隨著我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城市化進(jìn)程推進(jìn),鋼結(jié)構(gòu)在建筑、橋梁等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)用鋼作為核心材料,其質(zhì)量和性能直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性,對行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有基礎(chǔ)性支撐作用。目前,我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)處于快速發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級關(guān)鍵期,鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)對于規(guī)范市場秩序、引導(dǎo)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)、保障工程質(zhì)量和推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步意義重大。進(jìn)一步加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)化工作,確保鋼材滿足不同應(yīng)用場景需求,提高材料利用效率,降低工程成本,并促進(jìn)高性能、高附加值鋼材研發(fā)推廣,推動鋼鐵行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級,增強(qiáng)我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)國際競爭力,對于促進(jìn)行業(yè)協(xié)同發(fā)展、實(shí)現(xiàn)建筑與鋼鐵工業(yè)化的深度融合及可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。
一、鋼結(jié)構(gòu)用鋼發(fā)展情況 目前,國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要以碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)鋼、不銹鋼、耐候鋼及耐火鋼為主。其中,碳素結(jié)構(gòu)鋼作為基礎(chǔ)材料的占比最高,一般多適用于普通廠房和低層建筑。低合金高強(qiáng)鋼因其在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上能夠有效降低建筑物自重,減少建設(shè)成本,提升工程經(jīng)濟(jì)效益,也逐漸成為當(dāng)前高層建筑的主要材料。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2024年,Q390及以上強(qiáng)度級別鋼材使用比例在鋼結(jié)構(gòu)建筑中提升至21.6%,年增2.2%。在低碳綠色發(fā)展趨勢下,高強(qiáng)、耐蝕、耐火、抗震等性能已成為鋼結(jié)構(gòu)用鋼的重要發(fā)展方向。其中耐候鋼具有面涂裝防腐的特性,在解決了涂層鋼板維護(hù)問題的同時(shí),壽命周期最大也能夠提升至50年,目前已應(yīng)用于高原、跨江以及跨海等特大橋工程中。而不銹鋼因其優(yōu)秀的耐腐蝕、耐氧化性及良好的力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于建筑、化學(xué)和海洋工程等領(lǐng)域,是復(fù)雜環(huán)境下耐腐蝕和耐高溫材料的首選。 未來,憑借高強(qiáng)度、輕質(zhì)化以及快速施工等顯著優(yōu)勢,鋼結(jié)構(gòu)將在風(fēng)電塔架、海上光伏、裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅、超高層純鋼建筑等場景下多元化發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)用鋼也將圍繞高強(qiáng)度輕量化、耐腐蝕、免涂裝等產(chǎn)品特性積極適應(yīng)市場需求。 二、鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀 隨著我國工業(yè)制造水平的提升及鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)上下游領(lǐng)域的全面發(fā)展,標(biāo)準(zhǔn)化需求逐步提升,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)化工作持續(xù)推進(jìn)。當(dāng)前,國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)及鋼材標(biāo)準(zhǔn)已基本覆蓋材料、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收全流程,形成了相對完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。我國鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 700《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T 1591《低合金結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T 714《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T 19879《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》、GB/T 706《熱軋型鋼》、GB/T 11263《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》、GB/T 6728《結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼》、G/T 33814《焊接H型鋼》等。