清華教授郭彥林：混凝土與鋼結(jié)構(gòu)比較，二者基本可以持平
        
                                  
                    
        作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
        
					時間：2009-12-22 20:46:58					[收藏]
        
               
        
                
        				
        				
        

               
        
               
          
				06年5月30日
          
主持人白巖松：接下來有請清華大學(xué)土木工程系教授郭彥林演講。
          

          
　　郭彥林：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓：下午好。我不是做房地產(chǎn)的，所以對上午幾位領(lǐng)導(dǎo)談的老八條，新六條不是很熟悉，但是我對房價很關(guān)心，我對房子的質(zhì)量，好用不好用很關(guān)心。說真話，現(xiàn)在買到的房子好多都不好用。更談不上什么節(jié)能、保溫、隔熱的條件。我在德國待的時間比較長，德國房子的質(zhì)量我還是非?？春?，絕對是頂尖的，我希望我們在這一方面還是向國外學(xué)習(xí)一些好的經(jīng)驗。
          

          
　　我是大學(xué)老師，我在學(xué)校里面的職責(zé)就是教學(xué)、科研，同時我們這幾年也參與了國家一些大型的鋼結(jié)構(gòu)工程項目。今天我的匯報主要從下面三個方面。一個是這幾年鋼鐵在中國的發(fā)展情況是怎么樣的。另外一塊是鋼結(jié)構(gòu)在公共建筑中的應(yīng)用情況。還有最后一塊我要談的是鋼結(jié)構(gòu)在住宅方面，這個和我們房地產(chǎn)說有點關(guān)系，但是我是從結(jié)構(gòu)這個角度，完全是純專業(yè)方面的談?wù)摗?br />

          
　　這幾年，特別是近十來年中國鋼產(chǎn)量飛速增加，為我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了一個物質(zhì)條件。到了2005年，我們國家鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到3.7億噸，這個數(shù)是了不得，可以說是日本、美國、俄羅斯、韓國四個國家鋼產(chǎn)量的綜合還要多。我們國家對發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的政策，50到60年代，國家是限制建設(shè)用鋼的。到70、80年代，在建筑方面，國家提倡節(jié)約用鋼。 2000年以后，國家出來的政策，鼓勵用鋼，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑。因為我們的鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到了3.7億噸(2005年)，強勁的市場需求，拉動了中國鋼產(chǎn)量的快速增長。從這條曲線可以看到，從1985年以后，我們國家的鋼產(chǎn)量正在逐年增長，都在20%以上，2004年中國鋼產(chǎn)量達到2.7億噸，2005年中國鋼產(chǎn)量已經(jīng)超過3.6億噸。中國鋼產(chǎn)量從1億噸發(fā)展到2億噸，花了7年的時間，從兩億噸到3億噸僅僅用了兩年的時間。下面我們看一下世界主要國家鋼材消耗的比較。紅線代表中國，其他幾條線代表歐盟十五國，美國和日本。從圖中可以看到，在最近這幾年，中國鋼產(chǎn)量的增長是飛速的。這樣一個增長比例，可以說是不可思議的，應(yīng)該是難以置信的，也是令人震驚的中國鋼鐵企業(yè)的一種驕傲。作為鋼結(jié)構(gòu)建筑，它的優(yōu)點，一個是強度高，適合于大跨度和高層結(jié)構(gòu)，一個是抗震性能好，主要表現(xiàn)為延性好，在抗震設(shè)防烈度比較高的地區(qū)，優(yōu)先采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)另外一個優(yōu)點是施工速度快，應(yīng)該體現(xiàn)在連接方式上。用在寫字樓及住宅這一塊，高層結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)比較省。從另外一個角度來講，強度高，可利用空間比較大。我們最近參與了一個青島萬邦中心，高240米的，國外的設(shè)計就是用高強度的鋼材，柱子端面比較小，從商業(yè)投資方面就有更大的經(jīng)濟效益。從它的制作加工來講，它的工業(yè)化程度很高，在工廠生產(chǎn)，便于形成標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)。鋼結(jié)構(gòu)有它的缺點，抗腐蝕性能比較差。
          

