装配式钢结构住宅产业化节点可行性研究应用报告

装配式钢结构住宅产业化标准节点生产可行性研究汇报概述住宅是人类赖以生存和发展最基础物质生活资料之一，伴随中国国民经济快速发展和城市现代化建设进程加紧，大家对住房需求大大增加，对居住条件品质要求也越来越高，使得中国房地产业连续空前发展，房地产业已经成为中国国民经济关键产业。钢结构住宅依其自重轻，基础造价低，适适用于软弱地基，安装轻易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势被誉为二十一世纪“绿色建筑”之一。国外如美国70%以上高级住宅全部采取了钢结构，关键构件如柱梁墙板全部是工厂制作现场吊装组合。而中国因为九十年代以前钢产量低，国家政策限制，钢材关键用在部分公共建筑上，在住宅上应用极少，这是中国钢结构住宅发展关键制约原因。1997年，中国钢产量达1亿吨，中国钢材产量已达成6亿吨，给钢结构住宅产业化发展发明了良好物质基础。现在，钢结构住宅方案探索和技术可行性已经有比较明确结论，但经济效益是建筑企业担心问题。大量研究表明七层以下钢结构住宅造价于混凝土持平，十层以上钢结构住宅造价能够降低30%以上。伴随生活质量提升，大家对住宅质量、环境、舒适度要求也在不停提升，居住条件不停改善。伴随住宅市场活跃，房地产业作为国民经济经济增加点，已经在国家经济中占据关键地位，住宅已经成为关系国计民生关键问题。多年来伴随房价不停攀高，很多城市房价超出居民负担能力，为此国家采取了一系列限制房价政策，各地相继推出廉租房建设，推行住宅产业化，降低房价。中国出台“节能减排”政策，住宅是关键，对于钢结构住宅这种节能环境保护型住房来说是一个很大发展机遇。据建设部最新数据，现在中国每十二个月完工建筑面积约20亿平方米，假如根据30%采取钢结构，不仅能够完成我们“节能减排”任务，而且由此带动一大批新型建材企业及对应加工制造产业综合效益，是十分引人注目标。钢结构住宅产业化优势钢结构住宅优势钢结构住宅在中国己有历程，在众多住宅建筑结构中，钢结构住宅最适宜构件工厂化生产，能够将设计、生产、施工、安装一体化，变“现场建造”为“工厂制造”，提升住宅工业化、商品化水平，而且钢结构住宅自重轻，基础造价低，适适用于软弱地基，安装轻易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好，可回收利用，经济环境保护等，所以在住宅市场有着良好发展前景，被誉为二十一世纪“绿色建筑”之一。钢结构住宅和传统结构相比，在设计、施工、实用、经济性、环境保护方面全部含有优势:第一，作为结构关键材料钢材，内部结构组织均匀，比较靠近于匀质和各向同性体，在一定应力幅度内几乎是完全弹性，实际受力情况和工程力学计算结果靠近，设计更正确，无徐变和收缩现象、能在恶劣天气下施工等;第二，构件生产工厂化，变“现场建造”为“工厂制造”，质量稳定，现场组装，降低施工现场环境、噪音污染;第三，新型轻质围护板材，不助燃，不霉变，不虫蛀，装修一次到位，少维修，管线可暗埋在墙体及楼层结构中，内墙为轻质板材，增加使用面积5%~8%，空间跨度大，可重新分隔空间改变使用功效，愈加好满足住户要求;第四，钢材可回收利用，轻质墙板、复合楼板等新型材料，符合建筑节能和环境保护要求;第五，钢结构住宅轻质高强，减轻结构自重约3o%，使基础设计简单化，降低基础造价，尤其适适用于地质条件较差地域;第六，抗震性能好，用于结构抗震方法费用少;第七，施工周期短，投资回报快，资金风险低，投资效益高，制作、运输、安装、维护方便。住宅产业化概念及发展阶段产业化概念包含:生产连续性;生产物标准化;生产过程各阶段集成化;工程高度组织化;尽可能用机械化作业替换人手工劳动;生产和组织一体化研究和开发。住宅产业化概念最早于1968年出自日本通产省，其含义是采取工业化生产方法生产住宅，以提升住宅生产劳动生产率，降低成本。中国对住宅产业化概念解释有多个，其中最具权威是中国原建设部部长侯捷在1994年天津工作会议上讲话中定义，也是中国政府部门第一次提出住宅产业化概念:“住宅产业化，即让住宅纳入社会化大生产范围，以住宅为最终产品，做到住宅开发定型化、标准化、住宅施工部件化、集约化，和住宅投资专业化、系列化，以大规模成型住宅开发来处理城市居民住宅问题”。住宅产业化是采取社会化大生产方法进行住宅生产和经营组织形式。具体来说住宅产业化就是以住宅市场需求为导向，以建材、轻工等行业为依靠，以工厂化生产为基础，以人才科技为手段，经过将住宅生产全过程设计、构配件生产、施工建造、销售和售后服务等诸步骤联结为一个完整产业系统，从而实现住宅产供销一体化生产经营组织形式。住宅产业化最终产品是住宅，经过采取工业化生产和科学管理方法，使各生产要素完美地组合起来，降低中间步骤，优化资源配置，赢得最大效益。经过工业化生产提升构配件质量，经过标准化模数组合提升构件工厂组合能力简化现场操作，降低现场湿作业，改善工作条件，提升住宅质量，降低劳动强度，提升劳动生产率。住宅产业化不仅仅是一个研究钢结构住宅技术问题，而是一个包含技术在内，跨越经济、法律、社会、管理等领域大课题。住宅产业化内涵表现在以下五个方面:(1)住宅体系标准化在住宅设计中采取标准化设计方案、构配件、部品和建筑体系，根据一定模数规范住宅构配件和部品，形成标准化、系列化住宅产品，降低单个住宅设计中随意性，使构件部品能够实现工厂化生产、组合，并使施工简单化。