什么是钢结构的产业化模块化

按承重材料的不同，结构可分成钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结

构、钢－混组合结构等。钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、便于工业化

生产、节能环保、可循环使用等特点。钢结构建筑主要采用H型钢、冷弯型钢等

材料为骨架制作受力构件，特种螺栓等进行栓（焊）接，彩涂板或具有隔热、防

水、隔音等功能的其它材料作为屋面、楼层及墙体围护结构，工厂模块化构筑而

成。钢结构建筑可大致分为高层和重型钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构、

钢－混组合结构、住宅钢结构等多种结构体系。

钢结构对钢材有强度、塑性、韧性、可焊性等基本性能要求；较重要结构的

关键节点部位，还要求厚度方向性能；从抗震角度出发，要求一定屈强比（≤

0．85）；为延长建筑的寿命，提高建筑抗火灾能力，还可要求钢材耐蚀和耐火。

一、国外钢结构市场与技术现状

0世纪初诞生了轻钢结构房屋，二战期间因高施工速度的需要，轻钢房屋得到

快速发展；40年代出现了门式刚架结构；50年代，出现工业化程度较高的钢结构住

宅，形成了工厂化的钢结构住宅建筑体系并延续至今；60年代住宅建筑工业化高潮

遍及欧洲并发展到美、加、日等发达国家，彩色压型板及冷弯薄壁檩条组成的轻质

围护体系开始大量应用。轻钢结构是发达国家目前主要的建筑结构形式。

国外钢结构业迅速发展的主要原因：

第一、钢铁工业提供了丰富的建筑用钢物资基础。

第二、钢结构具有安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污

染小等优势。

第三、环保要求严格和资源充分利用，促使业主、建筑师和结构工程师选择钢

结构。

第四、成熟配套技术和产品推动了钢结构业发展。

发达国家先进的钢铁工业，使钢铁材料品种和质量可充分满足钢结构需求，充

裕的钢材资源提供了物资保障，钢铁新材料的不断开发推动了钢结构的技术进步，

造就了钢结构业的普及，推动现代建筑业发展。近年国外建筑用钢量约占钢材总消

耗量的30％，并仍呈明显上升趋势。

日本JFE公司开发的部分建筑用钢新产品：

1、超厚H型钢，翼缘厚度可达100～120mm；

2 、复合不锈钢板，SS400或SM400基材复合SUS304；

3、低屈强比高强钢，600MPa级甚至800MPa级高强度钢，屈强比小于0．8；

4、桥梁用材，800MPa级高强度钢得到广泛应用，低预热型800MPa级高强钢可

做到预热温度低于50℃；

5 、新型彩涂板，如：高耐蚀性（用于室外装置）、高加工性（成形性好，用

于建筑屋顶材料）以及内装修用的“SkeletonColour ”彩板（色彩感、耐锈蚀和化

学腐蚀、润滑性都大大提高）。

二、国内钢结构市场与技术现状

高层钢结构建筑：上世纪80年代初至2003年3月，我国已建和在建高层钢结

构建筑计59幢，高层建筑钢结构跨入国际行列，获得较大成功。代表作品有：高 420．5m的上海金茂大厦；高291m全部采用钢管混凝土柱、达到国际领先水平的深圳赛格大厦；采用国产钢材、国内设计、制造及施工的高200m的大连世贸中心等。最初，我国钢结构高层建筑主要钢材为进口的A572、SM490B等型材或板材。近年由于国产钢材品种增加、性能满足要求、价格便宜，因而普遍采用，但高要求的重点工程，仍进口Q420和Q460板材。重型工业厂房：近几年建设增加较快，钢结构用量较大。主要用于钢铁、火电、造船、电子、汽车、机械制造及水利建设等行业。特别是用于近年各钢铁企

