2020年的新冠肺炎疫情防控阻擊戰中，工程建設者們僅用10天就建成了總建筑面積3.4萬(wàn)平方米、可容納1000張床位的武漢“火神山”醫院，為鋼結構樹(shù)立了“多快好省”的良好形象。
此后，國家相關(guān)部門(mén)相繼出臺了《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》和《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見(jiàn)》，提出要大力發(fā)展鋼結構建筑，鼓勵醫院、學(xué)校等公共建筑優(yōu)先采用鋼結構，積極推進(jìn)鋼結構住宅和農房建設。黨的十九屆五中全會(huì )也提出要加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)和重要領(lǐng)域綠色化改造。鋼結構建筑產(chǎn)業(yè)政策的暖風(fēng)頻吹，讓人們不由感慨“裝配式鋼結構建筑的春天已經(jīng)來(lái)到”。
“雖然春天已至，但是花開(kāi)尚早。”在中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )會(huì )長(cháng)郝際平看來(lái)，在國家頂層設計和產(chǎn)業(yè)政策的有力推動(dòng)下，裝配式鋼結構建筑已成為裝配式建筑的重要體系。但不可否認的是，雖然裝配式鋼結構建筑在超高層辦公樓、大跨空間結構、工業(yè)廠(chǎng)房、機場(chǎng)航站樓等公共建筑中應用廣泛，但在住宅領(lǐng)域發(fā)展卻相對遲緩。“雖然困難重重，但是發(fā)展裝配式鋼結構建筑，必將是我國住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必由之路。”郝際平如是說(shuō)。
裝配式鋼結構是實(shí)現碳達峰碳中和的必然選擇
2020年中央經(jīng)濟工作會(huì )議將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年的重點(diǎn)任務(wù)之一。當前，我國碳減排工作已經(jīng)進(jìn)入總量控制階段。建筑業(yè)作為能源消耗的三大領(lǐng)域之一，建筑節能將是我國實(shí)現2030年碳減排目標的關(guān)鍵所在。
裝配式鋼結構建筑具有強度高、自重輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高、施工速度快、得房率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，最易實(shí)現建筑的模塊化、標準化、工廠(chǎng)化、裝配化和機械化生產(chǎn)，使施工現場(chǎng)實(shí)現無(wú)火、無(wú)水、無(wú)塵、無(wú)垃圾。鋼材循環(huán)利用，踐行全壽命綠色建筑的理念。
這其中，雖然預制混凝土建筑、木結構建筑和鋼結構建筑同為裝配式建筑，但三者對環(huán)境的影響仍存在較大的差異。例如，預制混凝土建筑因主要建材原料仍為水泥、砂石等不可回收利用的建材，其拆除依舊會(huì )產(chǎn)生一些難以降解的建筑垃圾，增加垃圾處理對環(huán)境造成的壓力；木結構建筑由于木材本身的材性，不能大量使用；而鋼結構建筑從主體結構到墻面、屋面結構均采用可回收或可降解材料，不僅資源利用率高，而且能減少建筑垃圾對環(huán)境的影響。據統計，鋼結構建筑在生產(chǎn)和建造過(guò)程中比傳統的混凝土工藝節能1/3，在使用過(guò)程中比傳統建筑節能10%，節水率可達到30%，粉塵排放下降80%，建筑垃圾減少80%。
“綠色、低碳、節能、減排是裝配式鋼結構建筑的天賦基因。”郝際平表示，鋼結構是可循環(huán)使用的綠色建筑，它體現在建筑設計、施工、建造、拆除及異地重建的全過(guò)程。當前，裝配式鋼結構建筑的市場(chǎng)普及率并不高，究其原因在于人們對鋼結構的認識還不足。他坦言，僅從工程造價(jià)看，鋼結構造價(jià)高于混凝土結構造價(jià)，但如果考慮工期縮短、貸款期短、建筑物拆除和處理成本以及建筑材料回收再利用產(chǎn)生的收益，那么鋼結構建筑物的全生命周期綜合成本將與混凝土建筑大體相當，甚至會(huì )更低。再加上鋼結構建筑具有輕質(zhì)高強的優(yōu)勢以及干式施工的特點(diǎn)，不僅可以大幅度提高工程質(zhì)量和安全技術(shù)水平，實(shí)現綠色施工，還可以大幅度提高建筑的工作性能和使用品質(zhì)，增強城市防災減災能力，是適合工業(yè)化裝配的結構體系。
“高質(zhì)量發(fā)展的底色是綠色。”郝際平表示，“建筑業(yè)應該盡早實(shí)現碳達峰目標，把碳的排放量讓給更需要的行業(yè)，這也是建筑人的使命與責任。”
發(fā)展裝配式鋼結構建筑需要系統思維
作為系統工程，裝配式鋼結構建筑包含和鋼結構配套的綠色圍護板材、門(mén)窗、新型裝飾材料、整體廚衛產(chǎn)品以及水、暖、電、氣等的有機集成，是對樓宇自動(dòng)控制、雨水收集、太陽(yáng)能、地熱源、智能化技術(shù)的綜合運用。在郝際平看來(lái)，發(fā)展裝配式建筑要用集成研究的方式，以系統理念和集成思維，引領(lǐng)行業(yè)將其作為一項系統工程產(chǎn)品推向市場(chǎng)。“我們過(guò)去研究鋼結構就只研究鋼結構，不研究圍護材料，不研究門(mén)窗，這樣彼此是孤立的、割裂的。”他舉例說(shuō)，“我們買(mǎi)了一塊布，不能只看布料好不好，還需要考慮誰(shuí)來(lái)裁？裁成什么樣式的？給誰(shuí)來(lái)穿？知道給誰(shuí)用，用來(lái)干什么，這才是系統思維。”
郝際平坦言，當前裝配式鋼結構發(fā)展的一大難點(diǎn)就是缺乏系統思維，沒(méi)有形成全產(chǎn)業(yè)鏈的概念。“不能只有墻體好、窗戶(hù)好，還要考慮窗戶(hù)怎么和墻體一起發(fā)揮最大效能。”他解釋說(shuō)，“鋼結構相對比較柔，墻體就應該有一定的變形能力，這樣才能協(xié)調。混凝土的墻不能用在鋼結構上，鋼結構的墻也不能用在混凝土上。”發(fā)展裝配式鋼結構建筑需要把“裝配式建筑”作為一個(gè)完整的“產(chǎn)品”來(lái)思考，要將建筑的設計、生產(chǎn)、施工、管理維護看作一個(gè)完整的體系，以問(wèn)題為導向，用系統理念來(lái)指導裝配式建筑的全生命流程。
“春風(fēng)”如貴客，一到便繁華。如今，鋼結構產(chǎn)業(yè)生機盎然、綠意蔥蘢。盡管前路漫漫，但自帶“綠色”基因的裝配式鋼結構建筑，正蹄疾步穩、不斷奮進(jìn)，成為建筑業(yè)綠色轉型的重要生機。