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对我国钢结构发展瓶颈及对策的几点思考
次浏览 上传更新:2016-4-7 13:48:14
   引 言
 
  我国钢产量已经20多年保持世界第一,钢结构的整体技术已处于国际水平,产业规模全球第一。在大型公共建筑(体育场馆、影剧院、飞机航站楼、高铁车站)、超高层建筑(高度100m以上)、大跨度桥梁(跨度200m以上)、工业厂房、大型市场、仓储等建筑中,钢结构的使用已经占有较高比例;但是在其他房屋建筑(办公、商厦、住宅、学校、医院)中钢结构房屋所占比例仅在6%左右,在桥梁中钢结构所占比例更不到1%。建筑领域钢结构用钢量仅占我国粗钢产量的5%左右,远低于发达国家20~30%的水平。因而,回顾我国钢结构的发展历程、梳理限制钢结构发展的瓶颈问题、提出促进钢结构发展的对策、制定推进钢结构发展的路线,对于促进我国钢结构市场的发展、推进绿色建筑和建筑工业化、促进传统建筑业产业升级具有迫切的现实意义。
 
  1发展回顾
 
  1.1 建国以来钢结构发展历程
 
  根据我国钢材产量的变化情况,我国钢结构的发展历程大致可以分为四个阶段,如图1所示。这四个阶段国家对于发展钢结构的政策分别是节约钢材、限制使用、合理使用和大力推广使用。
 
 
  1.2 主要发展成就
 
  目前,我国已经成为钢铁大国,2015年钢产量突破8亿吨,钢结构产量5000万吨,钢材累积量突破70亿吨,千吨规模以上的钢结构制造企业超过3000家,专项施工资质企业突破1万家。2007~2015年期间,我国钢结构产量保持了年平均增长率15%以上的速度,已经成为名副其实的钢结构大国。
 
  我国也成功建设了一批具有世界领先水平的钢结构标志性工程,包括超高层钢结构(上海中心、广州塔、中国尊等)、大跨钢结构(国家体育场、水立方等)、大跨钢结构桥梁(苏通长江大桥、杭州湾跨海大桥等)和大型工业厂房等。
 
  此外,我国也建立起较完善的科研与教育系统、企业、政府机构和社会组织相结合的技术创新体系,形成了较完整的技术体系链条,涵盖产品制品、技术研发、标准规范、设计、施工、验收、检测鉴定、beplay体育ios怎么下载改造、拆除和资源再生利用整个产业链。
 
  1.3 技术成果积累
 
  目前,我国共有3900余家机构和个人申请钢结构专利,获批专利数量19300余件。钢结构专利数量相对较多,但是转化率却较低,与工程结合不够紧密。从2000年至今,钢结构共获得国家级工法授权214项,大约占国家授权工法总数的8.5%。并且近年来钢结构工法授权数量占比稳步提升,其中2014年这一比值已经接近12%,这表明我国钢结构工程建设仍处于蓬勃发展阶段。2000年至今,钢结构领域共获得国家科技发明一等奖1项,国家科技进步一等奖11项,国家科技发明二等奖4项,国家科技进步二等奖62项。但是,获奖项目以钢材产品和制品为主,真正属于钢结构工程技术的奖项数量并不多。
 
  1.4 专业人员
 
  我国积累了一批具备从事钢结构设计能力的工程师。目前,我国共有设计院1.9万家(甲级2980家,乙级3559家,丙级3471家,专项资质9000家),注册结构工程师34660人(一级27664人,二级6996人),据不完全估算,从事结构设计的工程师约30万人。但是,其中有经验从事钢结构设计的工程人员仅15000余人,占比约为5%。有潜力从事钢结构设计的工程人员仅30000余人,占比约为10%。钢结构专业工程设计人才仍十分紧缺。
 
  2主要瓶颈问题
 
  2.1 瓶颈问题梳理
 
  目前制约我国钢结构发展和推广的问题有两大类,分别是人员与技术层面瓶颈问题、市场与监管层面瓶颈问题。这两大类问题广泛存在于技术研发环节、工程化应用环节和市场化推广环节。
 