业兴建大型炼钢、轧钢厂房。2005年冶金厂房等重型工业厂房竣工面积约800万

m2，用钢量达到80万t。其用钢技术要求与高层钢结构相同。

空间结构：近年以网架和网壳为代表的空间结构既用于民用建筑，也用在烟

草行业厂房、汽车装配车间等工业厂房、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大

剧院、博物馆等。近年建成的飞机航站楼、会展中心、体育场馆、大剧院、音乐

厅等大跨度空间结构，采用圆钢管、矩型钢管制作空间桁架、拱架及斜拉网架结

构，加上波浪形屋面成为各地新颖和富有现代感的标志性建筑物。悬索和膜结构

目前用量还不大，处于发展阶段，但如国家体育场（鸟巢）、国家游泳中心（水

立方）等2008奥运场馆等已选用ETFE、PTFE膜材作屋面和墙面。

轻型钢结构：轻钢结构用钢量一般40kg／m2左右（不含钢筋用量），结构类

型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等。近年在我国发展很快、应用广泛。主要

用于轻型工业厂房、棉粮仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等各类

交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。

钢－混组合结构：充分合理组合了钢材和混凝土两种材料的优点，具有优异

的静、动力工作性能，且节约大量钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同

的情况下，可以取代钢筋混凝土结构，可取代钢结构，对环境污染较少，是符合

中国建筑结构发展方向、可以广泛推广的一种比较新颖的结构。自上世纪80年代

开始，已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门，并进入了桥梁工程和高层

与超高层建筑中。

钢结构住宅：我国钢结构住宅建筑产业化正在起步发展。各地建了大量低层、

多层、高层钢结构住宅试点示范工程，体现了钢结构住宅发展的良好势头。近几

年钢结构住宅建筑已完成近300万m2的试点工程建筑，用钢约15万t。

我国各类钢结构钢材用量统计（2005年）：

特种构筑物钢结构6．1％；水电建设2．3％；锅炉钢结构4．6％；塔桅结构

11．4％；海洋平台1．5％；铁路、公路桥梁3．8％；模板、脚手架19．8％；

重型工业厂房6．1％；网架和网壳0．8％；空间桁架0．5％；门式刚架、轻型厂

房3．4％；拱型波纹钢、屋盖结构0．3％；住宅钢结构1．1％；城市建设用钢材

38．1％。

国内钢结构消费各类钢材比例：

高频焊接H型钢0．3％；热轧H型钢16．6％；特厚板2．2％；彩色钢板11．8

％；镀锌钢板1．5％；无缝、直缝钢管3．7％；冷弯型钢6．3％；其他（型钢等）

13．3％；中厚板44．3％。

2004年我国钢结构用钢材约1350万t，占全年钢材总产量29266万t的4．6％。

国产钢材基本可以满足钢结构加工需要，但在具体品种规格和性能方面与国外比还

有差距，如高强度大规格超厚H型钢、高强度超厚板等，高档产品差距仍较大。

三、国内钢结构企业现状

我国钢结构业发展极为迅速，已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。

钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在5～15万t之间的有10多家；装备

水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制

图、放样基本上是由计算机用各种专业软件完成，能承担我国国家级工程的钢结

构制造，如：大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。在市场机

制下，一大批中小规模的加工企业应运而生，虽然年产能力不足1万t，但这些企

业有着自己的优势和特长，可弥补大企业的不足。此外，随着国外资本和技术设

备进入我国，出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等，

我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化趋势。2005年

我国钢结构产量已达1500万t ，产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临钢结构

产能远大于实际产量，很多企业任务不足，生产能力不能发挥，供需差距拉大，

导致恶性竞争，相互压价等混乱局面。

国内重要钢结构企业（2005年）：

中铁山桥集团；中国二十二冶金属结构公司；上海宝冶建设有限公司；中远川

