钢结构住宅产业化的现状与进展

2005-03-30 00:00 来源: 我的钢铁
    摘要:从钢结构住宅的国内外概况,钢结构住宅的利弊,住宅产业化的现状,对住宅产业化认识的误区和矛盾,住宅产业化存在的问题,今后的发展趋势等方面对我国钢结构住宅产业化的现状与进展进行了论述,以期能有力地推动和促进钢结构住宅产业化的快速发展。
    1993年——1994年,在住宅科研设计领域提出了“中国住宅产业化”的概念;目前,正值住宅产业化在中国提出10周年之际,“绿色建筑关键技术研究”被列为“十五”国际科技攻关计划重点项目并通过专家可行性论证。在“绿色建筑”和“住宅产业化”呼声日益高涨的今天,钢结构住宅是其最好的载体,必将在我国的住宅领域开拓一片新的天地。
    1、国内外钢结构住宅发展状况
    现代轻钢结构房屋建筑体系诞生于20世纪初,在二战期间得到快速发展。其间多用于对施工速度要求很高的战地机库、军营等;40年代出现了门式刚架结构;60年代开始大量应用由彩色压型板及冷弯薄壁型钢檀条组成的轻质围护体系。目前轻钢结构已成为发达国家的主要建筑结构形式。近2年来,世界钢铁总量的增加和国际军需用钢量的下降,促使各国拓展钢结构使用范围,各国建筑用钢量在钢材总耗量中的比例明显提高,一般在30%左右,日本在50%左右。美国、瑞典、日本等国家钢结构用钢量已占钢材产量的30%以上,钢结构面积约占到总建筑面积40%以上。
    国外采用钢结构建造住宅的主要是钢铁生产大国和钢结构建筑比较发达的国家,如欧洲、北美、日本和澳大利亚,其中在北美、日本和澳大利亚1-3层的低层住宅是住宅的主流形式,因此钢结构住宅多为低层;在欧洲许多国家钢结构多层和高层住宅建造量较大,工业化生产和预制装配程度也较高,我国的土地和资源方面与欧洲情况相近,因此应重点学习和研究欧洲的经验。
    20世纪50年代,欧洲由于受“二战”的严重创伤影响,对住宅需求非常大,为解决房荒问题,欧洲一些国家采用了工业化程度较高的钢结构建筑体系,建造了大量住宅,形成了一批完整的、标准的钢结构住宅体系,并延续至今。60年代,住宅建筑工业化的高潮遍及欧洲各国,并发展到美国、加拿大、日本等经济发达国家。
    钢结构建筑在我国的发展大体经历了三个阶段:第一阶段是建国初期(50-60年代),为初盛时期;第二阶段是文化大革命时期(60年代中后期——70年代),为低潮时期;第三阶段是改革开放以后(80年代至今),膸发展时期。我国“十五”期间计划达到每年建筑钢结构用钢量将占全国钢材总产量的3%;到2015年将达到钢材总产量的6%。这是《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》明确提出的发展目标。为促进我国钢结构住宅产业化发展,建设部于2002年发布了《钢结构住宅产业化技术导则》,批准在天津建立我国第一个钢结构住宅产业化基地,并评审通过18项钢结构住宅区科研立项和北京赛博思金属结构工程有限公司的第一个建设部钢结构住宅产业化科技示范工程。目前我国钢结构住宅出现蓬勃发展的趋势,全国各地都在进行钢结构住宅的建设。
    如上海中启集团在上海建设中福城;上海现代集团在新疆库尔勒建造8层钢结构住宅;河北唐山几幢3-5层钢结构住宅;天津二建建设钢管混凝土住宅;天津开发区的太平洋村;长沙远大的集成住宅;马钢公司的12层钢结构住宅楼;北京金融街12层钢结构金寰公寓;北新建材轻金刚石别墅以及北京赛博思公司开发的北京西三旗钢结构住宅楼;福建师大学生公寓;建设部钢结构示范工程北京水利基础总队住宅楼和正在建设中的12万m2北京经济开发区青年公寓项目。随着这些项目的建成必将为我国钢结构住宅的发展打下坚实的基础。
    2、钢结构建筑的利弊
