今年2月14日,《钢构之窗》记者专程赴京,对中国建筑科学研究院研究员王明贵作了一次独家专访。王明贵是结构工程博士。主要从事钢结构工程的设计、施工、咨询和应用研究。主持编制了我国第一部钢结构住宅规范《轻型钢结构住宅技术规程》JGJ209-2010,编著了《轻型钢结构住宅》一书。社会兼职为中国钢结构协会专家委员会委员、中国建筑金属结构协会建筑钢结构专家委员会副主任、中国钢结构协会房屋协会常务理事,对钢结构住宅研究颇有造诣。
钢结构住宅追求的是绿色环保,从民生的长远角度来看,钢结构住宅与打造自然和谐的人居环境的理念相符。纯属巧合,当天上午2011年度国家最高科技奖由中国科学院院士、中国工程院院士吴良镛摘取。吴良镛是建筑与城乡规划学家、教育家,人居环境科学的创建者,他毕生的目标就是创造良好的、与自然和谐的人居环境,让人们能诗意般、画意般地栖居在大地上。吴大师能获此殊荣也恰恰反映出国家对中国建筑大业寄予厚望。
钢结构住宅既能保持建筑耐久性又能体现环保价值,是中国建筑可持续发展的最好承载者。为此,记者以钢结构住宅产业化为基点与王明贵博士进行了多角度的交谈。他以学者的视角,对中国钢结构产业链进行了深层面的透视,对中国钢结构产业现状进行了分析。
中国建筑科学研究院研究员、博士王明贵
记 者:中国钢结构产业在国际上处于怎样的水平?
王明贵:钢结构建筑的多少,标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入2000年以后,我国国民经济显著增长,国力明显增强,钢产量成为世界大国,在建筑中提出了要“积极、合理地用钢”,从此甩掉了“限制用纲”的年代,钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。特别是2008年前后,在奥运会的推动下,出现了钢结构建筑热潮,强劲的市场需求,推动钢结构建筑迅猛发展,建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑,其中,有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平,如奥运会国家体育场等建筑,并涌现出一些优秀的钢结构建筑人才、企业和企业家。在这场“突如其来”的钢结构建筑热潮中,中国钢结构协会、中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会起了重大作用,其中的钢结构专家功不可没。
奥运会后,钢结构建筑得到普及和持续发展,钢结构广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面,各种规模的钢结构企业数以万计,世界先进的钢结构加工设备基本齐全,如多头多维钻床、钢管多维相贯线切割机、波纹板自动焊接机床,等等。还有我们自行研制开发的弯扭构件加工设备和方法,数百家钢结构企业的加工制作水平具有世界先进水平,如我们的钢结构制作特级和一级企业。钢产量每年多达6亿多吨,钢材品种完全能满足建筑需要。钢结构设计规范、钢结构材料标准、钢结构工程施工质量验收规范、以及各种专业规范和企业工法基本齐全。通过近几年与国外钢结构行业的交流,增进了相互了解,中国的钢结构产业总体上具有世界先进水平。
记 者:中国钢结构产业发展中存在着哪些问题?今后该怎样突破和提升整体水平?
