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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(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]

    06年5月30日
    主持人白巖松：接下來(lái)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、各位來(lái)賓：下午好。我不是做房地產(chǎn)的，所以對上午幾位領(lǐng)導談的老八條，新六條不是很熟悉，但是我對房?jì)r(jià)很關(guān)心，我對房子的質(zhì)量，好用不好用很關(guān)心。說(shuō)真話(huà)，現在買(mǎi)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(shí)間比較長(cháng)，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)習一些好的經(jīng)驗。

    　　我是大學(xué)老師，我在學(xué)校里面的職責就是教學(xué)、科研，同時(shí)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(gè)方面。一個(gè)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(gè)和我們房地產(chǎn)說(shuō)有點(diǎn)關(guān)系，但是我是從結構這個(gè)角度，完全是純專(zhuān)業(yè)方面的談?wù)摗?br />
    　　這幾年，特別是近十來(lái)年中國鋼產(chǎn)量飛速增加，為我國建筑鋼結構的發(fā)展提供了一個(gè)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(gè)數是了不得，可以說(shuō)是日本、美國、俄羅斯、韓國四個(gè)國家鋼產(chǎn)量的綜合還要多。我們國家對發(fā)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(lái)的政策，鼓勵用鋼，發(fā)展鋼結構建筑。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(chǎng)需求，拉動(dòng)了中國鋼產(chǎn)量的快速增長(cháng)。從這條曲線(xiàn)可以看到，從1985年以后，我們國家的鋼產(chǎn)量正在逐年增長(cháng)，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(guò)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(shí)間，從兩億噸到3億噸僅僅用了兩年的時(shí)間。下面我們看一下世界主要國家鋼材消耗的比較。紅線(xiàn)代表中國，其他幾條線(xiàn)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(cháng)是飛速的。這樣一個(gè)增長(cháng)比例，可以說(shuō)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(yè)的一種驕傲。作為鋼結構建筑，它的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)是強度高，適合于大跨度和高層結構，一個(gè)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(yōu)先采用鋼結構。鋼結構另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，應該體現在連接方式上。用在寫(xiě)字樓及住宅這一塊，高層結構，基礎比較省。從另外一個(gè)角度來(lái)講，強度高，可利用空間比較大。我們最近參與了一個(gè)青島萬(wàn)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(yè)投資方面就有更大的經(jīng)濟效益。從它的制作加工來(lái)講，它的工業(yè)化程度很高，在工廠(chǎng)生產(chǎn)，便于形成標準化的生產(chǎn)。鋼結構有它的缺點(diǎn)，抗腐蝕性能比較差。

    　　鋼結構也要符合科學(xué)發(fā)展觀(guān)。剛才也提到節能、環(huán)保、建筑和諧、可持續發(fā)展等等。我想鋼結構在這些方面都是容易實(shí)現的。住宅鋼結構有利于實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)化里面包括的內容非常豐富，有標準化、系列化、工業(yè)化等等。如果鋼結構作住宅的話(huà)，可以在工廠(chǎng)生產(chǎn)，工業(yè)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(yè)廠(chǎng)房，在重型工業(yè)廠(chǎng)房，像發(fā)電廠(chǎng)、冶金廠(chǎng)房?？臻g鋼結構，用的比較普遍。網(wǎng)格結構及一些雜交結構體系，肯定是要用鋼結構來(lái)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(chǎng)。另外一塊鋼結構住宅是多高層的鋼結構住宅，十多年來(lái)，特別是我們國家有些大型的鋼結構制作加工企業(yè)，還有一些鋼廠(chǎng)，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(gè)市場(chǎng)，如果鋼結構用在多高層住宅領(lǐng)域，那真是一個(gè)量大面廣的產(chǎn)業(yè)，會(huì )取得巨大的經(jīng)濟效益。

