建筑钢结构现状分析及高质量发展路径研究

建筑钢结构现状分析及高质量发展路径研究

周晓芬

上海电力建筑工程有限公司 上海 200241

摘要：随着我国大力实现“双碳”战略，建筑钢结构行业进入了高质量发展的新阶段，实现了良好的“十四五”开局；同时建筑钢结构行业的工业化、数字化、智能化转型的内在需求持续增长，高质量发展的新路径已逐渐明晰。

关键词：建筑钢结构；现状分析；高质量；发展路径；研究

1全国钢结构行业现状

1.1全国钢结构行业总体情况

2022年全国建筑业总产值31.2万亿元，其中钢结构产值达到9918.5亿元，占建筑业比例3.18%；建筑钢结构产量9200万t，占粗钢产量的9.08%[1]。另据统计，2020年、2021年在建钢结构建筑面积占当年全国在建建筑面积分别为3.07%、3.24%[2]，与发达国家30%～40%的占比还存在很大差距，这意味着我国钢结构建筑仍有巨大的发展潜力。中国钢结构协会2021年10月发布《钢结构行业“十四五”规划及2035年远景目标》指出，钢结构建筑新建建筑面积占比到2025年底达到15%以上，2035年水平40%追上中等发达国家。不难看出，钢结构在未来很长一段时间内仍具有较强的发展潜力。

1.2全国钢结构市场应用现状

近年来，钢结构在超高层建筑方面的发展逐步降温，特别是2021年住房和城乡建设部及应急管理部联合发布《关于加强超高层建筑规划建设管理的通知》之后，钢结构超高层建筑建设更呈现出明显的下降趋势。

1.2.1公共建筑

2016年，国务院审议通过《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，意见指出因地制宜发展装配式钢结构，使得钢结构建筑在公共建筑的占比显著增加，特别是学校、医院、会展中心、体育场馆、大型交通基础设施、高层写字楼等公共建筑工程等方面的应用。2022年钢结构公共建筑占全国新建钢结构建筑面积的比重达到68.7%。如钢桁架、弦支穹顶和索网结构等空间结构体系在北京冬奥会场馆设施中得到广泛应用与发展。

1.2.2居住建筑

与传统混凝土结构住宅相比，钢结构住宅具有自重轻、抗震性能好、工期短、基础造价低、材料可回收等优点。在碳达峰碳中和背景下，钢结构符合建筑产业化和可持续发展的要求。但随着房地产市场降温，2022年全国在建钢结构住宅面积较2021年下降13.9%，但仍有约1300万m2的总体量。目前，我国钢结构住宅占比仅在1%左右。而钢结构发展已进入成熟期的日本，钢结构住宅占新建住宅的15%~20%，其中钢结构装配式住宅占装配式住宅的87%，是装配式住宅的主流。据前瞻产业研究院统计，2010年至2017年装配式住宅方面，美国和欧洲一些国家仍分别保持9%、11%的年增长量。2023年，国土资源部建议取消远郊区容积率1.0限制，这也给轻钢装配式别墅迎来了利好。因此，钢结构住宅在我国仍然具有很强的应用前景。

1.2.3工业建筑

近年来，随着新能源汽车、光伏能源、电子工业的飞速发展，对这类工业厂房的需求急剧增长。另外，随着物流业的飞速发展，快递企业对物流仓储设施及厂房需求也大幅提升。数据表明，2022年，大跨度工业厂房项目占重点钢结构工程项目的比例达到14.2%。因此，工业钢结构建筑在今后一段时间内仍有相当大的市场份额。

1.2.4交通及基础设施

近年来，钢结构逐步应用至隧道、管廊结构等基础设施。研究发现配置横纵向隔板与加劲肋为特征的隔舱式双钢板-混凝土组合结构优点突出，是未来大型沉管隧道的发展方向。依托南京江北新区核心区二期综合管廊工程，开展了波纹板方拱形装配式钢结构综合管廊的应用，也为钢结构在城市基础设施建设方面开辟了新战场。

3钢结构高质量发展路径

一方面，钢结构行业需要通过引入现代化的制造、运输、安装和科学管理的生产方式，提高钢结构的性能和效率，满足不同场景的需求，降低成本和风险。另一方面，钢结构行业必须根据市场需求和社会发展，拓展更多的应用领域和场景，把握更多的行业发展机遇。