住宅体系标准化是实现建筑工业化必经路径，同时也是建筑生产进行社会化协作必需条件。（2）住宅部品化立即住宅分解成为一个个相对独立而又标准协调部品，如独立厨房、卫生间等。住宅部品是组成住宅本体基础单元或隶属品，含有相对独立性，能够单独进行设计、制造、调试、修改和存放，便于不一样专业化企业分别进行生产住宅产品。部品化和标准化、工业化直接相关，发展部品化是住宅产业化发展技术基础和关键。(3)住宅生产工业化住宅生产工业化是指用大规模工业生产方法生产住宅产品，包含住宅构配件部品生产工厂化、现场施工机械化、组织管理科学化。(4)住宅生产经营一体化即把生产经营中有亲密关系企业组成一个有序整体。(5)住宅协作服务社会化立即分散个体生产转变为集中、大规模社会生产过程，表现为住宅生产集中化、专业化、协作化和联合化。上述住宅产业化“五化”之间不是独立，而是相互联络、相互作用。标准化是产业化前提，部品化是工业化基础，工业化是产业化关键，集成化是产业化集中表现，而社会化则是产业化各原因综合作用结果。美日西欧等发达国家住宅产业化发展历程大致经历了三个阶段:第一阶段是产业化形成早期阶段，关键是建立工业化生产体系;第二阶段是推进产业化发展期，关键是提升住宅质量和性能价格比;第三阶段是产业化发展成熟期。发达国家现在正处于这个阶段，关键是降低住宅物耗和对环境负荷，发展资源循环型住宅。发达国家实践己充足证实，利用住宅产业现代化生产手段是实现住宅建设低消耗、低污染，达成资源节省目标根本路径。钢结构住宅产业化发展必需性和可行性1)钢结构住宅产业化发展必需性(1)住宅大量短缺多年来，伴随中国经济快速发展，城镇化进程加紧，大量农村人口涌入城市，住宅供求百分比失调，城镇住宅需求量逐年加大，据估量以后30年每十二个月城镇约新增住宅面积6.6亿m2，住宅缺口大，要求中国必需快速发展钢结构产业化住宅，提升住宅生产能力，加紧钢结构住宅建设。(2)节能环境保护、可连续发展需要中国传统住宅关键是砖混结构住宅、钢筋混凝土结构住宅。传统住宅生产效率低，属劳动密集型产业。钢筋混凝土结构住宅关键建筑材料是混凝土，中国每十二个月生产水泥5亿吨，占世界产量1/3，生产水泥每十二个月排放CO2气体3亿吨，矿山资源浪费严重，排放废水污染环境，混凝土是一次性建筑材料，不可循环利用，形成建筑垃圾极难处理。另外传统住宅普遍存在浪费资源、能耗高、生态环境影响大、建造速度慢、综合经济效益差等不足。钢结构住宅被誉为二十一世纪“绿色建筑”，其优势在于:第一，钢结构住宅钢材可回收利用，不会形成建筑垃圾，符合住宅节能环境保护、.可连续发展要求;第二，钢结构住宅构件可实现工厂化大批量生产制作，变“现场建造”为“工厂制造”，降低施工现场环境、噪音污染，提升住宅工业化、商品化水平，施工周期短，资金利用率高;第三，标准化模数设计，工厂加工、制作、安装一体化，住宅建造速度快，满足中国现阶段市场需求量要求;第四，钢结构住宅轻质高强，可减轻结构自重30%，基础设计简单;第五，抗震性能好，钢材材料均匀靠近各向同性，塑性和韧性性能好，在地震作用下能吸收较多能量，降低脆性破坏危害程度;第六，7层以下钢结构住宅造价和混凝土持平，7层以上造价比混凝土低，综合效益显著;第七，轻质墙板、复合楼板等新型材料，符合建筑节能环境保护要求，节能达成60%，带动相关新型建筑材料研究和应用，如多种新型节能墙体材料开发，多种楼面材料应用，和多种防火防腐材料应用等等，由此推进住宅产业化进程，带动相关行业发展。(3)居民对住宅品质要求提升传统住宅存在很多问题:墙体开裂，漏水渗水，保温节能、隔声防火性能差，房屋布局不灵活，管线占用面积大，二次装修破坏结构安全等。钢结构住宅构件、部品采取标准模数化进行设计，在工厂中进行加工制作，机械化现场安装，正确度高，质量易确保。另外钢结构住宅钢材强度高，自重轻，梁柱截面小，间距大，室内能够灵活部署，空间组合自由，房型改变丰富、美观，能够最大程度地满足住户对住宅功效和设备高品质追求，处理保温、隔声、防潮、防火等问题。住宅产业化是中国钢结构住宅发展必由之路，加紧对钢结构住宅研发、建造，将带动建材、冶金、信息、机械尤其是钢铁企业快速发展，拉动中国经济增加，改善住宅市场结构，所以钢结构住宅产业化势在必行。2)钢结构住宅产业化发展可行性(1)住宅需求大中国人口基数大，人均住房面积小。以江苏省为例，据江苏省年鉴江苏省户均建筑面积为86.7m2，其中0.8%为单元配套房或高级单栋住宅，14.8%为原有私房，34.4%为改造房，38.2%为商品房，3%为经济适用房，其它为无房者。伴随城镇化建设加紧，居民收入提升，旧城改造实施，大家对高品质生活追求，城镇住宅需求量大增，到2030年中国人均住宅面积要达成40m2，二十一世纪前30年中国需新建住宅198亿m2，年完工面积6.6亿m2，要求中国必需快速发展钢结构产业化住宅，提升钢结构住宅生产能力，加紧钢结构住宅建设，满足住宅市场大量需求。(2)政策支持建设部明确提出了大力发展钢结构产业化住宅政策，于1998年7月成立了住房和城镇建设部住宅产业化促进中心，统一管理、协调和指导全国相关住宅产业化方面工作，并提供对应技术咨询和技术服务，致力于全方面推进中国住宅产业现代化，以满足广大居民不停改善居住情况需求，实现住宅产业建设从粗放型向集约型根本转变，提升中国住宅建设综合质量，实现住宅发展经济效益，环境效益，社会效益。5月建设部成立了轻钢装配式住宅教授组，提出将建筑钢结构归纳为高层重型钢结构、空间大跨度钢结构、轻型钢结构、钢混组合结构、住宅钢结构五大类，“十一五”期间应以住宅钢结构为发展关键。