王明贵:中国钢结构产业近几年发展较快,但与我国每年6亿多吨钢产量不相称,我国的建筑钢结构用钢量近两年在2500万吨左右,也就是在钢产量的4~5%,与发达国家相比差距很大。为了拉动内需、扩大建筑用钢,从事钢结构工作的专业技术人员责无旁贷。钢结构建筑行业存在以下几方面的问题:
1、钢结构专业人才缺乏。尤其是缺乏设计人才。在设计市场占统治地位的大中型设计院,习惯于钢筋混凝土结构设计,对传统的建筑材料和建筑技术较熟悉,轻车熟路,对“突如其来”的钢结构这种新型建筑材料和新建筑技术不熟悉,为了赶上时代潮流或承接大型建筑工程的需要,不得不学习设计钢结构。一时间,书店的各种钢结构书籍很畅销。出现了设计计算靠软件、设计施工详图靠钢结构加工企业“配合”的现象,搞不清楚就加大截面或用高等级的钢材,或采用最高质量标准或最严的技术措施,心里没底就用最高的、做好的,设计出来的钢结构构件很大,与钢筋混凝土截面大小差不多,没有体现钢结构承载力高、抗震性能好的优势,用钢量大,提高了钢结构的造价,对钢结构的推广应用造成困局。比如,北京的气候条件,房屋建筑不直接承受反复性动力荷载需要C级钢材吗?型钢混凝土结构的钢结构焊缝质量等级需要一级吗?别忘了外层是脆性材料混凝土,钢筋是搭接的,外层破坏后里面的一级焊缝能发挥作用吗?C级钢材和一焊缝要求增加了不少费用,还好没有选择D级、E级钢材。就是现在,除非大跨或超高层等建筑,钢筋混凝土结构无法实现时,一般情况下,设计院是不会主动选择钢结构建筑结构体系进行设计。许多业主是愿意尝试些新东西、使用新材料新体系,对钢结构建筑是愿意接受的,虽然钢结构的建安造价要比钢筋混凝土高出10~20%,但建安造价只占总造价的30%,总造价不会高出5%。考虑到钢材可回收再利用、钢结构抗震性能好、施工周期短等优点,这点投资是值得的。也难怪,我们原来国民经济较弱,限制用钢,钢结构建筑少之又少,大学本科的钢结构学时比钢筋混凝土少得多,当国家基本建设需要钢结构时,一时间难免仓促上阵、鱼目混珠、泥沙俱下。许多设计工程师说不清高强度螺栓摩擦型连接与承压型连接的区别在哪里,以为是两种螺栓;说不清等强焊缝的条件是什么。钢结构设计关键在连接,只有连接可靠才能发挥钢构件的作用。因此,节点板、焊缝和螺栓是要设计人员亲自计算确定并绘制连接详图,不能推给厂家去“配合”出详图,厂家的工作是根据结构详图“拆分”成构件加工制作详图。
另外,工程监理更缺钢结构专业技术人员,搞不清楚钢结构施工监管要点,只把材料复检作为重点。一般正规大厂的钢材质量是有保证的,材料复检重要但不是重点,重点应在连接上,按设计图纸要求该剖口的必须剖口、该熔透的必须熔透、该反面清根的必需清根、需要做焊接工艺评定的必须做实验进行评定,焊条(丝)和焊剂必须满足设计要求、角焊缝尺寸必须满足设计要求、焊缝质量检测重点在手工焊缝,特别是现场手工焊缝;高强度螺栓要检测、连接面摩擦系数必须检测,并要满足设计要求、大六角头螺栓扭紧必须检测。还有一个重点是钢结构耐久性保证:除锈必须彻底,必须用抛丸或喷砂除锈方法,达到S2.5级。防锈漆必须是富锌类,且必须检测,严禁带锈刷漆。钢构件必须在工厂制作完成后方能出厂。关于现场安装监管也要抓住重点,在此就不再啰嗦了。这几年参加钢结构金奖评选的现场检查,感到监理工作很薄弱,有些钢结构工程,钢材直接运到现场进行加工,焊缝工艺无法保证、焊缝质量令人担忧;带锈刷漆,而且防锈漆根本不防锈,安装的构件有返锈现象。社会上有人说钢结构易生锈不耐久,那是我们没做好呀,美国在上世纪30年代建造的纽约帝国大厦,现在不是仍然在使用吗?我国在上世纪50年代建造的南京长江大桥现在不是仍然在通车吗?钢结构只要除锈彻底、防锈漆质量好,耐久性是有保证的。
钢结构专业人才的缺乏是我们钢结构建筑得不到推广应用的内在原因。
