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新型城镇化进程中加快钢结构建筑工业化发展的思考

[发布日期:2015-12-30 10:47:33]

  国家全面深化改革和新型城镇化建设的总目标对建筑行业提出了转型发展的新要求。建筑业的转型升级,必然带来行业生产方式的大变革。而在这个大变革时期,新型建筑工业化作为转型方向之一已经越来越明朗,因为建筑工业化可以提高建设效率、提升建筑品质、低碳节能,符合可持续发展的要求。在推进新型城镇化进程中,针对建筑工业化发展存在的问题,进一步加强以钢结构建筑工业化为代表的建筑工业化发展,具有重大现实意义。

  一、我国建筑工业化发展现状和存在的问题

  长期以来,我国建筑业实行的都是高消耗、用资源去换取效益的方式,原有的分散手工业的生产方式与目前大规模的经济建设很不适应。建筑工业化相比传统建筑作业,可节能70%、节水80%、节材20%、节地20%,生产施工过程绿色环保无污染,能有效解决防水抗渗、隔音抗震等,具有质量可控、成本可控、进度可控等多项优势,经济效益和社会效益明显,潜力巨大,已成为现代建筑业发展一大趋势。目前建筑工业化在发达国家和地区已得到广泛应用。德国、新加坡、香港等国家和地区住房建筑工业化率都在70%以上,瑞士80%的住宅以工业化部件为基础,美国住宅构件的标准化、商品化程度几乎达100%。

  早在1956年5月8日,国务院就出台了《关于加强和发展建筑工业的决定》,这是我国最早提出走建筑工业化的文件。1978年的建筑工业化规划会议,要求到1985年,全国大中城市基本实现建筑工业化,到2000年,全面实现建筑工业的现代化。从建筑工业化的提出至今已有半个多世纪的时间,但我国建筑工业化的进程依然较为缓慢,即使在大城市,工业化生产率也不高。我国建筑业依然还是以粗放型为主,浪费非常严重,建筑标准化工作滞后,相应的部件标准化、通用化程度低,新型建筑结构体系仍然处于摸索阶段,没有达到大规模工业化的要求。目前,我国大力发展建筑工业化的发展主要有房地产开发类企业、建筑工业化全产业链式企业、混凝土预制构件生产企业、钢结构生产企业、部品一体化生产企业等五大类。

  分析原因,有建筑工业化内在的问题,也与我国的经济发展环境密切相关。从内在发展看,存在标准体系不完善等原因;从外部环境看,我国建筑业一直都是劳动密集型产业,且一直享受着廉价劳动力的优势,又能带来巨大就业,因此,建筑工业化的推动力不强。但随着“用工荒”的蔓延,人口红利的逐渐消失,建筑企业对提高劳动生产率的需求不断提升。另外,近20年来我国建筑规模不断增加,建筑业产值以每年25%的速度增长,且每年的新开工面积达到全球的一半,巨大的建设需求使得建筑企业没有时间与精力来进行建筑工业化技术的科研、开发商不愿意使用不成熟的建筑工业化技术。

  即使钢结构建筑工业化作为最具代表性的建筑工业化形式,其发展也存在着一些亟待解决的问题

  (一)设计与施工割裂。建筑的设计与施工环节是一个完整的、密切联系的全过程,这一点对工业化建筑体系的建造尤为重要。在我国,设计与施工是两项独立的工作,设计与施工相分离。这一专业化的社会分工虽然有利于设计方与施工方在各自领域内提高专业水平,但是也导致了许多问题[1]:一方面是设计人员不能充分了解工业化施工的需要,导致设计方案出现难以或不便于工业化施工的现象;另一方面现场人员在施工阶段所积累的施工经验很少被记录下来,并与设计人员分享。这必将导致工程设计变更、施工成本增加、工期延长、品质不佳等问题的不断重复发生,造成损失,并在一定程度上制约着工业化施工技术的推广和发展。因此,设计与施工应紧密结合,相互协调,在这一前提下进行合理分工,以达到“各尽所能,各司其职”,共同为工业化建造的新型建筑体系创新和实施提供支撑。

