钢混结构产业化实践

广东省建筑设计研究院罗赤宇钢-混凝土组合结构建筑产业化的实践与思考2016年3月23日目录/CONTENTS行业概况结构体系研究工程实践问题与思考1234建筑工业化的概况建筑工业化的概况建筑工业化的概念住宅产业化的发展现状产业结构的调整动向1住宅产业化的发展现状产业结构的调整动向建筑工业化的概念建筑工业化的概念建筑工业化，指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。主要标志是建筑设计标准化、构配件生产施工化，施工机械化和组织管理科学化。建筑产业化，指整个建筑产业链的产业化，把建筑工业化向前端的产品开发、下游的建筑材料、建筑能源甚至建筑产品的销售延伸，是整个建筑行业在产业链条内资源的更优化配置。产业化施工现场传统施工现场住宅产业化的发展现状产业结构的调整动向建筑工业化的概念建筑工业化的概念建筑工业化更强调技术的主导作用，建筑产业化则增加了技术与经济和市场的结合。建筑工业化首先应从设计开始，从结构入手，建立新型结构体系，包括钢结构体系、预制装配式混凝土结构体系，要让大部分的建筑构件，包括成品、半成品，实行工厂化作业。建筑产业化的核心是建筑工业化，建筑工业化的核心是结构体系工业化。标准化设计工厂化生产装配化施工一体化装修智能化管理产业化思维专业化协同建筑工业化的概念国外住宅产业化产业结构的调整动向住宅产业化的发展现状住宅产业化的发展现状国内外发展现状中国香港高层为主；钢筋混凝土结构；剪力墙结构为主。美国中低层建设为主；钢结构、木结构；结构体系多样。

日本中高层建设为主；混合结构、钢结构；框架、剪力墙结构为主。建筑工业化的概念国外住宅产业化产业结构的调整动向住宅产业化的发展现状住宅产业化的发展现状

我国住宅产业化近期发展目标：到2015年，在全国培育20个左右试点城市，东部地区发展10个左右，中西部各发展5个。目前以装配式钢筋混凝土（PC）结构为主。2007年，上海新里程是万科工业化生产资源的第一个市场化项目，为框架—剪力墙结构体系。目前，万科装配率最高建筑达60%~75%。建筑工业化的概念住宅产业化的发展现状国内住宅产业化产业结构的调整动向在2016年政府工作报告中，李克强总理提出，积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。钢结构是一种绿色建造技术，具有节省人力资源、提高生产效率、确保品质功能的优势。在建设领域广泛应用钢结构，会有效推动绿色建筑可持续发展、促进产业结构调整、化解钢铁产能过剩。而钢结构未来的回收再利用，节能、环保，符合国民经济可持续发展的要求。产业结构的调整动向结构体系研究结构体系研究装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系2典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件装配式住宅的结构构件承重结构装配式住宅构件组成非承重结构（钢-）砼剪力墙柱构件梁构件板构件外墙构件内墙构件楼梯构件阳台构件（钢-）混凝土剪力墙构件板构件楼梯构件外墙构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件装配式住宅的结构构件三维模型拆分示意典型的装配式结构体系装配式住宅的结构构件国外住宅产业化SP组合装配式结构体系典型的装配式结构体系三种典型装配式住宅体系：

PC装配式预制体系（混凝土预制构件）

——以万科/中建/上海建总等为代表整体装配式体系（全钢结构）

——以远大可建为代表，包括模块化建筑组合装配式预制体系（钢-混组合装配式结构体系）

——广东省院SP结构及杭萧钢构钢管束剪力墙结构等为代表典型的装配式结构体系装配式住宅的结构构件国外住宅产业化SP组合装配式结构体系典型的装配式结构体系PC预制体系1）以PC构件（混凝土预制件）作为装配构件的建筑体系。2）目前多用于外墙、楼板、阳台、飘窗、楼梯间等非承重构件，承重结构（梁、柱、剪力墙）大多还是采用传统的现浇混凝土为主。目前应用最多，但是发展也遇到瓶颈（构造及造价）。

万科预制构件使用率与香港对比香港（2006）万科（2013）预制构件类型应用比例预制构件类型应用比例预制外墙43.0%预制内墙38.8%预制楼梯19.0%内外墙免抹灰29.1%半预制楼盘7.0%预制混凝土外墙8.3%数据来源：万科建筑研究中心，公司财务报表，国泰君安证券研究典型的装配式结构体系装配式住宅的结构构件国外住宅产业化SP组合装配式结构体系典型的装配式结构体系整体装配式体系1）承重结构和非承重构件均采用装配构件，均为钢结构。2）由钢柱、集成式组合楼板、节点加强型斜撑构成。3）现场通过法兰和高强螺旋将各部分连接拼装，集成度高、装配率高、速度快，但是用钢量偏大，造价较高。典型的装配式结构体系装配式住宅的结构构件国外住宅产业化SP组合装配式结构体系典型的装配式结构体系SP体系（钢-混凝土组合结构体系）SP体系（钢-混凝土组合结构体系）以承重结构