為了使鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用與國際接軌,提升鋼材質(zhì)量性能,鋼結(jié)構(gòu)用鋼國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次修訂,不斷優(yōu)化鋼材牌號、質(zhì)量等級、性能指標(biāo)和交貨狀態(tài),滿足鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要。此外,隨著國家標(biāo)準(zhǔn)化改革的推進(jìn)和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展,相關(guān)社會團(tuán)體聚焦市場需求,圍繞專用細(xì)分領(lǐng)域、特殊要求鋼材制定了更高水平的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),如T/SSEA 0085《建筑結(jié)構(gòu)用耐火鋼》、T/SSEA 0332《風(fēng)力發(fā)電塔用結(jié)構(gòu)鋼板》、T/SSEA 0058《橋梁隧道結(jié)構(gòu)用熱軋工字鋼》、T/SSEA 0296《建筑結(jié)構(gòu)用方形和矩形焊接鋼管》等。 國外發(fā)達(dá)國家的鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展時(shí)間較長,已形成較完整的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈體系,鋼結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)更為完善。目前,國外鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)制定的機(jī)構(gòu)主要包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、美國材料與試驗(yàn)協(xié)會ASTM、美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會AISC、歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會CEN等。由ISO/TC17/SC3主導(dǎo)的ISO 630、ISO 24314、ISO 4997等通用結(jié)構(gòu)鋼系列標(biāo)準(zhǔn)涵蓋熱軋產(chǎn)品、高強(qiáng)度鋼、耐候鋼、抗震鋼等類型。美國鋼結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)主要由ASTM制定,在標(biāo)準(zhǔn)配套應(yīng)用方面注重“設(shè)計(jì)-材料-施工”全流程整合,例如,美國材料與試驗(yàn)協(xié)會和美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會聯(lián)合發(fā)布的ANSI/AISC 360-10《鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》,該規(guī)范推薦的結(jié)構(gòu)用鋼主要引自ASTM發(fā)布的材料標(biāo)準(zhǔn),涉及熱軋型材、結(jié)構(gòu)鋼管、熱浸鋅導(dǎo)管、鋼板、棒材、薄鋼板等類別。歐洲鋼結(jié)構(gòu)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)體系由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)歸口管理,覆蓋材料性能、設(shè)計(jì)規(guī)范、生產(chǎn)工藝及市場準(zhǔn)入認(rèn)證等全流程,以EN10025系列標(biāo)準(zhǔn)為主,涵蓋了多種用途的結(jié)構(gòu)鋼材,例如,EN10025-2標(biāo)準(zhǔn)適用于熱軋非合金結(jié)構(gòu)鋼,其強(qiáng)度等級包括S235、S275、S355等級,適用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、機(jī)械制造等領(lǐng)域。而EN10025-3標(biāo)準(zhǔn)則適用于熱軋焊接結(jié)構(gòu)鋼,其應(yīng)用范圍包括了海洋工程、船舶制造等領(lǐng)域。此外,EN10025標(biāo)準(zhǔn)還涵蓋了熱軋細(xì)粒焊接結(jié)構(gòu)鋼、熱軋耐候鋼等不同類型的結(jié)構(gòu)鋼材。國外鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)以區(qū)域化和國際化并存為特點(diǎn),通過設(shè)計(jì)規(guī)范、認(rèn)證體系和工藝要求形成閉環(huán)體系。 三、鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)存在問題 根據(jù)我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)、鋼鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,對比歐美發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)驗(yàn),我國鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)在以下方面存在較大的提升空間。 一是標(biāo)準(zhǔn)適用性不足,存在一定的供需脫節(jié)。如熱軋型鋼常用型號規(guī)格少、級差大(如H型鋼截面單一),難以滿足民用建筑空間靈活性需求,導(dǎo)致設(shè)計(jì)被迫采用板材焊接,增加成本與碳排放,目前我國熱軋型鋼占鋼結(jié)構(gòu)用鋼的15%~19%,與發(fā)達(dá)國家40%~50%的占比存在較大差距。 二是高性能鋼材推廣滯后,材料應(yīng)用結(jié)構(gòu)失衡。目前,我國鋼結(jié)構(gòu)用鋼Q235、Q355等傳統(tǒng)鋼材占比超過70%,而高強(qiáng)鋼(Q460以上)、耐火鋼、耐候鋼等高附加值品種應(yīng)用率較低,鋼結(jié)構(gòu)用鋼鐵材料標(biāo)準(zhǔn)在工程規(guī)范中的應(yīng)用不足,對高端鋼材產(chǎn)品的推廣應(yīng)用支撐不夠。 三是部分特殊鋼結(jié)構(gòu)用鋼材標(biāo)準(zhǔn)存在缺失。