中国冶金报 中国钢铁新闻网
通讯员 徐静 报道
图片均由中国二十二冶集团提供
党的二十大报告强调,我们要坚持以推动高质量发展为主题,把实施扩大内需战略同深化供给侧结构性改革有机结合起来,增强国内大循环内生动力和可靠性。我国正处在从钢铁大国迈向钢铁强国的转型关键期,钢结构建筑这座“宝藏”,亟待更大限度地挖掘。
建筑和钢铁两个行业均属于我国支柱产业,是拉动国民经济发展的重要引擎,加快发展钢结构住宅是能同时推动两个行业高质量发展的助推器,对促进国民经济发展意义重大。同时,在我国“双碳”重大战略目标及新型城镇化建设政策推动下,建筑行业逐渐向工业化和绿色可持续发展转型,钢结构住宅具有节能环保、综合效益好、装配化水平高、抗震性能好等突出优势,是我国目前新型城镇化建设的重要发展方向,也是钢铁行业“藏钢于民”的最好路径。根据“十四五”规划和2035年远景目标纲要,我国将推动能源清洁低碳安全高效利用,加快新能源、绿色环保等产业发展,促进经济社会发展全面绿色转型。我国多地“十四五”规划明确提出推广绿色建筑,助力当地向现代化发展的新阶段迈进。因具备资源可回收利用、更加生态环保、施工周期短、抗震性能好等优势,装配式钢结构建筑成为实现国家“双碳”目标的主力军、引领建筑行业绿色变革的“领头羊”。
2020年5月,住建部发布《关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》,提出要大力发展装配式建筑,积极推广钢结构装配式住宅,推行工厂化预制、装配化施工、信息化管理的建造模式。“十四五”规划要求,引领钢结构建筑行业朝产业化、数字化、平台化方向发展。钢结构建筑作为绿色建筑的主要载体,能否实现高质量发展关乎大局,中国二十二冶集团以生动实践探索为全行业树立了标杆,走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型建筑工业化道路。
从“一张白纸”到“一幅蓝图” ——
引领传统建筑业转型升级
装配式建筑是建筑行业发展中一个新的行业领域。这种全新的建设方式,更加经济、绿色、智慧、美观,是建筑方式的转型,更是建筑业发展的大势所趋。随着国家和地方关于推进住宅产业化和装配式建筑有关政策的陆续出台,为推进企业工程承包主业的转型升级,抢抓市场先机,中国二十二冶集团公司从2010年开始积极推进研发装配式建筑技术和建设产业化生产基地。
图为中国二十二冶集团国家装配式建筑产业基地。
2010年,国家“十二五”规划首次将绿色建筑纳入国家五年发展规划,中冶集团以中国二十二冶集团为前沿阵地,启程绿色建筑研发之路。2011年,中冶住宅产业化(北方)工程技术中心在二十二冶集团成立;2011年5月,中国二十二冶集团与中国建筑科学研究院签署剪力墙连接体系合作协议;2012年12月,河北唐山遵化市党峪金山工业园区建成“装配式建筑PC生产基地”,成为国内首批探索装配式建筑的企业之一;2012年3月,中国二十二冶集团装配式住宅产业分公司成立;2012年装配式建筑PC生产基地获得住房和城乡建设部“国家住宅产业化基地”授牌,成为首批“国家住宅产业化”基地之一;2013年6月,装配式公司的“装配式混凝土剪力墙结构住宅技术研究与示范”(2013-146)项目获得河北省建设科技研究项目立项批准;2014年,中国二十二冶集团与中冶集团建筑研究总院合作的板柱钢结构住宅体系项目的试验楼建成;2016年8月,河北省建设科技计划项目“装配式高层钢结构住宅结构技术研究与示范”获得批准立项;2017年3月,首个装配式混凝土与装配式钢结构技术综合应用的民建住宅小区在唐山市丰润区开工建设;2017年11月,中国二十二冶集团被住建部列入首批“国家装配式建筑产业基地”;2018年5月,中国二十二冶集团与智群集团共同出资建设的装配式建筑邢台中冶智群产业基地建成;2018年8月,中冶绿建装配式建筑产品发