  2.2瓶颈问题归纳
 
  2.2.1 人员瓶颈的表象
 
  目前国内设计院里钢结构专业设计院(室)极少,高水平专业设计师奇缺,并且熟悉钢结构的结构总工、建筑师和设备师都十分缺乏。钢构企业里具有国际工程经验的专业工程技术人员和经营人员奇缺,高水平的焊工和自动化设备技术人员稀缺,详图设计和BIM应用人员的技术水平偏低,产业化工程技术人员和产业工人紧缺。专业的钢结构监理人员和检测人员也不足。
 
  2.2.2 技术瓶颈的表象
 
  技术瓶颈主要存在于钢材与结构体系、围护结构与配套技术、工程建设技术三大环节。
 
  钢材与结构体系环节,突出的瓶颈表象为:缺乏安全、舒适、经济的高性能结构体系;缺乏相应的技术标准支撑高性能钢材应用;缺乏高性能组合桥梁结构体系。围护结构与配套技术环节,突出的瓶颈表象为:钢结构住宅三板围护系统;钢结构防火、防腐、装饰一体化技术;裸露钢结构防护体系。工程建设技术环节,突出的瓶颈表象为:钢结构智能制造系统;全寿命周期的设计、施工、生产一体化技术;标准化、信息化、工业化融合技术;钢材标准和工程标准与国际对接。
 
  2.2.3 市场与管理瓶颈的表象
 
  企业环节突出的瓶颈表象为:钢材和钢结构产品结构不合理,低端产品产能过剩;生产效率和效益低下;资金压力和金融风险大;钢材、涂装、焊接质量亟待提高。市场环节突出的瓶颈表象存在于钢结构住宅市场、中小跨度桥梁市场、海外钢结构市场以及海洋工程、军工工程和农业工程市场。监管环节突出的瓶颈表象为:钢结构制造行业定位与许可;钢结构产品质量监管与认证;产业化政策、法规、规范体系。
 
  3对策
 
  3.1发达国家的经验与启示
 
  3.1.1英国钢结构发展与经验
 
  英国的建筑工业化走了钢结构的道路,在这一进程中,英钢联对钢结构的发展起了关键的推动作用,对钢结构的基础教育与研究、工程推广和产业政策都给予了大力支持。目前,英国是全世界钢结构建筑市场份额最高的国家之一。纵观英国和日本等钢结构应用较多的国家和地区,钢铁生产企业的强势推动起了极大作用。而以前我国的钢铁生产企业缺乏像英钢联、新日铁那样重视钢材应用研究和工程推广的组织,甚至很少与建筑行业开展交流和沟通。目前,重庆开始试点成立由钢厂牵头,建筑、房地产、建材企业参与的龙头企业或产业联盟,开展钢结构建筑试点推广,这将是以一个良好的开端。
 
  3.1.2法国及新加坡装配式混凝土发展与经验
 
  与英国相反,法国的建筑工业化走了装配式混凝土的道路。世界上第一座钢筋混凝土建筑结构和第一批混凝土桥梁都起源于法国,世界上首次预应力混凝土工程实践也诞生于法国。法国的建筑工业化道路始于上世纪50~70年代, 80年代开始,法国推行构配件生产与施工分离,发展面向全行业的通用构配件商品化生产,完成了预制装配式混凝土建筑工业化的道路。纵观法国建筑工业化的发展道路,政府的持续引导是装配式混凝土建筑得以推广的重要原因。与此类似,占比70%以上的新加坡政府组屋基本都是装配式混凝土结构高层建筑。我国城市人口密集,建筑高度普遍较大,因而,我国建筑工业化的道路应扬长避短,差异化发展。在高设防烈度地区和高层建筑中优先推广钢结构和组合结构,在低设防烈度地区和多层建筑中可以发展装配式混凝土结构。
 
