2016年以来,《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》等政策相继出台,明确推广钢结构建筑目标,提出“力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”“大力发展装配式混凝土建筑和钢结构建筑”。随后,各省市结合发展实际,陆续出台相关政策,鼓励装配式建筑和钢结构发展,为钢结构建筑的设计、生产、施工,以及产—学—研—用提供了良好的政策环境和导向支撑。
钢结构广泛应用于工业建筑、超高层、公共建筑、海洋平台、桥梁、塔桅等领域。随着新型城镇化推进、基础设施完善,以及住建部将钢结构列为重点推广技术,我国钢结构加工技术水平和效率不断提升,装配式转型提速,标准化和基地化成效显著,产量保持较快增长。2020年—2024年,我国钢结构加工量从8900万吨增至10900万吨,增长22.5%。
近5年钢结构用钢的品种和强度
从品种来看,近5年,钢结构应用领域以房屋建筑和桥梁建筑为主,2020年—2024年钢结构建筑主要消费品种为钢板(带)、热轧型钢、冷弯型钢(含檩条)、钢管和其他产品。其中,用量最大的品种为钢板(带),整体占比为65%~70%,主要包括中厚板和热轧卷板(含热轧开平板);其次为热轧型钢,占比为14%~20%;冷弯型钢(含檩条)、钢管占比分别为3%~10%;另外,还包括部分焊材、螺栓等产品,占比在5%及以下。
从变化走势看,在“双碳”目标引领下,以光伏、风电、水电、天然气为代表的能源供给侧改革持续推进,以发电厂、冷却塔钢结构为代表的环保类钢结构,以及以风力发电塔、输电塔、变电构支架为代表的塔桅类钢结构潜力不断释放,钢板(带)、热轧型钢消费占比保持波动上升态势,2024年消费占比较2020年分别增长2.5个百分点、0.8个百分点;冷弯型钢(含檩条)、钢管消费占比有所下降,较2020年分别下降2.3、0.7个百分点。
从强度来看,近5年,我国钢结构加工企业用钢主要以Q355级别为主,占比在60%以上;其次为Q235级别,占比为15%~20%;Q390、Q420等高强品种占比合计为10%左右;其他未注明等级钢材占比约10%。
从变化走势看,随着我国房屋建筑领域供给侧结构调整不断推进,房屋住宅逐渐由“让全体人民住有所居”向“增进民生福祉,提高人民生活品质”转型;基础设施建设逐渐完善,工作重点逐渐向城乡一体化发展、补短板和重大项目转移,对钢材性能提出了更高要求,钢结构用钢整体向高强化发展,Q355及以上级别钢种消费占比整体保持增长,Q235级别钢材消费占比有所下降。其中,2024年,Q235品种消费占比较2020年下降9.2个百分点,Q390品种消费提高2.2个百分点。
钢结构行业
对高强度、高性能、低碳钢需求增加
总体规模展望。近年来我国大力推广钢结构应用,《钢结构行业“十四五”规划及2035年远景目标》提出,到2035年,我国钢结构建筑应用达到中等发达国家水平,钢结构用量预期超过每年2亿吨,占粗钢产量25%以上,钢结构建筑占新建建筑面积比例逐步达到40%左右,基本实现钢结构建筑智能化。
在国家一系列政策支持下,尤其是在“双碳”背景下,钢结构具有低碳发展优势,预计未来我国钢结构产业将保持稳定增长态势。按照近年来的增速测算,预计到2030年,我国钢结构产量将达到约1.5亿吨,占钢材消费量的约20%。
品种结构变化。当前,我国钢结构使用钢材主要以Q235和Q355为主,强度级别较低,随着钢结构建筑向大跨度、超高层、复杂空间方向发展,高强度、耐腐蚀、耐火、抗震等钢材成为未来建筑结构用钢的发展方向。2017年发布的《钢结构设计标准》已经将钢材最高强度提升至Q460级别,并针对外露环境且对腐蚀有特殊要求,或在腐蚀性气体和固态介质作用下的承重结构,建议采用Q355NH、Q415NH等耐候钢。
从钢结构用钢品种来看,目前用量最大的是焊接型钢,主要采用钢板(卷)作为原料。不过,热轧型钢规格不匹配、交货周期较长,导致钢结构加工过程中大量采用焊接型钢。热轧H型钢规格的进一步细化后,将逐步缓解目前市场上热轧H型钢品种规格不齐全的问题,有利于促进热轧H型钢在钢结构领域中的应用推广。随着焊接H型钢智能化水平不断提升,焊接H型钢焊缝质量性能提高,未来热轧H型钢和焊接H型钢在钢结构建筑领域仍将共同发挥作用。预计到2030年,热轧型钢用量占比将小幅提升,同时焊接型钢占比将小幅下降。
从钢结构用钢强度等级来看,随着我国钢结构建筑、特高压输电用塔桅钢结构等下游用钢行业轻量化、绿色化发展,钢结构用钢强度等级仍将保持高强化趋势,Q235占比继续下降,而Q390及以上高强钢用量占比继续稳步提升。预计2030年Q390及以上高强钢用量占比将达到15%左右,比2024年提高约5个百分点。此外,具有特殊性能要求的钢材,如高强钢、Z向性能钢、耐候钢等需求量将保持增长态势。
绿色低碳/零碳钢需求增长。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出,推进城乡建设绿色低碳转型,大力发展装配式建筑,推广钢结构住宅,推动超低能耗建筑、低碳建筑规?;⒄埂T凇八肌狈⒄贡尘跋?,在相关政策支持下,可以预见拥有低碳绿色优势的钢结构建筑有较大的发展空间。
相关研究结果表明:在某以钢结构为框架的大型公共建筑的全生命周期碳排放构成中,生产阶段和运营阶段的碳排放占比最高,分别为56.02%和42.87%。钢材的生产阶段是碳排放的主要来源之一。因此,为钢结构建筑提供低碳/零碳钢,将有效降低建筑的碳排放量。为贯彻绿色发展,推动房屋建筑产业链协同降碳,需要强化全生命周期管理理念,引导钢铁企业推行绿色设计,多维度多层次开展源头减碳、过程控碳,开发具有高性能、长寿命、耐腐蚀等特性的全生命周期绿色建筑钢材产品。
推广钢结构用钢的3点建议
强化上下游产业对接。当前钢材生产与钢结构研发、设计、制造、工程全产业链协同不足,标准规范尚不完善,制约应用比例提升和用钢结构优化。建议搭建多元化、高效能产业对接平台,解决联系不畅、协同效率不高问题,推动高品质钢材应用。
推动产业链协同降本。钢结构建筑符合政策方向和趋势,具全生命周期成本优势,但一次建造成本偏高制约推广。建议结合应用人工智能,通过信息协同、数字化设计、自动化生产、信息化施工、智慧化运维,为降本提供科学指导,实现综合成本降低,提升应用比例和用钢需求。
加强示范工程宣传。聚焦未来推广方向和新应用场景,突出钢结构强度高、自重轻、抗震好、施工快、可循环、节能降碳等优势,以及在“好房子”建设中空间灵活优势。建议抓住“双碳”与“好房子”建设机遇,树立行业影响力示范工程,加大宣传其在节能、环保、抗震、全生命周期节约成本等方面优势,提高社会认知度,推广钢结构建筑。(中国冶金报)
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