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清華教授郭彥林：混凝土與鋼結構比較，二者基本可以持平

作者：建筑鋼結構網    
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土木工程系教授郭彥林演講。

    　　郭彥林：各位領導、各位來賓：下午好。我不是做房地產的，所以對上午幾位領導談的老八條，新六條不是很熟悉，但是我對房價很關心，我對房子的質量，好用不好用很關心。說真話，現在買到的房子好多都不好用。更談不上什么節能、保溫、隔熱的條件。我在德國待的時間比較長，德國房子的質量我還是非常看好，絕對是頂尖的，我希望我們在這一方面還是向國外學習一些好的經驗。

    　　我是大學老師，我在學校里面的職責就是教學、科研，同時我們這幾年也參與了國家一些大型的鋼結構工程項目。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展情況是怎么樣的。另外一塊是鋼結構在公共建筑中的應用情況。還有最后一塊我要談的是鋼結構在住宅方面，這個和我們房地產說有點關系，但是我是從結構這個角度，完全是純專業方面的談論。

    　　這幾年，特別是近十來年中國鋼產量飛速增加，為我國建筑鋼結構的發展提供了一個物質條件。到了2005年，我們國家鋼產量已經達到3.7億噸，這個數是了不得，可以說是日本、美國、俄羅斯、韓國四個國家鋼產量的綜合還要多。我們國家對發展鋼結構的政策，50到60年代，國家是限制建設用鋼的。到70、80年代，在建筑方面，國家提倡節約用鋼。 2000年以后，國家出來的政策，鼓勵用鋼，發展鋼結構建筑。因為我們的鋼產量已經達到了3.7億噸(2005年)，強勁的市場需求，拉動了中國鋼產量的快速增長。從這條曲線可以看到，從1985年以后，我們國家的鋼產量正在逐年增長，都在20%以上，2004年中國鋼產量達到2.7億噸，2005年中國鋼產量已經超過3.6億噸。中國鋼產量從1億噸發展到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，應該是難以置信的，也是令人震驚的中國鋼鐵企業的一種驕傲。作為鋼結構建筑，它的優點，一個是強度高，適合于大跨度和高層結構，一個是抗震性能好，主要表現為延性好，在抗震設防烈度比較高的地區，優先采用鋼結構。鋼結構另外一個優點是施工速度快，應該體現在連接方式上。用在寫字樓及住宅這一塊，高層結構，基礎比較省。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，國外的設計就是用高強度的鋼材，柱子端面比較小，從商業投資方面就有更大的經濟效益。從它的制作加工來講，它的工業化程度很高，在工廠生產，便于形成標準化的生產。鋼結構有它的缺點，抗腐蝕性能比較差。

    　　鋼結構也要符合科學發展觀。剛才也提到節能、環保、建筑和諧、可持續發展等等。我想鋼結構在這些方面都是容易實現的。住宅鋼結構有利于實現產業化。產業化里面包括的內容非常豐富，有標準化、系列化、工業化等等。如果鋼結構作住宅的話，可以在工廠生產，工業化程度比較高。鋼結構的應用范圍，首先在輕鋼結構，主要形式是工業廠房，在重型工業廠房，像發電廠、冶金廠房。空間鋼結構，用的比較普遍。網格結構及一些雜交結構體系，肯定是要用鋼結構來做的。多高層鋼結構，國貿三期等等這樣一些高層結構大部分都采用了鋼結構。高聳結構像電視塔，大多用鋼結構。橋梁鋼結構用的更多了。對于鋼結構在住宅，總體有兩大塊。第一塊是輕型裝配式的鋼結構住宅，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。另外一塊鋼結構住宅是多高層的鋼結構住宅，十多年來，特別是我們國家有些大型的鋼結構制作加工企業，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構住宅。因為大家看好這個市場，如果鋼結構用在多高層住宅領域，那真是一個量大面廣的產業，會取得巨大的經濟效益。

    　　我們剛才談到的輕鋼結構，是工業廠房的主流形式，經濟性能好、投資回收快。過去用的工業廠房一般是混凝土結構的，現在幾乎不用了。現在國外，工業廠房也是這種結構形式，在我們國家，包括比較偏遠的地方現在也在采用門式剛架。這張圖片是一種新的門式剛架。為了提高構建的經濟效益，現在在歐洲、德國、奧地利出現了腹板波折的工形構件，大大地提高了它的承載力。重型工業廠房肯定少不了應用鋼結構，適用于50噸100噸的大噸位吊車，冶金工業廠房、化工工業廠房，電廠等等。大跨度及空間鋼結構適用于網架、網殼，張拉結構等等。工程實例(圖)：大家比較熟悉的國家體育場鳥巢，是由24片門式格構式剛架旋轉而成，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。國內外還沒有這方面的研究成果。國家大劇院也是鋼結構的。廣州新體育館也是鋼結構的，這是一張效果圖。還有南通體育會展中心，是一個開合屋蓋結構，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，也是全鋼結構建筑，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構地研究算例。這是英國千年穹頂，這個是阿拉伯大廈，我們從另外一個側面看，用了一個三管梭型格構柱。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，正在找中國建設總公司談總包合作協議。建成以后，也是世界第一大。光一個座艙可以坐到48個人。

    　　高層鋼結構方面，在公共建筑，如辦公樓、醫院及商店、建材超市等等應用比較廣泛。

    　　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整的計算。第四塊內容是安裝玻璃幕墻時主體結構的變形對玻璃幕設計和形成的影響。

