技术创新，钢结构住宅产业化的核心推动力

胡育科 中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会 

《建筑业发展“十二五”规划》中，明确提出“钢结构工程比例增加”的目标，并把“推动超高层钢结构工程和住宅工程关键技术”列为基础性研究课题。为此，本刊特邀中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会胡育科副主任撰文，详述钢结构住宅产业化优势及我国钢结构住宅产业化的发展现状，提出要将技术创新贯穿于钢结构住宅产业化推进的全过程。

钢结构住宅产业化的推进工作在我国已经开展了10多年时间，但是进展一直缓慢。l999年国务院办公厅就在《关于推进住宅产业现代化，提高住宅质量若干意见的通知》中明确提出：积极开发和推广使用轻钢框架结构及其装配式板材住宅。住建部刚刚发布的《建筑业发展“十二五”规划》中，明确提出“钢结构工程比例增加”的目标，并把“推动超高层钢结构工程和住宅工程关键技术”列为基础性研究课题。近期，住建部节能与科技司正式将《钢结构住宅产业化推进研究》的课题下达给了中国建筑金属结构协会和部住宅产业化促进中心，标志着开展钢结构住宅产业化已正式纳入政府部门的研究课题。

在大连刚刚召开的以“关注增长质量，掌控经济格局”为主题的世界经济论坛2011年新领军者年会上，温总理在大会发言中特别强调了“加快应用新技术、新材料、新工艺、新装备改造提升传统产业。大力培育和发展战略性新兴产业”，“坚持节约资源和保护环境，走绿色、低碳、可持续的发展道路”。提出了“单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低16%和l7%”的目标，“推动循环经济发展，大力培育以低碳排放为特征的工业、建筑和交通体系，全面推进节能、节水、节地、节材和资源综合利用”，表明国家开始对住房建设这一传统产业进行结构调整，大力推行新的建筑体系已经摆上日程，钢结构住宅产业化的推进是新时代的需要，恰逢其时。   

充分认识钢结构住宅产业化优势

钢结构住宅是实现节能减排目标的有效形式，和传统的混凝土结构相比，它具有自重轻、抗震性能好、工期短、易修复、基础造价低、材料可回收和再生，节能、省地、节水等优点，被誉为是21世纪的“绿色建筑”。但是，这一“绿色建筑”在我国发展的并不理想，钢结构建筑在我国整个建筑行业中所占的比重还不到5%，而发达国家却已达到了40%以上。

钢结构住宅造价与传统的混凝土结构基本相当，使用面积则可提高5%。两者建筑材料的碳排放量差别较大，据监测数据表明，钢结构住宅碳排放要低35%左右。钢结构住宅使用的各种建筑材料的碳排放量为480kg/㎡，而混凝土结构住宅的建筑材料碳排放为740kg/㎡。特别是在保障性住房和村镇住宅建设中，其具有周转性、安置性、待开发的特点，如发展需要短期拆除时，拆除钢结构住宅只需较少的人力和物力，大量材料可以循环利用，而混凝土建筑由于使用大量的水泥，难以回收利用，建筑垃圾难以处理。

钢结构住宅施工速度快、隔声、隔热效果明显，如果结合保温隔热、再生利用的新型墙体建材的开发利用，十分符合“节能省地”和环保建筑的要求。在粘土砖被禁用以及每年数亿吨钢产量的国情下，开发绿色建筑施工技术、节约能耗的住房建设项目，将大大降低对环境和生态的破坏。据相关部门测算，如果房地产业的钢结构住宅产业化比例达到10%，每年将减少的污水排放相当于l0个西湖水的总量，减少木材砍伐相当于9000公顷森林，节约用电相当于葛洲坝水电站一个月的发电量。但是，如果没有国家的政策支持和保障性措施，钢结构住宅建设将难以取得突破性成果。

