热轧H型钢在建筑领域的应用现状与发展对策分析
- admin
- 2025-04-22
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热轧 H 型钢是高效能钢材,它具有截面模数高的优势,施工便捷,全生命周期低碳。它被视为钢结构建筑的核心材料之一。然而,在我国建筑领域,热轧 H 型钢的应用占比仅为 14%~20%,远远低于发达国家 40%~60%的水平。根据调研情况来看,供需脱节是一个主要制约因素,标准不匹配也是,设计思维固化同样是,产业链协同不足也是。
本文依据产能、应用现状以及行业调研数据,对热轧 H 型钢在推广过程中存在的问题进行了深入的剖析,同时提出了可行的解决办法以及政策方面的建议,目的是为了能够给推动热轧 H 型钢在钢结构建筑领域的广泛应用提供参考依据。
建筑用热轧H型钢发展现状
H型钢的种类和特点
H 型钢主要有热轧和焊接这两类。从热轧 H 型钢方面来说,与焊接 H 型钢相比,它省去了焊接工艺所包含的预处理、焊接以及矫正等 6 道工序,并且吨钢成本比较低。从焊接 H 型钢的角度来看,它的成本比较高。然而,由于它与中厚板价格高度相关,在 2020 年到 2024 年期间,相关系数达到了 0.978。到 2024 年,价差已经缩小到 130 元/吨,主要是因为中厚板价格的跌幅为-9.29%,而 H 型钢价格的跌幅为-6.58%。从发展的趋势来看,焊接 H 型钢凭借其在尺寸和长度方面的定制优势,对热轧产品的替代率在不断提升。(建筑用H型钢种类及优缺点详见表1)
国内热轧H型钢产能
我国热轧 H 型钢起始于 1998 年。国企的型钢产能大概占 30%,民企的型钢产能大概占 70%。当下,H 型钢市场是民营资本进入较多的市场之一,并且产能大多集中在长江以北,北方的产能占比达到 83%。我国经济结构进行调整,钢铁企业持续转型升级。尤其是在房地产行业不景气之后,螺纹钢需求下降,于是更多企业开始转向生产型钢等品种,H 型钢市场也随之发生了较大的变化。当前国内生产 H 型钢的企业有 22 家,轧线数量是 36 条(具体可详见表 2),年设计产能为 3920 万吨。在这些企业中,能够生产 H400 以上规格 H 型钢的企业产能占比约为 30%,而生产 H400 以下规格 H 型钢的企业产能占比约为 70%。
从产能分布以及结构占比的情况去看,当前的 H 型钢产能主要涵盖了东北、华北、华东和西南这 4 个区域。其中,华东区域的产能占比是 30.9%,华北区域的产能占比为 56.1%,东北区域的产能占比是 11.0%,西南区域的产能占比为 2.0%。从生产工艺方面来看,在 H 型钢当中,87.9%的产能属于长流程,12.1%的产能属于短流程。
所以市场呈现出中小规格 H 型钢品牌价差之间差异不明显的态势
热轧H型钢使用情况
中国钢结构协会的统计数据显示,2023 年,建筑用板材在钢结构钢材消费总量中所占比重为 52.0%。桥梁用板材所占比重为 13.9%。热轧型钢所占比重为 16.3%。钢管所占比重为 6.6%。冷弯型钢所占比重为 4.7%。强度级别为 Q355 的钢材在消费总量中占比 61.7%。强度级别为 Q235 的钢材占比 14.2%。强度级别为 Q420 的钢材占比 6.0%。强度级别为 Q390 的钢材占比 4.8%。强度级别为 Q460 的钢材占比 1.8%。其他钢材合计占比为 11.6%。热轧 H 型钢要加大在建筑行业的推广应用力度。
从数量方面来看,在近 5 年实施的钢结构建筑工程里,所采用的 H 型钢(包含热轧和焊接这两种类型)的用量大概占钢结构总量的 25%。并且,其中热轧 H 型钢的用量仅仅占 H 型钢总量的 15%。
