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作者：高占阳 袁霓绯 李洪光 张雅丽
北京首钢国际工程技术有限公司
摘要
近年来，国家大力推进装配式建筑的发展，制定了发展目标及相关扶持政策。对既有政策进行了搜集和归纳、整理、分析，可为政府在制定下一步政策时提供参考。从项目全生命周期的各个阶段及项目本身各个专业两个方面系统介绍了装配式高层钢结构住宅的特点，并就装配式高层钢结构住宅给相关利益方所带来的益处分别进行介绍，为装配式高层钢结构住宅更好地推广提供基础资料。以实际工程案例为依托，阐述了高层钢结构住宅发展的瓶颈，并就解决方案给出了初步建议。
自1999年开始国家和地方政府不断出台推进住宅产业化的一系列政策、标准、规范，2016年以后，政策发布越来越密集，国家对装配式建筑的支持力度越来越大。国家之所以大力推广装配式建筑，一是基于全球能源和环境危机的日益严峻，绿色生态、绿色建筑、可持续发展等观念正逐步深入人心的现状考虑，二是基于当前我国农民工数量逐年递减的现实国情，若干年后，农民工的用工荒问题将异常严峻。装配式高层钢结构住宅本身具有得天独厚的装配式属性，其工业化程度高、施工现场湿作业少，建造过程中大部分工作由产业工人替代原来的农民工完成，加大力度推广其在市场的占有率显得刻不容缓。
在国家及各级政府的大力扶持下，各单位及高校对高层钢结构住宅进行了广泛的研究与项目尝试，初步积累了一定的工程经验和研究成果。在装配式建筑产业化初具规模的大背景下，各级政府也在着手研究制定促进产业深化发展的新的扶持政策。
1 产业政策及分析
就装配式建筑产业而言，我国发展起步较晚，但从20世纪90年代起，国家陆续颁布了相关政策法规，到2016年，各种装配式建筑政策如雨后春笋般发布，装配式建筑进入发展快车道。其中，装配式高层钢结构住宅完全符合我国化解钢铁产能过剩、实现建筑工业化、发展绿色建筑的战略要求。
1.1产业政策
1.1.1中央层面政策
国务院和住房和城乡建设部(以下简称住建部)近年来发布了一系列政策，按照时间顺序进行了梳理，如图1、图2所示。
图1 国务院发布相关政策
图2 住建部发布相关政策
1.1.2地方政府层面政策
在中央政府大力推动装配式建筑产业发展的同时，各级地方政府也积极制定装配式建筑发展目标，其中，北京、河北和江西等地比较有代表性。北京要求到2018年实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上，到2020年实现装配式建筑比例达30%以上；河北省要求到2020年全省装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上，其中钢结构建筑占新建建筑面积的比例不低于10%，到2025年装配式建筑面积占比达到30%以上；江西省要求到2018年，全省采用装配式施工的建筑占新建建筑的比例达到10%，其中政府投资项目达到30%，2020年达到30%，其中政府投资项目达到50%，到2025年力争达到50%，符合条件的政府投资项目全部采用装配式施工……
除了制定发展目标，各级地方政府也制定了侧重点不同的扶持政策，北京、广西、河北石家庄、安徽等省市比较有代表性,具体政策内容见表1。
表1 各地方政府扶持政策
1.2政策分析
对搜集到的政策进行分类、归纳、整理之后可以发现，产业政策(图3)基本上分成三大方面：发展目标、扶持政策、EPC(工程总承包)及监管。
图3 装配式建筑政策分析
1.2.1发展目标
在装配式建筑产业发展目标方面，国务院及各地方政府基本上均明确了近期目标和中远期目标，其中海南省要求最高，其装配率达到30%，被较多省份作为装配式建筑的中远期目标。
1.2.2扶持政策