世界发达国家钢结构住宅产业化节能效果明显

在钢结构住宅应用方面，日本、美国、澳大利亚、法国、瑞典、丹麦是具有代表性的国家，住宅产业作为各国国民经济的支柱性产业，在各国的经济发展中发挥了积极作用。这些国家的钢结构住宅多是在第二次世界大战后发展起来的，一方面住宅需求量巨大，劳动力短缺，落后的建筑业生产方式不能适应大规模发展，另一方面上世纪五十年代后各国经济的恢复与发展，技术水平的不断提高，为钢结构住宅提供了坚实的经济、技术基础，各国按照自身的特点，选择了不同的道路和方式。日本是率先在工厂里生产住宅的国家；美国注重住宅的舒适性、多样性、个性化；法国是世界上推行建筑工业化最早的国家之一；瑞典是世界上钢结构住宅最发达的国家，其80%的住宅采用以通用部件为基础的住宅通用体系；丹麦走的是“产品目录设计”，它是世界上第一个将住宅模数法制化的国家。

从最初解决住房问题、提高住房性能、居住水平，到建造绿色住宅，住宅建设随着不同阶段需要，不断发展提高。钢结构住宅发展大致经历了三个阶段：第一阶段(20世纪60年代)追求数量(市场培育)阶段；第二阶段(20世纪80年代)追求质量(技术成熟)阶段；第三阶段(20世纪90年代)追求可持续发展(绿色环保)阶段。

以日本为例，l965年日本政府就发布并实施《住宅计划法》，由政府主导的住宅产业化发展拉开序幕，日本钢结构住宅推广、实施、协调的主体是企业，而这些企业不是传统施工企业或房地产投资企业，产业结构的调整促进住宅生产方式的变革。即由传统的建筑结构形式、现场施工作业的生产方式向大规模工业化方式转变，通过技术创新，采取工业化生产手段，至上世纪末，日本的钢结构住宅即达到住宅总量的30%，同时，住宅的质量及功能构成得到提高，能耗、材料消耗极大下降。其住宅节能水平已远远超过我国现行的50%标准。

美国地多人少，其住宅产业形式与日本略有不同。美国是以产业协会起主导协调作用，以市场为手段。但生产方式与日本相似，即技术标准统一，建材、设备、产品通用，钢结构住宅形式以独立住宅(house)为主。日本地少人多，城市大多为集合住宅(类似我国情况)。发达国家基于国情，住宅形态有所区别，但都关注节能降耗(可循环)，构件、产品都实现标准化、系列化、通用化。由于钢材的可加工性和符合循环经济、可持续发展特点，钢结构住宅在发达国家已成为主流。

从国家利益和政策层面，发达国家都非常重视钢结构住宅建筑体系的研究、推广，美国及欧洲的一些国家在钢结构住宅工厂化、数模化、标准化方面投入大量的人力财力，注重产业化的开发、配套。发达国家的一些知名钢铁企业，都能做到从住宅设计到施工、从结构体系、屋盖体系、墙体体系、配套设施体系等方面提供全方位的服务。日本政府在1995年神户大地震后，出台一系列产业指导政策，强制推行钢结构、轻质建材等在住宅建筑领域的广泛运用，从而提高了住宅抗震强度，大大降低了灾害造成的人员财产损失。   

正视我国钢结构住宅产业化发展难题

我国的建筑钢结构已经走过30年不平凡的发展历程。上世纪五、六十年代，由于钢铁工业落后，产量不高、材质较差、品种不全，使得高层或超高层钢结构几乎为空白，只有为数不多外商投资的高层建筑和桥梁工程采用钢结构，对建筑钢结构的认识和施工技术远远落后于英美等发达国家。到上世纪八十年代末期，随着我国改革开放的推进，国际间的交流增多和国门的打开，使钢结构建筑技术开始在建设领域得到推广运用。特别是本世纪初，我国建筑钢结构在城市公共设施、交通基础设施、体育场馆建设领域突飞猛进，但在住宅建设领域发展缓慢，可以说还处于起步阶段。

钢结构住宅发展缓慢的主要原因，从大环境看，是社会对钢结构住宅的特性认识不足，政府部门缺乏相应的产业发展优惠扶持政策。从住宅建设行业看，技术性的难题制约了钢结构住宅的推广运用，钢结构住宅的一次性投入相对较高，房屋围护结构、楼板连接工艺复杂、技术要求高。相关部品尤其是理想的内外墙板等还不够配套，与钢结构住宅有关的标准、规范、施工工法等还不够健全，部分在建工程处于低水平阶段，缺乏技术创新和突破，钢结构住宅体系尚需进一步完善。缺乏钢结构住宅的设计力量和成熟配套的技术标准。现有部分规程未体现钢结构住宅“工业化”制造的特点，仍然参照传统建筑规范执行。围护、墙体、装饰与结构分离，可用于住宅结构的连接件匮乏。钢结构住宅的设计方法非智能化、标准化，不能与制造厂家实行无缝链接等。早期开发的钢结构住宅出现墙体开裂、漏水等问题，影响了业主的使用。近几年，又有几家企业涉足钢结构住宅领域，在技术上取得了较大进步，如外墙外保温问题、漏水问题、钢结构主体与墙体的配合问题都得到了很好解决，但钢结构住宅相比其他结构形式住宅的优势并没有真正体现出来。