布会在唐山成功举办,装配式建筑产业通过北京住宅产业化部品部件企业名录;2019年6月,由中国二十二冶集团、安徽淮海实业发展集团、淮北市交通投资有限公司、淮北市东兴建设投资有限责任公司共同出资建设的装配式建筑安徽中冶淮海产业基地建成;2020年,国家科技研发项目示范工程浭阳二区一期4号楼通过专家组验收;2020年,中国二十二冶集团装配式获批河北省院士合作重点单位;2020年3月,“单亩产值最高、自动化科技含量最高”的年30万立方米预制构件生产厂正式投产;2023年11月,《中冶绿建3.0新型高效能全装配钢-混组合结构住宅技术体系》正式发布。
图为中国二十二冶承建的国家科技研发项目示范工程——浭阳二区一期4号楼。图为中国二十二冶承建的国家科技研发项目示范工程——浭阳二区一期4号楼。
历经10余年研发,中国二十二冶集团激活“发展密码”、转换“绿色引擎”,形成了以装配式钢-混凝土结构体系、装配式混凝土结构体系和装配式低能耗建筑为代表的中冶绿建三大产品体系,实现了“体系标准化、制作工厂化、现场装配化、装修一体化、成本最优化、管理信息化”的产业化目标,以“中冶绿建 装配未来”的品牌形象,打造出属于中国二十二冶绿色建筑的新格局。
从“0”到“1”——
爬坡过坎 提升原始创新能力
习近平总书记在科学家座谈会上强调,要把原始创新能力提升摆在更加突出的位置,努力实现更多“从0到1”的突破。
装配式剪力墙结构体系的关键技术是竖向连接技术,如何选择能够满足结构要求、易于操作、便于检查和施工的连接方法是制约装配式剪力墙结构推广应用的瓶颈。如何突破这一瓶颈?中国二十二冶围绕连接方式、施工方法、操作效果、构件制作等方面进行调研,通过对套筒连接方式的试验,开发了第一代搭接连接+套筒连接的装配式剪力墙结构连接体系。施工过程中却发现,套筒数量较多,底部后浇区域增多,生产和安装较为繁琐。技术人员开发了第二代连接技术,但通过生产安装发现,钢筋浆锚连接在施工过程中工序繁琐,灌浆料能否灌满连接腔无法检测,最终在原有成果的基础上研发出了第三代无灌浆的全搭接连接方式。以浭阳9号楼示范项目为例,该项目采用“后浇段内搭接连接技术”可节省灌浆套筒45000个、灌浆料50吨。一层3个单元1000平方米的安装进度可控制在4天一层,总成本可减少220万元。施工过程中,减少抹灰作业70%,节省脚手架和模板50%,节水40%,减少用电量10%,减少现场垃圾和扬尘80%。此项连接技术入选中国五矿十大职工技术创新成果,也在同年举办的装配式建筑产品发布会上获得了国内知名专家组的连连称赞,认为此项连接技术已经达到国家领先水平,建议在总结示范工程经验的基础上,加大推广应用力度。
钢结构建筑具有绿色环保、可循环利用、抗震性能好的独特优势。改革开放以来,我国钢结构建筑得到快速发展,但发展不均衡,在工业厂房、大跨度和超高层建筑领域达到很高的应用水平,但是在住宅建筑中,钢结构占比不到1%,远远低于发达国家20%~30%的平均水平。2016年初,中国二十二冶集团与中冶建研院、清华大学强强联手,深入细致研究钢结构住宅体系,下大力气打造中冶钢结构品牌、建设绿色优质工程。在这个过程中,中国二十二冶以自有设计院为主体,与两大合作单位掀起一场装配式建筑的设计革命,新一代装配式钢-混凝土结构高层住宅体系产品应运而生。
让梦想照亮现实,是设计团队加快推进课题研发速度的动力源。而新体系的理论支撑是一个创新的结构,而且是首例,毫无经验可循,设计团队在结构设计时遇到了多重阻碍。前期的模型在地震作用下结构整体变形过大;钢梁和混凝土楼板能否协同工作关系到整个结构的安全,常规做法很难保证;常规钢结构有大量的焊接作业,浭阳锦园4号楼为装配式建筑,为便于安装就需要减少焊接,这为设计公司带来了很大挑战……设计团队夜以继日,集结各专业智慧逐个攻克难关,通过不断地调整支撑、钢柱数量及位置、墙厚等措施,最终实现弹性层间位移角1/851,实现了抗震设防“三水准”的要求;通过分析查阅大量相关资料并结合项目实际,发明了一种新型的梁板连接节点,保证了钢梁和楼板的协同工作,并获得了国家专利;通过优化结构体系,使梁柱铰接连接,钢梁腹板与钢柱螺栓连接,极大地减少了现场的焊接量。