4月24日建设部科技司召开“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”，制订了钢结构住宅产业化技术导则编制标准，经过了18个包含钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程立项，并对钢结构住宅建筑体系试点工程结构方案合理性、可靠性、建筑方案完整性、配套性、优异性等进行了综合评价。12月19日建设部()254号文件《钢结构住宅建筑产业化技术导则》，确定了钢结构住宅建筑技术发展基础标准，对钢结构住宅体系平面布局、设计、围护结构、分隔结构、装修，连接钢结构材料选择、宜选择耐火、耐候钢等全部进行了叙述，对钢结构防火、防腐方法给说明，是中国第一部有针对性钢结构住宅体系建筑发展指导性文件。3月29日建设部住宅产业化促进中心出版《低层轻钢结构住宅技术要求》，为低层轻钢结构住宅建造提供了技术标准。12月8日，建设部在青岛组织教授论证会，经过了《莱钢钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》，这是中国钢结构绿色住宅领域首次提出较为完整企业技术导则。同时，各地方依据本身发展特点制订了符合本身特点要求地方性政策法规，如天津市《天津市钢结构住宅设计纲要》及《天津市钢结构住宅设计规程》等，这些政策实施为钢结构住宅产业化发展提供了强有力支持。(3)经济基础改革开放以来，中国经济取得了举世瞩目标成就，国民经济保持较快增加，尤其是加入世贸组织后，经济实力大大增强，经济快速发展为钢结构住宅产业化提供了必需经济支持，为钢结构住宅产业化研发奠定了经济基础。(4)材料基础1997年中国钢产量达1亿吨，中国钢材产量已达成6亿吨，建筑钢材品种不停增加，1998年投产轧制H型钢系列，耐火耐候钢投产，国家政策也从“限制用钢”到“激励用钢”。二十一世纪前30年中国需新建住宅198亿m2，年完工面积6.6亿m2，假如1%~5%采取钢结构住宅计算，每十二个月需用钢材28~150万吨。中国钢材种类和数量为钢结构住宅产业化发展奠定了必需材料基础。(5)技术基础;伴随科研投入加大、冶炼科技进步，钢铁工业技术水平和制造水平不停提升，“马钢”、“莱钢”和“鞍钢”生产H型钢最大截面达700mm，年产能力140万吨，冷弯型钢年生产能力约120万吨。高效焊接工艺和新焊接、切割设备应用，为钢结构构件在工厂高效制作和生产发明了良好条件。住宅中心联合高校科研单位在钢结构住宅结构体系，住宅防腐防火材料、住宅节能、智能化住宅、住宅生态环境、厨卫体系、住宅标准化设计等方面进行了一系列研究工作，取得了丰厚研究结果，为发展钢结构住宅产业化发明了良好技术基础。(6)试点住宅成功多年来一大批钢结构住宅示范工程如武汉世纪花园，保定太行钢结构住宅示范楼，山东莱钢樱花园小区，武汉城市花园二期等建造和应用为钢结构住宅产业化在中国发展打开了市场，钢结构住宅节能环境保护、经济适用等逐步被大家认识到，为钢结构住宅产业化快速发展做了很好宣传。国外市场情况日本钢结构住宅及其产业化情况日本住宅产业化发展模式(l)住宅产业化于1968年由日本通产省提出，当初为填补日本建筑业人员不足，提升生产效率，降低成本，政府制订了一系列优惠住房政策并拨款兴建一大批简易住宅，对住宅构配件采取标准化、工厂化、系列化生产，其工业化住宅结构体系以轻钢结构为主，约占工业化住宅总数80%，是产业化初始发展阶段。(2)20世纪70年代产业化住宅由数量型向数量和质量并重转化。日本建筑中心制订了一系列相关实施工业化住宅性能确保和认定制度，工业化住宅质量和性能显著提升，产生了盒子住宅、单元住宅、大型壁板式住宅等多个工业化住宅形式，采取产业化方法生产住宅占完工住宅总数10%左右。出现了住宅企业集团和专业化住宅企业，推进了住宅产业化快速发展。(3)20世纪80年代中期日本开始推行住宅部品化、集成住宅，至，日本钢结构住宅实现了住宅部品通用化，形成了完整住宅部品市场供给体系，其中1418类部品取得了优良住宅部品认证，30%住宅是经过工业化生产方法生产，是钢结构住宅产业化发展成熟阶段。(4)多年来，日本企业针对住户不一样需求，先调查，再建造，量身定做，同时对企业本身规模化和产业化结构进行调整，住宅产业化经历了从标准化、多样化、工业化，到集约化、信息化不停演变和完善。日本住宅产业化特征(1)政府主动扶持是确保。首先，设置通产省和建设省为住宅产业化政府管理部门，对住宅产业化实施进行整体计划，统一管理，通产省负责住宅产业结构方面工作，建设省侧重住宅产业技术开发方面协调，调动企业、科研单位、高校研发钢结构住宅新技术主动性，扩大宣传力度，开启银行住房贷款，大力支持住宅信贷，活跃住宅市场。其次，政府财政大力支持，为钢结构住宅科研、建设提供充足资金确保，给优惠贷款、税收政策，促进钢结构住宅产业化发展。(2)市场化是住宅产业化前提条件。住宅产业化形成是建立在住宅私有化、商品化、市场化前提下，并以市场需求为导向。(3)一直坚持构配件标准化、模数化、系列化，对住宅材料、设备、部品、性能、结构、安全性等方面制订具体配套标准。制订了一系列住宅建设工业化方针、政策，组织教授研究建立统一模数标准，逐步实现标准化、部件化，处理了标准化、大批量生产和住宅多样化之间矛盾，提升了建筑工业化水平和生产效率。另外，经过建立优良住宅部件认证制度，对住宅部件性能运行定量化和区分等级，促进钢结构住宅技术不停进步。