在各级政府制定的扶持政策中，经过梳理，基本上可以分为经济奖励、金融支持和行政支持三类。其中，经济奖励包括财政奖励、面积奖励增值税即征即退等；金融支持分为资金补助、贷款额度上浮等；行政支持涵盖缩短审批时间、税收优惠、优先保障用地等。
1.2.3EPC及监管
装配式建筑作为近年来新兴的产业，传统的建造模式已经难以适应项目的整体协调，根据其自身特点，工程总承包模式则成功地被借鉴过来，作为各级政府主推的装配式建筑的建造模式。同时，各省市都在着力健全监管体制，制定适应装配式建筑推广应用的审批、设计、施工、监理、验收、运营等的技术导则，建立并完善结构体系、现场装配与施工、部品部件与整体建筑评价认证制度和监督检查制度。
2产业特点及优势
2014年，住建部发布《装配式混凝土结构技术规程》；2016年，住建部发布《装配式木结构建筑技术标准》；2017年，住建部发布《装配式钢结构建筑技术标准》；2017年底，住建部发布《装配式建筑评价标准》，并给出装配式建筑的定义：由预制部品部件在工地装配而成的建筑。无论是从建筑的建造流程，还是从组成建筑物各个专业的角度，装配式高层钢结构住宅都有着区别于传统建筑的鲜明特点。
2.1建造流程特点
2.1.1建筑设计模块化
装配式高层钢结构住宅，在设计阶段便要考虑生产与施工的环节，尽可能做到模块化，从而实现标准化、一体化设计，在设计过程中，与构件加工厂紧密结合，不再像传统住宅设计时与施工相脱节。
2.1.2部品生产工业化
同传统建筑相比，在工厂生产这一阶段，不再是仅仅生产原材料，而是进行构件生产，从而增加产业工人的工作岗位，也使得构件生产过程中的污染控制更易于实现，同时构件精度大大提升，为高层钢结构住宅的质量奠定坚实基础。
2.1.3现场施工装配化
在施工阶段，传统的现浇混凝土高层住宅，以现场湿作业、手工操作为主，工人以农民工为主，综合素质偏低，专业化程度也很低。装配式高层钢结构住宅则不同，由于设计阶段充分考虑了施工中可能遇到的问题，同时实现模块化设计，从而使施工阶段的难度极大降低，也使得湿作业大量减少，现场施工实现装配化，施工队伍的专业化水平得到明显提升。
2.1.4装饰装修一体化
进入装修阶段，传统的住宅，多以毛坯房为主，住户通过二次装修后入住。二次装修的过程中消耗大量人力物力，且噪声污染严重。高层钢结构住宅则可以实现装修与建筑设计同步进行，从而达到装饰装修一体化的效果，最大限度地给住户提供良好的居住体验。
2.1.5生命周期信息化
装配式高层钢结构住宅，通过工程总承包(EPC)的管理模式，改变以往以包代管、专业化协同不顺畅的局面，结合BIM技术和平台，实现建筑全过程的信息化管理，从而使整体效益达到最优。
2.2各专业特点
对于装配式高层钢结构住宅，从建筑、结构、给排水、暖通、电气这几个专业角度来看，也有着区别于传统建筑的显著特点。
2.2.1建筑专业特点
从建筑专业看，从户型设计到平立面布局，装配式高层钢结构住宅所遵循的原则是模块化、标准化、SI设计理念(图4)。这些原则可以使得住宅在部品部件生产及施工过程中快速高效，同时便于住户随着家庭人口数量的变动自主更改户型。
图4 建筑模块化
2.2.2结构专业特点
装配式高层钢结构住宅采用“框架+抗侧力构件”作为承重骨架，同时采用叠合楼板、钢筋桁架楼承板作为楼板，加上预制楼梯、预制阳台板、预制空调板等附属构件，一起构成了装配式高层钢结构住宅的结构主体(图5)，使得整个设计建造过程中工业化程度大大提升。
图5 主体结构
2.2.3水暖电专业特点
装配式高层钢结构住宅中的水暖电专业，区别于传统现浇住宅，常采用整体厨房、整体卫生间，采用同层排水技术，并实现管线分离(图6)。这些特点有效避免跨层漏水问题，并且产权明晰，不会造成纠纷。
图6 同层排水与隔层排水
2.3产业优势
