精良的软硬件设备是钢构企业的
核心技术优势,依靠技术优势保证方案设计、构件制作、施工安装质量是钢构企业
生存发展的基础(以浙江杭萧为例,专门建立了研发中心大楼,解决外地人才后顾
之忧,具有先进的重钢特殊加工设备;外资钢结构公司更是具有企业独特的业务软
件支撑系统)。
    三是要重视资金流的控制。目前我国钢结构企业工程垫资普遍较为严重,工程
款最终的回笼是个难题,实际运做资金流易出问题。国有钢结构企业对垫资既有体
制上的问题,也有程序上的问题。
    四是需建立良好的公司运作机制。国有钢结构企业大都运作机制不灵活、产权
结构单一、经营管理粗放、从业人员众多,极大制约了企业的生存与发展。只有实
行市场化的运作体系,才能使经营僵化、发展缓慢的国有企业走出困境。
    钢结构产业的发展与我国的经济发展水平和速度相关。钢铁新技术、新材料不
断出现,为钢构产业的快速发展奠定了物质和技术基础。国家政策导向从节约用
钢、合理用钢向鼓励用钢转变,为钢构产业的发展提供了有力的保证。钢结构产业
逐步成为国民经济的重要产业。2004年全国钢构总量为1200万t,从现在起到2020
年我国钢构将以每年6%~7%的速度增长。钢结构产业处在发展壮大阶段,属于成
长型朝阳行业,发展前景广阔。
    对钢铁产品进行深加工,延伸产业链,提高产品附加值,是国外大公司通行的
做法。如蒂森利用自身原料发展汽车零部件产业;纽柯专门设置建筑系统事业部,
生产房屋用零部件;浦项以钢铁为主导,还涉及民用建筑、电子、通讯、半导体
晶片制作、工厂自动化、能源和环境保护等;新日铁涉足领域扩大到电子、工程制
造、信息等,其工程建设业务已在世界范围内取得了广泛的认可。因此,国内大钢
厂利用自身建材产品的优势,发展钢结构产业十分必要。

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