2015 装配式钢结构住宅产业化节点可行性分析

装配式钢结构住宅产业化标准节点生产

可行性研究报告

一、 概述

住宅是人类赖以生存和发展的最基本的物质生活资料之一，随着我国国民经济的迅速发展和城市现代化建设进程的加快，人们对住房的需求大大增加，对居住条件的品质要求也越来越高，使得我国的房地产业持续空前发展，房地产业已经成为我国国民经济的重要产业。 钢结构住宅依其自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好等综合优势被誉为21世纪的“绿色建筑”之一。国外如美国70%以上的高档住宅都采用了钢结构，主要构件如柱梁墙板都是工厂制作现场吊装组合。而我国由于九十年代以前钢产量低，国家政策的限制，钢材主要用在一些公共建筑上，在住宅上应用的很少，这是我国钢结构住宅发展的主要制约因素。1997年，我国钢产量达1亿吨，2010年我国钢材产量已达到6亿吨，给钢结构住宅产业化的发展创造了良好的物质基础。目前，钢结构住宅的方案探索和技术的可行性已有比较明确的结论，但经济效益是建筑企业担心的问题。大量研究表明七层以下钢结构住宅造价于混凝土持平，十层以上钢结构住宅的造价可以降低30%以上。

随着生活质量的提高，人们对住宅的质量、环境、舒适度的要求也在不断提高，居住条件不断改善。随着住宅市场的活跃，房地产业作为国民经济的经济增长点，已经在国家经济中占据重要的地位，住宅已经成为关系国计民生的重要问题。近年来随着房价的不断攀高，很多城市的房价超出居民的承担能力，为此国家采取了一系列限制房价的政策，各地相继推出廉租房的建设，推行住宅产业化，降低房价。我国出台的“节能减排”的政策，住宅是重点，对于钢结构住宅这种节能环保型住房来说是一个很大发展的机遇。据建设部最新数据，目前我国每年竣工建筑面积约20亿平方米，如果按照30%采用钢结构，不但可以完成我们的“节能减排”的任务，而且由此带动的一大批新型建材企业及相应的加工制造产业的综合效益，是十分引人注目的。

二、 钢结构住宅产业化的优势

1. 钢结构住宅的优势

钢结构住宅在我国己有15年的历程，在众多的住宅建筑结构中，钢结构住宅最适宜构件的工厂化生产，可以将设计、生产、施工、安装一体化，变“现场建造”为“工厂制造”，

提高住宅工业化、商品化水平，而且钢结构住宅自重轻，基础造价低，适用于软弱地基，安装容易，施工快，周期短，投资回收快，施工污染环境少，抗震性能好，可回收利用，经济环保等，因而在住宅市场有着良好的发展前景，被誉为二十一世纪的“绿色建筑”之一。 钢结构住宅与传统结构相比，在设计、施工、实用、经济性、环保方面都具有优势: 第一，作为结构主要材料的钢材，内部结构组织均匀，比较接近于匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的，实际受力情况和工程力学计算结果接近，设计更准确，无徐变和收缩现象、能在恶劣天气下施工等;

第二，构件生产工厂化，变“现场建造”为“工厂制造”，质量稳定，现场组装，减少施工现场的环境、噪音污染;

第三，新型轻质围护板材，不助燃，不霉变，不虫蛀，装修一次到位，少维修，管线可暗埋在墙体及楼层结构中，内墙为轻质板材，增加使用面积5%~8%，空间跨度大，可重新分隔空间改变使用功能，更好的满足住户的要求;

第四，钢材可回收利用，轻质墙板、复合楼板等新型材料，符合建筑节能和环保的要求; 第五，钢结构住宅轻质高强，减轻结构自重约3o%，使基础设计简单化，减少基础造价，尤其适用于地质条件较差的地区;

第六，抗震性能好，用于结构抗震措施的费用少;

