钢结构是指用型钢或钢板制成基本构件,根据使用要求,通过焊接或螺栓连接等方法,按照一定规律组成的承重构件,根据不同的应用领域可分为建筑钢结构、空间钢结构、设备钢结构和桥梁钢结构等。
相较于传统钢筋混凝土结构,钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短及环境污染少等特点,是一种节能环保、能循环使用的绿色建筑结构,符合国家大力发展节能省地型建筑、建设资源节约型社会的长期政策导向。
一方面,工人稀缺是现在建筑市场中存在的一个重要问题,泛亚电竞考虑到劳动强度大、工作环境差、职业危险程度高以及人口老龄化等因素,未来建筑工人的缺口或将越来越大,人力成本也将随之上涨。
相较于现浇混凝土建筑,钢结构的生产自动化程度高,安装工程大部分是现场装配等,所需人工更少。
另一方面,由于过去建筑行业过度开采,目前砂石面临供给短缺困境,对环境也造成了一定破坏。2018年起全国砂石矿山、采砂行为整治政策不断推进,受河道禁采影响,许多地区砂石企业大批关停,砂石供应大面积减少,混凝土价格普遍上涨。
另一方面,据中国水泥网数据,我国石灰石矿产保有储量约542亿吨,其中水泥用石灰岩达504亿吨,生产1吨水泥熟料约消耗1.3吨石灰岩原料,按目前每年14亿吨的熟料产量来看,大概还能支撑30年。这些都是目前现浇混凝土建筑需要克服的困难。
钢铁供给依然过剩,预计未来钢价中枢仍有望继续下行,钢结构具备成本优势,可消化过剩钢铁产能。
供给端,2018年以来,随着钢铁行业超低排放改造和产能置换项目的推进,钢铁行业投资逐步加大。2020年钢铁行业或迎来产能置换项目集中投产。
兰格钢铁研究中心监测数据显示,2020年钢铁行业将新建炼钢产能6208万吨,退出炼钢产能8179万吨,预计2020年粗钢产量约10.3亿吨,YOY+3%。
需求端,据中国钢铁工业协会年初发布的《2019-2020年中国钢材消费预测》显示,2020年钢铁主要下业表现继续分化,其中基建投资将会加码,房地产行业投资、新开工增速可能放缓,家电行业保持平稳增长,汽车、船舶、集装箱和机械行业中部分子行业可能出现负增长,整体钢材需求量预计小幅增长至8.9亿吨,YoY+2%。
据国家发改委价格监测中心数据,2019年全国主要钢材批发市场钢材平均价格为4352元/吨,较2018年下降209元,总体来看钢铁行业供给过剩的局面依然存在,未来钢价有望继续下行。
钢结构比传统现浇结构的施工效率更高,单平用工工时可减少42%。钢结构采用装配式施工,即主要构件在工厂预制后运到施工现场进行拼装。
一般一个项目的各个部件可以同时加工生产,施工组织流程上比传统现浇施工顺序的限制更少,且不受天气制约,能有效缩短工期。
相对于装配式混凝土而言,经过精心设计的钢结构装配式建筑具有“轻,快,好,省”的优点。钢结构建筑安装速度更快,更能保证施工质量,同时得益于其较轻的材质、较好的延展性、较低的基础造价,兼具经济型、抗震性的优点。
装配式建筑构件在建造的过程中产生更少垃圾,也更易于回收,符合建筑建造中可持续发展的理念。钢结构由于设计复杂,也在外墙体系等方面上面临着一些问题。
与传统建筑相比,钢结构在功能、设计、施工等方面具有优势。首先,钢结构建筑强度高、刚度大、自重轻。钢结构以钢材为框架,配以轻质墙板等作为围护结构和内隔墙,所以钢结构建筑质量减轻近30%。其次,钢结构建筑具有优越抗震性。由于钢材延展性好、以及钢结构建筑自重轻,所以能较好消除地震波力。
根据数据显示,中等高度建筑采用钢结构,结构自重减轻1/3,地震作用减少30%-40%,地面上单位面积负荷减少25%以上。此外,钢结构建筑施工期短。
由于其钢构件与外墙板等实现工厂化制作,所以现场施工周期能缩短至混凝土结构的1/3或1/2,从而能够提高率。与钢筋混凝土建筑相比,30-50层钢结构工程可以缩短施工工期8-12个月左右,随着技术进步,施工速度还能加快。
最后,钢结构建筑具有较强综合效益,且符合节能环保建筑要求。钢结构建筑现场作业量小,环境污染小,单位建筑面积用材少,钢材可以回收重复使用。
钢结构建筑可提高使用面积5%-8%,日常能耗为常规建筑的20%,现场安装垃圾仅占建筑总量的1%。
一方面,随着人口红利逐步消失,我国劳动力人口(15-64岁)占比自2011年持续下降;从事建筑业的农民工占比自2015年起持续下降。且我国外出农民工文化程度大专及以上占比稳步上升,传统建筑建造工作由于体力消耗大难以再吸引农民工就业。