从“搭积木”到“做积木”——
精耕细作 打造核心竞争力
住房是民生之要,关系着千家万户的生活品质。从“低矮潮湿的棚改楼”,到“小高层,电梯房,城乡广厦千万间”,城市生活不断提档升级,居民的住房获得感幸福感明显提升。一生一宅、一宅一生的百年住宅梦,是中国二十二冶集团改革发展的初心。这里有对品质的精益求精,更有为践行央企社会责任而怀揣的金色愿望。从“栖身之所”到“宜居之选”,智能建造、装配未来的时代已经到来。
图为中冶绿建智能化标准车间。
作为首批命名“国家装配式建筑产业基地”的中国二十二冶集团。坚持新发展理念,准确把握工业设计发展规律和新时代特征,注重吸收工业设计新思想、新理念,明确未来发展方向和重点,向着数字化、集成化、智能化迈进,进入加速发展的快车道。
图为中国二十二冶承建的国家科技研发项目示范工程——浭阳二区一期4号楼。图为中国二十二冶承建的国家科技研发项目示范工程——浭阳二区一期4号楼。
强化工业化设计研发体系建设。中国二十二冶集团加大新型建筑工业化科技研发投入,成立装配式建筑研究院,引入信息化管理人员、软件开发人员以及管道模块化等相关专业的人员,初步打造形成了一支年龄结构合理、专业分布广泛的高素质、专业化、精英化的装配式建筑技术研发团队;整合自身的优势,联合清华大学、中国建筑科学研究院、中冶建筑研究总院等科学研究机构以及生产设备厂家、结构配件、装饰装修部品部件企业和单位建立广泛深入的合作,以装配式混凝土结构体系、装配式钢-混结构体系、装配式低能耗建筑3个主打产品为基础,完成了钢混二代钢结构产品、工业化建筑和模块化施工技术施工、低能耗建筑施工技术、PC结构快速检测施工方法等课题的研发任务,形成装配式建筑全产业链的研发新格局。
强化智能建造能力建设。中国二十二冶集团围绕新型建筑工业化生产制造,不断强化智能建造能力,集成应用信息化、BIM(建筑信息模型)、物联网、云计算和大数据技术,组建中冶绿建装配式PC数字化智慧工厂智能管理系统,实现预制构件生产的可视化、数据化、流程化、规范化、协同化;全面推广构件三维软件BIM设计,实现从“设计端”到“生产端”的数据直送,按照构件安装进度和生产任务需求,结合工厂既有产能和生产节拍,实现对全部订单数据的合理化分析,合理制订排产计划,从原来排产9小时缩短到1.5小时,减少管理人员,大幅增加生产线的有效工作时间,模台利用率提升30%,平均每个项目可节约5天~7天工期,保证了项目履约能力。此外,中国二十二冶集团通过权限平台、业务平台、管控平台和移动端打造,可实现智能传递、智能共享、智能排产、智能统计、智能追踪,目前成功应用于多个工厂的40多个项目,初步完成智慧生产工业化体系打造。
强化工业化科技成果转化。中国二十二冶注重新型建筑工业化重大科技成果的转化应用,推动建筑领域新技术、新材料、新产品、新工艺创新发展。“近年来,我们公司在科技创新方面的总投入约3亿元,研发项目投入超过2000万元,目前年产能30万立方米的现代化厂房已可以满足研发和成果转化需求。”据中国二十二冶装配式建筑分公司总工程师张晓峰介绍,中冶绿建三大体系的相关专利推广应用已覆盖京津冀地区,为40多项装配式工程提供设计、工程施工及技术服务工作,示范工程项目已超30余项,推广应用装配式建筑示范50余万平方米,部品部件供应量10多万立方米。
近年来,中国二十二冶集团先后承担国家“十三五”重点及省部级计划项目3项、科技及新技术应用示范项目4项,申报装配式建筑相关专利222件,其中授权专利103件;科技成果鉴定10项;科学技术奖5项;获省部级工法10项;BIM成果奖项4项;主、参编国家、行业、地方标准9篇;获国家及省级QC(质量控制)成果12项。中国二十二冶推广预制叠合楼板生产工艺、预制装配式混凝土剪力墙制作技术、装配整体式混凝土剪力墙结构叠合楼板安装施工技术相关成果,应用项目30余项,推广成效果显著。