第七，施工周期短，投资回报快，资金风险低，投资效益高，制作、运输、安装、维护方便。

2. 住宅产业化的概念及发展阶段

产业化的概念包括:生产的连续性; 生产物的标准化; 生产过程各阶段的集成化; 工程高度组织化; 尽可能用机械化作业代替人的手工劳动; 生产与组织一体化的研究与开发。

住宅产业化的概念最早于1968年出自日本通产省，其含义是采用工业化生产的方式生产住宅，以提高住宅生产的劳动生产率，降低成本。

国内对住宅产业化的概念解释有多种，其中最具权威的是我国原建设部部长侯捷在1994年天津工作会议上的讲话中定义的，也是我国政府部门第一次提出住宅产业化的概念:“住宅产业化，即让住宅纳入社会化大生产范畴，以住宅为最终产品，做到住宅开发定型化、标准化、住宅施工部件化、集约化，以及住宅投资专业化、系列化，以大规模的成型住宅开发来解决城市居民的住宅问题”。

住宅产业化是采用社会化大生产的方式进行住宅生产和经营的组织形式。具体来说住宅产业化就是以住宅市场需求为导向，以建材、轻工等行业为依托，以工厂化生产为基础，以人才科技为手段，通过将住宅生产全过程的设计、构配件生产、施工建造、销售和售后服务等诸环节联结为一个完整的产业系统，从而实现住宅产供销一体化的生产经营组织形式。住宅产业化的最终产品是住宅，通过采用工业化生产和科学管理的方法，使各生产要素完美地组合起来，减少中间环节，优化资源配置，赢得最大效益。通过工业化生产提高构配件的质量，通过标准化的模数组合提高构件的工厂组合能力简化现场操作，减少现场湿作业，改善工作条件，提高住宅质量，降低劳动强度，提高劳动生产率。

住宅产业化不仅仅是一个研究钢结构住宅的技术问题，而是一个包括技术在内，跨越经济、法律、社会、管理等领域的大课题。住宅产业化的内涵体现在以下五个方面:

(1)住宅体系标准化

在住宅设计中采用标准化的设计方案、构配件、部品和建筑体系，按照一定的模数规范住宅构配件和部品，形成标准化、系列化的住宅产品，减少单个住宅设计中的随意性，使构件部品能够实现工厂化的生产、组合，并使施工简单化。住宅体系标准化是实现建筑工业化必经途径，同时也是建筑生产进行社会化协作的必要条件。

（2）住宅部品化

即将住宅分解成为一个个相对独立而又标准协调的部品，如独立的厨房、卫生间等。住宅部品是构成住宅本体的基本单元或附属品，具有相对独立性，可以单独进行设计、制造、调试、修改和存储，便于不同的专业化企业分别进行生产的住宅产品。部品化与标准化、工业化直接相关，发展部品化是住宅产业化发展的技术基础和关键。

(3)住宅生产工业化

住宅生产工业化是指用大规模工业生产的方式生产住宅产品，包括住宅构配件部品生产工厂化、现场施工机械化、组织管理科学化。

(4)住宅生产经营一体化

即把生产经营中有密切关系的企业组成一个有序的整体。

(5)住宅协作服务社会化

即将分散的个体的生产转变为集中的、大规模的社会生产的过程，表现为住宅生产的集中化、专业化、协作化和联合化。

上述住宅产业化的“五化”之间不是独立的，而是相互联系、互相作用的。标准化是产业化的前提，部品化是工业化的基础，工业化是产业化的核心，集成化是产业化的集中体现，而社会化则是产业化各因素综合作用的结果。

美日西欧等发达国家住宅产业化发展历程大致经历了三个阶段:第一阶段是产业化形成的初期阶段，重点是建立工业化生产体系; 第二阶段是推进产业化的发展期，重点是提高住宅的质量和性能价格比; 第三阶段是产业化发展的成熟期。发达国家目前正处在这个阶段，重点是降低住宅的物耗和对环境的负荷，发展资源循环型住宅。发达国家的实践己充分证明，利用住宅产业现代化的生产手段是实现住宅建设低消耗、低污染，达到资源节约目标的根本途径。

