向工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型升級，是建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，也是未來行業(yè)發(fā)展的大趨勢。鋼結(jié)構(gòu)建筑天然具有裝配化、工業(yè)化、綠色化特征，充分發(fā)揮其“輕、快、好、省”的優(yōu)勢，通過技術(shù)和管理的雙輪創(chuàng)新驅(qū)動，助推裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑高質(zhì)量發(fā)展，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要著力點(diǎn)。
把握建筑業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢 認(rèn)清裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)勢
我國建筑業(yè)仍是一個勞動密集型、建造方式相對粗放的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，與高質(zhì)量發(fā)展要求相比還有一定差距。去年年底召開的全國住房城鄉(xiāng)建設(shè)工作會議強(qiáng)調(diào)，深化建筑業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，持續(xù)在工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型上下功夫，努力為全社會提供高品質(zhì)建筑產(chǎn)品，打造“中國建造”升級版。這為建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展明確了方向和路徑。
工業(yè)化建造的內(nèi)涵是工廠制作、現(xiàn)場安裝，將制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、部品化、裝配化概念引入建筑業(yè)，把建筑變成工業(yè)化產(chǎn)品。但是，建筑業(yè)要實(shí)現(xiàn)“像造汽車一樣造房子”并不容易，從實(shí)踐看，建筑工業(yè)化比造汽車還要難。原因在于：一是建筑材料不能像汽車零件一樣進(jìn)行車鉗刨銑。二是建筑構(gòu)件不僅大、笨、重，而且安裝設(shè)備、方法完全不同，建筑物最終是現(xiàn)場安裝，而不是工廠安裝。三是建筑產(chǎn)品個性化特征明顯，沒有兩個房子一模一樣。工業(yè)化建造的特征是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用，其核心是裝配化施工，因此建筑要實(shí)現(xiàn)“像造汽車一樣造房子”，必須大力發(fā)展裝配式建筑，這是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的重要抓手。
數(shù)字化的核心技術(shù)包括BIM（建筑信息模型）和數(shù)字孿生，建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，要將行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則、經(jīng)驗(yàn)和要求等全部數(shù)字化，形成海量數(shù)據(jù)，通過信息化平臺貫穿建筑全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈。新型工業(yè)化，是在工業(yè)化的基礎(chǔ)上融入數(shù)字化，推動管理模式變革，催生新型建造方式。智能建造同樣以數(shù)字化為基礎(chǔ)，智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，目的是基于行業(yè)發(fā)展實(shí)際，在夯實(shí)工業(yè)化發(fā)展的同時，向更高一級的智能化努力。智能建造的重點(diǎn)，是將人工智能技術(shù)與工程建造技術(shù)融合，核心技術(shù)是智能算法和智能建造機(jī)器人應(yīng)用。目前行業(yè)多數(shù)自動化設(shè)備尚不能稱為“智能”，智能化強(qiáng)調(diào)“機(jī)器代人”，可以人機(jī)交互，并能通過自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知升級。智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，符合我國建筑業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性，能夠?yàn)樾袠I(yè)帶來根本性變革，是新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵。
建筑業(yè)向工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型，工業(yè)化、數(shù)字化是手段、方法，綠色化是目標(biāo)。轉(zhuǎn)型的最終目標(biāo)，是改變傳統(tǒng)粗放的建造方式、發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、降本、增效，打造綠色產(chǎn)品，建設(shè)“好房子”。好房子要安全、實(shí)用、美觀、綠色，做到“四節(jié)一環(huán)保”，要將綠色發(fā)展理念貫穿工程建設(shè)全生命周期，包括選用綠色建材和材料循環(huán)利用，推行綠色設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理，以及新能源利用、雨雪收集、建筑垃圾資源化處理、減少碳排放等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。
鋼結(jié)構(gòu)建筑具有典型的裝配化、工業(yè)化、綠色化特征，其優(yōu)勢是輕、快、好、省。輕，是指鋼結(jié)構(gòu)材料輕質(zhì)高強(qiáng)，構(gòu)件截面小、自重輕、承載力高，適用于更大的跨度、便于運(yùn)輸和安裝。快，是指鋼結(jié)構(gòu)在工廠制作，能夠成批大件生產(chǎn)，工業(yè)化程度高；采用工廠制造、工地高強(qiáng)螺栓安裝的施工方法，可有效地縮短工期，為降低造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。好，是指原材料力學(xué)性能好、可靠性高，可焊性、密封性、耐久性好，結(jié)構(gòu)抗震性能好，易于拆卸，與新技術(shù)適應(yīng)性好。省，是指與混凝土結(jié)構(gòu)相比，全生命周期綜合成本更低，鋼材可回收利用。發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，既是建筑業(yè)向工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型的要求，也是建筑發(fā)展過程中的必然趨勢，是好房子建設(shè)的重要支撐。
掃清高質(zhì)量發(fā)展障礙 推動裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑厚積成勢
要充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，必須正視發(fā)展中面臨的問題，有針對性地采取措施，為高質(zhì)量發(fā)展掃清障礙，實(shí)現(xiàn)從裝配式建筑鋼結(jié)構(gòu)到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的飛躍。
樹立“全裝配化”理念。不僅要做到結(jié)構(gòu)的裝配化，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線、裝修等都要實(shí)現(xiàn)裝配化。為了實(shí)現(xiàn)全裝配化，基于BIM技術(shù)的信息化貫通是必須首先解決的難題。