  3.1.3日本桥梁发展的启示
 
  我国钢结构桥梁占桥梁总数不足1%,而日本和台湾等地区由于地震频发,抗震性能更好的钢桥得以广泛应用。日本的桥梁建设经验表明,钢桥和预制装配式混凝土桥各有优缺点和适用范围。在小跨径、养护困难、或者对振动和噪声比较敏感的情况下,装配式混凝土桥梁有优势;相反,在大跨度、易养护、振动和噪声可控的情况下,钢结构桥和和组合结构桥的优势明显。因此,在大跨桥梁、市政道桥和人行桥中,我国可以大力推广钢结构和组合结构桥梁。
 
  3.1.4台湾和日本大地震的影响
 
  在台湾和日本等地震频发地区,钢结构建筑越来越受到重视。台湾921大地震之后,钢结构抗震性能好被民众认同;钢结构的市场造价虽然偏高,但市场销售好于混凝土建筑。
 
  住户首先是认同住宅的安全、舒适和质量,其次才考虑价格。一味追求与混凝土住宅造价持平和过多的强调钢结构成本,在理念上出现了偏差。因此,下一步工作应把钢结构住宅推广定位在地震多发地区、大中城市高层住宅、中高档住宅等,和混凝土、砖混、木结构形成差异化发展。
 
  3.1.5新加坡钢材代用的启示
 
  我国在新加坡等地区的工程承包经验表明,国标钢材性能指标与国际标准的接轨问题和国产钢材质量诚信度问题严重制约着我国钢材出口。目前国产钢材质量证明文件诚信体系缺失、钢材产品人为造成负尺寸偏差、钢材屈服强度变异大且质量不稳定。因此,我们一方面应从国家层面上加强技术标准转移,与各主要标准体系(欧盟、北美、独联体、ISO)开展对接研究,制定有约束力的钢材替代设计指南;另一方面要开展钢材和钢结构产品国际认证,加强质量监督,以钢材和钢结构出口带动建筑、房地产、建材及装备制造、桥梁、管道等产业走出去。
 
  3.2我国装配式砼住宅产业化的启示
 
  开发商是住宅产业的决策者和利益承受着,他们以成本和技术为由与政府谈条件,实际行动少。目前制约住宅产业化发展的瓶颈问题主要有以下几方面:第一,全产业链为基础的政策、法规、规范仍需要进一步完善;第二,试点工程的管理和技术缺乏经验,亟需系统总结和创新突破;第三,产业链不够成熟,设计、施工、生产脱节,施工效率较低,成本优势无法体现;第四,专业人才和产业工人短缺,大规模建筑工程质量无法保障;第五,行业进入门槛低,监管不到位,恶性竞争导致质量参差不齐。在钢结构住宅产业化发展的初创期和成长期,政府也应坚定不移的进行推动,统筹优化全产业链,解决发展瓶颈问题,使钢结构住宅产业化的发展尽快进入成熟期。
 
  3.3策略
 
  3.3.1解决人员瓶颈的策略
 
  应大力实施钢结构人才战略,建立其多层面的钢结构专业人才培养体系,集全社会之力,培养出满足市场需求的多层次的专业人员梯队,包括高层次人才(院士、专家、设计大师、总工程师、企业家等)、中层次人才(研发人员、设计师、工程师、专业技师、检测师等)和基本操作层人才(技术工人、产业工人等)。
 
  科教机构应做好以下工作:增加本科阶段钢结构课程学时和学分,做好基础教育;增加钢结构专业研究生招生数量,培养研究人才;开设国际工程专业课程和钢结构设计专业课程;第四,编制设计软件、设计手册、标准图集并开展培训。
 
  企业应做好以下工作:培训钢结构与工业化专业技工;培训钢结构与BIM专业技工;培训钢结构焊工和智能化设备操作工人。
 
  3.3.2解决技术瓶颈的策略
 
  应实施创新驱动战略,设立钢结构研究与教育专项基金,充分利用国家重点研发专项“绿色建筑与建筑工业化”,建立企业、学术界及大众创客相互补充的创新体系,实现关键技术突破:结构体系创新与标准规范改革;建筑维护系统配套及产业化;标准化、工业化、信息化融合技术;全寿命周期的设计、施工、生产一体化;第五,技术标准与国际接轨。
 