(4)住宅产业集团及行业协会是实施主体。大型住宅产业集团形成是住宅产业化成熟标志，由此形成了完整住宅产业化链条，设计、加工生产、安装、装修、售后服务一体化。日本著名住宅产业集团有大和房屋集团、积水化学工业、米撒瓦住宅、永大产业、松下电工等。这些大型产业集团在科研、生产、技术创新等方面含有绝正确优势，1995年日本最大十家住宅产业集团住宅产销量已占全部工业化住宅产销量90%。(5)循序渐进、突出关键。日本每一个五年计划制订一两个住宅产业技术开发研究关键方向和目标，从住宅构件标准化、体系化、通用化、到节能住宅、智能住宅、生态住宅，集中力量，实现目标。同时，重视科技进步和技术创新，经过实施住宅技术方案竞赛制度和产品认证制度，提升住宅小区计划、设计水平，提升产业化住宅科技含量。美国钢结构住宅及产业化情况美国住宅产业化发展模式(1)二十世纪30年代年，因为工业化和城市化进程加紧，受经济危机影响，美国政府为扩大内需、刺激经济发展，同时处理中低收入者住房问题，制订了促进住房建设和处理中低收入者住房问题政策，美国住宅产业化快速发展起来。(2)二战后至80年代，是美国住宅产业化形成阶段。战后政府开放住宅贷款，理顺了融资渠道，促进了住宅产业从小规模生产快速提升到大规模生产阶段。为推进住宅产业向集约型、标准化方向推进，政府制订了一系列优惠政策，利用经济、法律、宏观调控等手段规范住宅市场，形成了住宅供求以市场机制为主、政府参与为辅住宅产业发展制度。美国住宅产业基础经历了由处理住房短缺到加大住房面积、再到提升住房质量和环境质量、最终达成全方面提升居住水平发展过程。(3)8o年代至今，是美国住宅产业化成熟阶段。这个阶段美国不仅实现了主体结构构件通用化，而且也形成了住宅部品市场供给体制。美国钢结构住宅市场发育完善，住宅构、配件标准化、系列化及其专业化、商品化、社会化程度很高，多种施工机械、设备、仪器等租赁化市场很完善，住宅关键构、配件在工厂里制作，和住宅建筑市场提供多种配套住宅部品现场组装成整栋住宅，生产效率高。美国工程设计、构件制作、部品配套、施工安装由同一企业完成，住宅整体性好，质量高，生产效率高，成本低。美国住宅产业化发展特点(1)政府主动支持和引导。政策上，对钢结构住宅给科研投入、技术指导、扶持发展政策;财政上，住宅借贷金融系统推出，开发商能够经过它低息贷款，兴建更多钢结构住宅，中低收入者可经过长久抵押贷款和贷款担保处理住房问题，对钢结构住宅实施税收免税减税优惠方法。(2)制订针对不一样收入群体住房政策。对高收入者由市场供给商品房，同时以税收刺激、促进投资建房;对中等收入者给贷款担保和贴息优惠政策，并调控住宅建设标准和售价;对低收入者则提供标准较低廉租屋或公共住房。(3)在坚持构配件标准化、模数化、系列化基础上，重视住宅个性化，多样化发展，以经济实用为标准向多样化发展，重视高新科技在住宅中应用，重视住宅节能环境保护。(4)关键发展轻钢结构住宅。1965年轻钢结构在美国仅占建筑市场15%，1990年就上升到53%，而1993年则已上升到68%，到达成20万栋规模，占市场75%，多层民用住宅、别墅全部采取轻钢钢结构。西欧钢结构住宅及产业化情况二战后，为处理房荒问题，西欧各国采取对住宅构、配件工厂化生产方法，形成了标准化、通用化、系列化钢结构住宅构、配件供给体制。20世纪60年代住宅工业化建设从数量向质量过渡，进入80年代后，伴随社会经济、文化发展，大家对居住要求提升，住宅工业化开始向重视住宅节能环境保护和多样化方向发展，住宅由专用体系向通用体系转变。法国住宅产业化发展法国是世界上最早推行住宅工业化国家之一，以装配式大板和工具式模板现浇工艺为标志，建立了很多专用体系，以后向通用构配件过渡。法国住房部提出了工业化住宅体系，它由一系列能相互代换定型构件组成，形成该体系构件目录，建筑师能够选择其中构件，组成多样化住宅。法国住宅工业化体系在经历了约30年发展完善后，已经完成由专用体系向通用体系过渡，促进了法国钢结构住宅产业化全方面发展。英国住宅产业化发展英国住宅中杆件在工厂加工制作，以单根杆件形式运至现场，采取螺栓或自攻螺栓连接，该方法实现了一定程度上构件工厂化生产，但现安装工程量大，生产效率低。英国钢结构住宅体系依据其工厂制作程度不一样分为多个等级，依据具体工程选择最经济技术方案。芬兰住宅产业化发展芬兰钢框架住宅采取两种结构体系，一个是采取Tremor龙骨轻钢龙骨结构体系，另一个是一般钢框架体系。芬兰在80年代建造了20万栋单体别墅，同时还建造了大量钢结构城市公寓，约占所建住宅1/3。芬兰钢结构住宅关键关键放在在结构形式选择，龙骨及节点标准化设计、加工制作上，但在模数标准化方面，考虑不多，使用材料本身有特定生产规格，钢结构住宅所需构件要依据每栋建筑具体尺寸定制，没有形成完善标准化、系列化、通用化体系，没有形成构配件市场供给体制。国外钢结构住宅产业化启示经过上述分析，比较日本、美国、西欧各国钢结构住宅产业化发展模式和发展特点能够看出，尽管各国社会背景、经济情况、采取产业政策内容和侧关键等有所不一样，不过也存在部分共性特点，如各国住宅产业化发展全部经历了两个阶段:数量型增加阶段，数量和质量并重发展阶段。在不一样发展阶段里，大家收入水平、消费理念及对住宅要求不一样，必需不停调整住宅产业化政策，适应市场需求，才能促进住宅产业化发展。经过分析各国住宅产业化发展模式，对中国钢结构住宅产业化启示:1)住宅产业化出现是建立在住宅市场大量需求基础上。