    　　我們剛才談到的輕鋼結構，是工業(yè)廠(chǎng)房的主流形式，經(jīng)濟性能好、投資回收快。過(guò)去用的工業(yè)廠(chǎng)房一般是混凝土結構的，現在幾乎不用了?，F在國外，工業(yè)廠(chǎng)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(mén)式剛架。這張圖片是一種新的門(mén)式剛架。為了提高構建的經(jīng)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(yè)廠(chǎng)房肯定少不了應用鋼結構，適用于50噸100噸的大噸位吊車(chē)，冶金工業(yè)廠(chǎng)房、化工工業(yè)廠(chǎng)房，電廠(chǎng)等等。大跨度及空間鋼結構適用于網(wǎng)架、網(wǎng)殼，張拉結構等等。工程實(shí)例(圖)：大家比較熟悉的國家體育場(chǎng)鳥(niǎo)巢，是由24片門(mén)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(gè)造型，稱(chēng)鳥(niǎo)巢。這張圖片是一個(gè)側面立柱焊接柱腳。還有新白云國際機場(chǎng)，是國家“十五”期間重點(diǎn)建設項目。這張圖片是新建成的主航站樓。這是一個(gè)梭型柱承載力的實(shí)驗。國內外還沒(méi)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(huì )展中心，是一個(gè)開(kāi)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(huì )展中心，也是全鋼結構建筑，跨度在126米。這是澳門(mén)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(gè)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(gè)是阿拉伯大廈，我們從另外一個(gè)側面看，用了一個(gè)三管梭型格構柱。這是天津泰達市民文化廣場(chǎng)。這是朝陽(yáng)摩天輪，它的跨度和直徑應該是208米，輪軸的直徑是6米，長(cháng)度是28米，這個(gè)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(xié)議。建成以后，也是世界第一大。光一個(gè)座艙可以坐到48個(gè)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(diǎn)的實(shí)驗。第二塊是主樓的抗震分析。第三塊是主樓施工過(guò)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(shí)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(gè)體系，一個(gè)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(lái)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(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，還是樓板問(wèn)題、墻板問(wèn)題，結構體系問(wèn)題、穿管線(xiàn)的問(wèn)題。對于多層和高層的鋼結構住宅問(wèn)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(wèn)題比較多。作為一個(gè)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，我們現在正在參與編制兩本規范，一本規范是產(chǎn)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(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)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(wèn)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(wèn)題應把圍護與承重結構融為一體，二者不可分開(kāi)，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(hù)型 樣板間)是一個(gè)典型的輕鋼別墅小區，現在已經(jīng)賣(mài)完了。杭州的桃花園小區，這個(gè)項目我們也參與了，正在建設之中，也是一個(gè)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(jìn)行優(yōu)化集成的節能和環(huán)保型居住建筑。

    　　多層及高層鋼結構住宅要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：墻板問(wèn)題、樓板問(wèn)題、防火、防腐問(wèn)題，結構體系問(wèn)題等等?，F在好多單位和研究院聯(lián)合攻關(guān)。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(gè)鋼框架，如果我們按照6層12層18層考慮，其用鋼度比較見(jiàn)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(wèn)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(méi)有形成產(chǎn)業(yè)鏈。難點(diǎn)在于鋼結構配套，外墻板不好。有很多廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)新的墻板，技術(shù)不成熟，價(jià)格比較貴，還有一點(diǎn)是搞研發(fā)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員相對比較少，我想應該是產(chǎn)學(xué)研結合，不能完全指望設計院。

    　　重點(diǎn)解決好圍護結構：墻板要開(kāi)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(gè)分級。有好住宅、差住宅。建設部出臺了一個(gè)《商品住宅性能評定辦法和指標體系》，有1A、2A、3A。3A最高。滿(mǎn)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。

    　　鋼結構住宅的造價(jià)，作為一個(gè)投資商、開(kāi)發(fā)商最關(guān)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(jīng)濟發(fā)展永遠以出乎人意料的速度向前走。財政部部長(cháng)非常擔心，因為又呈現過(guò)熱不合理的因素，一談到過(guò)熱不合理，鋼鐵首當其沖，因為現在鋼鐵的利用量已經(jīng)是全世界絕對的前列。去年開(kāi)始澳大利亞鐵礦石不斷要求漲價(jià)，最后又在艱苦的博弈過(guò)程中，我第一個(gè)要問(wèn)您的問(wèn)題就是政府玩命的調控房?jì)r(jià)，有沒(méi)有可能調控房?jì)r(jià)調控的還算行的時(shí)候，但是一把被鋼材料價(jià)格的上漲使房?jì)r(jià)的成本進(jìn)一步的上漲？