  (二)产业链条不畅通。由于市场经济尚不完善,建筑钢结构产业的发展过于迅猛,长期以来自发形成的我国建筑钢结构产业链配置存在较严重的问题。具体表现在上游结构用钢材产品不能完全满足现有市场的需求,前瞻性的自主研发意识和能力有限,与国际市场存在较大差距,部分产品仍依赖进口;由于发展迅猛,建筑钢结构科研成果部分领域存在严重滞后,科技成果的转化不及时、不充分,一些新的结构体系不能,或得不到充分的推广应用;产、学、研结构不充分,导致产品研发、科研、设计及施工企业相互缺乏系列的、有意识的技术战略及技术储备;设计队伍相当薄弱,等等。同时,建筑钢结构的配套产业也滞后于建筑钢结构产业本身的发展速度。这将会掩盖建筑钢结构在节能、节材、环保、经济等方面的优越性,并导致建筑钢结构建造成本不必要的提高,进而可能进一步掩盖了建筑钢结构本身的性价比优势。

  (三)技术成果转化率低。在专业技术支撑层面方面,应该说,目前国内在建筑钢结构领域的研究环境越来越好,科技人员的研究热情空前高涨,但由于一直受市场应用范围的限制,使一些建筑钢结构体系只有有限的工程实践经验,甚至无法实现,部分技术甚至为外国公司所垄断。如在发达国家应用较多的大跨度开合结构体系、张拉整体结构体系等,国内近10年来一直是研究的热门问题,但工程实践基本有限,甚至是空白。这些问题同时也造成了相应结构体系设计标准或规范的空白或不健全,工程技术成果转化效率极低。

  (四)三板体系不完善。三板体系包括楼面结构体系、屋面结构体系和墙体体系,后两者又属于围护体系。钢结构建筑对板材有特殊要求,尤其是墙体,除了要求美观、轻质高强、高效保温隔热,还要与钢结构骨架协调配合。此外,钢结构建筑的板材还要符合模数化和标准化,以实现工厂化生产、现场装配式施工。目前,我国现有的钢结构建筑板材体系还远不能满足上述要求,工业化发展程度相对滞后,这必将严重制约了建筑钢结构的发展。

  (五)产业模式需创新。钢结构建筑工业化发展应该走自主知识产权结构体系及其成套技术集成开发的道路。目前国内还鲜有具有自主知识产权的钢结构体系,相关配套技术更是落后于钢结构体系建筑的研发进度。目前国内技术比较成熟的钢结构体系有门式刚架轻钢体系,在高层、空间大跨度结构中也应用了钢结构,但是距离工业化和体系化还有差距,在量大面广的民用建筑,如办公楼、学校、医院、住宅等建筑中,还没有一套完整的、自主开发且符合中国国情的钢结构建筑体系,自主知识产权钢结构体系建筑的开发任重而道远。

  二、新型城镇化呼唤钢结构建筑工业化

  建筑业是城镇化建设的具体实施者,完成总产值约占全国固定资产投资总额的60%以上。新型城镇化呼唤绿色、智能和宜居的建筑产品,它要求建筑产业高消耗、高投入、低收益的问题必须改变, 在推进新型城镇化建设的进程中,建筑工业化将迎来新的发展,它将不是一个被动选择的问题,而将成为建筑业伴随着城镇化建设转变发展方式的有效途径和发展方向[2]。传统建筑业现场湿作业多,劳动生产率低,质量问题突出,并产生大量建筑垃圾,造成了严重的环境污染,不符合新型城镇化建设的要求[3]。因此,要保障新型城镇化建设的质量与效率,建筑业必须要转型升级,通过提高建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率,使建筑业尽快走上质量效益型道路,从而实现新型城镇化的又好又快发展。