日本、西欧全部是二战以后出现了住宅大量短缺，美国是因为城市化和工业化进程加紧出现了城市住宅短缺，住宅需求剧增是发展住宅产业化前提条件。2)各国政府即使最初全部是为处理住宅短缺问题而制订了一系列住宅产业化政策，但全部是围绕着整个社会发展总目标进行，把住宅产业化发展和社会大发展结合起来，在一定时期内，将住宅产业作为国民经济支柱产业，扩大内需，带动经济增加。各国政府在实施产业化过程中起到了至关关键作用:建立了完善住宅产业化政策，经过住宅银行信贷、抵押等方法扩大居民购置力，经过税收、法律等杠杆来规范和监督住宅市场体系健康运行。3)科技创新是实现住宅产业化基础和关键。各国政府在实施产业化过程中，激励技术创新，建立了技术体系和技术保障体系，激励使用新材料、新工艺、新设备，激励科研机构研究新产品、新部件，加紧科技结果转化为生产力速度，加大钢结构住宅系列化、通用化研究，全方面提升住宅节能环境保护，改善居民居住生态环境。4)大型住宅产业集团是实现产业化支柱和主体。在房地产开发或建材企业基础上联合形成大型住宅产业集团为产业化发展发挥了巨大作用，产业集团可充足发挥规模效益，优势互补，降低中间步骤，提升生产效率。中国市场情况中国钢结构住宅工程现实状况中国钢结构住宅处于研究试点阶段，经过建设部认证国家住宅产业化基地有四个:两个为住宅建筑体系产业化基地：天津二建、北京北新建材集团，两个为住宅部品产业化基地青岛海尔、浙江正泰。这些企业在北京、莱芜、马鞍山、上海、广州、武汉和深圳等地建造了很多低层、多层和高层钢结构住宅。中国最早钢结构住宅是在1994年8月建于上海浦东北蔡8层钢结构住宅，该住宅采取冷弯成型矩形钢管混凝土柱和U型冷弯薄壁组合梁组成钢框架，外墙和楼板采取稻草板，用钢量34kg/m2，造价低廉。1999年，上海现代房地产企业在新疆库尔勒建造了一幢8层框架轻钢住宅，在上海建造了一幢5层交错绗架体系钢结构示范房，用钢量为50kg/m2。，北京赛博思金属结构工程企业建成北京西三旗水电工程处宿舍，建筑面积2500m2，共6层，结构采取钢结构框架一混凝土剪力墙体系，H型钢框架，压型钢板组合楼板，砌块砌注外墙，造价1100元/m2。5月杭萧钢构承建全国最大钢结构住宅示范工程一武汉世纪家园，建筑面积22.97万m2，由12幢24层高层住宅组成。该工程主体结构采取钢结构，楼层板和内外墙板采取杭萧钢构研发CCA隔音、保温、防火板。长沙远大集团在长沙建造钢结构酒店，共18层，建筑面积平方米，该酒店采取H钢框架结构体系，组合楼板，用钢量40kg/m2，工期6天。中国钢结构住宅产业化现实状况分析现在中国钢结构住宅标准化程度低，相关钢结构住宅规范、技术落后，工业化水平均低，展现出“四低两高”特点:工业化水平低，成套技术集成度低，劳动力生产率低，住宅综合质量低;资源消耗高，住宅生产造成污染程度高。住宅产业化还处于初级起步阶段，钢结构住宅产业化行业现实状况能够经过下面几点来叙述:(l)国家仅仅是激励住宅产业化发展，缺乏强制性政策文件，缺乏资金有力支持;(2)企业生产规模小，关键是定制生产，没有形成住宅构件、部品市场供给体系;(3)没有统一标准化模数体制，缺乏完善钢结构住宅规范体系，住宅构件配套性、通用化程度低，住宅构件之间模数难以协调，住宅部品还未形成配套系列;(4)住宅建设仍是粗放型方法，科技贡献率低;(5)节电、节能、节水等优异环境保护技术在住宅上应用少，资源浪费严重；(6)没有形成大住宅产业化集团，没有形成规模化经营;(7)科研投入少，对应技术人才缺乏。钢结构住宅构件标准化和标准单元设计标准化概述钢结构住宅标准化1)标准化定义及特点标准，就是对反复性生产活动做一个统一要求，大家全部参考这个要求从事生产活动，它以科学技术研究和实战经验综合结果为基础，标准实施是为了取得最好生产程序和效益。标准化就是把这个统一标准体系化、系列化、完整化，为钢结构住宅设计、制作、施工安装提供必需依据。住宅标准化基础工作是制订标准，包含技术标准、经济标准和管理标准。标准化目标是合理利用原材料，促进构配件通用性和交换性，实现工业化生产，取得最好经济效果。标准化是钢结构住宅设计、生产、安装一项关键基础性工作，为钢结构住宅设计、生产、施工安装建立必需程序和秩序，是钢结构住宅设计、生产、施工安装遵照其必需准则，它使相关工作程序系统化、规范化、简单化，使钢结构设计、制作、施工安装这一产业链能够高效、正确、连续不停运行，以取得最好经济效益和社会效益。住宅标准化要求建立完善标准化住宅体系，包含住宅构配件、零部件、制品、材料、工程和卫生技术设备和和住宅各部位协调统一参数，从而实现住宅部品通用化、系列化。2)中国钢结构住宅标准化现实状况钢结构住宅突出优点是构配件工厂化加工制作，机械化现场安装，建设周期短。现在大多数钢结构住宅还未很好地表现出这些优势，关键原因在于钢结构住宅构配件还未实现模数化、标准化，没有实现构配件工厂化加工制作，造成现场作业太多，降低了生产效率，造成建设周期长。现在中国钢结构住宅标准化现实状况是:(1)钢结构住宅标准化仅有纲领性文件，具体构配件标准化规范没有颁布，缺乏必需标准化参考依据;(2)认为钢结构住宅应以标准化设计、工业化生产为前提，为做到住宅构配件标准化，住宅平面和空间形态设计应尽可能做到简单、规整，避免不规则细部结构，但造成住宅千篇一律，难以满足住宅需求多样化要求;(3)即使在钢结构住宅设计中有意识去实现住宅构配件标准化，但并没有采取体系化设计方法，而是在传统工业厂房设计基础上，对具体住宅工程进行局部构、配件标准化，极难实现工厂化大批量生产。