夏农：钢结构建筑是钢铁产业、相关制造业、建筑业高质量发展的新赛道

“推广钢结构是拓展钢材消费新需求的重要领域，同时，钢结构将架起绿色钢铁与绿色建筑协同发展的桥梁。”张海登在会上表示。

据中国钢结构协会调研及推算数据，2023年，全行业钢结构加工量约为1.12亿吨，同比增长10.89%，比大多数国家的粗钢产量还要高；占比首次突破10%，较10年前占比翻一番；全国钢结构产值超百亿元的省市共11个，11省市的钢结构总产值占全国钢结构总产值的84.42%，同比有所增加；净利润排名前5的省份分别为浙江、山东、安徽、江苏和湖北，全年净利润为92.85亿元，占全国各省净利总数的一半以上。

“值得指出的是，我国是钢结构大国，但不是钢结构强国。”全国工程勘察设计大师、中国建筑标准设计研究院总工程师郁银泉直言。    

当前，我国钢结构发展面临竞争同质化、价格战愈演愈烈、产业链协同作业程度低、通用钢结构部品部件规模难以扩大、钢材产品标准与钢结构建筑设计规范衔接不畅、钢结构设计建造一体化的人才力量薄弱等问题，在很多方面与发达国家存在较大差距。

以钢结构所用的型材产品为例。轧制型材截面性能优、成本低、排放低、制造效率高，但在我国却没有得到很好的应用。“我国钢结构用钢60%以上由钢板焊接而成，热轧型钢仅占钢结构用钢的15%~20%，而发达国家热轧钢材占比40%~50%，热轧型钢的应用潜力巨大。”刘毅对比道。

图为现场嘉宾

近年来，国家相关政策均提到大力发展钢结构建筑，并提出要“加大热轧H型钢的应用、提高构件的标准化水平、推进标准化设计、推动智能建造和建筑工业化的协同发展”，这些都是钢结构产业变革的方向，也是促进钢结构标准化建造的题中之义。

“我国亟须研发成套的技术，推动轧制型材规模化应用。”郁银泉认为，“应该从型材供给（主要解决型材供给和建筑使用的协同问题）、设计技术（主要解决构件标准化、节点标准化、体系标准化和高效设计的问题）、施工应用（主要解决钢结构制造和现场施工数字化、智能化的问题）、实施评价（主要建立合理的质量保证体系和评价机制）4个方面，全面提升钢结构产业的效能。”    

中南建筑设计研究院数字技术总监、工程数字技术中心主任张慎认为，“钢结构是制造业在建筑业的直接体现，应当学习制造业，通过标准化、产品化、规模化，降低边际成本，成为数字化、标准化设计的先锋。”

那么如何标准化建造？“没有标准化设计，就没有标准化建造。”张慎认为，建筑工业化必须从设计端做起，实现面向供应链的设计、面向制造与安装的设计（DFMA）。

据介绍，传统的设计模式特点为“抛墙式设计”，即我们设计，你们制造，设计不考虑制造的要求，反反复复修改直到把事情做对。而所谓DFMA，意味着深刻认识设计对质量的重要性，将制造、装配融入前期设计，第一次就把事情做对。凡不适合工业化生产的，都不作为设计选项（不适合工业化的项目除外）。“还要破除设计与施工分离的障碍，推动设计加工生产施工一体化，完成集成项目交付。”张慎强调。

建造以设计为基础，但标准化建造是一项系统工程，需要全产业链的协调发展。据了解，钢协已组织完成《关于大力推动钢结构建筑全产业链协同发展的指导意见》的课题研究，报有关部委决策参考。    

图为会上举行的产业链与战略合作联盟签约仪式

“应当积极营造有利于钢结构建筑发展的政策环境。”张海登强调，突出标准引领，健全钢结构建筑产业链标准体系。如加强钢铁标准与钢结构建筑规范衔接，完善跨产业钢结构标准体系，推动高效能钢材和钢结构部品部件标准化和模块化，促进钢铁及下游产业链标准规范相统一。夏农透露，钢协推动建筑设计规范与钢铁标准融合，正在与有关方面开展《钢结构设计标准》国标、《装配式钢结构住宅建筑技术标准》行标、《装配式钢结构住宅主要构件尺寸指南》团标等标准的修订完善工作。