从执行标准方面来看,我国现行的热轧 H 型钢标准在产品规格范围以及型号规格数量上,已经将世界各主要产钢国和地区都覆盖了。最新修订的《热轧 H 型钢和剖分 T 型钢》(GB/T 11263)规格已经扩充到了 809 个。不过,在重量、外形尺寸允许偏差以及与钢结构工程施工质量验收标准的协调等方面,仍然需要进行改进。
2024 年,受基建和房地产行业影响,我国热轧 H 型钢表观消费量同比降低 9.6%。中国钢结构协会发布的近 10 年钢结构工程中钢材消耗占比数据显示,建筑钢结构工程的钢材消耗以板材为主,且占比持续超 60%。与之对比,热轧型钢的应用增长缓慢,其在钢结构工程中的占比为 14%至 20%,明显低于发达国家 40%至 60%的水平。如果达到发达国家 40%的水平,以 2024 年预计的钢结构用钢 1.2 亿吨为依据,潜在增量为 3000 万吨/年。倘若热轧 H 型钢与中厚板的价差是 130 元/吨,并且替代率提升 10%,那么就能为下游节约成本大约 39 亿元/年,计算方式是 3000 万吨×10%×130 元/吨。
热轧H型钢应用存在的主要问题
调研发现,企业普遍表示热轧 H 型钢具备截面布局高效这一优点,材料损耗较小,抗震性能良好,残余应力也小,并且连接较为方便。同时,在施工周期方面更具优势,占地面积也小,得房率较高,在室内格局调整方面也有优势。从全生命周期的角度来看,低碳绿色的优势更为明显,其前景理应是很广阔的。然而,到目前为止,热轧 H 型钢在钢结构建筑中的应用占比偏低。经过对调研情况进行梳理分析,发现主要有以下6个方面原因。
供需脱节与标准不匹配
我国钢结构厂近 5 年对 H 型钢使用情况进行了调研。调研结果显示,在钢结构建筑领域,Q355 级 H 型钢用量占比超 90%,处于绝对多数地位。而在热轧 H 型钢产品生产中,Q235 的产量占比为 60%,二者形成极大反差。
我国的热轧 H 型钢产品标准数量不少,然而它与钢结构工程应用标准不协调,这就致使供需不匹配。具体而言,有部分宽翼缘、薄壁 H 型钢的翼缘宽厚比不符合抗震要求;在高烈度区域,板厚不足,而在低烈度区域,板厚却过剩;钢铁产品能够满足构件制作的要求,但是构件之间的连接以及组合存在截面偏差,从而导致无法通过施工质量验收。这对设计人员选用热轧 H 型钢的意愿产生了严重影响,是阻碍其广泛推广的关键因素。
中国钢结构协会调研数据显示,在民用建筑中,框架柱中 H 型钢的使用比例是 6%;在工业建筑中,框架柱中 H 型钢的使用比例是 63%。在民用建筑中,框架梁中 H 型钢的使用比例是 77%;在工业建筑中,框架梁中 H 型钢的使用比例是 93%。在民用建筑中,次梁中 H 型钢的使用比例是 81%;在工业建筑中,次梁中 H 型钢的使用比例是 94%。民用建筑里,框架柱使用焊接 H 型钢的比例是 93%,框架梁使用焊接 H 型钢的比例是 85%,次梁使用焊接 H 型钢的比例是 66%。工业建筑中,柱几乎全选焊接 H 型钢,其占比超过 90%,梁也几乎全选焊接 H 型钢,占比同样超过 90%。
品种单一与规格多样性不足
目前,国内的 H 型钢生产厂家主要是在进行产品的开发和生产。他们没有深入地进行再开发和深加工,像开剖口、打螺栓孔、制造蜂窝梁等这些增值服务都没有开展。经统计,型钢的下游加工量是很大的,超过 80%的型钢都需要进行再加工,而这些再加工大多是由钢结构制作厂来完成的。这种分工导致了能源的浪费,使得成本增加,并且还容易出现产品质量不稳定的情况。
