北京首钢国际工程技术有限公司
概括
近年来，国家大力推进装配式建筑的发展，制定了发展目标和相关扶持政策。对现有的政策进行了收集、总结、整理和分析，可以为政府制定下一步的政策提供参考。从项目生命周期的各个阶段以及项目本身的各个专业环节系统地介绍了装配式高层钢结构住宅建筑的特点，并分别介绍了装配式高层钢结构住宅建筑给相关利益者带来的好处，为更好地推广装配式高层钢结构住宅建筑提供了基础信息。结合实际工程案例，阐述了高层钢结构住宅建筑发展中的瓶颈，并给出了初步的解决建议。
自1999年以来，国家和地方政府不断出台一系列政策、标准和规范，推动住宅产业化。2016年以后，政策发布越来越频繁钢结构隔层施工方案，国家对装配式建筑的支持力度也越来越强。国家大力推广装配式建筑，一是基于全球能源、环境危机日益严峻，绿色生态、绿色建筑、可持续发展理念逐渐深入人心的现状。二是基于当前我国农民工数量逐年减少的现实，再过几年，农民工用工荒问题将异常严峻。装配式高层钢结构住宅本身具有独特的预制属性，工业化程度高，施工现场湿作业少，施工过程中绝大部分工作由产业工人完成，而不是原来的农民工，亟待加大力度推广其市场份额。
在国家和各级政府的大力支持下，各单位、高校对高层钢结构住宅进行了广泛的研究和项目试验，初步积累了一定的工程经验和研究成果。在装配式建筑产业化初具规模的背景下，各级政府也在着力研究制定新的扶持政策，推动产业纵深发展。
1 产业政策及分析
就装配式建筑行业而言，我国发展起步较晚，但自上世纪 90 年代以来，国家陆续出台了相关政策法规。到 2016 年，各项装配式建筑政策如雨后春笋般涌现，装配式建筑驶入发展的快车道。其中，装配式高层钢结构住宅完全符合我国化解钢铁产能过剩、实现建筑工业化、发展绿色建筑的战略要求。
1.1 产业政策
1.1.1 中央层面的政策
近年来，国务院及住房和城乡建设部（以下简称住建部）出台了一系列政策，我们按时间顺序整理如下，如图1、图2所示。
图1 国务院发布相关政策
图2：住房和城乡建设部发布相关政策
1.1.2 地方政府政策
在中央大力推动装配式建筑产业发展的同时，各级地方政府也在积极制定装配式建筑的发展目标，其中北京、河北、江西等地比较有代表性。北京要求到2018年，装配式建筑占新建建筑面积比重达到20%以上，到2020年，装配式建筑占新建建筑面积比重达到30%以上；河北省要求到2020年，全省装配式建筑占新建建筑面积比重达到20%以上，其中钢结构建筑占新建建筑面积比重不低于10%，到2025年，装配式建筑面积比重达到30%以上；江西省要求，到2018年，全省新建建筑中采用装配式建筑的建筑比例达到10%，其中政府投资项目达到30%，到2020年达到30%，其中政府投资项目达到50%，到2025年力争达到50%，符合条件的政府投资项目全部采用装配式建筑……
各级地方政府除制定发展目标外，还制定了有不同侧重点的支持政策，北京、广西、石家庄、河北、安徽等省市比较有代表性，具体政策内容见表1。
表1 地方政府支持政策
1.2 政策分析
对收集到的政策进行分类、归纳和整理后可以发现，产业政策（图3）基本分为发展目标、扶持政策、EPC（工程总承包）和监管三个方面。
图3 装配式建筑政策分析
1.2.1 发展目标
在装配式建筑产业发展目标方面，国务院及地方政府基本明确了近期目标和中远期目标，其中海南省要求最高，装配率达到30%，被很多省份作为装配式建筑的中远期目标。
1.2.2 支持政策
经过梳理，各级政府制定的支持政策基本可以分为经济激励、金融支持和行政支持三类。其中，经济激励包括财政奖励、区域奖励、增值税退税等；金融支持包括资金补贴、贷款额度增加等；行政支持包括缩短审批时间、税收优惠、优先用地等。