相对于开发商而言，在短期内获得最大经济利益的目的，使得其对采用低碳节能等新技术的积极性不高，对钢结构住宅具有的有效面积大、施工速度快、品质好等综合性造价优势认识不足，钢结构住宅建设推进缓慢。目前，只有一些大型钢铁企业或钢结构企业，如宝钢、杭萧钢构、北京住总集团在钢结构住宅建设上已经起步。据初步统计，我国的钢结构住宅只占到住房建设面积2%左右。

把技术创新贯穿钢结构住宅产业化推进的全过程

一是坚持在发展方式上的创新。创新是钢结构住宅产业发展的核心。推进钢结构住宅产业化，是跨行业之间的协同作战，单靠一个行业难以形成气候、规模。钢铁生产企业开发适合钢结构住宅的新技术、新产品、新材料，以满足设计要求；房地产公司、钢结构企业在住房建设中，满足住房经济性能、安全性能、耐久性能等方面的综合要求，形成完善的建筑体系；设计单位要加快相关技术标准、规范、规程的制订和修订；政府相关部门和行业组织在市场监管、资质审查、工程质量上严格把关，是产业化发展的重要保证。

二是坚持在产品性能上的创新。注重对钢结构住宅建筑物理指标的实验研究，努力开发具有自主知识产权的智能化设计、智能化生产软件及钢结构工业化生产机制的认证标准构建，建立钢结构住宅性能评价体系和测试方法。满足住宅的适用性能、环境性能，国情和地方习俗、习惯等都是钢结构住宅设计、建造环节应予以充分考虑的。

三是坚持在生产模式上的创新。产业化的重要特征是实现钢结构住宅的工业化生产，从部品研制生产到整体住宅的成型，配套的建筑围护墙体功能开发，在住宅部品、部件标准，模数协调机制研究，钢结构住宅设计、生产，装配、验收技术标准的研究等方面都要突破传统产业的局限，走创新发展之路。

四是坚持在功能开发上的创新。开展钢结构住宅示范生产线的设计建设及其产业布局的研究，社会组织功能与工业化住宅协调发展模式的研究，钢结构住宅产业与配套产业发展、环境影响相关度研究。围绕发展钢结构住宅的关键技术展开攻关，现代中高层钢结构住宅在结构体系优选、抗震技术研究、节点连接试验、楼盖技术研究、外围护结构选用等方面取得了一系列成果，我国与钢结构住宅相关的技术标准的制订工作得到了政府部门的高度重视。据统计，我国现行和正在积极制订中的用于建筑钢结构的各类技术标准共有90本，巩固这些创新成果，为钢结构住宅在我国的推广、普及打下坚实的基础。

当然，钢结构住宅产业化的推进还需要政府部门、社会各界的积极参与及大力支持。创新是永恒的话题，是产业可持续发展的动力源泉。当前需要完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，研制新型的轻质保温墙体材料及研究与住宅部品的配套问题，广泛宣传开发轻钢结构住宅的益处，让更多的开发商、设计师和用户认识了解这一新型住宅的优点，为钢结构住宅产业化的发展提供基础条件，形成市场需求，从而带动钢铁业的可持续发展，带动其他相关产业的开发、生产。通过市场自行配置资源，形成产业链，可以降低住宅的建造成本，真正实现住宅建设领域的一次变革，推进“建筑节能、绿色建筑”取得扎实成效。

绿色、低碳、节能环保不是标签，更不是口号，而是建立在科学实验或检测数据基础上的，是实实在在的数据比较的结果。坚持技术创新，探索一条符合我国国情的推广钢结构住宅的道路，完善相应的技术标准、技术规范，才是我国钢结构住宅产业化发展的核心推动力。

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