钢结构住宅工程建设全过程技术与管理要点解读

发表于:2020-09-25 17:04:52    来源:铁木辛柯

        

        各位领导、各位嘉宾下午好!我今天给大家分享的题目是《钢结构住宅工程建设全过程技术与管理要点解读》。

        钢结构住宅在我国的起点是2000年。

        建国后,我国粗钢产量一直较低,1950年粗钢产量为60万吨,建筑行业尽量节约用钢。1997年,我国粗钢产量首次突破一亿吨,建设部开始组织专家学者研究在建筑领域用钢。

我国历年粗钢产量(万吨)

2000年5月,建设部建筑用钢协调组在京召开了“全国建筑用钢技术发展研讨会”,会上成立了钢结构专家组,讨论了国家建筑钢结构产业“十五”计划和2010年发展规划纲要及建筑钢结构工程技术政策。专家们提出将建筑钢结构归纳为高层重型钢结构、空间大跨度钢结构、轻型钢结构、钢混组合结构、住宅钢结构5大类, “十五”期间应以住宅钢结构为发展重点。

二十年过去了,高层重型钢结构、空间大跨度钢结构、轻型钢结构、钢混组合结构在我国都有较大的发展,唯独住宅钢结构发展缓慢,究其原因是由钢结构住宅自身的特点决定的,其与传统现浇混凝土住宅的建设方式有区别,与传统钢结构建筑的建设方式也有不同。

与传统现浇混凝土住宅相比,在建设流程方面,混凝土住宅的材料和施工都在现场完成,钢结构多了钢结构工厂制作环节,整体流程进度会受到工厂进度的制约。在材料采购方面,混凝土住宅所用的钢筋、模板、脚手架、商品混凝土、干粉砂浆等,市场供应充分,项目建设基本不受制约,钢结构住宅的工业化部品原材料采购,需要有订货周期,预留出厂家制作时间。建造技术方面,混凝土现场的钢筋绑扎、模板搭设及拆除、混凝土浇筑以人工操作为主,钢结构构件的制作主要在工厂以设备完成,现场钢结构的连接采用高强螺栓和焊接连接。技术工人方面,混凝土建筑工人市场容量较大,工人技术熟练;钢结构技术工人相对稀缺,设计、施工各环节的技术人员也较少。

与其他类型的钢结构建筑相比,建设方式也有些区别。普通多高层钢结构多以钢板为原材料,规格标准,市场有库存,采购方便,单个构件尺度和重量都较大;钢结构住宅构件原料多为型材,构件尺度小重量轻。工期方面,传统钢结构建筑多为单一单体建筑,以高层超高层为例,可以根据进度一节柱一节柱慢慢做,总体供货周期较长,工厂出货速度要求不高,压力不大。钢结构住宅项目中,开发商资金成本高,工程建设有高周转需求,多个单体铺开同时做,对传统的钢结构工厂来说,出货速度很快,工厂压力比较大,需要多个工厂同时供货。施工精度方面,钢结构住宅室内空间小,防火装饰层较薄,对施工误差更敏感。目标用户方面,传统钢结构建筑,无论是办公楼还是医院等,用户关注建筑功能,不会关注建筑的构造细节;对于住宅用户来说,房子是家产,是生活的地方,对产品各项指标、细节要求严格。

目前钢结构住宅工程建设的现状有如下几点:

首先应用范围所占比例小,参与过的单位少,参与人员的经验少。市场上大多建设人员对钢结构住宅没有直观的认识。

其次技术方面总体成熟。钢结构是成熟的产业,楼板也有成熟稳定的产品可供选择,内墙条板也没有太大问题,外墙材料与构造、细节节点处理稍微费事些,用心做也都能做好。

再次钢结构施工速度快、工期短,本来是钢结构的优势,理论上可以很快,这也是未来发展的预期,市场上也有很快的工程案例。但是目前一些工程项目的效果不理想,一是样板项目不急着赶工期,二是一些项目组织管理没跟上,实在赶不出来。在钢结构住宅没有大面积普及之前,新项目的学习成本不可忽略。

最后工业化、装配式的本质是通过标准化、批量化来提高效率、降低成本,这是未来的方向和预期。目前项目中价格仍旧偏高,一是受钢材价格影响,二是设计不标准,三是制作施工的工业化程度低,四是配套部品部件的成本没下来,都对综合成本有影响。

