郁银泉
全国工程勘察设计大师
中国建筑标准设计研究院有限公司副总经理
当前，国家倡导绿色、节能、环保、可持续发展，并积极推广
凯发k8官网-凯发k8娱乐官网地址。钢结构行业迎来新的春天。本文结合中国建筑标准设计研究院有限公司（以下简称“标准院”）标准化工作、钢结构研究及项目实践，试从建设市场形势、钢结构行业存在问题、钢结构的特点及优势等方面入手，对钢结构行业发展现状及未来趋势进行分析和探讨。
一、建设市场与钢铁消费
近年来，国家大力提倡钢结构建筑，并给予较大力度政策支持。例如，2016年2月，国务院办公厅印发了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%，积极稳妥推广钢结构建筑；2016年9月，国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，提出要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑；2017年4月，住房城乡建设部印发《建筑业发展“十三五”规划》，明确提出要大力发展钢结构建筑，引导新建公共建筑优先采用钢结构，积极稳妥推广钢结构住宅。尤其是住房城乡建设部建筑市场监管司在其2019年工作要点中指出，“开展钢结构装配式住宅建设试点；明确一定比例的工程项目采用钢结构装配式建造方式，跟踪试点项目推进情况，完善相关配套政策，推动建立成熟的钢结构装配式住宅建设体系”。现已确定浙江、山东等七个省份为试点省份。这一系列的政策支持为钢结构行业的发展提供了良好时机。
当前，国家大力倡导绿色和节能。在此背景下，钢结构与混凝土结构相比在绿色与节能方面有明显优势。一是在生产过程中的二氧化碳排放和能耗方面，钢结构优于混凝土结构。二是与混凝土结构相比，钢结构建筑具有良好的可持续性。因此，大力推广钢结构符合倡导绿色与节能的国家政策导向。
钢结构制造量与钢材生产联动，其关联度较高。根据2017年数据，国内钢材需求的53.15%在工程建设行业；2017年全社会固定资产投资构成中，建筑安装工程里占了70%。因此，建设行业是用钢大户。2018年我国钢材总产量是11.06亿吨，其中，粗钢产量为9.28亿吨，从用途来看，仍以板材为主，占比持续超过60%；高性能钢材使用少；轧制型材使用更少。综上可知，巨大的钢材料产量支撑了钢结构的使用，建设市场支撑钢材生产，二者紧密联动。
二、钢结构行业的一些问题
目前，我国钢结构行业大而不强，尚存在一些问题，这与其发展进程、发展时段有关。
第一，体系成熟度不够，标准化程度严重滞后。要解决这一问题，一是要实现钢结构建筑的标准化，这是推动钢结构建筑可持续发展的必要前提。一方面，钢结构建筑标准化核心问题是通过标准化的部品部件组合，实现建筑的多样化和个性化，满足不同用户的需求；另一方面，部品部件的标准化和模数化，是实现商品化和规模化供应的前提，也是降低成本的必要条件。二是开发标准化的建筑钢结构体系，研发配套的标准化围护体系，这是突破钢结构建筑发展瓶颈的可行路线。
第二，产业链的协同不足。目前，我国钢结构全产业链间协同不足，主要表现为以下几个方面：一是钢铁企业与钢结构企业缺少协同，二是钢结构全产业链上的设计、制造、运输、安装等环节协同不足，三是钢结构建筑部品生产企业缺少协同，四是具有全产业链服务能力的大型企业较少。而钢结构设计与钢材、构件制作、安装、运输的脱节，降低了钢结构优势。此外，质量监督认证有所缺失，应加快建设质量认证体系。
第三，在创新链上，高校、科研院所和企业协同不足。一是作为研究主力军的高校，在钢结构方面的大量研究尚缺少明确的实际应用需求，这是由于高校与钢结构应用单位之间存在一定程度的脱节。二是绝大部分企业的自身研究能力不强，不足以解决工程急需的关键技术。三是部分高校更热衷于点状问题的解决，大企业力图涵盖研发、设计、制造、施工的专有体系性研究，两者之间缺少协同创新的机制。四是从全国层面来看，钢结构研究的小成果多、体系多，但真正可以共享的通用性成果较少，标准化程度极低。五是在工程层面，技术集成比点式创新更重要。