    　　下面談鋼結構住宅。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構。墻板和樓板是由兩塊OSB板內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型鋼結構。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。

    　　近年來多高層鋼結構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。關鍵的技術問題，還是樓板問題、墻板問題，結構體系問題、穿管線的問題。對于多層和高層的鋼結構住宅問題比較多，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，技術條件是具備了，主要是國外技術比較成熟。這這一方面，我們現在正在參與編制兩本規范，一本規范是產品規范，另外一本是設計規程。

    　　對于輕型裝配式住宅鋼結構，關鍵的技術問題還是墻板體系及構成，樓板體系及構成，屋架結構，連接及構造處理，側向支撐，還有設計和計算等問題。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。設計問題應把圍護與承重結構融為一體，二者不可分開，應定義為盒子結構及盒子受力原理。

    　　在國內，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，現在已經賣完了。杭州的桃花園小區，這個項目我們也參與了，正在建設之中，也是一個很大的小區。多層及高層鋼結構住宅是另外一種體系，可定義為是以鋼構建為主要承重骨架，以輕體材料作為內外墻壁，與功能配套的水電暖廚衛設備進行優化集成的節能和環保型居住建筑。

    　　多層及高層鋼結構住宅要解決的關鍵技術問題：墻板問題、樓板問題、防火、防腐問題，結構體系問題等等。現在好多單位和研究院聯合攻關。結構體系應該根據不同的抗震設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。高層鋼結構建筑用鋼量，一般是每平方米120公斤到160公斤/平方米。

    　　目前對多高層鋼結構住宅存在的主要問題是技術和產品不配套，研發與生產關系不順，沒有形成產業鏈。難點在于鋼結構配套，外墻板不好。有很多廠家開發新的墻板，技術不成熟，價格比較貴，還有一點是搞研發的專業技術人員相對比較少，我想應該是產學研結合，不能完全指望設計院。

    　　重點解決好圍護結構：墻板要開發各種新型墻板，也可以利用砌塊。

    　　對墻板要求：質量輕、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。建設部出臺了一個《商品住宅性能評定辦法和指標體系》，有1A、2A、3A。3A最高。滿足適用性能、安全性能、耐久性能、環保性能、經濟性能等等。

    　　鋼結構住宅的造價，作為一個投資商、開發商最關心。如果做的好，混凝土與鋼結構比較，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。中國經濟發展永遠以出乎人意料的速度向前走。財政部部長非常擔心，因為又呈現過熱不合理的因素，一談到過熱不合理，鋼鐵首當其沖，因為現在鋼鐵的利用量已經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控房價，有沒有可能調控房價調控的還算行的時候，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，也可能是經濟發展過熱了，需求跟不上。盡管鋼廠的產量不斷增加，但是需求更大，鋼鐵價錢一下子上漲。對鋼結構住宅的發展應該說是一個嚴重的打擊。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。也是非常可怕的。

    　　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，短期內可以預見的，鋼鐵到過一個高的地方，現在又回落了，這是不是一個喘息？

    　　郭彥林：鋼產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，就像您是清華大學土木工程的。當時他們研究木建筑，他們研究傳統的，您現在研究鋼建筑，它作為新的建筑材料出現在建筑市場，它應該很多，但是我們最怕它影響安全，但是不像過去混凝土，經過了很多年的測試。前年安德魯設計的機場忽然出現了問題，大家立即擔心國家大劇院的問題包括上海機場的問題，您覺得我們現在真的那么可靠了，因為畢竟真的沒有經過這么多年的檢驗，會不會一些大型建筑，再過十年二十年會出現問題？

    　　郭彥林：我是搞結構的，關注結構安全問題。我們國家鋼結構發展的水平來講，結構分析計算這一塊，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，大跨度結構，我們采用的是國際招標的形式，80%到90%是國外中標，實際上全部都是中國人在做結構。我想從安全這個角度，我們每天都在做實驗室，有組合結構，還有鋼結構等等。從結構設計理論上應該是成熟的、可靠的。對于事故的出現，我想主要還是因為施工過程中偷工減料等等一些不規則的行為造成的。

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

    　　郭彥林：因為鋼產量已經達到3.7個億了，這么多鋼，我們國家建設用鋼材才用到1-2%，國外已經達到5%以上，相對來說，還有一定的距離。房地產商，包括高校的老師、科研單位都把目標投到住宅這一塊，如果鋼結構真的用在住宅這一塊，效益是巨大的，因此現在一些企業，包括萊鋼和馬鋼等等這樣的鋼加工企業，都在投巨資，建設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，因此房地產開發商要利用好。從中國目前鋼鐵幾個作用層次看和組成分類看，作為一個房地產開發商，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：對于鋼結構住宅是沒有問題，因為它是一個普通的結構。目前是怎么做得更好一點，安全上的問題。鋼結構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，根據目前老百姓的需求逐步提高，房地產發展應該有創新，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，從產量來講，是居世界第一，如果用13億人去除，恐怕是倒數第一了。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，但是優質鋼材是是用在其他方面的。滿足建筑商是可以的。設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，還是廠商已經生產了符合這種鋼材，才產生了這樣的模式。

    　　郭彥林：我想首先是市場的需要。作為開發商來講，傳統的結構形式已經很多很多。他們也在探求新的結構形式及建材應用。要體現綠色、環保、節能，但是有一個過程。做出來的東西還要經過時間的考驗。鋼結構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，如果鋼結構做樓板肯定是不適合的。但是結構骨架可以是鋼結構的。剛才提到輕鋼別墅國外用的比較多。
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