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    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(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(jià)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(shí)間比較長,德國房子的質(zhì)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(xué)習(xí)一些好的經(jīng)驗(yàn)。

        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(shí)我們這幾年也參與了國家一些大型的鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目。今天我的匯報(bào)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(diǎn)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(dá)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?yàn)槲覀兊匿摦a(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了3.7億噸(2005年),強(qiáng)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(dá)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(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(diǎn),一個是強(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)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(jì)就是用高強(qiáng)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(jì)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(diǎn),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(shí)現(xiàn)的。住宅鋼結(jié)構(gòu)有利于實(shí)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。空間鋼結(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?yàn)榇蠹铱春眠@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(jì)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(jì)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。現(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(yuǎn)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(jì)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(shí)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(jī)場,是國家“十五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)。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(dá)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(xiàng)目是國外投資的,是EPC項(xiàng)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(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。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(jì)算。第四塊內(nèi)容是安裝玻璃幕墻時(shí)主體結(jié)構(gòu)的變形對玻璃幕設(shè)計(jì)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(hù)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(jì)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(jì)和計(jì)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(jì)問題應(yīng)把圍護(hù)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(xiàng)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(jìn)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。現(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(diǎn)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(jià)格比較貴,還有一點(diǎn)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(jì)院。

        重點(diǎn)解決好圍護(hù)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(qiáng)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(jì)性能等等。

        鋼結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià),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(bào)告就到這里。

        主持人白巖松:謝謝郭教授。中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展永遠(yuǎn)以出乎人意料的速度向前走。財(cái)政部部長非常擔(dān)心,因?yàn)橛殖尸F(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?yàn)楝F(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(jià),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(jià),有沒有可能調(diào)控房價(jià)調(diào)控的還算行的時(shí)候,但是一把被鋼材料價(jià)格的上漲使房價(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(jì)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(jià)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(xiǎn)。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(jìn)又在進(jìn)行鐵礦石的價(jià)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(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)都是一個新類型,就像您是清華大學(xué)土木工程的。當(dāng)時(shí)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(jì)的機(jī)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(jī)場的問題,您覺得我們現(xiàn)在真的那么可靠了,因?yàn)楫吘拐娴臎]有經(jīng)過這么多年的檢驗(yàn),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(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(jì)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?yàn)槭┕み^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(shí)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(diǎn),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?yàn)殇摦a(chǎn)量已經(jīng)達(dá)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(dá)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?yàn)樗且粋€普通的結(jié)構(gòu)。目前是怎么做得更好一點(diǎn),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(bǔ)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)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(shí)間的考驗(yàn)。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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