概述
钢结构是一种重量轻、强度高、抗震性好、节能环保、可回收利用的建筑材料，顺应了发展节能建筑的潮流和经济持续健康发展的要求，目前，我国钢结构所用钢材仅占钢材产量的6%-7%，远低于发达国家30%-40%的水平。特别是在大型住宅建筑和中小跨度桥梁中，应用比例不足1%。因此，我国钢结构发展空间巨大。“十三五”我国钢结构行业产量目标是力争达到1亿吨，其中钢管预计占钢结构的10%-12%。近年来，钢管（无缝管、焊管、方管等）结构由于其优越的结构性能和美观的建筑外观，应用范围得到了迅速发展，几乎覆盖了所有的钢结构领域，民用建筑（如住宅、学校、商店、机场航站楼、火车站、大型展览馆、体育场馆、会议厅、纪念馆等）、工业建筑（工业厂房及辅助、发电、仓储等厂房）、桥梁、水坝、海上平台、特高压输电工程、杆塔等都广泛应用了钢管结构。钢管结构的优势在于能把人们对建筑的功能要求、感官要求和经济效益要求完美地结合起来。
钢结构用钢管的优点
1）钢管（方形、矩形）截面与普通开口截面钢材相比，具有表面光滑、无死角、表面积小的特点，不仅有利于节省防腐、防火涂料，而且便于清灰；
2）钢管截面阻力系数较小，因此在流体环境（如风、水流）中使用时具有显著的优势；
3）截面具有双轴对称、质心与剪切中心重合等特点；截面惯性矩各轴相同，作为弯、压结构具有突出的优点；截面封闭，扭转刚度大，局部稳定性好，外形简洁、光滑，节省结构钢材；
4）管道内可输送液体，目前已有利用此特点研制出输油管桥、雨水管等；
5）也可在管道内部放置预应力钢丝绳，施加内预应力；
6）可利用钢管结构内部空间，如在其中填充混凝土，不但可提高构件的承载能力，还可延长构件的耐火极限；向管内注水，可利用内部水循环进行防火；
7）还具有质量轻、强度高、抗震抗灾性能好、节能环保、可回收利用等优点；
此外，钢结构用钢管的强度等级在各项应用技术规程中都有规定，一般分为Q235、Q345、Q390、Q420四个级别，均符合《钢结构设计规范》（GB50017）等相关标准的要求。一般情况下，承重结构的管材有保证的抗拉强度、伸长率、屈服强度；焊接结构的管材含碳量合格；焊接承重结构和重要的非焊接承重结构还应有合格的冷弯试验。根据钢管在结构中的作用和重要性，选用各种类型的钢管，有无缝钢管、直缝焊管、螺旋焊管、冷弯方管、双面焊冷弯方管、低压流体输送用焊接钢管等。设计中采用大直径、厚壁钢管时，通常由钢结构加工厂专门制造，各类结构还规定了最小截面尺寸和技术要求。
钢结构管的现状
2015年，我国钢结构行业用钢量为5000万吨，比2014年增加400万吨，同比增长8.7%钢结构钢管规格，钢结构用钢量占钢材产量的比例不到1%，而发达国家建筑结构用钢量占钢材产量的比例约为10%以上，而在美国、日本等国家这一数字则高达30%左右。
表1 2011年至2015年钢结构行业钢材消耗量（吨）
据中国钢结构协会初步统计，目前我国钢结构用钢管消耗量约占钢结构的10%，远低于日本、美国和欧洲的水平，约为500万吨，可见我国钢结构管还有很大的发展空间。“十二五”期间我国钢结构管变化情况见表1。
图1：钢结构消耗钢材种类占比
根据相关行业调查，钢结构消耗的钢材品种主要有板材、热轧H型钢、钢管、冷弯型钢等，消耗比例如图1所示。按钢材强度等级分，主要有Q235、Q345、Q390、Q420、Q460等，消耗比例如图2所示。
图2 钢结构强度等级消耗比例
从图2不难看出，中国钢结构中Q235、Q345强度等级的使用比例较高，合计占90%以上，但Q420、Q460等级在大型工程、超高层建筑中也开始得到广泛应用，钢材比例在不断提升。
目前使用的钢管结构可按断面形状、结构形式和制造工艺进行分类，见表2。钢管结构在钢结构中应用十分广泛，详见表3。
表2 建筑工程用钢管结构
表3 钢管结构主要应用领域
钢结构管市场分析
钢结构工程主要应用领域有：重高层钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构、钢-混凝土组合结构及钢结构住宅等，主要钢材品种如表4所示。