第四，钢结构的专业人才严重不足。一是钢结构产业链环节从业人员紧缺，熟悉钢结构全产业链的复合型专业设计人才尤其稀缺。二是建筑师对钢结构建筑的特点缺乏充分的认识，不能充分发挥钢结构的优势。三是很多结构工程师更熟悉混凝土建筑，而钢结构专业素养不足，影响钢结构的发展。四是在加工、制造、安装方面缺乏专业化的产业工人。五是监理单位和政府质量监管部门缺乏对钢结构的专业监督人才，影响了钢结构的发展。
此外，我国钢结构行业还存在钢材品种相对较少，强度低，型材使用量低；大型企业总体能力不够强，行业集中度低，中小企业创新能力弱；产业链分散，缺少全产业链的龙头企业等弱点。
三、钢结构的特点和具有优势的建筑市场
与混凝土相比，钢结构具有诸多优势。一方面，就比强度（即单位重量的强度）而言，钢材可发挥更高的强度，拉伸的比强度为混凝土的60倍以上，压缩的比强度为混凝土的6倍以上，其优势明显。另一方面，在相同的构件截面下，钢结构可以获得更大的跨度；在相同的跨度下，钢结构可以缩小构件截面。
基于此，钢结构建筑在抗震防灾、丰富设计、质量提升、节能环保方面具有诸多优势，主要体现在以下几方面：
第一，钢结构建筑在抗震、防灾方面具有较突出优势。一是抗震性好，还可以用作防灾据点或储备基地；二是如采用耐火钢，可作耐火灾的建筑物；三是利用 cft 柱和减震钢材，可减少建筑物的摇晃，提高建筑物的舒适性。
第二，使用钢结构可以打造随意空间。一是使用钢结构可以实现没有柱子的大空间，因此，可以灵活应对今后的建筑用途变更；二是可以实现没有内墙、开间大的结构；三是采用灵活隔断，可以实现房间的自由布局。
第三，对于建筑师来而言，钢结构具有丰富的设计性。一是由于钢材的强度大，可以实现梁柱的轻量化设计；二是由于加工性好，易于表现曲线之美；三是与木头、玻璃、金属、石头等材料配合默契，可实现新颖的建筑表现；四是随着外部装饰材料产业的技术进步，可实现新材料和设计的快速应用。
第四，通过工业化的生产，可以保证质量的稳定和缩短施工工期。一方面，钢结构在工厂预制，减少了施工现场的作业量，无需高度和熟练技术，即可保证质量稳定；另一方面，由于工期短，可以提前竣工。
第五，使用钢结构更加环保。一是可以通过分解、重新组装，重复利用，实现资源的节约；二是耐久性较好，可减轻环境负荷；三是可回收利用，没有建筑垃圾，是可持续建材。
综上，钢结构可在多领域应用并发挥其优势：
第一，钢结构具有卓越的抗震性，且钢的比强度远比混凝土材料高，因此可应用于大规模设施、写字楼等高层建筑，以及机场、体育场、火车站等大空间设施。在高层建筑领域，因为要支撑来自上层部分的负荷，因此，支柱截面会变得巨大。钢结构由于强度高、支柱截面可设计得更小，房间的有效面积增大（高使用面积系数），大楼的资产价值升高。在大空间设施领域，使用高强度钢结构构件，可实现结构体的轻量化和大跨度，打造出没有柱子和墙壁的大空间。
第二，在商业设施、工厂与仓库领域，采用钢结构，可以获得大空间。由于建设工期短，可以提前开始商业活动和生产活动，有助于收益的提升。在成套设备结构物领域，需要支撑机械设备等大负荷，因此，高强度构件是必须的。通过采用钢结构，可以获得柱子较少的空间，便于设备仪器的布置，还可以灵活应对频繁发生的设计变更。
此外，钢结构具有良好的市场发展前景。一方面，通过对比不同结构形式的造价可知，虽然钢结构略高于其他结构形式，但是应用钢结构可以缩短工期，减少湿作业降低污染排放，且节能环保，这符合当代中国绿色建筑发展趋势。另一方面，钢结构建筑产量稳步上升，而钢结构住宅建筑尚处于起步阶段，在国内建筑市场占比较低，具有远大的发展前景。
四、标准院为推广钢结构 开展的技术标准化工作
标准院在推广钢结构方面开展了大量技术标准化工作。
第一，我们主编了《高层民用建筑钢结构技术规程》，这是高层钢结构设计要遵循的行业标准，对促进国家的高层钢结构发展起到了重要作用。