中国钢结构协会调研显示,热轧 H 型钢推广难主要表现在以下几个方面。其一,规格系列不够完整,无法满足市场多样化的需求。其二,与焊接 H 型钢相比,热轧 H 型钢的用钢量有所增加。其三,供需存在不匹配的情况,对市场竞争力产生了影响。旧版国标中 H500 至 H600 高度范围仅有 8 个型号,而美标在同截面有 25 个型号,规格的多样性存在不足。因此,焊接H型钢因能满足快速交货需求而更受设计方青睐。
设计习惯限制热轧H型钢应用
在钢结构设计领域,材料的选择受设计人员习惯与经验的影响很大。目前,很多结构设计人员对热轧 H 型钢的应用不太熟悉钢结构h型钢对接规范,他们的思维局限于只采用市场供应的材料。当面临用钢量限制时,他们更愿意选择可以灵活组合的焊接 H 型钢。
设计人员对热轧 H 型钢的优势认知不够,这是一个因素。相关设计软件和手册的便捷性不足,这又是一个因素。这两个因素共同对热轧 H 型钢的推广与应用形成了阻碍。所以,迫切需要提升设计人员对热轧 H 型钢的认知水平和应用能力,并且为他们提供便捷的设计工具与资源,这样做的目的是优化设计方案,从而提升钢结构的性能与经济性。
需求与供应矛盾问题突出
热轧 H 型钢在钢结构建筑中的应用面临着一些挑战。其一,需求规格较为多样,然而供应却相对有限;其二,存在小批量需求与钢厂大批量生产之间的矛盾;其三,快速交货的期望与钢厂排产困难的情况相互相悖。
现货市场中,Q235B 和 Q355B 材质的热轧 H 型钢供应较为充足。然而,一旦涉及到高等级牌号以及非常用规格,就会面临采购困难、需要定制、周期较长以及成本高等诸多难题。另外,热轧 H 型钢在市场供应方面长度较为单一,大多为 12 米,这就导致接料情况较为频繁。建筑工程项目工期较短,这使得设计师和建筑企业没有太多时间去挑选合适的材料,所以不得不选择其他替代材料或解决方案,目的是满足工程进度的要求,正因如此,热轧 H 型钢在钢结构建筑中的应用比例就比较低。
推广与政策支持力度不足
钢厂在营销平台和推广策略方面存在不足,表现为是以一种被动的方式去响应市场,也就是市场要求生产什么产品标准,就生产什么,没有充分地展示出热轧 H 型钢的优势,也缺乏标杆示范项目。这种被动的市场策略对其市场推广效果起到了限制作用,使得它在建筑领域的应用潜力没有被充分地开发和利用。
政府主管部门推出了一系列大力促进钢结构建筑发展的相关文件,其目的是推动绿色建材、装配式建筑以及钢结构住宅的发展,以建设低碳城市。然而,总体来看,政策性文件在实际落地过程中与目标存在差距,不同地区之间的差异较为明显,对于提高热轧 H 型钢在钢结构中所占比例的作用较为有限。
互联营销平台的缺失
在钢结构建筑领域,没有高效便捷的互联营销平台。这使得供需双方存在信息不对称的情况,也存在服务缺失的问题。设计与施工采购人员很难快速且精准地匹配热轧 H 型钢产品。所以,工程项目的具体需求不能得到及时且精准的响应,进而影响了它在市场上的占比。
钢结构建筑热轧H型钢推广思路与建议
完善标准,促进产品标准与设计规范互融互通
为构建产业链共享共赢的规范标准体系,要加速推进。应秉持“标准先行”的原则,加强行业供需信息的互联互通。对于房屋住宅这一方面,需要系统性地搜集相关案例,对标准化构件的选择、轧制以及施工操作的可行性,还有运维管理等多个方面进行深入研究。核心是要完善钢结构建筑用钢的标准体系,使其规格数量合理,这样能降低成本,还能消除供需之间的矛盾。同时,要推动钢铁产品标准与建筑设计规范相融合,以促进标准化构件能够得到广泛的应用。