          
　　鋼結(jié)構(gòu)也要符合科學(xué)發(fā)展觀。剛才也提到節(jié)能、環(huán)保、建筑和諧、可持續(xù)發(fā)展等等。我想鋼結(jié)構(gòu)在這些方面都是容易實現(xiàn)的。住宅鋼結(jié)構(gòu)有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)化里面包括的內(nèi)容非常豐富，有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、工業(yè)化等等。如果鋼結(jié)構(gòu)作住宅的話，可以在工廠生產(chǎn)，工業(yè)化程度比較高。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，首先在輕鋼結(jié)構(gòu)，主要形式是工業(yè)廠房，在重型工業(yè)廠房，像發(fā)電廠、冶金廠房?？臻g鋼結(jié)構(gòu)，用的比較普遍。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及一些雜交結(jié)構(gòu)體系，肯定是要用鋼結(jié)構(gòu)來做的。多高層鋼結(jié)構(gòu)，國貿(mào)三期等等這樣一些高層結(jié)構(gòu)大部分都采用了鋼結(jié)構(gòu)。高聳結(jié)構(gòu)像電視塔，大多用鋼結(jié)構(gòu)。橋梁鋼結(jié)構(gòu)用的更多了。對于鋼結(jié)構(gòu)在住宅，總體有兩大塊。第一塊是輕型裝配式的鋼結(jié)構(gòu)住宅，是一到兩層的，在國外非常成熟。在日本、北美、澳大利亞，都有好多這樣的房屋工廠。另外一塊鋼結(jié)構(gòu)住宅是多高層的鋼結(jié)構(gòu)住宅，十多年來，特別是我們國家有些大型的鋼結(jié)構(gòu)制作加工企業(yè)，還有一些鋼廠，包括我們的科研人員，包括高校的老師，都在極力的研究多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅。因為大家看好這個市場，如果鋼結(jié)構(gòu)用在多高層住宅領(lǐng)域，那真是一個量大面廣的產(chǎn)業(yè)，會取得巨大的經(jīng)濟效益。
          

          
　　我們剛才談到的輕鋼結(jié)構(gòu)，是工業(yè)廠房的主流形式，經(jīng)濟性能好、投資回收快。過去用的工業(yè)廠房一般是混凝土結(jié)構(gòu)的，現(xiàn)在幾乎不用了?，F(xiàn)在國外，工業(yè)廠房也是這種結(jié)構(gòu)形式，在我們國家，包括比較偏遠的地方現(xiàn)在也在采用門式剛架。這張圖片是一種新的門式剛架。為了提高構(gòu)建的經(jīng)濟效益，現(xiàn)在在歐洲、德國、奧地利出現(xiàn)了腹板波折的工形構(gòu)件，大大地提高了它的承載力。重型工業(yè)廠房肯定少不了應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，適用于50噸100噸的大噸位吊車，冶金工業(yè)廠房、化工工業(yè)廠房，電廠等等。大跨度及空間鋼結(jié)構(gòu)適用于網(wǎng)架、網(wǎng)殼，張拉結(jié)構(gòu)等等。工程實例(圖)：大家比較熟悉的國家體育場鳥巢，是由24片門式格構(gòu)式剛架旋轉(zhuǎn)而成，其中22片基本貫通，形成了這樣一個造型，稱鳥巢。這張圖片是一個側(cè)面立柱焊接柱腳。還有新白云國際機場，是國家“十五”期間重點建設(shè)項目。這張圖片是新建成的主航站樓。這是一個梭型柱承載力的實驗。國內(nèi)外還沒有這方面的研究成果。國家大劇院也是鋼結(jié)構(gòu)的。廣州新體育館也是鋼結(jié)構(gòu)的，這是一張效果圖。還有南通體育會展中心，是一個開合屋蓋結(jié)構(gòu)，它的跨度也在204米。這是閉合以后的效果圖。這是深圳國際會展中心，也是全鋼結(jié)構(gòu)建筑，跨度在126米。這是澳門多功能體育館和亞特蘭大佐治亞體體育館。這張圖片是我們一個博士生對弦支穹頂結(jié)構(gòu)地研究算例。這是英國千年穹頂，這個是阿拉伯大廈，我們從另外一個側(cè)面看，用了一個三管梭型格構(gòu)柱。這是天津泰達市民文化廣場。這是朝陽摩天輪，它的跨度和直徑應(yīng)該是208米，輪軸的直徑是6米，長度是28米，這個項目是國外投資的，是EPC項目，正在找中國建設(shè)總公司談總包合作協(xié)議。建成以后，也是世界第一大。光一個座艙可以坐到48個人。
          