2、钢结构的造价还是高的。我国国民经济处在发展时期,建设量大但钱不够用,钢结构建筑毕竟还是造价高,从而制约了钢结构建筑的全面发展。钢结构建筑体现了综合国力的增强,同样大小的地震,我国造成的死亡人数高得多,经济损失大得多,因为我们过去建筑标准低、房屋质量太差,经不起地震的摧毁。日本大地震和台湾大地震中表明钢结构建筑抗震性能好,可我们汶川地震过后的住宅重建中,几乎没有钢结构建筑,因为造价的原因,大量使用了国家明令禁用的实心粘土砖作为主要建筑材料,用砖混与钢结构造价相比,钢结构就自然退出了。现在有人提出政府的保障房建设应使用钢结构建筑,理由很多,也正确,但还造价的原因,建筑量大但钱不够用呀,若要想扩大建筑用钢拉动内需,需要有扶植性政策来抵消一部分成本。
经济不发达是我们钢结构建筑得不到推广应用的外在原因。
3、钢结构企业发展不平衡。中国钢结构行业的进入门槛低,无论是资金还是技术上的要求偏低,没有“自然和谐”地发展其直接的后果就是过度竞争。钢结构企业已经成千上万,产能过剩、发展不平衡。
这种不平衡主要表现在企业的规模和水平相差很大,虽然市场需要不同规模、不同档次的钢结构企业适应不同的钢结构工程,但是,我们的现状是,小型的钢结构加工企业太多,不仅规模小,而且大多数是加工水平低,设备简陋、技术人员缺乏、靠低价承揽工程,加剧市场竞争,工程质量难以保证。在特级企业中,知名品牌企业少,没有在国际上知名的企业或品牌,许多民营企业缺乏做精做强的体制,不能持续发展。国有企业“一朝天子一朝臣”,更缺乏长远发展目标。中国的钢结构行业要发展,必须拥有自己的龙头企业、品牌企业,必须依靠一批龙头企业的带动。不平衡的另一方面表现在地区差别很大,我国东部沿海经济发达地区的钢结构企业较多,而且大型钢结构企业多,西部和内陆地区的钢结构企业少,而且规模小,水平低的较多。
钢结构建筑企业资质有待调整。首先应提高现行的钢结构企业资质等级的条件,尤其是入门的门槛要提高。 钢结构行业的进入门槛低,无论是资金还是技术上的要求都要提高,否则,大量的小型且技术落后的企业带来的直接后果就是过度竞争。其次,以钢结构为主的建筑工程,如轻钢厂房建筑工程,应增设钢结构企业钢结构建筑业施工总承包资质。
记 者:中国钢结构产业链中鱼龙混杂,下一轮会怎样洗牌?
王明贵:钢结构发展不平衡的主要原因是发展过程中带来的。中国是一个发展中的国家,百废待兴,基本建设量大面广,发展速度快,现有的人、财、物不能完全满足日益增长的建设需要,不可避免地出现部分工程“浮躁”现象和低价中标的现象,这与社会发展大环境有关。钢结构行业的“洗牌”,总体上是要经历“优胜劣汰、兼并重组”的过程。但创优和淘汰劣质企业都不会自动形成,有一个艰难的过程,主要看行业政策的出台和市场规范化程度。比较成熟的做法,应该不是去扑火或救火,而是做到可预测性。可预测性的基础是对数据的掌握,这需要对钢结构行业的运行进行实时监控、分析,不能等出了问题再做维护。我认为钢结构行业遭遇的是缓冲期,可持续发展是一项基本国策,因而具有节能、环保、绿色优势的钢结构被市场看好,从长远角度而言,我仍然非常看好这个行业。
钢结构企业要经历兼并重组,淘汰落后的、产能小的,发展才有可能上一步台阶。大型钢结构企业应拓宽业务范围,除了建筑领域外,有能力的应向铁路、桥梁、城铁、电力等领域进军,还可以向国外进军,也可以向多元化、综合性经营方向发展,向施工总承包方向发展。
中国粗钢产量每年在6亿吨以上,大量钢材需要内需拉动消费,促进国内建筑用钢是一项长期的战略任务。钢结构企业应练好内功,提高技术、加强管理、降低成本,才能在钢结构建筑市场的大浪潮中具备较强的竞争优势。海外市场前景我也看好,有许多企业己经开始迈出国门,走向世界,开始在国际市场中占有一席之地。东南亚地区、俄罗斯、中东国家的钢结构建筑发展较晚,需求量很大,有着大量的商机。
记 者:国外很多普通的低层住宅都采用钢结构,中国民用住宅钢结构为何很少?