3. 钢结构住宅产业化发展的必要性和可行性

1) 钢结构住宅产业化发展的必要性

(1)住宅大量短缺

近年来，随着我国经济的快速发展，城镇化进程加快，大量农村人口涌入城市，住宅的供求比例失调，城镇住宅的需求量逐年加大，据估计今后30年每年城乡约新增住宅面积6.6亿m2，住宅的缺口大，要求我国必须迅速发展钢结构产业化住宅，提高住宅的生产能力，加快钢结构住宅建设。

(2)节能环保、可持续发展的需要

我国的传统住宅主要是砖混结构住宅、钢筋混凝土结构住宅。传统住宅的生产效率低，属劳动密集型产业。钢筋混凝土结构住宅主要建筑材料是混凝土，我国每年生产水泥5亿吨，占世界产量的1/3，生产水泥每年排放CO2气体3亿吨，矿山资源浪费严重，排放的废水污染环境，混凝土是一次性建筑材料，不可循环利用，形成的建筑垃圾极难处理。此外传统住宅普遍存在浪费资源、能耗高、生态环境影响大、建造速度慢、综合经济效益差等不足。 钢结构住宅被誉为二十一世纪的“绿色建筑”，其优势在于:

第一，钢结构住宅的钢材可回收利用，不会形成建筑垃圾，符合住宅节能环保、. 可持续发展的要求;

第二，钢结构住宅的构件可实现工厂化的大批量生产制作，变“现场建造”为“工厂制造”，减少施工现场的环境、噪音污染，提高住宅的工业化、商品化水平，施工周期短，资金利用

率高;

第三，标准化模数设计，工厂加工、制作、安装一体化，住宅的建造速度快，满足我国现阶段市场需求量的要求;

第四，钢结构住宅轻质高强，可减轻结构自重30%，基础设计简单;

第五，抗震性能好，钢材的材料均匀接近各向同性，塑性和韧性性能好，在地震作用下能吸收较多能量，降低脆性破坏危害程度;

第六，7层以下钢结构住宅造价和混凝土持平，7层以上造价比混凝土低，综合效益明显; 第七，轻质墙板、复合楼板等新型材料，符合建筑节能环保的要求，节能达到60%，带动相关新型建筑材料的研究和应用，如各种新型节能墙体材料的开发，各种楼面材料的应用，以及各种防火防腐材料的应用等等，由此推动住宅产业化的进程，带动相关行业的发展。

(3)居民对住宅品质要求的提高

传统住宅存在诸多问题:墙体的开裂，漏水渗水，保温节能、隔声防火性能差，房屋布局不灵活，管线占用面积大，二次装修破坏结构安全等。钢结构住宅构件、部品采用标准模数化进行设计，在工厂中进行加工制作，机械化的现场安装，精确度高，质量易保证。此外钢结构住宅的钢材强度高，自重轻，梁柱截面小，间距大，室内可以灵活布置，空间组合自由，房型变化丰富、美观，可以最大限度地满足住户对住宅功能和设备的高品质追求，解决保温、隔声、防潮、防火等问题。

住宅产业化是我国钢结构住宅发展的必由之路，加快对钢结构住宅的研发、建造，将带动建材、冶金、信息、机械尤其是钢铁企业的快速发展，拉动国内经济增长，改善住宅市场结构，因此钢结构住宅产业化势在必行。

2) 钢结构住宅产业化发展的可行性

(1)住宅需求大

我国人口基数大，人均住房面积小。以江苏省为例，据江苏省年鉴2007年江苏省的户均建筑面积为86.7m2，其中0.8%为单元配套房或高档单栋住宅，14.8%为原有私房，34.4%的为改造房，38.2%为商品房，3%为经济适用房，其余为无房者。随着城镇化的建设加快，居民收入的提高，旧城改造的实施，人们对高品质生活的追求，城镇住宅的需求量大增，到2030年我国人均住宅面积要达到40m2，21世纪的前30年我国需新建住宅198亿m2，年竣工面积6.6亿m2，要求我国必须迅速发展钢结构产业化住宅，提高钢结构住宅的生产能力，加快钢结构住宅建设，满足住宅市场的大量需求。