3)钢结构住宅标准化意义及实现路径标准化是实现钢结构住宅产业化基础。钢材本身规则为标准化提供了前提条件，钢结构住宅标准化就是构配件标准化设计、加工。离开标准化去谈钢结构住宅产业化，那只能是一句空话，钢结构住宅产业化发展能否取得突破，关键取决于其标准化程度高低。实现钢结构住宅标准化应从五个方面入手:(1)规范标准化、体系化，立即结束中国以建造工业钢结构厂房思想来建造钢结构住宅，制订出适合钢结构住宅产业化规范体系;(2)设计标准化，参考民用住宅规范，结合钢结构及钢材特点，综合考虑，使构配件、住宅部品设计模数标准化，便于工厂加工制作和现场安装;(3)生产标准化，对钢材进行标准化成批量加工制作，实现构配件工厂化、机械化生产，降低现场切割量和焊接量，最大程度确保构件质量，提升生产效率和经济效益;(4)安装标准化，标准化安装，提升现场施工效率，缩短施工周期;(5)装修标准化，标准化设计、生产、安装为标准化装修提供了很好前提，装修标准化、一体化对避免二次装修造成材料浪费，保护钢结构住宅主体结构全部有很大意义。4)构件标准化设计应遵照标准(1)经济、适用、方便标准(2)统一性、系列性标准(3)通用性、交换性标准(4)和中国市场钢材尺寸协调标准(5)钢结构住宅构件之间尺寸协调标准模数协调体系模数协调是钢结构住宅构配件标准化设计基础，实现钢结构住宅产业化就是要以模数化构建标准化，以标准化推进工业化，最终实现住宅产业化。模数是一个参考度量单位，经过一个基础度量单位数值扩展成一个模数度量体系，国际通用法则是一个基础模数:IM=100mm。建筑物设计模数通常采取基础模数倍数，依据中国《建筑模数协调统一标准》(GBJ2一86)，中国住宅建筑水平设计模数为3M=300mm，住宅进深、开间、门窗洞口全部采取3M倍数，高度上则采取IM倍数从280mm~330nm不等。住宅产业化前提条件之一就是要实现构、配件模数标准化，所以选择适合钢结构住宅构、配件基础模数是关键。基础模数是住宅结构体系基础度量单位，基础模数确定后，体系内构、配件，住宅部品，应尽可能为基础模数倍数，以利于钢结构住宅构配件工厂加工制作，现场安装。所以，一个建筑体系建构必需首先确定其适用性基础模数，它有三个方面功效:作为建筑设计依据;决定建筑构件正确尺寸;决定体系中建筑物本身和建筑构件位置。同时基础模数建立也需要对已经有建筑设计规范、建筑材料、施工技术水平等原因进行深入研究，确定出最合理、最科学基础模数。模数协调就是制订多种住宅部品生产规格尺寸，使多种住宅部品能正确无误安装到位，不一样企业生产同类部件产品能够通用交换;其次，模数协调是指导建筑师在自己设计住宅中，确保选择部件、设备能合理地安装;最终，利用模数协调组合多样化住宅，满足住户多样化需求。构件标准化钢结构住宅钢柱标准化1)钢柱形式及类别钢结构住宅柱子关键负担竖向荷载，现在钢结构住宅常见钢柱有纯钢柱和钢混柱两种，纯钢柱包含实腹柱和格构式柱，钢混柱包含钢管混凝土柱和钢骨混凝土组合柱。钢管混凝土柱就是在钢管中注入混凝土，使混凝土出于三向受力状态下充足发挥混凝土抗压能力，现在有圆管、方管两种。钢骨混凝土组合柱就是用型钢、工字钢、组合钢等作为钢骨外浇注混凝土，钢骨和混凝土共同负担荷载。2)钢柱标准化传统住宅水平模数通常是以IM=3oomm为基础模数，竖向模数以IM=100mm为基础模数。考虑到和传统住宅接轨，同时参考中国市场上钢材截面尺寸及钢结构住宅设计规范要求，钢柱截面尺寸即钢柱截面宽度和高度以IM=5omm为基础模数，取基础模数扩展模数l00mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm等为钢柱在截面高度和宽度上系列模数，确保钢柱在标准化基础上，形成一个完整设计参考系列。钢结构住宅钢梁标准化1)钢梁形式及类别钢结构住宅钢梁是受弯构件，关键负担弯矩和剪力，有时还负担扭矩，分为实腹式和格构式两种。实腹式钢梁分为型钢梁和组合梁两大类:型钢梁结构简单，工厂化制造，成本低因应用广泛，其截面形式有热轧工字钢、热轧H型钢和槽钢三种，其中H型钢截面分布最合理翼缘内外边缘平行，和其它构件连接方便，在钢结构住宅中H型钢梁应用最广。组合梁通常采取几块钢板焊接成工字型截面、T型截面、箱型截面等，含有较大承载力和刚度，现在在高层超高层住宅在应用较多。格构式梁关键是析架用弦杆替换翼缘，腹杆替换腹板，将弯矩、剪力变为杆件轴向力，适应于较大跨度，但其结构复杂，成本高，应用少。2)钢梁标准化依据《钢结构设计规范》、《钢结构设计手册》型钢表，钢梁最好用H型钢。现在住宅中钢梁和钢柱常常是钢接在一起，钢柱宽度通常大于钢梁宽度，在节点处钢柱把钢梁截面包含在内，所以钢梁标准化设计关键是考虑钢梁、钢柱之间模数协调。为确保钢梁、钢柱模数统一性，同时方便工厂加工、现场施工，钢梁截面以IM=50mm为基础模数，取其扩展模数1oomm、150mm、2(X)mm、250mm、300mm、350mm等为钢梁在截面高度和宽度系列模数。钢结构住宅梁柱节点标准化因为在钢梁柱节点研究滞后，现在钢结构住宅中钢梁和钢柱必需在钢结构加工场预先制作，每一个节点全部需要单独设计、单独制作，无法做到标准化生产，所以，制约了钢结构住宅建设发展。德力企业研究开发装配式节点很好处理了这个问题，其“蝶形节点”能够依据标准化钢梁、钢柱，生产出标准化“钢节点”，将钢结构住宅全部构建标准化生产。