    　　郭彥林：這幾年鋼價(jià)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(guò)熱了，需求跟不上。盡管鋼廠(chǎng)的產(chǎn)量不斷增加，但是需求更大，鋼鐵價(jià)錢(qián)一下子上漲。對鋼結構住宅的發(fā)展應該說(shuō)是一個(gè)嚴重的打擊。從今年初，鋼鐵開(kāi)始回落了。也可能有一個(gè)不好的信號是什么呢？可能再過(guò)若干年，會(huì )供大于求，好多鋼廠(chǎng)面臨著(zhù)倒閉的危險。也是非?？膳碌?。

    　　主持人白巖松：但是這也是一個(gè)階段性的東西。比如進(jìn)又在進(jìn)行鐵礦石的價(jià)格博弈，短期內可以預見(jiàn)的，鋼鐵到過(guò)一個(gè)高的地方，現在又回落了，這是不是一個(gè)喘息？

    　　郭彥林：鋼產(chǎn)量?jì)r(jià)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(shí)都是一個(gè)新類(lèi)型，就像您是清華大學(xué)土木工程的。當時(shí)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(chǎng)，它應該很多，但是我們最怕它影響安全，但是不像過(guò)去混凝土，經(jīng)過(guò)了很多年的測試。前年安德魯設計的機場(chǎng)忽然出現了問(wèn)題，大家立即擔心國家大劇院的問(wèn)題包括上海機場(chǎng)的問(wèn)題，您覺(jué)得我們現在真的那么可靠了，因為畢竟真的沒(méi)有經(jīng)過(guò)這么多年的檢驗，會(huì )不會(huì )一些大型建筑，再過(guò)十年二十年會(huì )出現問(wèn)題？

    　　郭彥林：我是搞結構的，關(guān)注結構安全問(wèn)題。我們國家鋼結構發(fā)展的水平來(lái)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(shí)際上全部都是中國人在做結構。我想從安全這個(gè)角度，我們每天都在做實(shí)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(guò)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(shí)候，恰恰存在著(zhù)一個(gè)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(fēng)”，您剛才講了幾要種型的住宅，是不是僅僅是一個(gè)試點(diǎn)，中小的房地產(chǎn)企業(yè)，沒(méi)有必要跟風(fēng)去做鋼結構民用住宅？

    　　郭彥林：因為鋼產(chǎn)量已經(jīng)達到3.7個(gè)億了，這么多鋼，我們國家建設用鋼材才用到1-2%，國外已經(jīng)達到5%以上，相對來(lái)說(shuō)，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(yè)，包括萊鋼和馬鋼等等這樣的鋼加工企業(yè)，都在投巨資，建設部也出臺了很多政策，而且立了40多個(gè)課題。我希望它能夠成功。

    　　主持人白巖松：但是企業(yè)家還會(huì )有自己的考慮。接下來(lái)最后兩個(gè)問(wèn)題，大家有沒(méi)有要提問(wèn)的。

    　　嘉賓提問(wèn)：河北省也是鋼鐵大省，因此房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商要利用好。從中國目前鋼鐵幾個(gè)作用層次看和組成分類(lèi)看，作為一個(gè)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商，覺(jué)得目前鋼鐵市場(chǎng)、鋼鐵的科技含量能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要嗎？

    　　郭彥林：對于鋼結構住宅是沒(méi)有問(wèn)題，因為它是一個(gè)普通的結構。目前是怎么做得更好一點(diǎn)，安全上的問(wèn)題。鋼結構住宅不可能成為一個(gè)主流，只能是各種形式并存，相互補充。

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

    　　郭彥林：我國的鋼廠(chǎng)和國外的鋼廠(chǎng)比較，從產(chǎn)量來(lái)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(lái)講，你說(shuō)的也對，各種鋼材，我們國家的鋼材還遠遠滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需要，但是優(yōu)質(zhì)鋼材是是用在其他方面的。滿(mǎn)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(gè)用戶(hù)，你要什么戶(hù)型，我就給你組合什么戶(hù)型，但是這個(gè)東西有一個(gè)發(fā)展過(guò)程。

    　　主持人白巖松：這是雞生蛋的問(wèn)題。老百姓有了新戶(hù)型了，對傳統戶(hù)型的告別。是先建筑商有了這種需求反饋到廠(chǎng)商那里，還是廠(chǎng)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(chǎng)的需要。作為開(kāi)發(fā)商來(lái)講，傳統的結構形式已經(jīng)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(huán)保、節能，但是有一個(gè)過(guò)程。做出來(lái)的東西還要經(jīng)過(guò)時(shí)間的考驗。鋼結構住宅要解決防火問(wèn)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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