(2)政策支持

建设部明确提出了大力发展钢结构产业化住宅的政策，于1998年7月成立了住房和城乡建设部住宅产业化促进中心，统一管理、协调和指导全国有关住宅产业化方面的工作，并提供相应的技术咨询和技术服务，致力于全面推进中国住宅产业现代化，以满足广大居民不断改善居住状况的需求，实现住宅产业建设从粗放型向集约型的根本转变，提高中国住宅建设的综合质量，实现住宅发展的经济效益，环境效益，社会效益。

2000年5月建设部成立了轻钢装配式住宅专家组，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、住宅钢结构五大类，“十一五”期间应以住宅钢结构为发展重点。

2001年4月24日建设部科技司召开“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”，制定了钢结构住宅产业化技术导则的编制原则，通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项，并对钢结构住宅建筑体系试点工程结构方案的合理性、可靠

性、建筑方案的完整性、配套性、先进性等进行了综合评价。

2001年12月19日建设部(2001)254号文件《钢结构住宅建筑产业化技术导则》，确定了钢结构住宅建筑技术发展的基本原则，对钢结构住宅体系的平面布局、设计、围护结构、分隔结构、装修，连接钢结构材料的选用、宜选用耐火、耐候钢等都进行了阐述，对钢结构的防火、防腐的措施给予说明，是我国第一部有针对性的钢结构住宅体系建筑发展的指导性文件。

2002年3月29日建设部住宅产业化促进中心出版《低层轻钢结构住宅技术要求》，为低层轻钢结构住宅的建造提供了技术标准。

2004年12月8日，建设部在青岛组织专家论证会，通过了《莱钢钢结构绿色节能住宅建筑体系技术导则》，这是我国钢结构绿色住宅领域首次提出的较为完整的企业技术导则。 同时，各地方根据自身的发展特点制定了符合自身特点要求的地方性政策法规，如天津市的《天津市钢结构住宅设计纲要》及《天津市钢结构住宅设计规程》等，这些政策的实施为钢结构住宅产业化发展提供了强有力的支持。

(3)经济基础

改革开放以来，我国经济获得了举世瞩目的成就，国民经济保持较快的增长，特别是加入世贸组织后，经济实力大大增强，经济的快速发展为钢结构住宅产业化提供了必要的经济支持，为钢结构住宅产业化的研发奠定了经济基础。

(4)材料基础

1997年我国钢产量达1亿吨，2010年我国钢材产量已达到6亿吨，建筑钢材品种不断增加，1998年投产的轧制H 型钢系列，2001年的耐火耐候钢的投产，国家政策也从“限制用钢”到“鼓励用钢”。21世纪的前30年我国需新建住宅198亿m2，年竣工面积6.6亿m2，如果1%~5%采用钢结构住宅计算，每年需用钢材28~150万吨。我国钢材的种类和数量为钢结构住宅产业化的发展奠定了必要的材料基础。

(5)技术基础;

随着科研投入的加大、冶炼科技的进步，钢铁工业的技术水平和制造水平不断提高，“马钢”、“莱钢”和“鞍钢”生产的H 型钢最大截面达700mm ，年产能力140万吨，冷弯型钢年生产能力约120万吨。高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用，为钢结构构件在工厂的高效制作和生产创造了良好的条件。住宅中心联合高校科研单位在钢结构住宅结构体系，住宅的防腐防火材料、住宅的节能、智能化住宅、住宅的生态环境、厨卫体系、住宅的标准化设计等方面进行了一系列的研究工作，取得了丰厚的研究成果，为发展钢结构住宅产业化创造了良好的技术基础。

(6)试点住宅的成功

近年来一大批钢结构住宅示范工程如武汉世纪花园，保定太行钢结构住宅示范楼，山东莱钢樱花园小区，武汉都市花园二期等的建造和应用为钢结构住宅产业化在我国的发展打开了市场，钢结构住宅的节能环保、经济适用等逐渐被人们认识到，为钢结构住宅产业化的快速发展做了很好的宣传。