3.1工业化、数字化、智能化转型

建筑钢结构工业化空间广阔，装配式发展需求强劲。研究了装配式钢结构技术，考虑了不同设计体系下的优缺点。此外，工业化的一个特点是模块化，它将建筑的各个部分在工厂制造和集成，然后在现场快速安装。对钢结构模块化建筑进行了介绍，而利用钢结构模块化技术打造了多高层模块化建筑产品，提高了建造效率、品质和管理水平，减少建造周期、资源消耗和环境污染。钢结构数字化是指利用数字化技术和设备对钢结构的设计、加工、施工和管理进行全过程的信息化处理，实现钢结构的高效、精确、智能和可视化的生产及建造。利用数字化技术，预测了钢桁架桥施工过程中的安全风险，进行了及时预判。改进了大跨空间钢结构数字化建模技术，提高了设计效率。随着人工智能和机器人技术的飞速发展，智能化建设已成为未来智能制造的重要趋势。介绍了智能建造的发展历史及现状，指出了智能化建造在我国钢结构行业的潜力及面临的挑战。介绍了物联网智能机器人等智能化设备，并将其用于钢结构剪力墙体系的施工过程。利用智能化无损检测技术，对钢结构桥梁施工过程进行了高效准确的检测。基于BIM技术提出了一种村镇轻钢框架结构的智能设计方法，在保证准确性前提下，设计周期相比传统人工方法缩短了70%以上。

3.2应用场景的多样化

钢结构具有自重轻、强度高、可塑性好、焊接性好、不渗漏、工厂化、装配化等特点，可以用于建造不同类型和功能的建筑物和设施。钢结构在传统领域的应用具有广泛而悠久的历史，如建筑工程、机械制造、桥梁工程等，近年来在一些新兴产业中的应用也变得日趋广泛。

3.2.1基础设施

钢结构在基础设施中有广泛应用，如交通网络、公用设施、城市建设等。港珠澳大桥采用了钢结构桥梁作为主选桥型，是目前国内外建设规模最大、设计使用寿命最长的海上钢结构长桥。继港珠澳大桥之后又一集桥、岛、隧及水下互通于一体的世界级超级工程——深中通道，其沉管隧道也大量采用了钢结构。

3.2.2惠民工程

惠民工程是指一些能够让普通民众享受到实惠和便利的工程，通常包括公共文化、基础设施、医疗卫生、教育助学、社会保障、扶贫解困等方面，如图书馆、学校、公园、医院、公共厕所等。我国的上海图书馆、中新友好图书馆等众多图书馆，都使用了钢结构进行建造。此外，2021年中国建筑标准化协会已完成《装配式钢结构公共厕所技术规程》征求意见稿的编制工作，这也增大了钢结构惠民工程的应用范围。

3.2.3能源产业

钢结构在能源产业中的应用主要包括煤炭产业、石油产业、天然气产业、核能产业、太阳能产业等。钢结构可用于制造相关的结构及设施，如核能产业中的核岛、蒸发器、燃料池等。2022年江苏省建筑钢结构混凝土协会统计发现，江苏省钢结构在核设施的使用占比约为0.5%。此外，近年来国家鼓励发展光伏建筑一体化，光伏的需求增大，也使得钢结构得到更多应用。随着能源需求问题的日益突出，钢结构在能源产业也有很大发展潜力。

4结语

钢结构具有轻质高强、施工周期短、绿色环保、便于工业化生产、可循环利用等优点，在建筑行业得到了广泛应用。钢结构建筑回收阶段产生的废弃物较少，钢材回收利用率高，钢结构建筑符合绿色、环保、可持续发展的基本要求。

参考文献

[1]郭鑫.高层建筑钢结构施工技术现状与对策分析[J].山西建筑,2019,45(03):103-104.

[2]李丽萍.建筑钢结构设计现状及问题分析[J].江西建材,2017,(07):44+46.

[3]朱晓勇.中国建筑钢结构行业的现状及发展分析[J].中国建筑金属结构,2013,(16):45.