从“中间”到“终端”——
加速转型 培育新质生产力
从习近平总书记在考察调研时第一次提出“新质生产力”,到“新质生产力”被正式写入中央文件,这个令人耳目一新的原创性概念,不仅指明了新发展阶段激发新动能的决定性力量,而且明确了重塑竞争新优势的关键着力点。对企业而言,无论是当前提振信心、推动经济回升向好,还是在未来发展和竞争中赢得战略主动,都必须加快实现高水平科技自立自强,以科技体制改革为突破,强化企业科技创新主体地位,开辟新赛道、增强新动能、塑造新优势,加快形成新质生产力。装配式装修,则是中国二十二冶集团开辟新赛道、塑造新优势的新路径。
装配式建筑中,装配式内装的应用越来越广泛,是未来发展的大趋势。采用干式工法,将工厂生产的部品部件在现场进行组合安装,具有“干式工法施工、部品集成预制、管线结构分离、可拆卸可循环”的特点和“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理”的优势特征。其本质是通过设计生产一体化智造系统,提高内装施工技术水平,以部品化的方式解决传统装修质量问题,从而提升品质、提升效率,同时减少人工、资源能源消耗、建筑垃圾,缩短工期、实现绿色低碳发展。
图为唐山创智城智能建造指挥中心。
在唐山市路北区唐山创智城一期项目西南侧的智能建造指挥中心已落成。与传统装修方式不同,中国二十二冶集团采用装修全面利用BIM技术,将墙面、顶棚、地面所需的装饰装修材料,均提前在工厂生产出来,然后运到工地,像“搭积木”一样快速拼装而成。“以智能建造指挥中心项目的装修为例,一方面,装修设计都采用环保材料,减少了胶类的使用;另一方面,在健康环保的基础上,装配式装修实现了内装与管线、结构分离,现场无湿作业、无噪声、无垃圾、无污染,既有利于内装灵活调整,又保证了建筑内装环节的节能环保。”唐山创智城项目智能建造指挥中心项目负责人介绍说。
对于房屋装修有过亲身体验的人,都清楚其中之繁杂。传统装修方式需要集结水电技工、木工、瓦工、油漆工等多个工种共同协作,也需要准备水泥、腻子、乳胶漆等众多装修材料。从墙面开槽、抹灰打底、腻子打磨到吊顶的安装、龙骨的架设,每一项工序都需要在现场精心施工。基于此,中国二十二冶集团从建筑的选材和工艺两个方面入手,深入研究和细化每一个装配节点,攻克装配过程中遇到的难题,在确保工期和质量的前提下,从装配式快装碳晶板墙面、定型化集成式铝方通顶棚、SPC(统计过程控制)整体式锁扣地板地面以及装配式GRC(公司治理、风险及合规管理)外墙板等方面入手,采用装配式装饰装修工艺,进一步创新和完善了装配式建筑的结构和功能。采用装配式装饰装修施工工艺,工期可以从原先的30天缩短到15天,大大提高了工作效率。基于以“设计引领建造”为核心的装配式内装智造体系,中国二十二冶集团打通了“设计-生产建造”环节,改变了传统制造缓慢低效的模式,最大限度节约社会资源,降低制造的碳排放。
作为一个历久弥新的传统行业,从秦砖汉瓦到钢筋水泥,从低矮平房到高楼大厦,尽管建筑科技一直在不断进步,但始终不变的是坚持人民至上的初心。一路走来,“中冶绿建 装配未来”从无到有,立足新发展阶段,坚持新发展理念,瞄准行业技术前沿,积极融入和构建装配式建筑行业新发展格局,用激情预制梦想,用实干装配未来,积极践行品质承诺,持续提升城市品质,着力构筑美好人居。当前,中国二十二冶集团正牢牢把握新一轮科技革命和建筑产业变革新机遇,以领跑者的定位、开拓者的气魄、奋进者的姿态,持续推动建造方式向绿色建造、工业化建造和智能建造转变,为推动中国建造、中国智造不断实现质量变革、效率变革、动力变革贡献央企力量。