          
　　高層鋼結(jié)構(gòu)方面，在公共建筑，如辦公樓、醫(yī)院及商店、建材超市等等應(yīng)用比較廣泛。
          

          
　　我們參與的央視新臺址主樓地研究工作比較多，第一塊是節(jié)點的實驗。第二塊是主樓的抗震分析。第三塊是主樓施工過程的分析以及變形調(diào)整的計算。第四塊內(nèi)容是安裝玻璃幕墻時主體結(jié)構(gòu)的變形對玻璃幕設(shè)計和形成的影響。
          

          
　　下面談鋼結(jié)構(gòu)住宅。住宅有兩個體系，一個是冷彎薄壁型鋼龍骨體系，是由小型的冷彎薄壁型鋼密梁密柱形成的盒子結(jié)構(gòu)。墻板和樓板是由兩塊OSB板內(nèi)置保溫材料及密置的小型冷彎薄型鋼組成。
          

          
　　還有一種形式是輕型高頻焊H型鋼結(jié)構(gòu)。承重骨架是高頻焊H型鋼，外維護與冷彎薄壁型鋼龍骨體系相同。
          

          
　　近年來多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅在我們國家有不少建成，主要分布在山東、天津、北京和其他地區(qū)。關(guān)鍵的技術(shù)問題，還是樓板問題、墻板問題，結(jié)構(gòu)體系問題、穿管線的問題。對于多層和高層的鋼結(jié)構(gòu)住宅問題比較多，盡管探索了十年，也有不少建筑建成，但是存在的問題比較多。作為一個低層裝配室的住宅，技術(shù)條件是具備了，主要是國外技術(shù)比較成熟。這這一方面，我們現(xiàn)在正在參與編制兩本規(guī)范，一本規(guī)范是產(chǎn)品規(guī)范，另外一本是設(shè)計規(guī)程。
          

          
　　對于輕型裝配式住宅鋼結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵的技術(shù)問題還是墻板體系及構(gòu)成，樓板體系及構(gòu)成，屋架結(jié)構(gòu)，連接及構(gòu)造處理，側(cè)向支撐，還有設(shè)計和計算等問題。這種裝配式的住宅，基本是冷彎薄壁型鋼，其厚度是0.8-1.5mm。墻板和樓板采用OSB面板，里面是冷彎薄壁型鋼密梁密柱。設(shè)計問題應(yīng)把圍護與承重結(jié)構(gòu)融為一體，二者不可分開，應(yīng)定義為盒子結(jié)構(gòu)及盒子受力原理。
          

          
　　在國內(nèi)，北京的納帕溪谷 (論壇 像冊 戶型 樣板間)是一個典型的輕鋼別墅小區(qū)，現(xiàn)在已經(jīng)賣完了。杭州的桃花園小區(qū)，這個項目我們也參與了，正在建設(shè)之中，也是一個很大的小區(qū)。多層及高層鋼結(jié)構(gòu)住宅是另外一種體系，可定義為是以鋼構(gòu)建為主要承重骨架，以輕體材料作為內(nèi)外墻壁，與功能配套的水電暖廚衛(wèi)設(shè)備進行優(yōu)化集成的節(jié)能和環(huán)保型居住建筑。
          

          
　　多層及高層鋼結(jié)構(gòu)住宅要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題：墻板問題、樓板問題、防火、防腐問題，結(jié)構(gòu)體系問題等等?，F(xiàn)在好多單位和研究院聯(lián)合攻關(guān)。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該根據(jù)不同的抗震設(shè)防裂度和不同的高度采用不同的體系。
          

          
　　作一個鋼框架，如果我們按照6層12層18層考慮，其用鋼度比較見圖。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑用鋼量，一般是每平方米120公斤到160公斤/平方米。
          

