中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 杜笑 報道
記者 顧學(xué)超 實習(xí)記者 朱亞明 攝影
“目前發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)與綠色、低碳、可持續(xù)的道路一致,前景廣闊,但仍存在一些問題制約其發(fā)展,要著力解決鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵問題?!?月2日在鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)制造工作委員會成立大會上,全國勘察設(shè)計大師、中國建筑標準設(shè)計研究院總工程師郁銀泉進行主旨演講時表示。
郁銀泉介紹,目前鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展進入了新階段,裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為裝配式建筑的重要形式之一,在推動裝配式建筑大潮中迎來了發(fā)展機遇,近年來,國家及地方相關(guān)支持政策密集出臺。我國建筑業(yè)碳排放占全部碳排放比重的50%以上(含材料生產(chǎn)),是能源消耗和碳排放大戶,低碳轉(zhuǎn)型壓力巨大。裝配式鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強、抗震性能好、施工周期短、綠色環(huán)保、便于工業(yè)化生產(chǎn)、可循環(huán)利用等優(yōu)點,符合建筑行業(yè)綠色、低碳發(fā)展方向。特別在新冠肺炎疫情期間,以鋼結(jié)構(gòu)、模塊化鋼結(jié)構(gòu)為主體的防疫應(yīng)急建筑的快速建設(shè),充分展現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)快速、高效的特點,大大緩解了抗疫壓力。
郁銀泉認為,雖然裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑面積逐年提升,2021年全國新開工裝配式建筑面積達7.4億平方米,占新建建筑面積的比例為24.5%。其中,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑占比28.8%,較2020年增長13%,但鋼結(jié)構(gòu)建筑總量與發(fā)達國家相比仍有較大差距。發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)與綠色、低碳、可持續(xù)的道路一致,前景廣闊,但仍存在一些問題制約其發(fā)展需要著力解決。
標準化工作滯后。郁銀泉表示,建筑標準化是推動鋼結(jié)構(gòu)建筑可持續(xù)發(fā)展的必要前提。一方面,鋼結(jié)構(gòu)建筑標準化核心問題是通過標準化的部品部件組合,實現(xiàn)建筑的多樣化和個性化,滿足不同用戶的需求;另一方面,部品部件的標準化和模數(shù)化,是實現(xiàn)商品化和規(guī)?;?yīng)的前提,也是降低成本的必要條件。與此同時,開發(fā)標準化的建筑鋼結(jié)構(gòu)體系,研發(fā)配套的標準化圍護體系是突破鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展瓶頸的重要路徑。
型材使用率低。郁銀泉表示,當前市場上型鋼產(chǎn)品規(guī)格偏少、選擇范圍小,重型熱軋H型鋼截面不完善,高強熱軋H型鋼專有規(guī)格欠缺,難以滿足建筑市場對型鋼的多樣性需求。而國外的型材產(chǎn)品規(guī)格各成體系,并不符合我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的應(yīng)用需求,導(dǎo)致軋制型材在建筑總用鋼量中占比不足20%,鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)效能差,全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足。裝配式鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對生產(chǎn)和建造都提出新的要求。如熱軋H型鋼的定軋,異形截面、大截面型鋼的生產(chǎn)加工工藝,與新結(jié)構(gòu)體系相適應(yīng)的施工、建造方式等。