    钢结构与其他结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济性方面都具有优势,在住宅建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面:1)与传统的结构相比,可以更好地满足大开间、灵活分割的要求,且使用率提高5%-8%;2)与钢结构配套轻质墙板、复合楼板等新型材料,符合建筑节能和环保的要求,可以达到节能50%的目标,极大地节约了我国相对人均短缺的能源;3)钢结构及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化,可采用工业化生产方式,实现构件的工厂预制和现场装配化施工,实现技术集成化,提高住宅的科技含量和使用功能;4)钢结构住宅体系可以实现住宅建筑技术集成化的产业化新思路;5)钢结构住宅体系工业化生产程度提高,现场湿作业少,而且钢材本身可再生利用,符合环保建筑的要求;6)钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重30%,大大降低基础的造价;7)钢结构体系施工周期短,可以大大提高资金的投资效益;8)钢结构住宅体系直接造价略高,但综合效益却明显高于传统的住宅体系。当然,钢结构也有一些弱点,如防火能力差,易锈蚀等。但这些问题随着科技的发展、设计的改进、先进的防火防腐涂料及新型耐火耐候钢的出现将得到很好的解决。
    此外,由于钢结构通过体系具有充分的灵活性、可改性和安全性,有利于保证现代居住生活的需要,适应现代住宅市场的需求;开发该体系对于消化钢材和水泥,带动建筑、冶金、建材、化工等一大批跨部门、跨行业企业的发展也有着重要意义。
    3、我国钢结构住宅产业化的现状
    住宅产业化就是将住宅建设纳入社会化大生产范畴,以住宅为最终产品,实现住宅建筑标准化、住宅建筑工业化、住宅经营一体化和住宅服务社会化的过程。住宅产业化的主要标志为:一是住宅建筑设计标准化,其关键在于建筑体系的定型化和住宅商品的通用化和系列化。二是住宅建筑工业化,用大规模生产的方式生产住宅产品,应包括住宅商品的生产的工厂化、住宅建造的机械化和组织管理的科学化。住宅建筑工业化是住宅建设技术与管理水平的综合体现,工业化程度的高低体现了住宅产业现代化的水平,是住宅产业现代化的根本性标志。三是住宅生产经营社会化,以市场经济规律为纽带,以为用户提供优良的住宅商品和优良服务为目标,将住宅的设计、施工、商品的开发、生产、供应及住宅的维护管理、住房服务等环节联结为一个完整的产业系统。
    根据罗斯托的经济“起飞”阶段理论,结合中国住宅产业化发展的目标,将中国住宅产业化发展的过程概括为四个时期,即准备期、初步发展期、快速发展期和成熟期。我国现在处于初步发展期,在本阶段我们将系统深入地研究住宅产业化的技术并进行综合示范。此时住宅产业化的标准基本形成,部分新型建材技术引进项目基本完成,生产线投入使用并生产出产品,住宅产业化要求的规格化产品已经产生,部分地区和企业开始大规模进行住宅及部品的生产。
    4、我国钢结构住宅产业化的认识误区及其矛盾
    建设部副部长刘志峰在座谈会上指出了住宅产业化的三大认识误区,即:一是认为推进住宅产业现代化是市场主体行为,不属政府调控范围;二是认为推进住宅产业现代化是国家的发展战略,与企业发展关系不大;三是认为推进住宅产业现代化是生产方式的转变,与消费者无关。以上问题的存在,既有客观性,也有必然性,反映了推进住宅产业现代化工作的艰巨性、复杂性。这就要求我们树立科学的发展观,深入研究、务实为民,围绕可持续发展,推动制度创新和科技创新,重点在墙体改革
    节能、节水、节材、节地和装修以及相关的经济技术政策问题等方面,抓紧研究和突破。同时他也指出了住宅产业化发展中的两大矛盾,即:1)高品质质量需求与落后生产方式的矛盾;2)基础技术研究与适用成套技术推广应用矛盾。刘志峰认为,解决这一矛盾的关键,首先,是加强技术研究,提高技术标准化、成套化和集成化水平,形成适应本地区经济、技术发展的先进适用成套技术体系。其次,是完善新技术推广的政策环境,鼓励和激发市场主体推进住宅产业现代化的积极性和创造性。