          
　　目前對多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅存在的主要問題是技術(shù)和產(chǎn)品不配套，研發(fā)與生產(chǎn)關(guān)系不順，沒有形成產(chǎn)業(yè)鏈。難點在于鋼結(jié)構(gòu)配套，外墻板不好。有很多廠家開發(fā)新的墻板，技術(shù)不成熟，價格比較貴，還有一點是搞研發(fā)的專業(yè)技術(shù)人員相對比較少，我想應(yīng)該是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，不能完全指望設(shè)計院。
          

          
　　重點解決好圍護結(jié)構(gòu)：墻板要開發(fā)各種新型墻板，也可以利用砌塊。
          

          
　　對墻板要求：質(zhì)量輕、強度高，保溫隔熱性好。
          

          
　　對住宅也有一個分級。有好住宅、差住宅。建設(shè)部出臺了一個《商品住宅性能評定辦法和指標(biāo)體系》，有1A、2A、3A。3A最高。滿足適用性能、安全性能、耐久性能、環(huán)保性能、經(jīng)濟性能等等。
          

          
　　鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價，作為一個投資商、開發(fā)商最關(guān)心。如果做的好，混凝土與鋼結(jié)構(gòu)比較，二者基本可以持平。
          

          
　　我的報告就到這里。
          

          
　　主持人白巖松：謝謝郭教授。中國經(jīng)濟發(fā)展永遠以出乎人意料的速度向前走。財政部部長非常擔(dān)心，因為又呈現(xiàn)過熱不合理的因素，一談到過熱不合理，鋼鐵首當(dāng)其沖，因為現(xiàn)在鋼鐵的利用量已經(jīng)是全世界絕對的前列。去年開始澳大利亞鐵礦石不斷要求漲價，最后又在艱苦的博弈過程中，我第一個要問您的問題就是政府玩命的調(diào)控房價，有沒有可能調(diào)控房價調(diào)控的還算行的時候，但是一把被鋼材料價格的上漲使房價的成本進一步的上漲？
          

          
　　郭彥林：這幾年鋼價的變化情況在四五年以前，鋼還是很便宜的。這兩年，也可能是經(jīng)濟發(fā)展過熱了，需求跟不上。盡管鋼廠的產(chǎn)量不斷增加，但是需求更大，鋼鐵價錢一下子上漲。對鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展應(yīng)該說是一個嚴(yán)重的打擊。從今年初，鋼鐵開始回落了。也可能有一個不好的信號是什么呢？可能再過若干年，會供大于求，好多鋼廠面臨著倒閉的危險。也是非?？膳碌摹?br />

          
　　主持人白巖松：但是這也是一個階段性的東西。比如進又在進行鐵礦石的價格博弈，短期內(nèi)可以預(yù)見的，鋼鐵到過一個高的地方，現(xiàn)在又回落了，這是不是一個喘息？
          

          
　　郭彥林：鋼產(chǎn)量價格上漲是可能的。
          

          
　　主持人白巖松：不管大型的建筑還是一些工程，其實都是一個新類型，就像您是清華大學(xué)土木工程的。當(dāng)時他們研究木建筑，他們研究傳統(tǒng)的，您現(xiàn)在研究鋼建筑，它作為新的建筑材料出現(xiàn)在建筑市場，它應(yīng)該很多，但是我們最怕它影響安全，但是不像過去混凝土，經(jīng)過了很多年的測試。前年安德魯設(shè)計的機場忽然出現(xiàn)了問題，大家立即擔(dān)心國家大劇院的問題包括上海機場的問題，您覺得我們現(xiàn)在真的那么可靠了，因為畢竟真的沒有經(jīng)過這么多年的檢驗，會不會一些大型建筑，再過十年二十年會出現(xiàn)問題？
          