研發(fā)、設(shè)計與施工脫節(jié)。作為鋼結(jié)構(gòu)研究主力軍的高校,在鋼結(jié)構(gòu)方面的大量研究尚缺少明確的實際應(yīng)用需求,這是由于高校與鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用單位之間存在一定程度的脫節(jié)。部分高校更熱衷于點狀問題的解決,大企業(yè)力圖涵蓋研發(fā)、設(shè)計、制造、 施工的專有體系性研究,兩者之間缺少協(xié)同創(chuàng)新的機制。大部分企業(yè)的自身研究能力不強,不足以解決工程急需的關(guān)鍵技術(shù)。從全國層面來看,鋼結(jié)構(gòu)研究的小成果多、體系多,但真正可以共享的通用性成果較少,標準化程度低。郁銀泉認為,在工程層面上,技術(shù)集成比點式創(chuàng)新更重要。
在談到解決問題的方法和途徑時,郁銀泉表示,一是要優(yōu)化型鋼規(guī)格,推動建筑應(yīng)用。他認為,現(xiàn)有型鋼截面規(guī)格已不能滿足建筑工程需求,現(xiàn)有熱軋H型鋼規(guī)格少,難以適應(yīng)多樣的建筑設(shè)計需求,設(shè)計師往往選不到合適的截面。例如,大量住宅需要上下翼緣不等寬的H型鋼作為梁,或者考慮降板后,王字型梁更好用,當需要采用高強鋼時,鑒于采購難度,通常會直接選擇焊接截面構(gòu)件。另外,隨著使用場景的復(fù)雜化,對型鋼規(guī)格不斷提出新的要求。同時,重型熱軋H型鋼、高強熱軋H型鋼等一系列新產(chǎn)品線不斷推出,但現(xiàn)行規(guī)范缺少相關(guān)規(guī)定,設(shè)計人員在工程中使用這些新產(chǎn)品時無法在現(xiàn)行規(guī)范中找到匹配的設(shè)計方法,若使用不當容易造成安全隱患。目前,行業(yè)內(nèi)已經(jīng)認識到了這個問題,開始編制相應(yīng)的標準、指南來解決問題。如住建部在2020發(fā)布年《鋼結(jié)構(gòu)住宅主要構(gòu)件尺寸指南》、《關(guān)于大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑的意見》都在解決型鋼規(guī)格的問題。郁銀泉認為,針對型鋼結(jié)構(gòu)總結(jié)已有體系的適用范圍,要開發(fā)型鋼適用的新型結(jié)構(gòu)體系,進一步拓展型鋼的使用場景;提出適用于型鋼的相關(guān)設(shè)計方法,特別是針對新型型鋼產(chǎn)品(重型、高強等),為設(shè)計人員提供依據(jù)與指導(dǎo),保證設(shè)計的安全性和便捷性;開發(fā)型鋼專用節(jié)點構(gòu)造,提供安全便捷的建造方式;總結(jié)型鋼衍生品目錄,提出相關(guān)設(shè)計方法;進一步開拓應(yīng)用空間,使型鋼使用更為靈活便捷;優(yōu)化型鋼產(chǎn)品目錄,提供更便捷的選取方式,方便設(shè)計人員選型;補充優(yōu)化產(chǎn)品型號,提高設(shè)計的經(jīng)濟性。
二是要研發(fā)新型體系,發(fā)揮型鋼優(yōu)勢。郁銀泉表示,受限于加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝,現(xiàn)有型材截面承載力有限,通常難以完全滿足高層或超高層、大跨、異形等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的使用需求。低多層純鋼結(jié)構(gòu)更適合目前的型材體系,更有工業(yè)化建造潛力。他認為,對于大量應(yīng)用的多層或低層建筑,可以全部采用型鋼??梢匝邪l(fā)能夠發(fā)揮型鋼特點的新型全型鋼體系,以標準化構(gòu)造、規(guī)?;a(chǎn)達到加快安裝速度,降低成本的目的。其設(shè)計思路也不再是結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計結(jié)構(gòu)、確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面,而是菜單式的選取,根據(jù)荷載條件,直接選用結(jié)構(gòu)體系和查表確定型材構(gòu)件的截面。
三是要定制建筑產(chǎn)品,提升工業(yè)化水平。郁銀泉認為,當前建筑業(yè)發(fā)展過于夸大個性化和定制化,而忽略了標準化和產(chǎn)品化。建筑工業(yè)化追求像造汽車一樣造房子,工業(yè)化產(chǎn)品的核心是標準化、流程化、自動化,這就要求建筑產(chǎn)品以“多組合、少構(gòu)件”的模式追求個性,從而在構(gòu)件的材料規(guī)格層面形成一定的確定性,以利用工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢。
四是要創(chuàng)新工藝工法,降低加工成本。郁銀泉表示,鋼結(jié)構(gòu)建筑型鋼化后的建造流線為鋼廠-加工廠-工地,如何節(jié)省加工階段成本成為重要課題。游牧工廠是一種可行的解決方案,其理念是充分利用當?shù)厣a(chǎn)企業(yè)資源,并將加工廠搬到現(xiàn)場去,成為“游牧工廠”,鋼廠直接對接工地,以數(shù)字化平臺和建筑信息模型統(tǒng)籌生產(chǎn)、加工、建設(shè)過程。這樣可以大大簡化中間環(huán)節(jié),從而降低了倉儲、運輸和運營成本。