装配式节点技术优点及应用领域技术特点现在，多、高层钢结构建筑支撑柱和钢横梁连接全部是采取“构件结构”。所谓“构件结构”就是将建筑中钢结构部分预优异行设计并在钢结构工厂加工制造，然后将加工好钢构件（带有梁柱节点构件）运输到施工现场后再进行组装结构。这种采取“构件结构”通常是采取焊接连接方法，这在钢结构设计中属刚性连接节点。“构件结构”优点是能够提前预加工，在施工现场安装加工好构件比较方便等特点，其缺点是刚性连接节点抗震性不理想，结构中节点设计、加工工艺复杂，加工成本高，焊接时会破坏支撑柱整体性能，同时焊接作业产生很大能源消耗，不能满足国家节能、环境保护、绿色发展要求，而且制成后支撑柱属大构件式结构，制成后运输十分不便。加工难度大、费用高，运输不便，运输成本高，能源消耗等缺点，造成钢结构建筑整体综合造价偏高问题。同时，因为支撑柱上每个节点应力要求均不一样，造成在整个钢结构建筑中全部节点全部要单独设计、单个加工，使整个钢结构建设难以实现标准化、装配化施工。对于大型、特殊、超高钢结构建筑来说，整个建筑就是一个单独设计施工整体，其对价格不是很敏感。不过对大量需要建设标准化住宅建筑，现存焊接节点连接结构使得无法标准化、批量化生产，已成为阻碍住宅钢结构产业化发展最大瓶颈。德力企业开发“蝶形节点”技术关键是应用于钢结构建筑中管型混凝土柱和H型钢梁快速装配连接。含有抗震性能好，安装速度快，标准化程度高等优点，和型钢配合能够做到全部现场装配，克服了现有“构件加工”缺点和不足。技术和产品优势适合大批量、标准化、产业化生产“蝶形节点”是由多个单独部件组成，这些单独部件适合于在机械工厂加工制造，能够成批量生产加工，能够确保加工精度，提升生产效率，降低产品成本，确保产品及制成品质量。适合和住宅产业化配套采取“蝶形节点”以后，建筑围护产品生产企业能够依据自己产品特点，开发、生产、设计一系列满足钢结构住宅产业化标准产品，这些产品能够大批量生产以供施工现场标准化产品。适合快速安装成批量生产“蝶形节点”能够在施工现场使用专用安装机具就能够组装成完整钢结构支撑。这么就能够做到钢结构设计完成后，立即就能够进行结构装配，大大缩短了建设工期。抗震性能愈加好依据清华大学研究试验结果证实，“蝶形节点”本身也参与耗能，而且因为装配卡特殊结构，使得钢梁塑性铰天然外移了一段距离，对结构抗震较为有利。另外，装配式节点不存在拉裂钢管现象，相对于一般焊接节点抗震性能愈加好。符合国家节能、减排政策从整体产品设计和技术应用方面均采取现代制造工业设计理念，将大工业化、产品化、标准化设计理念贯穿一直，使建筑设计、产品制造、现场施工等符合标准化、规模化、产业化、节能化、环境保护化等要求。因为降低了钢结构制造工艺过程，这么就降低了生产钢结构过程中能源消耗，降低了碳排放量，是国家支持和大力发展方向。简化建筑结构设计设计单位使用“蝶形节点”后，能够大大简化结构设计，设计单位在完成建筑方面设计后，只要确定方型钢柱、钢梁尺寸，依据需要数据，就能够在“蝶形节点”产品中找到符合这些要求对应产品，直接将设计图纸交给施工单位进行采购、安装即可，省略了钢结构节点加工企业节点二次设计及加工过程，达成建筑产业化和现场装配化。降低钢结构综合成本建筑钢结构成本应该关键有以下几部分组成：钢材，钢材加工。运输，安装，防火，防腐等。使用“蝶形节点”以后，使用标准节点替换钢材加工工序，大大节省运输费用，经测算能够节省钢结构整体综合费用10%--15%，使钢结构建筑和钢筋混凝土建筑有很强竞争力。应用领域钢结构多层、高层建筑中国城市化进程不可避免。据某咨询企业估计到2030年，将有超出十亿人生活在中国城市中，需要以前所未见大规模进行建设。这就给予中国一个独一无二机会：以一个支持经济增加、保护环境、为其国民提供尽可能高生活品质，并会引发一波极具价值新技术时尚方法，去创建和开发自己城市。中国城市化已经有了长足进展，已经有超出6亿人口以一个比较分散方法，居住在分布于全国各地800个城市中。展望未来，伴随大家越来越多地认识到城市机会，和农业生产缓慢而稳定地向规模更大、资本密集程度更高方向发展，其结果是，一波向城市迁移大潮，将以每十二个月新增1,500万～2,000万常住人口规模，不停涌入中国城市。根据这种速度，在未来20年中，中国将不停扩建其城市，到2030年，全国将达成70％城市化率。中国可能会连续地每十二个月新增1,500多幢30层以上高楼，相当于每十二个月新建一个芝加哥，其结果是，到2030年，中国城市将会超出950个。因为钢结构特点，给中国钢材生产企业和钢结构制造企业带来前所未有机会。德力企业拥有“蝶形节点”技术正是适合应用于这个领域。高抗震等级建筑进入二十一世纪后，全球进入了地震多发时期，前后发生了海地、汶川、日本等大地震。大地震给大家带来很大物质和生命损失，同时对建筑高抗震提出更高要求。国务院总理温家宝不止一次提出“将学校建成最安全地方”。学校、医院、写字楼、机关等公共场所时人员最密集地方，这些建筑抗震性能好坏，直接关系到千百万人民生命大事情。德力企业经过“蝶形节点”产业化研究，经过合理设计，提出在相同用钢量通等条件下，使用“蝶形节点”就能够提升抗震等级，达成提升抗震性目标。海外建筑市场因为中国建筑企业每十二个月在国外承揽大量房屋建设，过去每中标一个国外建设项目，假如是钢结构建筑，就需要在当地建立钢结构加工厂或在中国加工好构件后运输到国外去进行安装，这么不仅造成巨大投资，同时因为国际局势动荡不安，也带来很大风险，一样也使承建企业收益下降。