王明贵:经济不发达是我们钢结构住宅建筑得不到推广应用的外在原因。我国钢结构住宅建筑少的内在原因是技术不成熟、配套材料跟不上,企业内功不够。钢结构住宅中的钢结构只占总造价的20~30%,不是重点,重点在围护结构和建筑技术。企业开发的围护结构材料(墙板、楼板)和应用技术不尽相同,集成的住宅技术是企业专用技术,不是社会化的,是材料、设计、施工一体化的企业。现行的设计施工体制不适应这种新体系,因此,不能普及到社会上成为公共产品,是建筑生产方式的转变,是创新性房屋企业的专用产品。但是,这样的企业不仅少,而且还处在探索阶段,现在就是把保障房工程给你也没几个企业敢接呀,不是政府不支持,是我们做不好。
钢结构住宅还有它的适应性,新疆建设兵团的保障房建设就主动采用了钢结构住宅。新疆建设兵团有许多棚户区,兵团职工保障房建设数量大、地处边远分散、建筑材料匮乏……,传统的建筑生产方式满足不了新疆兵团住房的数量要求,且施工质量难以控制。经广泛调查研究,他们选择了产业化、选择了钢结构住宅。他们对产业化的理解透彻,知道钢结构住宅的难点和重点是什么,建立起几十万平方米的墙板生产车间,昼夜轮班生产着各种类型的板材,把钢结构、门窗、装饰等各种企业汇集在一起统一管理,形成产业化基地,生产各种住宅部品,统一配送运输到天山南北、草原牧区、戈壁沙滩、粮棉基地、矿区、果园、……,安装成各种类型的住宅,建筑质量得到根本保证。感兴趣的朋友到新疆兵团去看一看,兵团人用“兵团精神”,不分昼夜地进行着社会主义建设,在那里没有人埋怨、没有克服不了的困难、也没有人喊造价高。“需要”就不成问题,不“需要”什么都是问题。
万科搞混凝土装配化住宅,也是产业化的一种形式,即工厂制造、现场装配。万科是用钢筋混凝土把梁、柱、板造出来,现场去装配,节点再现场浇灌。住宅产业化形式可以是钢筋混凝土的,也可以是钢结构的,结构体系不是关键,但住宅产业化不走“三板”(外墙板、内墙板和楼板)体系工厂制造的道路就不完全是住宅产业化。
记 者:请王博士谈谈住宅产业化和钢结构住宅的情况。
王明贵:钢结构住宅来源于住宅产业化,是住宅产业化的一种形式。为什么要搞住宅产业化呢?因为我国住宅建设量大面广、持续时间还长,建筑资源相对匮乏,传统建筑方式不能满足住宅建设的数量和质量需要。1999年国务院转发了国家八部委局《关于推进住宅产业现代化,提高住宅质量的若干意见》(国办发[1999]72号),明确提出要开发和引进先进的住宅建筑体系和成套的工程技术,全面提高住宅质量,从而以此形成产业链,带动相关产业发展。当时住宅建设已成为国民经济的支柱产业,拉动GDP10%以上。可是,我国住宅产业基础薄弱,对现代技术及产品的研究与开发起步较晚,住宅产业处于初级阶段。主要表现在:
一是住宅产业仍属于劳动密集型,住宅科技投入少,标准化体系尚未形成;
二是劳动生产率低,人均年竣工面积长期在20多平方米徘徊,而美国和日本则在100平方米左右。科技进步贡献率低,仅为25%,而美国和日本均在50%以上;
三是产业化水平低,仅为15%,比美国、日本的70~80%相差甚远;
四是住宅部件、产品配套性差,系列化产品不到20%。