崎重工钢结构有限公司；上海冠达尔钢结构股份有限公司；江苏沪宁钢机股份有限

公司；浙江东南网架集团；中铁宝桥股份有限公司；长江精工钢结构（集团）股份

有限公司；山东莱钢建设有限公司；杭州大地网架制造有限公司等。

我国钢结构业与国外差距：一是观念落后，对钢结构产业符合可持续性发展的

认识有待提高；二是设计理念落后，不能适应市场需要；三是钢材价格变化过快，

涨跌幅度过大，市场竞争无序，企业利润波动很大；四是科研资金投入不足，钢构

标准及规范编修期长；五是钢结构加工制作、施工安装装备相对落后，劳动生产率

还需进一步提高。

四、国内钢构企业运作模式分析

外资钢结构公司：国外全资钢结构公司具有知名度高、资金雄厚、技术先进、

品牌较响、质量优异、收费较贵等特点，这些企业（如上海美建钢结构公司、上海

巴特勒钢结构公司）在钢结构技术方面积累较多，具备综合优势，且拥有企业独特

的业务、设计软件支撑系统，市场范围覆盖全国。

经营模式：设计、加工、施工一体化，其中重钢方面以设计与工程总包为主。

市场定位：大面积厂房项目、多高层项目、大型展馆等特种建筑。

大型民营钢结构公司：资金较充足、品牌较响、设计制作施工力量较强，质量

较好，市场范围遍及全国，一般在各地分区域设立分公司，大都具有特定的钢结构

体系优势（如浙江杭萧、浙江精工在高层钢结构方面、东南网架在网架方面）。

经营模式：设计、加工、施工一体化。

市场定位：各种厂房项目、多高层项目、展馆等特种建筑。

中小型民营钢结构公司：企业运作灵活、整体实力较弱、质量一般，市场范围

集中在所属特定区域，依靠与企业周边区域业主建立的一定业务关系介入市场，生

产运营成本较低。经营模式有以下三种类型：

经营模式之一：提供材料与加工为主。市场定位：构件加工。

经营模式之二：设计、加工、施工一体化。市场定位：厂房、多层项目。

经营模式之三：工程总包与设计。市场定位：各种厂房、多层项目等。

国有钢结构公司：一般为大、中型钢构企业，市场范围覆盖面较广（如宝冶、

中建系统等）

经营模式：以提供材料与加工、工程施工为主，内部工程比重较大。

市场定位：重钢为主，以各种厂房、建筑结构项目居多。

五、国内钢构企业发展要素：

一是必须市场化高效运作。在钢结构领域，良好的品牌、建立一定的业主、设

计院的关系网是获得项目的源头。同时企业必须具备较强且反应快速的设计能力、

报价能力、准确估计成本与获利能力（熟悉构件加工、材料供应、施工安装情况，

能够把握成本与工期）。

二是具有技术与产品质量优势。优秀的人才与精良的软硬件设备是钢构企业的

核心技术优势，依靠技术优势保证方案设计、构件制作、施工安装质量是钢构企业

生存发展的基础（以浙江杭萧为例，专门建立了研发中心大楼，解决外地人才后顾

之忧，具有先进的重钢特殊加工设备；外资钢结构公司更是具有企业独特的业务软

件支撑系统）。

三是要重视资金流的控制。目前我国钢结构企业工程垫资普遍较为严重，工程

款最终的回笼是个难题，实际运做资金流易出问题。国有钢结构企业对垫资既有体

制上的问题，也有程序上的问题。

四是需建立良好的公司运作机制。国有钢结构企业大都运作机制不灵活、产权

结构单一、经营管理粗放、从业人员众多，极大制约了企业的生存与发展。只有实

行市场化的运作体系，才能使经营僵化、发展缓慢的国有企业走出困境。

钢结构产业的发展与我国的经济发展水平和速度相关。钢铁新技术、新材料不

断出现，为钢构产业的快速发展奠定了物质和技术基础。国家政策导向从节约用

钢、合理用钢向鼓励用钢转变，为钢构产业的发展提供了有力的保证。钢结构产业

逐步成为国民经济的重要产业。2004年全国钢构总量为1200万t，从现在起到2020

年我国钢构将以每年6％～7％的速度增长。钢结构产业处在发展壮大阶段，属于成

长型朝阳行业，发展前景广阔。

对钢铁产品进行深加工，延伸产业链，提高产品附加值，是国外大公司通行的

做法。如蒂森利用自身原料发展汽车零部件产业；纽柯专门设置建筑系统事业部，

生产房屋用零部件；浦项以钢铁为主导，还涉及民用建筑、电子、通讯、半导体

晶片制作、工厂自动化、能源和环境保护等；新日铁涉足领域扩大到电子、工程制

造、信息等，其工程建设业务已在世界范围内取得了广泛的认可。因此，国内大钢

厂利用自身建材产品的优势，发展钢结构产业十分必要。

最近10年的发展,我国初步建成具有中国特色的装配式住宅体系，即形成了以轻钢结构为主,以木结构、轻钢-木结构，轻钢-钢筋混凝土结构和轻钢-钢结构为补充的装配式住宅结构体系。并且，在住宅技术研发方面也有了进一步的探索。比如沈阳卫德住工现在推行的装配式住宅的建设的第四代PC工厂等等。当前我国的装配式住宅已经有了长足的进步，但是装配式住宅所涉及的前期策划、施工建设以及后期物业等均不为所各相关配套行业所熟悉，因此在实施的过程中还有很多技术衔接问题。配套技术的整合正式装配式住宅推广的关键，从我国目前的情况来看，这一过程仍需经历很长的一段时间。