这是目前钢结构住宅的现状,从国家顶层设计看,装配式钢结构住宅是未来的发展方向,行业都在努力学习和应用,从设计、采购、制作施工、交付与运营全过程来发力,给用户提供一个安全经济高品质的住宅产品。

可以看出,钢结构住宅工程建设全过程管理非常重要,主要表现在如下四个方面:保障全寿命的产品质量、提高全过程的建造效率、节约最终产品的综合成本、锤炼各环节的技术人员

所以我今天从钢结构住宅的设计与招标、施工前的准备、施工要点以及产品交付与运营维护等四个方面为大家分享钢结构住宅工程建设全过程的技术与管理要点。

一、项目设计与招标的要点

前期的项目设计是钢结构住宅能否顺利进行的关键。设计决定了产品体系及构成,决定了后期的制作和施工。工程项目招标是确定总承包单位,或者总包单位和分包单位,是决定工程项目顺利实施的关键。要点解读分为五个方面。

1、建筑专业为龙头

建筑专业是钢结构住宅设计的第一环节,一般在住宅项目拿地初期就介入了,配合开发商完成总体规划、容积率等各项指标测算、户型布局以及总体立面效果等。建筑户型的布局直接决定了结构体系的布局,影响到结构材料用量以及与设备管线等其他专业的协调。在建筑方案设计阶段,需要建筑师对钢结构住宅有较为深入的了解,或者在方案前期,钢结构专业同时介入配合,避免建筑方案确定后给钢结构的反馈调整带来困难。

        目前的现状是,国内做过钢结构住宅的设计单位很少,懂钢结构住宅的建筑师也很少。在很多项目中,建筑师是用已有混凝土住宅的思路做建筑,后期钢结构如果硬套混凝土户型,造成结构布置难以满足钢结构需求、受力不通畅、构件选型与标准化受限。有些项目中,大部分单体采用混凝土结构,局部几个楼采用钢结构,开发商为了无差别向用户交付,要求钢结构的成型效果必须和混凝土保持完全一致,反而不利于钢结构住宅的标准化和工业化。

        在施工图设计过程中,需要建筑专业协调结构、设备、部品材料厂家,在各连接节点处进行协同,满足各专业的需求,达到综合效果最优。

        所以,建筑专业作为龙头,在设计中所起的作用非常关键。

2、标准化与个性化的协调

        标准化才能批量化,是工业化的必要条件。住宅作为一个产品面向用户,开发商不希望千篇一律,希望满足不同用户的个性化需求。目前看来最好的方式是内部采用标准化的部品,比如钢柱、钢梁、楼板、墙体、整体厨卫、装配式装修等,通过灵活组合,形成个性化的外形,兼顾标准化和个性化。


通过标准化部品部件组成个性化住宅建筑成品

        住建部科技与产业化发展中心和住宅产业化促进中心主编了《钢结构住宅主要构件尺寸指南》,规定了住宅中常用构件的类型、规格表,希望原材料厂家能提供标准化型材,设计单位能选用,形成良性循环,共同提高部品的标准化水平,降低过程成本。

3、专业协同与建筑信息模型

        钢结构住宅空间较小,建筑布置、结构构件布置、设备管井、管线穿越等各专业的相互关系需要经过精细化的设计,过程中会反复的条件互提与反馈调整,对各专业的互相配合要求较高。在混凝土住宅中,经常有施工过程中的调整修改发生,但是钢结构是工厂制作完成后现场安装的,现场对结构的调整基本不可能,需要一切在施工前设计完成。


目前的常用做法是采用BIM建筑信息模型,好在钢结构住宅标准层多,户型标准化程度高,大部分的项目中,BIM建筑信息模型一般只需要做一层,或一个标准单元即可。BIM信息模型可以有效检查碰撞,真实的反映钢梁开孔等信息。

4、装配率、新技术应用与综合造价的平衡

        装配率指标是目前政府推动装配式建筑的一个抓手,国家有《装配式建筑评价标准》GB51129-2017,各地也出台了对应的省标。不同的标准,对装配率的计算方法不同。由于技术创新不断涌现,各类部品的构造也日新月异,这些新技术在应用中如何计算装配率,各地工业化主管部门解释也不相同。另外,新技术新产品的应用,在技术可靠性和成本方面,同时也带来一定的不确定性,受不同产品厂家的影响较多。

        这就带来了装配率、技术成熟度以及综合成本之间的平衡问题。在设计过程中,开发商、设计单位、厂家之间互相沟通,反复测算,同时既能满足政府装配率的要求,又能尽量的采用传统成熟技术,尽量节约成本。