1.2.3工程总承包与监理
作为近年来兴起的产业，装配式建筑传统建设模式已难以适应工程总体协调，根据其自身特点，总承包模式被成功借用为各级政府大力推广的装配式建筑建设模式。同时，各省市都在努力完善监理体系，制定适合装配式建筑推广应用的审批、设计、施工、监理、验收、运营等技术导则，建立完善结构体系、现场装配施工、部品部件及整体建筑评估认证体系和监督检测体系。
2行业特点及优势
2014年住房城乡建设部发布《装配式混凝土结构建筑技术规范》；2016年住房城乡建设部发布《装配式木结构建筑技术标准》；2017年住房城乡建设部发布《装配式钢结构建筑技术标准》；2017年底住房城乡建设部发布《装配式建筑评价标准》，并给出了装配式建筑的定义：由预制的部品、构件在现场组装而成的建筑。无论从建筑的建造工艺流程来看，还是从建筑的各个专业环节来看，装配式高层钢结构住宅都具有与传统建筑截然不同的鲜明特点。
2.1 施工工艺特点
2.1.1 建筑设计模块化
对于装配式高层钢结构住宅，在设计阶段就要考虑生产、施工环节，尽可能做到模块化，实现标准化、一体化设计。在设计过程中与构件加工厂紧密结合，不再像传统住宅设计那样与施工脱节。
2.1.2零部件生产工业化
与传统建筑相比，工厂生产阶段不再仅仅生产原材料，还生产构件，从而增加了产业工人的就业岗位，也使得构件生产过程的污染控制更容易实现。同时构件精度也大大提高，为高层钢结构住宅的品质奠定了坚实的基础。
2.1.3 现场施工装配
在施工阶段，传统现浇混凝土高层住宅主要以现场湿作业和手工操作为主，施工人员也以农民工为主，整体素质不高，专业化程度不高。而装配式高层钢结构住宅则不同，由于设计阶段充分考虑了施工过程中可能遇到的问题，实行模块化设计，施工阶段难度大大降低，湿作业大大减少，现场施工实现预制化，施工队伍专业水平明显提高。
2.1.4 装饰装修一体化
进入装修阶段，传统住宅多为毛坯房，居民经过二次装修后入住，二次装修过程耗费大量人力、物力，噪音污染严重。高层钢结构住宅可实现装修与建筑设计同步进行，达到装修一体化的效果，最大程度为居民提供良好的居住体验。
2.1.5生命周期信息化
装配式高层钢结构住宅通过工程总承包（EPC）管理模式，改变了以往管理外包、专业协作不顺畅的局面，结合BIM技术与平台，实现施工全过程信息化管理，从而优化整体效益。
2.2 各专业特点
从建筑、结构、给排水、暖通空调、电气等方面来看，装配式高层钢结构住宅建筑也具有区别于传统建筑的鲜明特点。
2.2.1 建筑行业的特征
从建筑角度来看，从户型设计到平面布置、立面布置，装配式高层钢结构住宅遵循的原则是模块化、标准化、SI设计理念（图4）。这些原则可以使住宅构件的生产和建造快速高效，同时方便居民随着家庭成员数量的变化而改变公寓类型。
图 4 构建模块化
2.2.2 结构学科特征
装配式高层钢结构住宅采用“框架+抗侧力构件”作为承重骨架，采用组合楼板、钢桁架楼板作为楼板，与预制楼梯、预制阳台板、预制空调板等辅助构件一起构成装配式高层钢结构住宅的主体结构（图5）钢结构隔层施工方案，大大提高了整个设计、施工过程的工业化程度。
图5 主体结构
2.2.3 管道和电力的特点
装配式高层钢结构住宅的水暖、电力与传统现浇房屋不同，往往采用一体化厨卫，采用同层排水技术，实现管线分离（图6），有效避免跨楼层渗漏问题，产权清晰，不会产生纠纷。
图6 同层排水与夹层排水
2.3 产业优势