装配式建筑较传统的建造方式具有明显的优势，这也是它颠覆传统建筑方式最终占据建筑业主场阵地的主要原因。装配式建筑的特点有很多：

1、设计形式多样

目前住宅设计和住房需求脱节，承重墙多，开间小，分隔死，房内空间无法灵活分割。而装配式房屋"采用大开间灵活分割的方式，住宅采用灵活大开间，其核心问题之一就是要具备配套的轻质隔墙，而轻钢龙骨配以石膏板或其它轻板恰恰是隔墙和吊顶的最好材料。

2、功能现代化

(1)节能：外墙设有保温层，可以极大限度地降低冬季采暖和夏季空调的能耗;

(2)隔声：提高墙体和门窗的密封功能，保温材料具有吸声功能使室内有一个安静的环境，避免外来噪音的干扰;

(3) 防火：使用不燃或难燃材料"防止火灾的蔓延或波及;

(4) 抗震：大量使用轻质材料，降低建筑物重量，增加装配式的柔性连接;

3 、制造标准统一

传统建筑物外表面若是依靠现场施工制成多种美观的图案，粉刷彩色涂料不出现色差且久不褪色，是十分困难的。但装配式建筑外墙板可以轻易做到这点。况且，工厂在生产过程中，材料的性能都可随时进行精密控制。

4、时间最优化

预制建筑最大的优点是缩短了现场施工的时间，对工期有更高的可预测性。预制建筑的项目能够节省时间源自工厂制造和现场施工可以同时进行。在建筑工程中很少使用预制基础，因此现场在建造基础的同时工厂加工生产结构、构造构件以及服务系统和室内集成模块。

5 、技术可持续化

尽管在建造过程中，使用集成构件早已经被提上了设计师和技术专家的议程，但是装配式建造理论体系中并没有和环境保护理论体系发生交叉。如今，人们已意识到建筑垃圾造成的严重环境破坏。在诸如木材加工、砌砖、粉刷和装饰的过程中的切割和原料混合工序中由于没有集成装配的过程，也会产生多余而造成浪费，这种在建造过程中产生的浪费份额巨大。

装配式建筑在国外是大众化的产品。而在我国，到2010年前后，在设计、功能、生产、安装等方面也能够生产上述条件的装配式建筑。例如，一位需要购买房屋的顾客，走进一家房地产公司，公司他的要求就很快能装配一幢符合要求的住宅。目前我国钢产量较大，价格也不高，完全可以在建筑市场上大量使用。如果采用钢结构，配以石膏板、轻钢龙骨、岩棉、彩色外墙板、塑钢门窗、彩钢复合板等材料制造装配式房屋，无论从价格上，还是从功能和舒适性上，都将优于现在的砖混和混凝土结构房屋。并且现在一批国内大企业已经开始积极的推广装配式住宅，并且有了一定的成果。看来，装配式建筑将是我国房屋建设发展的必然趋势。

预制装配式建筑大到整体空间布局，小到建筑细部的每一个预制构件，将建筑群与环境雕琢的如此细腻。在我国，预制装配式建筑的发展正处于向工业化发达国家学习的起步阶段，设计、生产、运输、安装各环节的技术是实践过程中首要攻克的难题，对于预制装配式建筑在环境、功能及美观等建筑设计方面的因素并无有针对性的深入探讨。

由于我国经济发展起步晚，建设量极大时间又非常集中，建筑工业化还处于比较落后的状态，虽然目前在预制建筑在住宅的发展上有了一些新气象，但是还没有形成规模和气候，产业链也不是很完善，还需要进一步的支持和推动。随着我国经济的发展，各种公共建筑开始在各个城市中不断出现，很多建筑由于功能和形式的需求采用了异形的结构形式，无法用传统的建造方法实现，也在不同程度上采用了预制构件装配的方法。