三、 国外市场情况

1. 日本钢结构住宅及其产业化状况

1) 日本住宅产业化的发展模式

(l)住宅产业化于1968年由日本的通产省提出，当时为弥补日本建筑业人员不足，提高生产效率，降低成本，政府制定了一系列优惠的住房政策并拨款兴建一大批简易住宅，对住宅构配件采取标准化、工厂化、系列化生产，其工业化住宅的结构体系以轻钢结构为主，约占工业化住宅总数的80%，是产业化的初始发展阶段。

(2)20世纪70年代产业化住宅由数量型向数量与质量并重转化。日本建筑中心制定了一系列关于实施工业化住宅的性能保证与认定制度，工业化住宅的质量与性能明显提高，产生了盒子住宅、单元住宅、大型壁板式住宅等多种工业化住宅形式，采用产业化方式生产的住宅占竣工住宅总数的10%左右。出现了住宅企业集团和专业化住宅企业，推动了住宅产业化的快速发展。

(3)20世纪80年代中期日本开始推行住宅部品化、集成住宅，至2000年，日本钢结构住宅实现了住宅部品的通用化，形成了完整的住宅部品市场供应体系，其中1418类部品取得了优良住宅部品认证，30%的住宅是通过工业化生产方式生产的，是钢结构住宅产业化发展的成熟阶段。

(4)近年来，日本企业针对住户的不同需求，先调查，再建造，量身定做，同时对企业自身的规模化和产业化的结构进行调整，住宅产业化经历了从标准化、多样化、工业化，到集约化、信息化的不断演变和完善。

2) 日本住宅产业化特征

(1)政府积极扶持是保证。一方面，设立通产省和建设省为住宅产业化的政府管理部门，对住宅产业化的实施进行整体规划，统一管理，通产省负责住宅产业结构方面的工作，建设省侧重住宅产业技术开发方面的协调，调动企业、科研单位、高校研发钢结构住宅新技术的积极性，扩大宣传力度，启动银行住房贷款，大力支持住宅信贷，活跃住宅市场。另一方面，政府财政大力支持，为钢结构住宅科研、建设提供充足的资金保证，给予优惠的贷款、税收政策，促进钢结构住宅产业化的发展。

(2)市场化是住宅产业化的前提条件。住宅产业化的形成是建立在住宅私有化、商品化、市场化的前提下，并以市场的需求为导向的。

(3)始终坚持构配件的标准化、模数化、系列化，对住宅材料、设备、部品、性能、结构、安全性等方面制定的详细配套标准。制定了一系列的住宅建设工业化的方针、政策，组织专家研究建立统一的模数标准，逐步实现标准化、部件化，解决了标准化、大批量生产和住宅多样化之间的矛盾，提高了建筑工业化水平与生产效率。此外，通过建立优良住宅部件的认证制度，对住宅部件的性能运行定量化与区分等级，促进钢结构住宅技术的不断进步。

(4)住宅产业集团及行业协会是实施的主体。大型住宅产业集团的形成是住宅产业化成熟的标志，由此形成了完整的住宅产业化链条，设计、加工生产、安装、装修、售后服务一体化。日本著名的住宅产业集团有大和房屋集团、积水化学工业、米撒瓦住宅、永大产业、松下电

工等。这些大型产业集团在科研、生产、技术创新等方面具有绝对的优势，1995年日本最大的十家住宅产业集团的住宅产销量已占全部工业化住宅产销量的90%。

(5)循序渐进、突出重点。日本每一个五年计划制定一两个住宅产业技术开发研究的重点方向和目标，从住宅构件的标准化、体系化、通用化、到节能住宅、智能住宅、生态住宅，集中力量，实现目标。同时，注重科技进步与技术创新，通过实行住宅技术方案竞赛制度和产品认证制度，提高住宅小区的规划、设计水平，提高产业化住宅的科技含量。