  钢结构建筑因其绿色、环保、低碳等特性,被认为代表了建筑结构发展方向,钢结构建筑工业化也因此被认为是在新型城镇化建设中最重要的新型建筑工业化代表。

  (一)钢结构抗震性能良好。钢结构有较好的延性,当结构在动力冲击荷载作用下破坏时吸收较多的能量,可降低脆性破坏的危险程度,因此钢结构建筑具有良好的抗震性能好[4]。例如,2008 年汶川地震时,钢结构建筑——绵阳九州体育馆安然无恙,成了灾民的避难所;2013 年 4 月 20 日芦山地震时,汶川震后援建、改建的钢结构医院、学校没有任何损坏,这些建筑成了生命的庇护所;2011 年 3 月 11 日日本东海岸发生地震后,以钢结构住宅为支撑的防震体系吸引了世界目光。

  生命第一是建筑的最高准则,居住安全是最大的民生。我国是一个地震多发的国家,偶发大地震是不可避免的,减少因地震造成的人员伤亡、财产损失的关键是要从提高建筑物自身的抗震能力方面着手,大量采用抗震性强的钢结构建筑已经成为当务之急。

  (二)钢结构建筑低碳环保。部品工厂化生产、构件现场进行装配的建筑工业化方式建房是达到建筑绿色标准的最佳途径。相关研究表明,采用工厂化方式建造住宅将每平米至少减少能耗?14?吨标准煤,节约建材?600公斤,减排CO2300公斤,而采取住宅产业化装修的项目可实现减少建筑垃圾1%,节材0.5公斤,减排?CO240公斤。其中,钢结构工业化建筑绿色循环低碳特性更为突出。钢结构建筑充分利用钢材的高强度特性,节约了工程结构材料。其每平方米消耗资源量大约在800~1000公斤,而钢混结构建筑每平方米消耗资源量则在1700公斤以上。钢结构建筑在生产和建造过程中比传统的混凝土工艺节能1/3,在使用过程中比传统建筑节能10%;实行干式施工,节水率可达到30%,粉尘排放下降80%。钢结构建筑在使用寿命到期拆卸后产生的建筑垃圾仅为钢筋混凝土结构的25%,更多地是给后人留下的是可再利用的资源(钢材)、再开发的财富,废钢可回炉重新再生,循环利用率达到90%以上。

  (三)可缓解钢铁产能过剩。我国钢铁产量大,长期居世界首位,产能严重过剩。如何消化庞大的产能,发展钢结构建筑是个方向。在发达国家,钢结构建筑在建筑结构中的占比普遍超过40%,美国钢结构建筑占比在60%左右,日本钢结构建筑占比达到39%,英国新增建筑90%以上是钢结构。而根据中国钢结构协会统计,2013年中国使用钢结构的建筑占比仅6%。从我国与国外的差距来看,我国的钢结构行业有很大空间等待我们去开发,充足的钢铁产量为实现钢结构建筑工业化提供了坚实的物质基础。大规模推广钢结构建筑,将可以破解目前国内钢铁产能明显过剩、钢铁企业经营陷入困顿的格局。

  (四)可大大降低人力成本。建立在劳动力价格相对低廉基础之上的建筑行业,正在面临劳动力成本不断上升的问题,逐渐成为制约我国建筑业进一步发展的瓶颈。现在工地上的建筑工,基本以30~50岁的为主,很少有20多岁的年轻人,出现了青黄不接的“断代”现象[5]。实现建筑工业化,可以大大减少人力资源配置的困难,节约成本,钢结构建筑已经很高程度地实现了机械化生产和施工,有了非常完善的标准体系,大大节约了人力资源成本,为实现建筑工业化起到了很大的推动作用。

  (五)钢结构综合效益显著。钢结构建筑由于自重轻,不仅较钢筋混凝土结构在基础造价上可节约30%,在软土地区优势尤其明显,而且建筑材料综合运输费用低。由于强度高,相应梁柱等构件截面小,可增加建筑有效使用面积5%—7%;钢结构实行工厂化生产、装配工施工,品质得到保障,增加房屋内在价值。由于施工速度快,工期缩短40%以上,可使建筑更早投入使用,使房产开发商的资金周转加快接近1倍,同时资金使用成本也大大降低。建设工程提前投入使用所获得的收益明显高于钢结构较钢筋混凝土结构的价差。同样楼层净高条件下,钢结构维护墙体面积小,节约空调所需能源,减少维护费用。钢结构建筑开窗不受限制,采光通风效果好,可为人们提供更加安全舒适的生活空间,还节约能源。还有其抗震性能好,节约了震后重建费用。