（梁、柱、剪力墙）采用的装配式为基础，并可向非承重构件延伸的灵活的装配式体系。可以根据当地的施工技术、产业配套、投资金额等情况，选择不同装配率的方案。钢柱型钢梁SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP体系的基本装配构件

由钢板剪力墙、U型梁、方钢管混凝土柱等装配构件组成的承重结构。SP体系的不同组合形态SP承重结构+传统施工工艺（现浇式）。装配率可达35%以上，

适合传统施工单位，对建筑构造、机电设备的影响最小。SP承重结构+叠合楼板等。装配率可达55%以上。SP承重结构+预制外墙构件、预制阳台、空调板等。装配率可达60%以上。SP承重结构+预制外墙构件+叠合楼板+预制楼梯+预制内墙等装配率可达90%以上。SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系

结构受力体系U型梁缀条钢管柱U型梁与钢管柱连接平面图U型梁剖面钢板剪力墙平面图SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系承重结构--钢板剪力墙构件施工流程钢板墙现场吊装钢板墙现场安装完成SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系承重结构—柱构件施工流程柱摆放柱现场吊装SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系承重结构—梁构件施工流程U型梁现场吊装U型梁安装完成SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系非承重结构—板构件施工流程钢筋桁架板现场摆放楼板安装完成钢筋桁架板安装SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系非承重结构—外墙构件SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系非承重结构—外墙构件安装方法视频1SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系非承重结构—内墙构件内墙安装完成内墙现场摆放SP组合装配式结构体系装配式住宅的结构构件典型的装配式结构体系SP组合装配式结构体系SP组合装配式结构体系非承重结构—楼梯构件工程实践集宁宜和国际小区工程概况总体规划实施进度计划3技术方案结构体系研究总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究工程概况集宁宜和国际小区宜和国际项目位于乌兰察布集宁区桥西建国三路以东，新华街以南。项目地块总面积89738m2，打造乌兰察布市具有“绿色、宜居、创新”特色的现代化居住社区，2015年被评为国家康居住宅示范工程。项目分为南区和北区，南区容积率为3.8，绿化率为25%，北区容积率为4.9，绿化率为25%。宜和国际小区效果图总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究工程概况集宁宜和国际小区规划图总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究工程概况集宁宜和国际小区3#楼立面图3#楼施工现场总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究工程概况集宁宜和国际小区3#楼平面图工程概况实施进度计划技术方案结构体系研究总体规划集宁宜和国际小区控制性规划要点及主要技术经济指标地块北区地块南区地块规划用地面积43178m246560m2地上总建筑面积199132m2169247m2地下停车场面积33765m235254m2住宅面积153685m2143534m2商业面积41006m220402m2建筑密度35%29.7%容积率4.63.6绿化率25%25%工程概况总体规划技术方案结构体系研究实施进度计划集宁宜和国际小区实施进度计划起始时间终止时间内容安排2010年1月2010年3月立项、用地规划2010年8月2013年1月拆迁、工程规划2013年1月2013年8月一期工程设计2013年8月2015年8月一期工程主体2015年9月2015年4月一期工程精装修2015年5月2016年5月二期工程主体2016年6月2017年3月二期工程精装修1期工程（产业化实施初期）从设计至装修完成历时2年9个月；2期工程（产业化成熟期）从设计至装修完成历时1年8个月，比一期工程工期缩短了约40%。工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究技术方案集宁宜和国际小区

住宅结构体系承重结构体系地下室为钢筋混凝土结构，地面以上为钢框架-剪力墙结构体系。钢柱混凝土标号C40，钢梁混凝土标号C30，型钢采用Q345。钢柱的主要截面尺寸为500*500,400*400，钢梁的主要截面尺寸为250*400200*400。建筑选材考虑材料的可再循环利用性能，采用可循环利用的钢材，可循环材料

使用比重100%。钢管柱截面U型梁截面钢板剪力墙工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究技术方案集宁宜和国际小区1钢-混凝土组合结构自重轻、柱梁截面小

整体性强、抗震性好构件承载力高施工便捷、施工速度快同层大空间，灵活度强、舒适度好工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究技术方案集宁宜和国际小区2围护结构体系维护结构体系成套技术包括墙体、屋面、节能、保温隔热等技术。外墙板采用轻型木丝水泥整体外墙，执行德国DIN4102标准的无机建筑新型材料，窗户墙体一体化吊装成型，隔热防火保温终饰效果出众。屋面采用现浇混凝土屋面，其特征：柔性、隔热、抗老化满足现行国家标准《民用建筑热工设计规范》（GB50176）。采用聚苯保温板屋面保温。工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究技术方案集宁宜和国际小区木丝水泥预制外围护系统木丝水泥板的原材料为可再生资源其它配料均为无机材料，引进世界先进设备、先进技术和工厂管理经验制作而成的无甲醛（可达环保E0级）及无任何有毒、有害物质排放完全符合绿色环保的要求。特点：快捷、强固、防火、抗腐、防潮、隔音、环保、节能、施工垃圾少、施工占用场地少。工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究技术方案集宁宜和国际小区3隔断结构体系（预制内隔墙板）采用120-150mm厚的聚苯颗粒水泥夹芯复合轻质条板，其特征：隔音保暖、环保及宜施工。执行标准《严寒及寒冷地区建筑节能设计标准》(JGJ26-2010），《建筑轻质条板隔墙技术规程》（JGJ/T157-2008）。工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究结构体系研究集宁宜和国际小区