李海旺介绍，山西钢协提出了一个初始的、不成熟的协同发展模型。即钢铁生产厂生产满足钢结构个性化设计（轻量化）的型钢品种、规格，逐步达80%以上，可以通过既有钢构件的品种、规格统计分析建立合理的型钢库（远大于现时的型钢库）；钢结构加工厂主要负责构件的切割、弯曲、打孔、涂装等工序，并能实现按产品出厂结算；现场安装单位实现80%以上装配化安装，并能实现竣工结算。

“这个模型最根本的基础是全产业链标准化设计。”李海旺表示，通过标准化设计，设计院直接选用钢厂的标准化型钢，钢结构制造厂基本不需要再生产焊接型钢。这将大幅提高生产效率、节约成本，达到节能减碳、绿色建造的目的。

标准化建造离不开规模化应用轧制型材，离不开数字化、智能化赋能。郁银泉团队研究出的轧制型材规模化应用的路径，与山西钢协的模型有诸多相似之处，但同时提出了一条补充性的措施：“要在施工现场研究基于智能建造的高效施工安装技术，还要研究检测认证技术为钢结构的质量提供支撑，研究评价技术为轧制型材的应用形成推动机制。”    

刘毅认为，要加强标准化设计，实现“少规格，多组合”，增加型材与管材品种规格，同时加快钢结构加工制造全流程数字化进程。

本次现场会期间，与会领导嘉宾还参观了晋南型材4车间、太子湖重钢别墅项目，这两处为晋南钢铁绿色型钢的典型应用成果。

“太子湖重钢别墅样板房项目用了几十吨型钢，并且从破土动工到拎包入住，仅仅用了两个月时间。与传统砖混结构建筑相比，太子湖重钢别墅具有建造速度快、安全系数高、保温效果好、绿色又环保、智能程度高等优点。”张天福介绍，晋南钢铁的4号、5号型材车间也全部用型钢搭建，集团还利用绿色型钢建设光伏支架智能制造项目。

图为晋南钢铁集团总裁张天福为与会领导介绍企业发展情况

事实上，钢结构标准化建造也对绿色钢铁提出了要求。面向国家行业政策需求，亟需全面提升钢结构制造和安装过程的效率、降低建造全过程的能耗和碳排放。    

近年来，晋南钢铁先后投巨资建设型钢绿色新产线，着力建设国内具有影响力型材及镀锌生产基地，将主要产品由盘螺、线材等普通建筑钢材，逐步调整为工字钢、角钢、槽钢、H型钢、镀锌角钢、镀锌槽钢等绿色型钢产品，全力把集团打造成为全球中小型材品类规格齐全、配送效率高、交易服务优的绿色型材示范标杆企业。

为什么晋南钢铁的型钢堪称绿色钢铁？一是，其将焦炉煤气、转炉煤气进行回收，制成乙二醇和 LNG，符合CCUS(碳捕获、利用与封存）技术路径要求，实现零碳排放；二是全面启用氢能新能源，减少燃油、LNG 等化石能源用量，打造绿色低碳物流；三是践行绿色钢铁理念，逐步以光伏、风力发电替代传统火力发电，减少二氧化碳排放量。“晋南钢铁采用钢焦联合、钢焦化联产工艺后，吨钢碳排放可降至1.4吨左右，优于同行业降碳的先进水平。”张天福表示。

郁银泉以北京大学附属小学肖家河分校改扩建工程为例。该项目全部构件采用轧制型材及衍生产品，根据该项目钢结构制造全过程碳排放与碳减排研究测算，构件组立焊接碳排放量约占整个构件制作过程的79.77%；总焊缝长度为6089.5米，传统工程总焊缝长度为9595.1米，总焊缝长度减少了36.5%，减小碳排放量比例为0.365x0.7977=0.291，即综合碳排放降低29.1%。案例为证，轧制型材在钢结构建筑中应用可大幅降低碳排放。

根据中国钢结构协会2021年10月发布的《钢结构行业“十四五”规划及2035年远景目标》，到2035年，我国钢结构建筑应用达到中等发达国家水平钢结构用量达到每年2亿吨以上，占粗钢产量25%以上，钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到40%左右，基本实现钢结构建造智能化。与会嘉宾认为，实现这一目标，尤其需要加强钢结构行业科技创新能力，推动钢结构产业协调发展。同时，加强标准化设计、推动绿色产品研发，积极采用数字化、智能化技术赋能钢结构全产业链。