樹立“一體化”理念。一是設(shè)計(jì)、制作、施工、運(yùn)營、維護(hù)一體化，縱深推進(jìn)降本增效。鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的軟肋是建造環(huán)節(jié)成本較高，但如果從設(shè)計(jì)到運(yùn)維的一體化角度考慮，可以明顯降低成本。二是建筑、結(jié)構(gòu)、部品部件、機(jī)電設(shè)備、裝飾裝修要做到一體化。如高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的柔性較大，對圍護(hù)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形能力要求高，否則圍護(hù)系統(tǒng)易變形開裂，影響建筑使用效果和壽命。而將保溫、隔熱、防腐、防火、采光、遮陽等結(jié)構(gòu)部品部件納入一體化考慮，不僅能很好地解決一系列問題，還能提高建筑品質(zhì)。三是綠色低碳等新技術(shù)的應(yīng)用與建筑功能性要做到一體化。四是一體化技術(shù)集成標(biāo)準(zhǔn)的制定須提上日程。
優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。圍繞裝配化、工業(yè)化發(fā)展目標(biāo)，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系，切實(shí)在減少構(gòu)件、改進(jìn)連接方式、推動標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展上下功夫、見實(shí)效。
優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決鋼結(jié)構(gòu)建筑露梁露柱問題。實(shí)踐中，用鋼構(gòu)件簡單代替鋼筋混凝土構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢難以發(fā)揮，使用功能降低，用鋼量增加，要通過設(shè)計(jì)創(chuàng)新，更好發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)大空間、平面布局靈活的優(yōu)勢。
研發(fā)適應(yīng)工業(yè)化的建造方式。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)配件工廠化，結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝飾、裝修裝配化等，是鋼結(jié)構(gòu)建筑的特色優(yōu)勢。要充分發(fā)揮優(yōu)勢，加快模塊化建筑發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速建造，減少現(xiàn)場焊接作業(yè)，節(jié)省人工，減少環(huán)境污染。
研究和應(yīng)用配套部品部件。一是由于建筑具有個性化特征，部品部件難以批量生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度較低；二是產(chǎn)業(yè)鏈不夠完善；三是三板（樓板、內(nèi)墻板和外墻板）體系與建筑結(jié)構(gòu)匹配性差。通用體系以部品構(gòu)件及連接技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用性為基礎(chǔ)，適合專業(yè)化和社會化生產(chǎn)，是一種比較完美的工業(yè)化形式。只有大力發(fā)展通用部品部件為基礎(chǔ)的通用體系，才能為“像造汽車一樣造房子”奠定基礎(chǔ)。
改變對空心樓板的認(rèn)知。裝配式建筑應(yīng)用疊合樓板，連接部位實(shí)施二次澆筑，并不是一種完美的工業(yè)化建造方式。行業(yè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)圍繞工業(yè)化建造這一核心，平衡個性化和標(biāo)準(zhǔn)化需求，重新認(rèn)識空心樓板的價(jià)值，研發(fā)新工藝，克服其弊端，發(fā)揮其優(yōu)勢，補(bǔ)強(qiáng)裝配式建筑在樓板方面的短板。
解決百姓關(guān)注的問題。一是成本問題。鋼結(jié)構(gòu)建筑造價(jià)略高于混凝土結(jié)構(gòu)建筑，要從全生命周期綜合成本角度為百姓算好賬，贏得市場認(rèn)可。更重要的是，必須通過科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，不斷降低裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的成本，提高性價(jià)比。二是鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差問題。鋼結(jié)構(gòu)在潮濕和腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中容易銹蝕，但在正常使用環(huán)境和正常維護(hù)情況下，其耐久性超過混凝土結(jié)構(gòu)。耐候鋼和新型防腐技術(shù)的應(yīng)用，使鋼結(jié)構(gòu)的耐久性還可以進(jìn)一步提高。但圍護(hù)結(jié)構(gòu)和連接處防腐要高度重視，做到定期維護(hù)。三是防火問題。鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火，必須做好防火措施，做到主動防火與被動防火相結(jié)合。四是舒適性問題。通過合理設(shè)計(jì)、精心施工和精心維護(hù)，保證結(jié)構(gòu)剛度，防止墻體開裂和滲漏，確保保溫、隔熱、隔聲、防潮、氣密性和防護(hù)要求，完全可以實(shí)現(xiàn)理想的舒適性。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)的舒適性還可以進(jìn)一步提高。
加快關(guān)鍵性技術(shù)研發(fā)。關(guān)鍵軟件和激光三維掃描儀、建筑機(jī)器人、3D打印設(shè)備等“卡脖子”問題還沒有很好地解決，BIM技術(shù)亟待實(shí)現(xiàn)根本性突破，智能建造技術(shù)發(fā)展還處于探索階段，智能建造與工業(yè)化協(xié)同發(fā)展還有很長的路要走。
提高從業(yè)人員素質(zhì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)含量高，對從業(yè)人員的能力要求高。一方面，企業(yè)要通過培訓(xùn)學(xué)習(xí)改變從業(yè)人員傳統(tǒng)混凝土建筑的建設(shè)思維，提高對鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展的認(rèn)知，不斷提升技術(shù)能力和管理水平；另一方面，高校要針對市場需求、改革人才培養(yǎng)模式、優(yōu)化專業(yè)設(shè)置、推動學(xué)科交叉，大力培養(yǎng)復(fù)合型人才。
當(dāng)前，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，大批鋼結(jié)構(gòu)場館、機(jī)場、車站和高層建筑拔地而起。隨著建筑業(yè)工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化轉(zhuǎn)型的持續(xù)深入，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑將厚積成勢，激發(fā)形成以創(chuàng)新為特點(diǎn)、以質(zhì)優(yōu)為關(guān)鍵的發(fā)展新動能、新優(yōu)勢，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力蓄勢賦能。
（作者系中國工程院院士、重慶大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)工程研究中心主任）