另一方面,我国建筑业农民工收入稳步上升,2009-2017年复合增长率为12%,建筑业劳动力成本压力增大。
不同预制率之下,装配式建筑比传统现浇建筑用工量减少50%~70%,装配式建筑在施工现场的钢筋绑扎、模板支设等方面用工量明显降低,现场大量的预制构件均采用干法施工,大大减少了现场湿作业,能节约人力成本,施工人员的劳动强度也有所减弱。
较传统现浇混凝土建筑,钢结构装配式机械化程度高,工期缩短一半以上。钢结构技术规程完善、设计软件齐备,构件尺寸精确,设计和施工更高效,钢结构构件通用性和互换性较强,适应装配化施工,工地拼装速度快、工期短,是工业化程度最高的一种建筑工艺。
以30层精装修项目为例,部品和构件在工厂加工、现场组装,水电及内装修在主体施工阶段穿行,施工速度快,一栋1000平米住宅只需20天、五个工人便可完工。
装配式建筑中PC结构推广较早,但较钢结构仍有较多制约因素。目前PC结构在我国装配式建筑中应用较多,但在工程实践中发现PC结构体系存在较多不足。
首先,由于PC框架节点采用浆铆钢筋连接,节点连接工艺复杂精度要求高,对灌浆孔的质量控制难度较大,从而影响建筑质量安全与抗震性能。
其次,PC预制件结构重,所有材料工厂化,泛亚电竞降低了运输半径,增加了制造和运输成本。
此外,虽然较现浇建筑湿作业减少,但PC构件与现浇构件在装配连接后还需现浇混凝土,而且节点支模复杂,节点总体积不多,但需要大量的人工处理节点。
梁板叠合层现浇完,构件形成整体结构后才能进行上一层的施工,速度仍受限制。装配式钢结构则能够克服PC结构缺点,或将成为建筑工业化及住宅产业化的主要发展方向。
钢结构政策不断加码,进一步打开行业增长空间。近年来,国家大力发展装配式建筑,2016年国务院提出力争用10年时间使装配式建筑占新建建筑的比例达30%。2017年,住建部进一步提出到2020年全国装配式建筑占新建建筑比达15%以上。作为装配式建筑三大结构体系之一,钢结构是发展重点。
住宅方面,2019年3月,住建部提出要大力发展钢结构装配式建筑,积极开展钢结构装配式住宅建设试点,同年6月,住建部又发布了《装配式钢结构住宅建筑技术标准》,规范装配式钢结构住宅建筑全寿命期的建筑设计、施工安装、使用、维护与管理等;公共建筑方面,2020年住建部在《绿色建筑创建行动方案》中提出新建公共建筑原则上要采用钢结构。
未来钢结构渗透率提升空间较大。据中国钢铁工业协会统计及估计,2019年我国粗钢产量9.96亿吨,钢结构产量占钢产量的比重仅为7.7%,2011年至今占比虽逐年提升,但参考钢结构行业发展成熟的国家,钢结构产量占钢产量的比重约为20%-30%,总体来看我国钢结构用钢量占比还很低。
未来中国钢结构在住宅领域的渗透率依然具备较大的提升空间,整体钢结构占钢产量的比重有望逐渐向发达国家靠拢。
预计20年钢结构总产量超8600万吨,行业市场空间近8000亿。近年来,我国钢结构市场空间呈现持续增长的势头,从2013年的3650万吨增长至2018年的6874万吨,CAGR+13.5%,行业总产值从2013年的4100亿元增长至2018年的6736亿元,CAGR+10.4%。
工信部2016年发布《钢铁工业调整升级规划(2016—2020年)》,提出到2020年钢结构用钢量增加到1亿吨以上的目标;2018年中国钢结构协会提出,将利用5到10年时间使我国钢结构用量占钢产量比例接近20%,即钢结构产量增长至1.5 亿吨,中性情况下,2018-2025年CAGR+12%,以此为假设预计19/20年钢结构产量达到7699/8623万吨;假设19/20年单吨产值为前三年平均值,可得到总产值为6822/7745亿元。
归属于工程的市场规模超6500亿元。我们可以将产值根据产业链环节拆分成制造(材料)和工程(施工)两部分,根据住建部2016年10月发布的《装配式建筑工程消耗量定额》(征求意见稿),装配式钢结构住宅每平米造价2776元,钢材消耗量为95kg/平米,由于之后没有再发布国家层面的钢结构更新造价定额文件,因此假设到目前为止的建筑造价和钢材消耗量保持不变。
假设钢结构构件的单吨平均售价为4000元,则每平米的材料成本折合约380元(4000*95/1000),占总造价的比例为14%,对应剩余86%部分即为工程成本,按此比例进行分配可得到2020年行业总产值中对应工程部分的规模为6661亿元。