  3.3.3解决市场瓶颈的策略
 
  应设立钢结构发展基金,加强钢结构供给侧改革,加大政策支持力度,全面落实国务院开展钢结构建筑试点的工作。并且,各地也要有针对性的扶持集钢结构全产业链的龙头企业或联盟,以点带面,开拓增量市场,包括钢结构住宅、中小跨度桥梁、海外钢结构工程以及海洋、军工和农业市场。供给侧改革应该做好以下工作:推动产业结构转型升级,化解产能过剩矛盾;培育新市场,扩大既有市场;开展技术创新,提升钢结构建筑产品的品质与质量。政策支持应做好以下工作:扶持龙头企业,开展试点示范;加强产业政策支持力度,扶植新型战略企业;建立产业发展基金,化解资金压力;调整财税政策,鼓励和推动市场的发展和完善。监管机构应重点加强质量监督,并开展钢结构产品认证工作。
 
  4“十三五”钢结构发展路线图及倡议
 
  4.1钢结构发展路线图
 
  “十三五”期间,我国应从技术研发环节、工程化应用环节和产业化推广环节入手,梳理和解决人员瓶颈问题、技术瓶颈问题、市场和管理瓶颈问题,通过企业、科教机构、政府和社会组织相互协作,做好技术攻关、人员培养、市场开拓工作。我们应大力实施创新驱动战略,做好钢结构产业供给侧改革,并加大政策支持力度,力争完成技术、市场和监管三大目标。
 
 
  4.2倡议
 
  主要提出七点倡议。一是加强顶层设计和战略布局。国务院成立钢结构发展部级联席协调机构,统筹钢铁、建筑、房地产、装备制造、建材行业发展;将大力发展钢结构作为节能环保战略新兴产业一项重要任务予以政策支持,设立国家和省级钢结构发展基金,对推广应用钢结构给予金融支持。二是发挥政府培育钢结构市场的引领和示范作用。建立考核监督机制,在政府投资的建筑、市政及基础设施相关项目中采用钢结构的比例不小于30%,政府主导的保障性住房及棚改项目中抽出10%开展钢结构建筑示范。三是扶持龙头企业和产业联盟,落实钢结构建筑试点项目。在全国扶持30~50个集钢材生产、设计研发、建筑施工、房地产开发全产业链的钢结构集成服务龙头企业和产业联盟,明确考核目标,结合棚改和抗震安居等开展试点,以点带面推进钢结构行业全面发展。四是加大政策支持力度,鼓励企业应用钢结构。各省市结合本地区实际,在专项基金、财政补贴、税费优惠、金融服务、用地保障、行政许可等方面制定专项政策,对符合条件的钢结构建筑项目,对开发商和设计单位给予直接补贴,鼓励企业和开发商的项目优先采用钢结构。五是创新驱动,集中力量解决共性的技术和人员瓶颈问题。在十三五国家科技计划中设立钢结构重点研发专项,重点突破在结构体系、建筑围护系统、产业化配套以及标准化、工业化、信息化融合等方面的技术瓶颈,打破钢铁、房地产、建筑等产业界限,改革和修订技术标准,集成创新出具有中国技术特色的钢结构绿色建筑产业化成套技术,全面提升技术水平和实施能力。六是以钢结构带动相关产业“走出去”。成立国际钢材与钢结构技术标准协调委员会,建立中国与国际上主要标准体系的转移和对接机制,制定有约束力的钢材相互代换设计的规范,为钢材和钢结构进入国际市场排除障碍,利用中央外经贸发展等专项资金和政策,推进钢材与钢结构出口和产能转移,从而带动钢铁、建筑、房地产及装备、桥梁等相关产业“走出去”。七是完善产业链条和监管体系。整合现有资源,以试点工程、技术集成、产业联盟、管理创新为纽带,推动钢结构选材、设计、研发、制作、安装、围护、物流、检测、维护、回收一体化建设,完善钢结构全产业链条。健全质量和安全监管体系,组建国家钢结构质量监督检验中心,开展钢结构产品认证。

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