2022年10月26日11:59:25 熱門 1215

港珠澳大橋是像"搭積木"一樣拼裝出來的。

在帶領設計團隊日夜為港珠澳大橋奮戰之時，總設計師孟凡超遇到了一個環保問題：港珠澳大橋所跨越的伶仃洋海域正好經過國家一級保護動物中華白海豚的棲息地，如何盡量減少工程對中華白海豚的干擾和影響？

在仔細研究中華白海豚的生活習性後，他們提出了一個創造性思路：所有大型構件全部在工廠完成，再運抵海上安裝，最大限度減少海上作業的人員、時間和裝備數量，從而把對中華白海豚生活的干擾降到最低。

在港珠澳大橋施工現場，看不到人頭攢動、千軍萬馬的施工景象，而是為數不多的大型裝備在現場進行裝配化安裝。橋墩、橋面、鋼箱梁、鋼管樁等都是在附近地區的廠房裡建好後，待風平浪靜時運到海上一塊塊、一層層地組裝起來，像搭積木一樣，效率更高，也更環保。

據了解，被英國《衛報》譽為「新世界七大奇蹟」的港珠澳大橋，海中主體橋樑總用鋼量就達到了40 多萬噸，重量相當於10個鳥巢或60 座埃菲爾鐵塔，可以說是我國鋼結構建築史上濃墨重彩的一筆。

1858年貝塞麥鍊鋼法的出現是一個分水嶺。在此之前，熟鐵是鐵基建築更普遍的材料選擇，貝塞麥鍊鋼法的出現使得鋼的低成本大規模生產變得可行。

一座位於英格蘭錫菲爾德的貝塞麥轉爐圖源 | Wikipedia

此後，鋼作為建築材料，在西歐得到廣泛使用，包括著名的巴黎火車站和法國國家圖書館等多個大型公共建築。與此同時，1871年，由於芝加哥大火摧毀了成千上萬的木製建築，鋼鐵等不燃性建築材料開始被強制應用，再加上經濟發展與城市土地之間的矛盾，鋼結構建築在芝加哥開始大幅應用，這一趨勢很快覆蓋整個美國。

如今，發達國家的鋼結構建築已經達到較高的商品化程度。在日本，每天都有一兩百幢鋼結構住宅建築在工廠的流水線生產製造；美國鋼結構住宅所用構件和部品的標準化、系列化程度很高。

新中國成立後，在經歷節約鋼材、限制使用、合理使用和推廣應用等多個階段後，我國鋼產量開始慢慢提高，鋼結構建築也在經濟發達地區逐漸增多。2008年前後，得益於奧運會，鋼結構建築的熱潮到來，建成了大批鋼結構場館、機場、車站和高層建築。

鳥巢，中國偉大的鋼結構建築圖源 | pixabay

造型獨特的國家大劇院外殼為鋼結構殼體圖源 | Architecture & Design

事實上，在鋼結構出現以前，鋼筋混凝土結構是最為常見的主要建築材料之一，具備堅固、耐久、防火性能好、成本低等優點。但由於混凝土的主要成分是水泥，其生產過程會帶來大量碳排放。

隨著國家「雙碳」目標的確立，有著低能耗、低排放屬性的鋼結構則慢慢成為這場轉型的中堅力量。據中國工程院有關數據顯示，每平方米鋼結構建築比每平方米混凝土建築在生產施工過程中能減少15%的碳排放，如果算上鋼結構住宅拆除階段的回收利用，節能減排的效果更為可觀。

那麼，鋼結構為什麼能夠降低碳排放量？可以從以下三個階段來看：

生產施工

鋼結構的構件比較細長，而混凝土結構是實心構件，所以鋼結構的材料用量相對較少；其重量也比混凝土結構輕很多，所以運輸過程中鋼結構構件所消耗的能源顯然較少；在施工方面，鋼結構無需使用水、模板，且施工人員少，周期更短，也有助於減少碳排放。

運維

鋼結構的結構體系與維護體系分離，在各種氣候條件下都可以使用不同保溫隔熱性能的維護體系，不必像混凝土結構，依靠增加牆體厚度達到節能減排的目的。

拆除回收

我國正在大量拆除混凝土和磚混結構建築，而混凝土和磚塊的回收利用率很低。鋼材則具備可回收利用的特性，可以有效減少碳排量。

正是基於這些綠色優勢，近年來，國家出台了多項重磅政策鼓勵鋼結構行業的發展，包括《關於大力發展鋼結構建築的意見(徵求意見稿)》、《綠色建築創建行動方案》、《關於推動智能建造與建築工業化協同發展的指導意見》等。2021年10月中辦、國辦印發《關於推動城鄉建設綠色發展的意見》，其中也明確提到大力發展裝配式建築，重點推動鋼結構裝配式住宅建設。

鋼結構畢竟在國內應用的時間尚短。數據顯示，目前發達國家鋼結構建築佔總建築量的比例在40％以上，我國鋼結構建築佔比只有5%-7%，鋼結構住宅佔比僅1%左右。

因此鋼結構應用也在多方面仍待完善。一方面，我國在設計和施工能力上仍有待提升，施工期間易出現沒有足夠能力分析解決各類技術問題，造成施工質量和效率的下降；另一方面，由於國內鋼結構加工企業門檻低、管理粗放以及對各種細節缺乏重視，導致加工細節與國外同類產品存在差距，比如配套的維護材料、連接件方面，國內產品在齊全與耐久性上也不如國外同類產品；還有特別重要的一點，我國在鋼結構領域的人才缺口較大。這些因素將會長期限制鋼結構建築水平能力的提升，我們應該如何克服？

政策扶持，大力推動鋼結構的發展

《中共中央國務院關於進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出，力爭用10年左右時間，使裝配式建築佔新建建築的30%，並積極穩妥推廣鋼結構建築。數據顯示，2021年，新開工鋼結構建築面積達2.1億平方米，佔新開工裝配式建築的28.8%。

統一標準，加速邁向標準化、規模化、市場化

2021年，住房和城鄉建設部發布《鋼結構住宅主要構件尺寸指南》，對鋼結構住宅各種構件進行標準的統一，預計可以通過全面提升設計單位和施工企業的效率，進一步降低裝配式鋼結構的建設成本，有利於持續擴大鋼結構市場份額。

為助力推動鋼結構行業的發展，保利資本領投鋼結構建築產業數字化雲平台「果芯數創」種子輪投資。「果芯數創」創始人及CEO孔令智觀察到鋼結構建築的設計和建造的過程高度非標，且整個行業的數字化程度較低，導致鋼結構造價成本偏高，嚴重阻礙了鋼結構建築的推廣和普及，因此研發了鋼結構設計軟體「果芯引擎」，以提高鋼結構深化設計的效率，為鋼結構行業的發展貢獻自己的一份力量。

在我國「雙碳」目標下，鋼結構建築的發展無疑迎來了機遇期，精進和攻克鋼結構建築相關的技術，方能構建更美好的低碳未來。

參考文章：

澎湃新聞：《超級工程中國實力——訪港珠澳大橋總設計師孟凡超》
光明日報：《港珠澳大橋：「超級工程」背後有何「超級創新」》
光明網：《中國橋樑建設：向世界展示「中國建造」的非凡實力》
UKEssays. (November 2018). Design of Steel Structures: History and Features.
Steel LLC: A Brief History of Steel Costruction
mayflowersteelbuildings: The History of Steel Buildings
廣發證券發展研究中心：《對我國鋼結構發展的思考》
Architecture & Design: 50 Incredible Buildings Around The World That Are Works of Art
北京日報：《國家大劇院：「湖中明珠」》