  三、发展钢结构建筑工业化的措施建议

  新型城镇化建设为钢结构建筑工业化发展提供了巨大的发展机遇。我们必须抓住机遇,有所作为。

  (一)发挥政府和协会引领作用

  根据国内外钢结构建筑工业化的启示,在目前要素价格与配置不完善、评价考核体系不完善、粗放型增长方式没有得到根本遏制的情况下,实现钢结构建筑工业化目标,既需要市场这只看不见的手,本阶段更需要加强政府和协会在钢结构建筑工业化进程中的作用。一是以政策、规划、标准等手段规范市场主体行为,综合运用价格、财税、金融等手段激励钢结构建筑工业化的发展;二是在政府主导项目中采用工业化钢结构建筑的建设,保障性住房以及大型公共建筑率先选用工业化钢结构建筑,通过政府的示范效应,带动钢结构建筑工业化的发展;三是发挥在行业协会导向与引领作用,推广适合工业化生产的钢结构建筑体系,加快发展钢结构建筑工程的装配技术,提高钢结构建筑工业化技术集成水平。

  (二)发展大型钢结构产业集团

  努力培育一批主业突出、核心能力强的大公司和企业集团,提高集约化和一体化生产程度,提高产业集中度和产品开发能力。培育预制装配式钢结构产业技术集成应用企业,鼓励科研单位、生产企业、开发企业组成联合体,以先期以预制装配式钢结构住宅产品为纽带,优势互补,强强联合,形成产业集团。扶持一批承担预制装配式钢结构住宅科技转化和技术集成型企业,促进科技成果的转化,加强预制装配式钢结构住宅小区产业化技术的集成和实施。

  (三)发挥钢结构产业联盟作用

  建立预制装配式钢结构建筑产业联盟,在建筑工业化产业链建设方面开展广泛深入的交流合作,在人才资源共享、研究平台共建、科技资源共享、科研项目合作等方面开展广泛深入的合作,共同推动装配式钢结构建筑工程等领域的技术开发与产品推广。

  (四)加强科研投入和人才培养

  钢结构建筑工业化在我国发展势头强劲,但同时预制装配式钢结构建筑体系是一个复杂的技术体系,涉及到土建、钢结构、墙体材料、楼盖屋盖材料、管线系统等的成套技术和集成技术,这需要大量的设计、施工人员和技术工人。因此,要推进钢结构建筑工业化,急需加快人才培养。这种人才培养应该是多层次多方面的,上至科研设计人员,下至现场安装工人,都需要进行专业的学习和培训。

  (五)加大成套技术体系的建立

  目前我国建筑业建设模式粗放、建造生产率低、规模效益差、资源浪费严重,建筑工业化程度亟待提高。作为建筑工业化的代表钢结构,亟需通过对成套技术的开发与集成、创新和推广,将产业化成套技术应用于钢结构建筑工业化建设中,以起到示范作用。前期可在装配式钢结构住宅大力推进,主要包括建筑与结构技术、节能与新能源利用技术、厨卫技术、管线技术、环境及保障技术、智能化技术及施工建筑技术等七大技术体系。

  总之,以钢结构建筑工业化为最重要代表的建筑工业化是我国建筑业发展的必然趋势,是实现绿色建筑的必由之路。建筑工业化能够提升建筑业的科技水平和地位,改变传统建筑业的操作方式、施工工艺和建造理念,提高施工效率、降低建设成本,还能带动国内许多相关产业的发展,促进冶金业、建材业、农业和装饰装修等行业的发展,加快实现建筑业的整体现代化。我国建筑业的工业化正处于重要机遇期,我们应当整合各种资源,加快我国钢结构建筑工业化进程,探索出一条适合我国的建筑工业化之路。

来源:中国检测网