    5、我国钢结构住宅产业化存在的问题和展望
    自1998年以来,随着我国城镇住房制度改革的不断推进,全国住宅产业的投资快速增长,大大改善了居民的住房条件,拉动了经济增长,扩大了就业。住宅产业已经成为国民经济第三产业中仅次于服务业和商业的第三大支柱。按照中国社会科学院的预测,未来10年我国城镇居民每年对新建住宅的需求量最低约5亿m2,年均住宅建设投资达5000-8000亿元人民币,到2010年城镇住宅投资占GDP的比重将达到5%以上。因此,住宅产业在未来的20-30年内,都将是中国国民经济的增长点,发展空间十分巨大,是前景光明的朝阳产业。
    尽管我国住宅建设顺利完成了由计划经济发展方式向市场导向型发展方式转变的第一次重大转折,住宅产业也已经进入了持续、健康发展的新时期,但是与发达国家相比,我国的住宅产业仍处于工业化前时代,存在着较大的差距。
    1)住宅建造的施工周期长。同样建造一栋300m2的别墅,中国需要5-7个月的时间,交付使用的大多是毛坯房,而欧美等发达地区只需要1-2个月时间,大批量使用机械施工和预制件,且交付使用的是装修好的成品房。
    2)劳动生产率低。发达国家建筑工人的劳动生产率可达到150m2/人·年左右,而我国整个产业的人均年竣工面积仅28m2左右,为美国和日本的1/4和1/5;建筑业增加值仅为美国的1/20、日本的1/42。
    3)住宅部品的系列化产品不到20%。而瑞典新建住宅中,通用部品占80%左右。
    4)建筑的可持续发展在节能与室内环保方面远远落后于发达国家。仅以巨大的建筑能耗为例,在我国目前每年近20亿m2的房屋竣工面积当中,只有5000万——6000万m2是节能建筑,只占3%左右,也就是说有97%的建筑属于高耗能建筑。建筑节能、室内环保与国民经济、居民消费、身体健康有着密切的关系,所以也是建筑可持续发展的重要内容。要实现建筑节能和室内环保,需要新的设计、结构、材料、设备和控制手段。因此,在建筑领域内采用高新科技是保证建筑可持续发展的一个关键因素。建筑设计已不再仅是一种艺术,而成为建筑、结构、热工、机电环境、卫生、材料、经济、计算机等交叉的学科。
    5)科技进步对我国住宅产业发展的贡献率刚过30%,而欧美主要发达国家约在70%-80%以上。我国住宅产业的产业化率仅为15%,美国、日本达70%-80%。按国际通行标准,科技进步对产业的贡献率超过50%,才能算是集约型发展的产业,因此我国的住宅产业仍然属于粗放型的生产方式。
    6)我国住宅产业链上的企业(发展商、建筑商、材料及部品供应商、勘查设计单位、中介机构等)普遍规模不大,长期处于“小、散、乱”,各自为战的状态,很难向用户提供价廉物美的个性化产品。企业在粗放型的低水平上激烈竞争,由此带来了一系列严重的资源浪费和质量问题。
    总之,目前我国住宅建设呈现出“四低两高”的特点:工业化水平低,成套技术集成度低,劳动力生产率低,住宅综合质量低;资源消耗高,住宅生产造成的污染程度高。这种粗放型的住宅生产方式已经不适应可持续发展、走新兴工业化道路的要求,不能适应改善居民住房质量的需求。
    国务院转发的八部委《关于推进住宅产业化提高住宅质量的若干意见》(国务院[1999]72号文件)中从四个方面提出了2005年——2010年我国住宅产业发展的战略目标:
    1)到2005年解决城镇住宅的工程质量,功能质量通病,初步满足居民对住宅适用性的要求;到2010年城镇住宅应符合适用、经济、美观的要求,工程质量及功能基本满足居民的长期居住要求,居住环境有较大改善。
    2)到2005年建立住宅及材料、部品的工业化和标准化的生产体系;到2010年初步形成系列的住宅建筑体系,基本实现住宅部品通用化和生产、供应社会化。