        这只是目前的现状,相信随着钢结构住宅的应用成熟,产品的迭代更新优化完善,装配率会越来越高,同时成本却越来越低。

5、施工招标的关注点

        现在市场上EPC总承包的项目还不多,设计完成正式施工前,招标是一个重要的环节。不同的开发商招标方式不同,有些是只招标总承包,钢结构分包由总包发包;有些是钢结构由开发商单独招标。工程承包模式的选择是要关注的要点之一。

        如果开发商分开招标,则总包与分包之间的工作界面划分需要重点关注。因为钢结构与土建的交叉环节较多,无论是塔吊的协调,还是楼板混凝土的浇筑,以及二次结构与钢结构的节点等,都涉及到界面划分和互相配合。

        无论采用哪种方式,在招标时,要求投标单位的钢结构住宅施工经验是很重要的。有经验的单位会避免很多问题,能有效的组织项目施工,提高整体进度和质量。

        招标时还应要求各专业技术人员的齐备性。现在市场上有钢结构住宅相关实践经验的技术人员比较紧缺,有无经验对项目的技术管理有较大的差别。

二、项目实施前的准备工作

        项目实施前的准备工作很重要,会影响到项目的顺利施工。主要从图纸深化、专业协同调整、材料订购、新技术应用方案的学习与验证几个要点来解读。

1、图纸深化

        与传统钢结构的图纸深化不同,钢结构住宅构件小重量轻,图纸深化出来的节点系数与传统经验值有一定的差别,甚至会影响前期投标报价。铁木辛柯在研发一键深化的软件开发,目前已有已有不少项目,开发商以深化详图招标,提高投标报价的准确性。


         另一方面,钢结构住宅在前期设计的标准化工作,对主要构件进行了归并,以有限数量的规格涵盖整体项目绝大多数的构件选用需求。如果总包将不同单体分包给不同工厂,每家单位再以单体分节分批的方式深化采购原材料,则构件选用的H型钢、矩形钢管等型材会达不到原料厂家的加工批次,给采购带来困难。

        除了钢结构,住宅中的墙体、楼板、装配式装修,也需要提前深化,提前订货采购。

2、专业协同调整

         有些部品部件在设计时只提出了类型和技术标准,并不能指定厂家。总包在部品招标完成后,厂家会介入深化工作。比如墙板,不同厂家提供的连接节点、拼接处理等不同,可能与钢结构、装配式装修等专业有修改的要求,这就需要不同专业之间互相协调,甚至原设计参与补充图纸或修改图纸,共同解决可能出现的各种调整问题。


3、材料订购

         钢结构材料的订购分为钢结构主材与小料。装配式钢结构住宅中,标准化型材是发展的主流方向,主材一定是标准化型材为主,在住建部标准的指引下,未来供货厂家会越来越多,产品竞争下的质量也会越来越好。小料目前还以工厂自制为主,一些产品的配料开始往产品化发展,未来可能就是类似高强螺栓、栓钉等小料包的标准化产品配送。


         批量化的优势。在一个较大型的钢结构住宅项目中,通过设计标准化归并,一般一种规格有数百吨甚至上千吨的量,与原材料供货商洽谈采购,有一定的谈判优势。如果拆开零碎采购,反而成为一种劣势。住宅一般是高周转,不存在存货周期过长的问题,所以可以在项目早期,深化完成后,整个项目统一采购谈判。

        应关注采购周期。钢结构住宅中,主体钢结构的安装相对比较紧急,其中常用的矩形钢管要一定的采购周期,给材料供货商预留调货与加工时间。

4、新技术应用方案的学习与验证

         现在钢结构住宅处于市场推广期,不少项目的施工单位是第一次尝试,无论是管理团队还是技术人员都没有接触过钢结构住宅,需要在项目实施前学习相关知识,做好施工前的准备。可以通过技术考察、学习或招人、做试验样板的方式学习。


        可以到国内已有项目上考察,与施工单位交流学习,派遣技术人员去项目学习或招聘有经验的施工技术人员,对技术消化的基础上,可以通过做实验样板的方式对相关技术进行验证,保证后续施工的顺利实施。

三、钢结构住宅施工的要点

        钢结构住宅的施工技术,之前讲过了,具体技术细节包括钢结构施工、楼板施工、墙体施工、防火施工、内装饰施工等,技术点都有成熟可靠的做法,主要从总体目标导向的专业协调、新技术应用的样板做法以及细节、责任心和品质管控三个方面进行解读。