结构受力体系地面以上：钢框架-剪力墙结构体系，方钢管柱内灌混凝土；地面以下：采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构；结构高度55.1m，平面长度约39m，宽度约14m.方钢管砼柱截面U型梁截面500X500X20250X400X5X5500X500X16250X400X8X8400X400X12200X400X5X5300X300X10150X400X8X8250厚的钢板剪力墙，其中钢板壁厚5mm。构件截面尺寸工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究结构体系研究集宁宜和国际小区

结构可靠性分析工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究结构体系研究集宁宜和国际小区

结构可靠性分析剪力墙柱满足中震抗弯不屈服要求，部分框架梁和连梁出现屈服，满足性能要求。标准层配筋图工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究结构体系研究集宁宜和国际小区

结构可靠性分析大震作用下的最大层间位移角为1/133，满足规范限值1/100要求，满足“大震不倒”的设防要求。推覆方向0度90度顶点位移（mm）332221最大层间位移角1/1331/212基底剪力（kN）1309312878静力弹塑性简要结果部分剪力墙出现出现裂缝，钢板未出现屈服；框架柱未出现屈服；个别框架梁和大部分连梁

出现屈服。工程概况总体规划实施进度计划技术方案结构体系研究结构体系研究集宁宜和国际小区3.BIM模型施工过程问题与思考问题与思考成本控制与政策优惠钢结构的推广问题农村住宅的建设问题4钢结构的推广问题农村住宅的建设问题成本控制与政策优惠成本控制与政策优惠不利因素：现行条件下建造成本高数据来源：沈阳建筑大学，国泰君安证券研究工程名称

装配整体式造价（元/m2）现浇式造价（元/m2）成本增加率土建工程现浇钢筋混凝土（含模板工程）299.35757.67--PC构件及安装1435.020--其他土建项目394.35604.45--小结2128.721362.1356.3%装饰工程149.05156.33-4.7%电气工程81.7773.0312.0%采暖工程14.8314.33.7%给排水工程30.646.32-33.9%工程造价合计2418.711679.8944.0%钢结构的推广问题农村住宅的建设问题成本控制与政策优惠成本控制与政策优惠不利因素：现行条件下建造成本高SP体系不同组合的造价对比（住宅标准层）项目名称装配构件装配率传统现浇式SP装配式集宁宜和小区SP承重结构+预制外墙+预支内墙+预制楼板70%1783元/㎡2869元/㎡

棠下新墟小区SP承重结构+传统施工工艺35%1882元/㎡2159元/㎡上述对比仅限与直接建造成本，如果考虑到装配式对人工、工期、资金流转等间接成本的贡献，装配式的综合成本未必会比传统建造方式高，且具有较高的社会价值。钢结构的推广问题农村住宅的建设问题成本控制与政策优惠成本控制与政策优惠数据来源：国泰君安证券研究有利因素：政府容积率奖励和绿色星级建筑补贴给予住宅产业化开发商3%建筑面积奖励政策将弥补工厂化生产14%-51%的增量成本。容积率奖励政策能够覆盖增量成本比例容积率奖励力度0%1%2%3%4%商品房销售均价扣除建安成本后30000.0%4.7%9.4%14.1%18.8%50000.0%7.8%15.6%23.4%31.3%70000.0%10.9%21.9%32.8%43.8%90000.0%14.1%28.1%42.2%56.3%110000.0%17.2%34.4%51.6%68.8%容积率奖励政策覆盖增量成本的敏感性分析政府奖励和优惠是短期的，控制成本才是长期应用的关键。钢结构的推广问题成本控制与政策优惠国外住宅产业化农村住宅的建设问题钢结构的推广问题结构钢结构预制PC结构钢-混组合装配式结构

前景规范比较成熟，目前受制于成本和居住习惯而影响推广。发展较快，陆续颁布国内预制混凝土结构住宅的图集、规范，结构关键节点尚需更多的研究。住宅应用处于起步阶段，相关规范不成熟，组合构件及非承重构件构造问题尚需更多的研究。

优点a.本身具有预制拼装的特点，施工速度快，工业化程度高；b.结构强度高，自重轻，抗震性能好。a.具有和钢筋砼结构一样的耐久性，刚度大，耐火等优点；b.预制工法减少现浇结构的现场湿作业，提高效率。a.

抗震性能好