    3)到2005年城镇新建采暖住宅建筑要在1981年住宅耗能的基础上,达到降低能耗50%的要求;到2010年,在2005年的基础上再降低能耗30%。非采暖地区的住宅建筑,也应贯彻节能的方针,制定节能标准,采取节能措施。
    4)到2005年,科技进步对住宅产业发展的贡献率要达到30%,到2010年提高到35%。
    国务院的72号文件是我国现阶段住宅产业化发展的纲领性文件。结合国外住宅产业的发展现状和方向,提出促进中国住宅产业化发展的以下措施:
    1)标准化。特别是要充分理解模数协调标准对住宅生产工业化的重要意义,逐步向国际标准化组织(ISO)颁布《模数协调》的系列标准靠拢。
    2)新型、工业化建筑结构体系的广泛使用。建筑结构体系是标志一个国家经济以及工业化现代化的发展水平。逐步形成目前以钢结构、钢筋混凝土结构、木结构等为主的新型建筑结构体系。使得住宅的建筑体系朝着安全、环保、节能和可持续发展方向发展。
    3)标准化、系列化、通用化的住宅部品的开发、生产和供应。住宅部品开发生产和供应的标准化、系列化、通用化是保证住宅部品功能与质量的基本条件之一,也是实现住宅产业化的重要标志。
    4)现场施工的技术服务体系。充分发挥住宅产业相关企业的专业化优势,将土方施工、结构施工、水电施工、装饰施工等分包给具有专门设备和技术优势的专业公司,多、快、好、省地提高工程的建造质量。住宅产业一体化、集约化、工业化导致了“三省二高”,一省时、省力、省消耗、高品质、高质量。提高了住宅的综合质量及住宅生产的劳动生产率,缩短了施工周期,降低了住宅成本。
    5)环境保护、资源节约和“可持续发展”,提升综合效益。在住宅全寿命各个环节(建设、使用、维修、改造、拆除)掌握一个“核心”、三个“原则”:一个“核心”是指保护地球环境和节约各类资源。三个“原则”,是资源节约、合理利用和再利用,即:其一,节约使用能源、水资源、建筑材料、土地资源等各类资源;水资源再利用和废弃物的再利用与再生利用;充分利用天然资源(太阳能、风力、地热)等。其二,创造健康舒适的居住环境。其三,与周围环境相融合。
    6)积极开展住宅产业发展的预测和预警工作。包括:住宅现状调查、评价和住宅需求预测和预警,住宅建设经济能力评价和预测,住宅建设技术途径的评价和预测。
    7)开展住宅开发的大规模定制生产模式。这是住宅开发企业面对住宅市场激烈竞争和需求细分化的必然选择。将制造业大规模定制引入住宅的生产:把大规模生产和定制生产,这两种生产模式的优势有机结合起来——就是个性化定制产品和服务的大规模生产。
    在不降低经济效益的前提下,满足单个客户的需求。通过供应链的灵活和快速呼应来实现多样化、定制化以适应市场需求,这场工业革命正在引起住宅开发企业的注意,已被现代企业逐渐吸收和接受。模块化设计和生产是大规模定制的关键和前提。模块可以是特种预制件:整套菜单式橱卫;装配式楼宇等。其特点是:既能大规模的工厂化生产,又能组合达到大规模定制模式下的个性产品。这就必须研究在预制件、“活动房”基础上的模块化设计和生产。小到橱卫、客厅、卧室整套带家具的模块化、菜单式装修;中到活动式工厂化生产的小型公寓、排屋和别墅;大到大面积无隔断住宅的开发,都可朝模块化建造方向,进行可行性研究。由于这是一个系统工程,需要整合建筑、建材、装饰、家电、家具等有关行业的力量。通过多媒体系统实现业主参与的远程设计,完成了大规模定制的模块定单。实现装配式、可变式户型住宅,并将导致新型建材的革命,研制出轻型环保、可切割的建筑材料。
    8)技术集成。随着消费者生活水平的提高,人们对住宅的品质要求也越来越高。住宅的设计内容也随之复杂化,技术的纷杂和层出不穷,促使许多技术成为独立的专业,专业化的细分反映出住宅“精密程度”的提高,是现代设计突出的表现。也就是说,把所有的专业集成到一个住宅中来才能组合成一个好的产品,住宅的品质最终取决于先进技术的集成程度。