1、总体目标导向的专业协调

        钢结构住宅工程建设,开发商的总体目标是成本可控、品质保证、高周转。对于施工单位来说,这个总体目标也是施工的总体目标,也就是以总体工期目标、总体质量目标、总体成本目标为导向。

         在传统的混凝土住宅项目中,施工单位对此再熟悉不过,从施工组织、施工技术、原材料供应、劳务安排、可能存在的问题以及处理方案等,各个环节都了如指掌,运作起来得心应手。但是钢结构住宅有混凝土工程、钢结构与楼板工程、钢结构的防火、装配式墙体、钢结构的节点处理以及装配式装修等,每个环节都有不清楚不熟悉的新知识新技术,要想在总体成本可控的情况下,保质保量的按期完成,是一项艰巨的任务。这也是目前很多开发商、总包单位头疼的主要原因所在。

        可以看出,总体工期目标、总体质量目标和总体成本目标之间是有矛盾的。工期赶得紧,质量不保证,投入大成本下不来;质量抓得严,成本和工期都难控制。所以,需要对着三个目标进行综合考量,不断磨合,逐步找出最优的实施方案。

2、新技术应用的样板做法

        无论是钢结构,还是楼板、墙板、防火、装修等做法,钢结构住宅对于大多数施工单位来说是陌生的。一般房企的高端项目,对品质要求很高,都会要求样板先行。样板分为普通工艺样板和验证工艺样板,普通工艺样板,各个工序施工前,按照拟定的工艺工法完成样板,合格后在施工班组宣讲,然后才进入大面积施工。

         验证工艺样板,比如防火涂料及墙体施工前,提前先进行工程样板间的制作并观察一定时间,检验测试合格后再进入大面积施工。


3、细节、责任心和品质管控

        钢结构住宅中,目前基本没有没解决的技术难题,最终的产品质量主要在细节的把控上。对样板工程,可以不惜成本和工期,挑最好的老师傅慢慢的做精细,不出任何瑕疵。但是对于实际工程项目,用的是批量劳务队伍,工人的技术水平可能参差不齐。在施工中,细节的把控一是靠工人的责任心,二是靠技术管理人员的品质管控。


       这个环节,需要工人、技术人员和监理共同努力协调,保证质量的情况下和跟上进度,很考验现场管控。所以,样板很重要,也是一个很好的方法。

四、产品的交付与运营维护

       设计、施工、运营维护等环节都满足规范标准要求的钢结构住宅产品,在全生命周期内的安全可靠性是有保证的。

       钢结构住宅建设完成,只是产品交付的必要条件。产品交付后,才是全生命周期的开始。钢结构住宅作为一个产品,交给用户后,要同时提供产品说明书,并提供使用过程中的技术支持以及长期维保服务。目前国内钢结构住宅项目较少,很多是近些年建成的,还没有经过长期的运营检验。针对产品交付和运营维护中的技术管理要点,从三个方面介绍。

       一是产品说明书。国内商品房开发商在产品交付时,都会为业主提供产品说明书,介绍产品的构成、特点、使用说明以及后期维保等。钢结构住宅在商品房中的应用案例总体较少,一些开发企业也在研究应该向用户提供什么样的产品说明书。在市场推广前期,建议产品说明书尽量详细一些,在用户使用产品过程中可能的问题都加以说明、提醒和技术指导,避免用户盲目动作对产品有不可预期的损害。建议产品说明书可以包含以下几项内容:

        1、钢结构住宅产品构造与材料说明。钢结构住宅应用较多新材料、新部品、新技术,尽量向用户开诚布公的讲清楚,免得用户不了解产生误会。比如轻质隔墙、各类保温做法、防火做法、装配式装修做法等,不一定讲很深的技术细节,要讲清楚这些材料选用、构造做法的重要性、设计依据的国家规范图集等。之前国内发生过用户认为轻质保温材料是建设方偷工减料的案例。


        2、钢结构住宅产品使用注意事项。钢结构住宅的材料选用与构造与混凝土住宅有差别,一些传统住宅使用中可能存在的场景,在钢结构住宅中需要注意,比如装配式装修是空鼓墙,不能挂钉子;比如钢结构住宅定期维护人员会入户访问检查,类似煤气管线定期检查更换一样,需要用户配合等,向用户说明清楚。