表4 钢结构工程主要用钢品种
有数据显示，近5年来，美国结构管用量每年以5%-10%的速度递增。日本是地震多发国家，建筑业采用H型钢结构较多，因此H型钢产量占钢材总产量的20%。近年来，日本也大力开发应用钢管结构，规格越来越大，截面越来越复杂，现已生产边长700mm，壁厚16-32mm的大型结构钢管。在我国，钢结构用方管的发展空间很大，发达国家H型钢与方管的产量比为1：1，而我国这一比例为10：1。
2015年，我国新建建筑中装配式建筑的比例为2%-3%，按照国家2016年发布的《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理的若干意见》的要求，未来10年，这一比例将提高到30%，装配式建筑正悄然兴起。未来10年，我国装配式建筑市场前景广阔，钢结构行业也将迎来新的发展机遇，钢结构的发展必然会带动钢管的需求。
中国桥梁数量巨大，目前全国公路桥梁总数约80万座，铁路桥梁总数超过20万座。
但我国钢结构桥梁占全部桥梁的比例约为10%，而日本钢结构桥梁占41%，美国占33%，因此，我国钢结构桥梁发展前景广阔。
虽然近十几年来我国钢结构行业发展迅速，广泛应用于超高层、大跨度空间钢结构、工业厂房等领域，占全部钢结构建筑的75%以上，但与发达国家相比，差距仍然明显。有数据显示，发达国家钢结构住宅占总住宅的40%左右，而我国约为5%。
2014年发布的《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》明确提出，城镇新建绿色建筑占比要由2012年的2%提高到2020年的50%。
“十二五”期间，我国钢结构生产中钢材使用比例为6%-7%，远低于发达国家20%-30%的水平。因此，我国钢结构行业发展空间巨大。“十三五”期间，随着钢结构使用量的增加，我国结构管的使用量也将增加。
钢结构管十三五预测
未来我国钢结构的发展应用领域将不断扩大，钢管结构的应用也将不断增加。中国钢结构协会提出了钢结构行业“十三五”规划建议和“钢结构2025”规划要点，这些规划指出，“十三五”钢结构行业总体发展规划目标是：到2020年，全国钢结构消费量比2014年翻一番，达到8000万吨至1亿吨，占粗钢产量的10%以上；出口量比2014年增长4倍，达到1000万吨，占钢结构总量的10%以上；钢结构用钢由目前的“Q345+Q235”级过渡到“Q345+Q390”级；钢结构设计、施工、检测、监测等关键技术普遍达到国际先进水平。在“十三五”钢结构行业总体发展规划中，重点发展领域包括建筑钢结构、桥梁钢结构、能源钢结构、军工钢结构等。其中，建筑钢结构用钢占全国建筑钢材消费的比重将由2014年的10%左右提升到15%-20%。
钢管行业“十三五”规划的指导意见也提出，钢结构管在钢结构钢材消费中的比重要达到10%-12%钢结构钢管规格，也就是说，“十三五”末期钢结构管消费量将达到10%-12%，达到1000-1200万吨/年。
此外，不锈钢管在钢结构领域的应用日益增多。据有关资料显示，美国不锈钢管的使用始于20世纪60年代，90年代开始普及。美国环境保护署（EPA）对水管材料的选用作出了严格的规定，管材的选择必须满足高水质、低维护、长寿命的要求。美国政府根据1996年清洁水法制定的国家标准/美国国家卫生基金会国际标准ANSI/NSF61-1997a明确规定：用于饮用水的金属管道，只允许采用不锈钢管和球墨铸铁管；城市自来水供水管网，所有主干管必须采用不锈钢管和球墨铸铁进行整治；进入高层建筑的给水管道，优先采用不锈钢管。今后我国的发展也将向这些标准靠拢，这对我国相关行业将产生影响。我国建筑用不锈钢管主要品种有：201、304、316、430、439等，主要是直径Ø16-80mm的钢管及配套紧固件、水暖零件等。
（顾立功）