根据2004年4月14日原建设部下达的《关于印发 <二oo四年度工程建设城建、建工行业标准制订、修订计划>的通知》（建标[2004]66号）的要求，行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》jgj99修订任务启动。2015年11月，住房和城乡建设部发布第983号公告，正式批准《高层民用建筑钢结构技术规程》（以下简称《高钢规》）为行业标准，编号jgj99-2015，自2016年5月1日起生效。
在《高钢规》的修订过程中，标准院发挥自身优势，调查总结了国内外高层民用建筑钢结构有关研究成果和工程实践经验，开展了q345gj钢的可靠度及抗力分项系数的研究、结构抗震性能化设计方法等十几项专题研究，并进行了q345gj钢材的材性试验、钢柱脚抗震性能试验等大量实验研究工作，同时，查阅并翻译了大量国外相关资料和文献，力求《高钢规》与国际接轨。最终，新版《高钢规》形成10项创新：
一是给出了高性能钢材q345gj钢的材料设计指标；二是增加了抗震性能化的设计规定及伸臂桁架和腰桁架的有关规定；三是修改了节点域变形对框架层间位移影响的计算方法；四是增加了加强型的梁柱连接形式和骨式连接形式，并提出了强柱弱梁的计算方法；五是增加了梁腹板与柱连接板采用焊接的有关内容；六是提出了钢框架抗震设计的连接系数的新方法，修改了梁柱刚性连接的计算方法和设计规定；七是系统提出了三种类型钢柱脚的计算方法和设计规定；八是首次给出了钢板剪力墙、异型柱的制作允许偏差值的要求；九是完整提出了高强度螺栓破坏的形式和计算方法；十是增加了屈曲约束支撑设计的有关内容。
第二，编制《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》。该规范是在中国工程标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(cecs 1022002)的基础上上升为国家标准的。
2015年12月，住建部发布中华人民共和国住房和城乡建设部公告第991号，正式批准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》（以下简称《门刚规范》）为国家标准，编号为gb51022-2015，自2016年8月1日起生效。该规范的实施促进了我国在单层工业厂房和单层仓库类建筑发展的飞跃，促进了门式刚架形式的推广应用。
在《门刚规范》编制过程中，我们开展了门刚结构抗震性能研究、门刚结构风荷载作用分析、雪荷载不均匀分布研究等多项专项研究工作，同时查阅并翻译了大量工程文献和资料，借鉴了有关国际先进标准，并进行了广泛的调查研究和征求意见。最终，《门刚规范》实现了多项创新，主要体现在以下几方面：
一是总则中扩大中国工程标准化协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(cecs 1022002)的适用范围，增加了带夹层门式刚架类型；二是基本设计规定中，增加了lq550高强钢材设计强度值，增加对自攻钉、铆钉、射钉的强度设计要求；三是增加了荷载及荷载效应组合一章，对吊挂荷载的属性给予了确认；四是风荷载的设计规定变更为正式一节，扩充了适用范围；五是对雪荷载的不均匀分布作出了规定；六是结构形式及布置中增加了夹层的结构形式；七是将楔形梁计算长度系数合并，修订结构有多个摇摆柱时的边柱计算长度取值，并将其列入附录a；八是增加了地震作用分析一节；九是刚架构件计算中，合并原等截面及变截面的刚架设计方法；十是增加抗风柱的设计及构造要求；十一是支撑对轻钢建筑的安全具有举足轻重的作用，对支撑计算单独设定一章，主要分为柱间支撑、屋面支撑、隅撑三节，详细说明了其布置方案及设计方法。
此外，标准院在钢结构建筑标准领域做了很多工作，编制了多项国家标准、行业标准和团体标准，为推动行业的发展作出了努力和贡献。同时，标准院在推广装配式住宅方面进行积极尝试，完成了安徽合肥凤栖苑-装配式钢结构住宅等多项项目实践。
推动钢结构发展，应举全行业之力，从标准、设计、生产、制造全过程、全产业链全面发力。相信，钢结构行业的明天将更加美好。