采取德力企业装配式“蝶形节点”技术体系后，只需要在中国生产“蝶形节点”后运输到现场，使用当地或中国采购钢梁和H型钢柱，在施工现场就能完成安装，提升建设速度，加紧资金周转，降低风险，提升企业效益。经济效益分析生产工艺及步骤装配式节点生产工艺及工序步骤（1）装配式节点结构组成说明：节点组成：12图1-1装配式节点通常由（见下图1-1）四对蝶形卡1、和摩擦抗剪桶2两部分组成。蝶形卡1可经过预紧产生对摩擦抗剪板2预压力，同时含有和建筑钢框架结构横梁H型钢翼板相连接功效，负担节点抗弯、抗拉和部分抗剪；摩擦抗剪桶2内侧为摩擦面和柱体相配合，在蝶形卡1预压力下和柱体节点部位形成过盈连接。摩擦抗剪桶12图1-1蝶形卡：1.51.61.71.81.11.91.41.21.3图1-2由两个对称相连半卡组成，每个半卡均含有预紧肩1.1、承载板1.2、连接板1.3、自锁肩1.4、楔块1.51.61.71.81.11.91.41.21.3图1-2（2）零、部件及功效说明：组件部分节点半卡：——形成节点预紧系统关键结构并传输节点横向力；预紧肩：现场装配节点时，装配机具对节点施加预紧对接装置；连接板：和钢框架横梁H型钢梁翼板连接并传输横向力部分；承载板：负担对摩擦抗剪板预紧及横向力最关键部分；自锁肩：使预紧力传输给摩擦抗剪桶基础结构；零件部分：楔块：——传输自锁肩压力、预防在工作时自锁肩传输压力时产生塑变以改善节点动态过载时产生预紧力衰变并处理装配问题；楔块压片：——节点处于动态过载时，帮助填补自锁肩和摩擦抗剪桶间隙储能装置；抗剪销：负担预紧结构预紧力紧固螺栓：实现抗剪销形成预紧功效装置摩擦抗剪桶：——在自锁肩压力作用下和柱壁产生功效剪力并传输节点剪力结构。产品组成关系：装配式节点装配式节点节点半卡1摩擦抗剪桶楔块压片抗剪销紧固螺栓楔块连接板承载板自锁肩预紧肩图3-1(4)装配式节点制作总步骤：产品生产步骤分为：下料、冷成型、部件组焊三大部分。图4-1，组焊组焊冷成型数控切割下料承载板坯自锁肩坯连接板坯摩擦抗剪板坯承载环自锁肩连接板多种规格板摩擦抗桶配件专业外协楔块压片抗剪销节点半卡入库全程质量监测拉伸冲压冲压产品组合图4-1(5)工艺设计标准和控制（以下描述针对自动化数控流水线生产过程工艺设计）。下料工艺：考虑到能够取得高效加工模式，同时可做到除零件配合和定位部分之外大部分可一次加工即能满足设计尺寸正确性和稳定性要求。所以下料工序采取数控火焰切割设备和工艺。需加工零件包含：承载板坯、自锁肩坯、连接板坯、摩擦抗剪板坯等。冷成型工艺：考虑到能确保工件在加工时其机械性能和形状尺寸稳定性、可控性，可经过由冷成型模具、专用刀具工艺手段和方法来确保，所以采取设备为冷冲、冷压和切削等设备。冷成型工艺加工效率高，节能效果显著，适合于大批量生产，形成专业化流水线后可大大降低成本，节能降耗显著。全自动组焊流水线：考虑到产品焊接量相对较少，但对焊接要求复杂性和生产效率要求较高，同时考虑到产品形状尺寸改变较多。所以组焊线关键部分采取焊接机器人系统完成，同时利于对最总终产品实现计算机网络化控制。对提升产品质量控制和生产效率，最大程度提升产品物资系统运转能力，同时提升产品系统性研发能力提供保障。(6)技术管理下料工艺：是产品生产第一道工序，对原材料物理性能、化学性能和机械性能有效控制相关键意义，是稳定后续加工质量基础原因必需给以足够重视，所以应对所用钢板按批次检验钢板出厂质量合格证实文件及材料材质化验、性能试验汇报，并进行化学成份化验和抗拉、抗弯等机械性能抽检以确保产品质量基础原因达成控制标准。化学成份检验：材料化学成份对其焊接性能影响较大。所以确保材质成份控制在要求范围内，是确保其组焊工艺稳定，使焊接性能达成设计要求关键手段之一。所以对材料化学成份采取跟踪控制方法是必需。抗拉、抗弯等机械性能检验：材料机械性能对冷加工工艺设计影响较大。在产品内部工艺管理中对材料机械性能进行监测，是确保其冷成型工艺质量稳定关键原因，所以一样采取跟踪控制方法是必需。产品精度检验：除产品机械性能满足要求之外，其形状尺寸精度将对节点装配性影响较大，将直接影响到和安装机具配合及装配性能，所以控制尺寸精度将利于取得稳定节点使用性能。应严格要求产品及设备检验时间和程序。冷成型工艺：冷成型工艺影响到组焊工艺和产品成型尺寸，尤其对成型产品装配性影响大，所以对所使用模具及专用刀具应由专员负责，同时每班全部应有对应产品检验统计，以确保工装性能处于正常稳定工作状态。冲孔：应要求模具定位板定时检验校核制度，方便确保孔位正确度。冷弯成型：模具冷成型，对所加工工件形状位置尺寸可达成理想控制，并能实现高效生产能力，但应适时监控设备和工装一直处于正常状态，采取动态控制。切削：对无法实现冲压部分，采取切削方法完成并尽可能采取成型刀具完成，以提升尺寸稳定性和加工效率。应严格要求监控刀具工作状态来确保产品加工质量。全自动组焊流水线：采取焊接机器人系统对实现焊接性能稳定性和高效生产能得到较理想操作效果。可经过软件程序对焊接电流、温度、行进速度等原因给以动态控制，确保焊接性能各项指标均能达成理想而稳定控制。其关键在于经过计算机网络技术可达成减低库存、提升物资运转能力和提升系统服务能力。(7)质量控制和产品管理三个工艺过程，分别可成为三个独立子控制系统，对各零、部件质量和库存实现全方面系统管理，并经过计算机控制。以上设计内容均应建立在ISO标准化体制下产品技术管理子系统中，该子系统表现了标准化物资管理、标准化技术管理和标准化服务管理等。总投资预算细目表设备清单