总之,我国住宅产业基本处于“前工业时期”;分散落后、手工作坊、包工队和游击队。这种状况,很难适应我国日益增长的住房需求和使住宅产业成为新的经济增长点的要求。于是,国家就发出了住宅产业化的号召。
住宅产业现代化就是用现代科学技术手段建立标准化、工业化和市场化的住宅生产体制,用社会化大生产配套供应为主要途径,全面提高住宅建筑质量,促进住宅产业发展。住宅产业现代化主要体现在:生产工业化、流通专业化、经营规模化、消费个性化。
生产工业化。即住宅所用的材料、部件和产品等都能在工厂快速、批量生产,并具有显著的科技含量。
流通专业化。住宅建设和供给行业分离,住宅所用的材料、部件和产品等都具备专业化流通体系。
经营规模化。通过产业集团与产业基地聚集资本,联合企业,形成规模化经营。
消费个性化。具有高适应性的产业结构,通过引导个性化消费,使住宅产业满足多样化、系列化和环境个性化的要求。
建设部科技司于2000年8月在北京召开全国第一届钢结构住宅技术开发研讨会,提出了“打基础促发展,抓配套促应用,抓试点带产业”的工作方针。2001至2002年间,建设部科技司科研立项支持研发钢结构住宅技术,并颁发了《钢结构住宅建筑产业化导则》,用以指导各地的钢结构住宅研发,各地也陆续引进了国外钢结构住宅进行实践。国外引进的冷弯薄壁型钢低层住宅建筑,围护材料采用刨花板(OSB板),楼板也是这种刨花板材料,实践证明,国外的钢结构住宅体系不符合我国的国情。
在总结和分析了我国多年来钢结构住宅工程实践,并做了大量的科学试验和调查研究的基础上,由中国建筑科学研究院负责,组织有关设计、高校、科研和生产企业等单位制订的我国第一部《轻型钢结构住宅技术规程》JGJ209-2010,提出了一种符合中国国情、与国家现行标准保持一致的“轻型钢结构住宅”新体系,规定了轻型钢结构住宅建筑的功能和性能,给出了轻型钢结构住宅的材料标准、设计施工和验收技术要求以及使用和维护的规范管理原则。《轻型钢结构住宅技术规程》的颁布,不仅用以规范我国轻型钢结构住宅的工程实践,而且对企业开发新型墙体材料和建筑节能新体系具有指导作用。在与国外的交流中,他们认为我们的钢结构住宅理念是正确的,并且有明确的标准规范,希望我们取得成功。
规范虽然有了,但是要进行钢结构住宅产业化推广实施,需要有创新型企业的参与和国家产业政策的扶持。轻型钢结构住宅是一种新的建筑体系,涉及的材料是新型建筑材料,设计方法是“建筑、结构、设备与施工和装修一体化”的新方法,是一种专业性很强的综合建筑体系,是房屋公司企业的专业技术和产品。钢结构住宅的建造方式是建筑部品的集成即现场装配,这些建筑部品是企业的定型产品。现行的设计院工作方式是用原始的材料,如混凝土、钢筋、钢材进行构件到部品的设计,再到现场制作。因此,钢结构住宅是企业的一体化的专用产品。
社会上有种呼吁,政府的保障房建设应积极采用钢结构住宅,我认为我们的内功不够,技术不成熟,产业链不齐全,没有形成产业化,有几个企业敢承接这样工程?现在只有少数企业在探索。待我们的技术成熟了,再向政府提出诉求,解决略高的成本不是问题。我相信很快会有成效并得到推广的,因为有很多人在做这样的努力。