新增符合 Q355 级 S1 到 S3(截面板件宽厚比等级)的热轧 H 型钢截面,对 Q460 以及更高等级 S1 到 S3 的热轧 H 型钢截面进行研究,达成钢铁产品标准与工程标准的有机结合。针对装配式建筑模块化施工的需求,协同钢构加工企业来提升构件的尺寸精度,减少负公差,以此降低施工风险,同时推动《装配式钢结构建筑用热轧型钢》(GB/T 43893-2024)标准的完善工作。
热轧 H 型钢在建筑承重结构、桥梁及大型基建项目中被广泛应用。它的质量与建筑整体的抗震性、抗压性以及使用寿命有着直接的关联。现行的推荐性标准《热轧 H 型钢和剖分 T 型钢》(GB-T 11263-2024)不具备强制约束力。正因如此,部分企业为了降低成本而降低质量标准,比如在尺寸偏差和机械性能方面。这就导致了存在结构隐患的情况。建议将其升级为强制性的国家标准。要细化化学成分等核心指标,也要细化机械性能等核心指标,还要细化尺寸公差等核心指标,比如腹板波浪偏差和重量偏差等。要与《建筑用热轧 H 型钢和剖分 T 型钢》(JG/T 581-2023)等行业标准共同形成多层级监管体系,从而从源头杜绝不合格产品流入市场。强制标准会优化设计选材的依据,能引导行业进行技术升级,还会淘汰落后的产能,并且为绿色建筑和智能建造提供支撑。
钢铁企业要秉持以客户为导向的原则,努力生产适配性强的热轧型钢产品,使其具有市场竞争力。同时,要积极采用新技术、新材料、新工艺和新设备的应用成果,持续完善建筑用钢的标准体系,以此推动钢铁行业与钢结构行业协同升级和发展。
“少规格、多组合”丰富型号,扩展钢厂服务边界
为强化钢材、设计、制作、安装产业链的协同效应,推动产品向构件化、标准化方向发展,需重点发挥热轧 H 型钢的产品构件化优势。钢厂要合理向下延伸产业链,在厂内把钢结构构件的螺栓孔加工、连接板制作等简易深加工环节完成,以实现构件直接交付,减少下游工序的成本。同时,可以将热轧 H 型钢拓展应用到圆孔蜂窝梁、方形孔蜂窝梁以及变高度蜂窝梁等多种高效蜂窝断面中。
建议按照“少规格、多组合”的原则来推进标准化建设。推动钢结构产品朝着构件化、标准化的方向发展。这样可以提升施工效率,同时也能降低全产业链的成本。从而助力行业实现绿色低碳转型。具体包括让现有的辊系参数(Hw、bf、r)保持不变,然后联动对 t1(腹板厚度)和 t2(翼缘厚度)进行调整,以此形成 H(高度)/B(宽度)系列的组合,这样能减少模具的投入;编制出标准化的节点解决方案以及梁柱承载力选用表、标准图集,以便设计时能够直接采用;研发重型 H 型钢的承载性能,去探索圆孔、六边形、八边形蜂窝梁等衍生截面,从而提升结构的效率。
转变设计思维,推动热轧H型钢应用
为让热轧 H 型钢在钢结构建筑领域能被广泛应用,需要提升设计人员的专业认知以及他们的应用技能,同时还要配备高效的设计工具与资源。可以通过开展专业培训,对结构设计软件(像 YJK、PKPM、SAP2000 等)进行升级,以此来集成热轧 H 型钢的数据库和设计模块,并且传播热轧 H 型钢成功应用的案例。同时,研发了装配式钢结构节点与体系钢结构h型钢对接规范,并且借鉴了国际先进的装配式连接技术。通过这些举措,突破了热轧 H 型钢在构件性能和材料供应方面的限制,降低了装配式钢结构建筑的成本,从而赢得了设计人员的青睐,也提升了其市场份额。
此外,要加强以热轧 H 型钢为主体的钢框架结构体系的研发。要实现设计理念从传统拼焊全面转变为热轧型钢。要提供专业的技术支撑。这样能确保设计人员在应对热轧 H 型钢相关设计难题时迅速得到协助。有助于将热轧 H 型钢的应用普及化,使其成为行业内的普遍选择。能推动钢结构建筑行业向更高效率、更优质量的方向持续进步。