    9)大力提高住宅小区建设的科技含量和“四新”(新技术、新产品、新设备、新工艺)技术的应用,全面提升住宅小区的居住环境、住宅功能、工程质量、物业管理水平,使科技转化为实际生产力,推进住宅产业现代化。总之,要保持住宅产业持续稳定发展、促进我国产业结构的调整和整个国民经济的健康发展,就必须在我国住宅产业化的发展中采取切实可行的措施,使住宅建设从目前主要依靠劳动和资金投入的粗放型生产方式逐步转变为主要依靠科技进步的集约型产业发展模式。整合建筑、建材、装璜、家电、家具等相关行业的力量,培育大型住宅产业集团并提高其在国内外住宅市场上的竞争能力。逐步形成住宅产品的系列化开发、规模化生产、商品化供应、社会化服务的生产、供求体系,实现住宅建设供、产、销的一体化、标准化、工业化和集约化,推动住宅产业整体水平提高和产业化进程,实现住宅建设的“三省二高”。
    6、住宅产业化的发展趋势
    6.1住宅构成部品化
    住宅部品是指在工厂里完成的、具有规定功能的、在施工现场直接配套安装的住宅的组成部分。住宅部品化是住宅工业化生产的具体表现,建立住宅部品体系是推动住宅产业化的重要保证,是提高住宅建设质量和效率的最有力措施。目前国外已有较完善的住宅部品审定认证制度。我国虽有许多企业在做这方面的工作,但在产品的质量、通用性、协调性方面还需要政府有关部门进行引导和协调,以尽快完善我国的住宅部品框架体系,促进住宅产业化的发展。
    6.2主体结构体系通用化
    建筑工业化的发展方向是通用体系化,设计人员可从中任意选用产品进行设计。我国实行以企业为先导推动住宅产业的发展,从目前来看基本是各做各的文章,形成通用体系还需做大量的工作。对于建设量较稳定、地域发展不平衡的我国,在保持通用化发展的前提下,多样化的专用建筑体系也具有相当大的市场,也应注意培养和发展。
    6.3建筑材料环保节能化
    随着从解决住宅数量向提高质量和功能的转变,建筑材料也随之转向调整产品结构和提高产品质量。正在实现从天然材料向合成材料,从传统材料向功能材料,从单一材料向复合材料等三个转化,从而为住宅建筑产业化提供了更加丰富的物质基础。目前,我国正在引进和开发多功能环保节能型绿色建筑材料来满足住宅产业化和可持续发展的需要。
    6.4现场施工合理化
    经过几十年的实践,现浇与装配式结构这两种施工方法的优缺点都得到了充分的显示。目前许多国家都根据各国的具体情况,采用预制与现浇相结合的方法,从而获得最佳经济效益和建筑构造技术处理效果。
    预制一般在工厂完成,现浇在现场完成,由于我国在预制构件的通用性和模数协调性方面的问题均没有得到很好的解决,预制构件的可选性受到一定的限制,选用的预制构件与现场施工之间存在一定的矛盾,这将影响住宅建设的发展和住宅产业化的进程。
    6.5计算机应用网络化
    由于计算机的普及,可以通过计算机网络将工厂生产和现场施工有机联系起来,大大提高住宅建设过程中的生产工厂化和施工机械化的协调统一,从而快速推进住宅产业化的发展。我国大部分企业还没有建设起工程信息网络,这也直接影响住宅产业化的发展。
    总之,发展钢结构住宅,进一步形成钢结构住宅产业化,是住宅产业发展的目标。所以我们必须处理好钢结构住宅的产业政策、规范标准不齐全;技术水平的不成熟与不配套;资金、人才缺乏;住宅市场发育不完善;组织管理协调不利;住宅产业化综合效益不明显;价格较高;土地资源利用不合理;地域发展不平衡;缺乏符合要求的装配式外墙系统和经过模数化协调的其他部品;钢结构住宅建筑防火、防腐等问题。促进钢结构住宅产业化的快速发展。
    

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