          
　　郭彥林：我是搞結(jié)構(gòu)的，關(guān)注結(jié)構(gòu)安全問題。我們國家鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的水平來講，結(jié)構(gòu)分析計算這一塊，不是很差，差的還是建筑。我們建筑是落后了。這幾年大型的高層，大跨度結(jié)構(gòu)，我們采用的是國際招標(biāo)的形式，80%到90%是國外中標(biāo)，實際上全部都是中國人在做結(jié)構(gòu)。我想從安全這個角度，我們每天都在做實驗室，有組合結(jié)構(gòu)，還有鋼結(jié)構(gòu)等等。從結(jié)構(gòu)設(shè)計理論上應(yīng)該是成熟的、可靠的。對于事故的出現(xiàn)，我想主要還是因為施工過程中偷工減料等等一些不規(guī)則的行為造成的。
          

          
　　主持人白巖松：涉及到大型鋼結(jié)構(gòu)建筑的時候，恰恰存在著一個施工難度高，因此這種要求就高，國際招標(biāo)成本上去了，小中型的建筑商很難“跟風(fēng)”，您剛才講了幾要種型的住宅，是不是僅僅是一個試點，中小的房地產(chǎn)企業(yè)，沒有必要跟風(fēng)去做鋼結(jié)構(gòu)民用住宅？
          

          
　　郭彥林：因為鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到3.7個億了，這么多鋼，我們國家建設(shè)用鋼材才用到1-2%，國外已經(jīng)達到5%以上，相對來說，還有一定的距離。房地產(chǎn)商，包括高校的老師、科研單位都把目標(biāo)投到住宅這一塊，如果鋼結(jié)構(gòu)真的用在住宅這一塊，效益是巨大的，因此現(xiàn)在一些企業(yè)，包括萊鋼和馬鋼等等這樣的鋼加工企業(yè)，都在投巨資，建設(shè)部也出臺了很多政策，而且立了40多個課題。我希望它能夠成功。
          

          
　　主持人白巖松：但是企業(yè)家還會有自己的考慮。接下來最后兩個問題，大家有沒有要提問的。
          

          
　　嘉賓提問：河北省也是鋼鐵大省，因此房地產(chǎn)開發(fā)商要利用好。從中國目前鋼鐵幾個作用層次看和組成分類看，作為一個房地產(chǎn)開發(fā)商，覺得目前鋼鐵市場、鋼鐵的科技含量能滿足市場的需要嗎？
          

          
　　郭彥林：對于鋼結(jié)構(gòu)住宅是沒有問題，因為它是一個普通的結(jié)構(gòu)。目前是怎么做得更好一點，安全上的問題。鋼結(jié)構(gòu)住宅不可能成為一個主流，只能是各種形式并存，相互補充。
          

          
　　嘉賓提問：目前我們普通住宅新鋼和鋼鐵的種類基本能滿足，根據(jù)目前老百姓的需求逐步提高，房地產(chǎn)發(fā)展應(yīng)該有創(chuàng)新，目前的鋼鐵情況還能滿足嗎？
          

          
　　郭彥林：我國的鋼廠和國外的鋼廠比較，從產(chǎn)量來講，是居世界第一，如果用13億人去除，恐怕是倒數(shù)第一了。品種來講，你說的也對，各種鋼材，我們國家的鋼材還遠遠滿足不了市場的需要，但是優(yōu)質(zhì)鋼材是是用在其他方面的。滿足建筑商是可以的。設(shè)計必須像做積木一樣，可以分成很多小塊，作為一個用戶，你要什么戶型，我就給你組合什么戶型，但是這個東西有一個發(fā)展過程。
          

          
　　主持人白巖松：這是雞生蛋的問題。老百姓有了新戶型了，對傳統(tǒng)戶型的告別。是先建筑商有了這種需求反饋到廠商那里，還是廠商已經(jīng)生產(chǎn)了符合這種鋼材，才產(chǎn)生了這樣的模式。
          

          
　　郭彥林：我想首先是市場的需要。作為開發(fā)商來講，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)很多很多。他們也在探求新的結(jié)構(gòu)形式及建材應(yīng)用。要體現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能，但是有一個過程。做出來的東西還要經(jīng)過時間的考驗。鋼結(jié)構(gòu)住宅要解決防火問題等等，樓板要用混凝土做，樓梯也要混凝土做，如果鋼結(jié)構(gòu)做樓板肯定是不適合的。但是結(jié)構(gòu)骨架可以是鋼結(jié)構(gòu)的。剛才提到輕鋼別墅國外用的比較多。 
          


              
          				
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