装配式高层钢结构住宅作为新兴产业，给相关各方带来不同层面的利益。对政府而言，它带来的是产业升级，使建筑业走上绿色发展的道路，由此将产生巨大的社会效益和环境效益；对开发商而言，它将缩短开发周期，提高资金利用率；对住户而言，它易于装修，且户型调整几乎不受空间限制，同时钢结构安全性更高；对于设计方而言，由于采用模块化、标准化设计，施工图阶段的设计周期大大缩短，设计师可将更多精力投入到项目的方案设计中；对于施工方而言，装配式高层钢结构住宅施工快速高效、机械化程度高，同时由于模块化、标准化设计的引入，建造过程中避免大量的碰撞问题，可有效节约资源和时间；对监理方而言，BIM信息化技术可以全流程、全方位实时监控；对于运维方，可实现BIM信息化、智能化管理。相关各方利益见图7。
图7 相关各方利益
3工程案例及发展瓶颈
北京首钢国际工程公司近年来先后完成铸造村4号、7号钢住宅工程、二通厂南区棚改安置房工程等装配式高层钢结构住宅项目，积累了一定的经验，也对其发展瓶颈有了较为深刻的理解，并初步探寻了突破之路。
3.1 工程案例
3.1.1铸造村4号、7号钢住宅工程
该项目位于北京市石景山区铸造村， 4号、7号钢结构住宅总建筑面积为35 164 m2，其中地上建筑面积为30 711 m2(4号楼为14 272 m2，7号楼为16 439 m2)，地下建筑面积4 453 m2。4号楼地上13层，地下2层；7号楼地上15层，地下2层。地上部分为住宅，住宅层高2.9 m；地下1层为自行车库；地下2层战时为人防掩蔽所，平时为办公用房。
该项目主体结构采用钢框架-支撑结构体系，楼板采用叠合楼板，阳台、楼梯、空调板采用预制构件，外墙采用新型200 mm厚新型加气条板，室内采用装饰装修一体化技术，包括：同层排水、架空地板、整体卫生间、整体厨房等，屋顶采用太阳能集热器(图8)。
图8 铸造村钢住宅现场
3.1.2二通厂南区棚改安置房工程
该项目总建设用地规模20 770.75 m2，总建筑面积73 772.31 m2，其中包含4栋一类高层住宅、配套公建、幼儿园和垃圾站，地下为大型车库，其中高层钢结构住宅地下2层，地上分别为24、24、21、22层，层高为2.9 m；地下车库为3层，含人防。小区全部建筑均采用钢结构，为全国首例(图9)。高层住宅的墙板采用装饰装修一体化板,并在高层钢住宅中首次应用钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构体系，还应用了装饰装修一体化、BIM等技术。本项目的建设具有建筑工业化里程碑式的意义。
图9 二通厂钢住宅现场
3.2 发展瓶颈
通过工程实践，发现目前制约装配式高层钢结构住宅发展的瓶颈主要在于结构主体的防腐性能和外墙板的综合性能。目前，虽然结构主体的防腐性能可以通过采用耐候钢得到加强，并且通过耐候试验也证明了其耐久性满足相关要求，但由于缺乏工程实例，故工程界尚存在一定的疑虑。
外墙的性能指标主要包括保温、隔声、防渗、防裂、防火、建筑美学几个方面；经济指标主要包括原材料、生产工艺、运输机安装三方面；制作及安装分为工厂制作和现场施工两部分。目前，市场上缺乏一种能够在各项性能指标之间取得平衡的墙板产生。
目前，通过金字塔原理分析了墙板的各项性能指标要求后，研发方向直指新的墙板主体材料和连接节点的研发。
4 结束语
总体而言，同发达国家相比，我国的装配式建筑还处在起步阶段，同时由于国情特殊，我国的高层钢结构住宅很难参照国外的案例，但从长远来看，高层钢结构住宅既能大幅度提升建筑工业化水平，实现绿色建筑的理念，又能为国家进行钢材的战略储备，应加大推广力度，通过产学研相结合的方式，搭建新产品的研发平台，推动高层钢结构住宅产业的发展。
来源：高占阳, 袁霓绯, 李洪光, 等. 装配式高层钢结构住宅现状及发展瓶颈研究[J]. 钢结构, 2019, 34(5): 56-60.
doi: 10.13206/j.gjg201905014
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