装配式高层钢结构住宅作为新兴产业，为相关方带来不同程度的效益。对于政府而言，带来产业升级，使建筑业走上绿色发展的道路，将产生巨大的社会效益和环境效益；对于开发商而言，缩短开发周期，提高资金利用率；对于住户而言，装修方便，户型调整几乎不受空间限制，钢结构更加安全；对于设计方而言，由于采用模块化、标准化设计，施工图阶段的设计周期大大缩短，设计人员可以将更多的精力投入到项目方案的设计上；对于施工方而言，装配式高层钢结构住宅施工快速、高效，机械化程度高，同时由于引入了模块化、标准化设计，在施工过程中可以避免大量的碰撞问题，可以有效节省资源和时间；对于监理方而言，BIM信息技术可以对施工全过程、各个环节进行实时监控；对于运维方来说，可实现BIM信息化、智能化管理，相关方利益如图7所示。
图7 相关方利益
3 工程案例及发展瓶颈
近年来，北京首钢国际工程有限公司相继完成了铸造村4号、7号钢结构住宅项目、二通厂区南区安置房项目等一批装配式高层钢结构住宅项目，积累了一定的经验，对其发展瓶颈有了更深刻的认识，初步探索出了一条突破之路。
3.1 项目案例
3.1.1 珠城村4号、7号钢结构住宅项目
项目位于北京市石景山区朱竹村。4号楼、7号楼钢结构住宅总建筑面积35164平方米，其中地上建筑面积30711平方米（4号楼14272平方米、7号楼16439平方米），地下建筑面积4453平方米。4号楼地上13层、地下2层；7号楼地上15层、地下2层。地上部分为住宅，层高2.9米；地下1层为自行车库；地下2层战时为人防掩体，平时为办公室。
项目主体结构采用钢框架-支撑结构体系，楼面采用组合楼面，阳台、楼梯、空调板为预制构件，外墙采用200mm厚新型加气条板，室内采用集成装饰技术，包括：同层排水、架空地板、集成卫生间、集成厨房等，屋顶采用太阳能集热器（图8）。
图8：铸村钢屋现场
3.1.2二通厂南区棚户区改造安置房项目
项目总建设用地规模20770.75㎡，总建筑面积73772.31㎡，包括4栋一级高层住宅、配套公建、幼儿园、垃圾站等。地下为大型车库。高层钢结构住宅地下2层，地上24、24、21、22层，层高2.9m；地下车库3层，含人防。小区所有建筑均为钢结构，在全国属首例（图9）。高层住宅墙板采用一体化装饰板，首次在高层钢结构住宅中采用钢框架-扣压钢板剪力墙结构体系，并应用了装饰装修一体化、BIM等技术。本项目的建设是建筑工业化建设的里程碑。
图9 二通钢结构厂房现场
3.2 发展瓶颈
通过工程实践发现，制约装配式高层钢结构住宅发展的瓶颈主要在于主体结构的防腐性能和外墙板的综合性能。目前，虽然采用耐候钢可以增强主体结构的防腐性能，且通过耐候试验证明其耐久性满足相关要求，但由于缺乏工程实例，工程界对此仍存在一定质疑。
外墙的性能指标主要有保温、隔音、防渗、防裂、防火、建筑美观等；经济指标主要有原材料、生产工艺、输送机安装等；生产安装又分为工厂生产和现场施工。目前市场缺少一种能达到各项性能指标平衡的墙板。
目前，通过金字塔原理分析墙板各项性能指标要求后，研发方向直接针对新型墙板主材、连接节点的研发。
4 结论
总体来看，与发达国家相比，我国装配式建筑尚处于起步阶段，同时由于国情特殊，我国高层钢结构住宅很难参考国外案例。但从长远来看，高层钢结构住宅不仅可以大大提高建筑工业化水平，实现绿色建筑理念，还可以为国家提供钢材战略储备。应加大推广力度，通过产学研结合，搭建新产品研发平台，推动高层钢结构住宅产业发展。
来源：高占阳,袁妮飞,李红光等.装配式高层钢结构住宅现状及发展瓶颈研究[J].钢结构,2019,34(5):56-60。
doi: 10.13206/j.gjg201905014