        3、钢结构住宅装修改造技术文件。住宅的二次甚至多次装修改造,是住宅产品应用中一个常见的场景,不可避免,即使是精装交付的产品。因为装修的寿命低于住宅产品的寿命,现实中也存在住宅多次入市交易的情况。产品说明中应有装修改造的这一块内容,下一小结重点讲述。


4、钢结构住宅耐久性与产品维护。任何产品都有耐久性与维护问题,钢结构住宅也不例外。产品维护保养一般是物业的事情,有房屋维修基金,与用户关系不大。但说明书中也应有这部分内容,下一小结也会讲述。


        二是钢结构住宅的二次装修。这是业内各市场参与主体都很关注的问题,尤其是房产开发商。在一项技术未经过市场大面积应用,未取得普遍认知和实践经验之前,大家有疑问是正常的。为了保障用户的权益,结合其他类产品的维保服务方式,对未来钢结构住宅的二次装修发展方向,有如下一些建议。

        1、目前市场上常见的做法是由客户自主决定。这就存在用户盲目装修的情况,这也是目前大家最关注的问题,怕出各种各样的问题,这是应该努力避免出现的。


        2、对于市场上面向中端以下大众的普通住宅产品,至少应该在产品说明书中提供二次装修的技术说明。用户可以通过自己查看产品说明书,学习了解相应的技术指标,避免盲目装修带来不可控问题。


        3、次优的方案是提供客服类的二次装修技术咨询,这种方案适用于中端以上的住宅产品。此类产品面对的用户是中产以上水平,对产品的质量有一定追求。产品改造或二次装修时,可以由特定的产品服务部门来提供技术咨询服务,在材料性能指标选用、构造做法指导、施工过程监管、质量验收等方面提供技术服务。用户可以选用推荐的品牌施工单位或选用市场上的装修施工单位。

        4、最优的方案是提供“汽车4S店”类的二次装修承包服务,这种方案适用于高端精装修交付的住宅产品。此类产品面对的是高端用户,产品的材料选用都是有品牌的,构造做法比较讲究,最好是由原装修单位提供维保以及二次改造的设计和施工,这样才能在材料品牌选用、构造合理性以及施工细节方面为用户提供高品质的服务。

        三是钢结构住宅的耐久性检查与维保。任何产品在服役期内,都面临耐久性检查与维护保养问题。传统住宅也有检查与维保问题。钢结构住宅中,基础、主体结构、主要墙体等,在全寿命周期内如果没有经过较大的地震损坏,按现有规范质量要求,是不用经常检查维保的。钢结构住宅的耐久性检查与维保主要有以下几个方面。

        1、屋面防水耐久性的检查与维保。屋面防水材料多采用卷材等有机材料,设计时已经确定了防水等级,使用阶段要定期检查屋面防水质量及渗漏情况,需要的时候,进行维护与保养甚至更换。


        对于钢结构住宅中出屋面的钢结构节点处防水处理,应给予重点关注。


        2、外墙材料耐久性的检查与维保一些产品的外墙采用幕墙与嵌缝胶的构造做法,嵌缝胶属于有机材料,类似玻璃幕墙、铝板幕墙,也要定期的检查耐久性,进行维保。


        3、钢结构防腐蚀材料的检查与维保。市场最关注的是钢结构的防腐蚀材料的耐久性检查与维保问题,因为这个问题表面看起来处理最麻烦。市场对此问题的担心多是因为不了解相关的技术细节,加上设计规范、产品规范的应用场景不同,产品的耐久性指标不同,给市场带来困扰。研究表明,钢结构在正常防腐蚀涂装以及防火涂料保护下,耐盐雾实验可达2000小时,能满足住宅设计基准期的要求。目前国家正在修编钢结构住宅的防腐蚀相关规范标准,从所处的环境、防腐蚀做法、耐久性指标以及检查维护等,给出更详细的指导。由于钢结构住宅服役期都较短,目前还不到防腐蚀耐久性检查的阶段,相信新版规范标准的出台能及时解决公众关心的这个问题。


        4、其他机电设备的检查与维保。住宅产品中其他的机电设备,比如电梯、空调新风、燃气、供电、供水消防等的检查与维保,已有标准成熟的经验做法,这里不再赘述。


        今天我的报告从钢结构住宅的设计与招标、施工前的准备、施工要点以及产品交付与运营维护等四个方面与大家进行了分享,以上是我报告的主要内容,不足之处,请批评指正!谢谢大家!

没有了 铁木辛柯与浙江宝业建筑设计研究院签署战略合作协议