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造設(shè)計(jì)規(guī)格種類繁多,鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)對特殊規(guī)格、特殊工藝等小品種產(chǎn)品的覆蓋不夠,標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)化程度不足,如熱軋薄壁H型鋼、冷彎斜卷邊Z型鋼等高附加值材料缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致市場供應(yīng)不穩(wěn)定,生產(chǎn)無標(biāo)可依,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)被迫采用其他替代方案。 四是標(biāo)準(zhǔn)化工作的上下游協(xié)同較弱。根據(jù)我國傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作模式,鋼鐵企業(yè)按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的鋼材與建筑設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)分屬不同領(lǐng)域,缺乏統(tǒng)一指導(dǎo),導(dǎo)致產(chǎn)品性能與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驗(yàn)收規(guī)范的協(xié)同不足,甚至出現(xiàn)不匹配的情況,部分高強(qiáng)鋼或特種鋼材在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中難以應(yīng)用普及。 四、鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)工作建議 在國家標(biāo)準(zhǔn)化工作改革和鋼鐵行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的背景下,要更好地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化的作用,優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)的供給,支撐和引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展。 一是強(qiáng)化高性能鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)供給。以標(biāo)準(zhǔn)為切入點(diǎn),加速高強(qiáng)鋼、耐候鋼、耐火鋼、不銹鋼等特種鋼材標(biāo)準(zhǔn)的制定,構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)體系,填補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)用鋼標(biāo)準(zhǔn)空白,以標(biāo)準(zhǔn)帶動鋼結(jié)構(gòu)用鋼的應(yīng)用和推廣。 二是支撐促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)用鋼強(qiáng)度等級提升。針對我國普通強(qiáng)度等級鋼材(Q235、Q355)應(yīng)用占比過高的結(jié)構(gòu)失衡問題,建議進(jìn)一步完善高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)配套,通過標(biāo)準(zhǔn)宣貫實(shí)施,突破一批工程實(shí)際應(yīng)用,推動鋼結(jié)構(gòu)用鋼的強(qiáng)度等級提升。 三是提升標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、針對性、適用性。聚焦新材料、新場景、新技術(shù),結(jié)合團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)及優(yōu)勢,鼓勵(lì)龍頭企業(yè)聯(lián)合制定高附加值品種結(jié)構(gòu)鋼等新型團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),填補(bǔ)國家標(biāo)準(zhǔn)空白、滿足專用細(xì)分、特殊產(chǎn)品等小品種鋼材的標(biāo)準(zhǔn)需求,支撐高端創(chuàng)新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 四是推進(jìn)熱軋型鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品裝配化施工技術(shù)研究與示范。通過統(tǒng)計(jì)、對比、協(xié)調(diào)目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的非軋制鋼構(gòu)件截面、現(xiàn)有型鋼產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)截面規(guī)格、鋼廠型鋼軋制生產(chǎn)能力,提煉建立規(guī)模適中的型鋼構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)庫,主要包括梁、柱、斜撐等,并提供不同構(gòu)件間相互連接的節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)圖集。 五是強(qiáng)化鋼鐵與建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同。加強(qiáng)鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)與鋼結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范的緊密銜接,聯(lián)合上下游行業(yè)共同開展標(biāo)準(zhǔn)制定,推動產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一,以設(shè)計(jì)需求推動鋼結(jié)構(gòu)用鋼的設(shè)計(jì)開發(fā)及生產(chǎn),使產(chǎn)品適應(yīng)市場需求,減少資源浪費(fèi)。加強(qiáng)工程規(guī)范對高性能鋼材標(biāo)準(zhǔn)的直接引用,構(gòu)建“材料-設(shè)計(jì)-施工”全鏈條標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同體系。