强化支持政策,推广示范工程
为推动热轧 H 型钢在建筑领域的大量应用,国家有关部门应研究并制定相关政策标准。要明确在钢结构建筑中热轧 H 型钢的使用比例,使其与国家新型建筑工业化方针相契合,从而提高建筑工业化水平。可以借鉴成功推广的经验,施行财政奖励、税收优惠等补偿性政策,以此激励非政府投资项目运用热轧 H 型钢。
建议把钢结构建筑项目归入工程审批的绿色通道之中,将管理流程进行优化,同时配套实施一些鼓励的措施。政府所主导的钢结构住宅项目应当通过邀请招标的方式来推进。依据绿色建筑评级体系,对于达到 A 级以及更高级标准的钢结构住宅项目,给予在建筑面积、容积率等方面的政策优惠,以此来提升房地产企业的开发意愿。
同时,要明确钢结构住宅的优势,并且把这些优势转化为成本优势,强化热轧型材在建筑全生命周期里的关键作用。另外,需要改变公众的传统认知,加大与房地产企业的合作力度,推广钢结构住宅的宜居理念。打造钢结构建筑绿色制造的示范项目,以此为绿色建筑的发展提供有力的支撑,推动热轧 H 型钢在钢结构建筑行业实现健康持续的发展。
加强人才队伍建设,培养钢结构建筑复合型人才
目前我国建筑业就业人员中 40 岁以上的占比超过 50%。相关数据表明,人工成本将会长期呈现上升的态势。为了应对我国建筑业所面临的劳动力年龄结构老化以及人工成本上升这双重挑战,就需要重点去培育钢结构建筑领域的复合型人才。高等学府要开设钢结构建筑专业课程,职业院校也应如此,并且要将这些课程纳入专业技术人员的继续教育当中,以此来提供高质量的人力资源。同时,加强校企之间的合作。共同建设产业学院,并且搭建实操实训基地。以此来确保人才培养能够与市场需求相契合。
应着重强调热轧 H 型钢在钢结构建筑中的核心优势,其一为高强度,其二是卓越的抗震性能,其三是施工便捷性,使其成为钢结构建筑的首选材料。构建专业化的设计团队、施工团队、维护团队及销售团队,充分利用热轧 H 型钢的特性,能有效缩短建设周期,提升建筑质量,从而推动我国建筑产业的稳健发展。
构建互联营销平台和产业园,促进产业链协同发展
为了解决热轧 H 型钢产品在供需方面的匹配问题以及产业链存在的信息壁垒问题,迫切需要建立一个互联营销平台。这个平台要能够全面地展示产品的规格、材质以及库存等信息,还要能够简化采购的流程,提升设计人员挑选材料的效率,缩短施工采购所需要的周期,保证供需能够有效地对接,提高热轧 H 型钢在钢结构建筑中的应用比例,从而推动整个行业朝着高质量的方向发展。
该平台需以市场化和法治化为前提,其核心要点有缩短周期,提高沟通效率以及降低成本。通过将产业链进行深度融合,能够推动钢铁、钢结构与建筑行业之间的交流协作,借鉴汽车产业园的经验,进而建立起线下的钢结构建筑产业园,专门致力于标准化构件的生产,以此构建新型的钢结构建筑产业链。通过线上与线下相互结合,打通产业链上的堵点,将难点予以解决,把痛点进行消除,加快对协同发展供应链和生态圈的构建,以此实现钢结构建筑产业的可持续发展。
钢结构建筑比例不断提升,这使得人们对建筑的舒适度、安全性以及节能减排等方面提出了更高的要求。与此同时,钢铁、钢结构与建筑全产业链的上下游合作也在持续深化。搭建线上线下互联营销平台以及产业园,能够进一步推动产业链的升级与变革,进而促进绿色钢结构建筑的发展。热轧 H 型钢在钢结构建筑中的应用前景非常广阔,肯定会迎来新的机遇。
作者 | 中国钢铁工业协会钢铁材料应用推广中心H型钢工作组
焊接H型钢钢结构建筑工程
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