2. 美国钢结构住宅及产业化状况

1) 美国住宅产业化的发展模式

(1)二十世纪30年代年，因为工业化与城市化进程的加快，受经济危机的影响，美国政府为扩大内需、刺激经济的发展，同时解决中低收入者的住房问题，制定了促进住房建设和解决中低收入者住房问题的政策，美国的住宅产业化的迅速发展起来。

(2)二战后至80年代，是美国住宅产业化的形成阶段。战后政府开放住宅的贷款，理顺了融资渠道，促进了住宅产业从小规模生产迅速提高到大规模生产阶段。为推动住宅产业向集约型、标准化方向推进，政府制定了一系列优惠政策，利用经济、法律、宏观调控等手段规范住宅市场，形成了住宅供求以市场机制为主、政府参与为辅的住宅产业发展制度。美国住宅产业基本经历了由解决住房短缺到加大住房面积、再到提高住房质量和环境质量、最后达到全面提高居住水平的发展过程。

(3)8o年代至今，是美国住宅产业化的成熟阶段。这个阶段美国不仅实现了主体结构构件的通用化，而且也形成了住宅部品市场供应体制。美国钢结构住宅市场发育完善，住宅构、配件的标准化、系列化及其专业化、商品化、社会化程度很高，各种施工机械、设备、仪器等租赁化市场非常完善，住宅主要构、配件在工厂里制作，与住宅建筑市场提供的各种配套的住宅部品现场组装成整栋住宅，生产效率高。美国的工程设计、构件制作、部品配套、施工安装由同一企业完成，住宅的整体性好，质量高，生产效率高，成本低。

2) 美国住宅产业化发展特点

(1)政府的积极支持与引导。政策上，对钢结构住宅给予科研投入、技术指导、扶持发展的政策; 财政上，住宅借贷金融系统推出，开发商可以通过它低息贷款，兴建更多的钢结构住宅，中低收入者可通过长期抵押贷款和贷款担保解决住房问题，对钢结构住宅实行税收免税减税的优惠措施。

(2)制定针对不同收入群体的住房政策。对高收入者由市场供应商品房，同时以税收刺激、促进投资建房; 对中等收入者给予贷款担保和贴息优惠政策，并调控住宅的建设标准和售价; 对低收入者则提供标准较低的廉租屋或公共住房。

(3)在坚持构配件的标准化、模数化、系列化的基础上，注重住宅的个性化，

多样化发展，以经济实用为原则向多样化发展，注重高新科技在住宅中的应用，注重住宅的节能环保。

(4)重点发展轻钢结构住宅。1965年轻钢结构在美国仅占建筑市场15%，1990年就上升到53%，而1993年则已上升到68%，到2000年达到20万栋的规模，占市场的75%，多层民用住宅、别墅都采用轻钢钢结构。

3. 西欧钢结构住宅及产业化状况

二战后，为解决房荒问题，西欧各国采用对住宅的构、配件工厂化生产方式，形成了标准化、通用化、系列化的钢结构住宅构、配件供应体制。20世纪60年代住宅工业化建设从数量向质量过渡，进入80年代后，随着社会经济、文化的发展，人们对居住要求的提高，住宅工业化开始向注重住宅节能环保和多样化的方向发展，住宅由专用体系向通用体系转变。

1) 法国住宅产业化的发展

法国是世界上最早推行住宅工业化的国家之一，以装配式大板和工具式模板现浇工艺为标志，建立了许多专用体系，之后向通用构配件过渡。法国住房部提出了工业化住宅体系，它由一系列能互相代换的定型构件组成，形成该体系的构件目录，建筑师可以选用其中的构件，组成多样化住宅。法国的住宅工业化体系在经历了约30年的发展完善后，已经完成由专用体系向通用体系过渡，促进了法国钢结构住宅产业化的全面发展。

2) 英国住宅产业化的发展

英国住宅中的杆件在工厂加工制作，以单根杆件的形式运至现场，采用螺栓或自攻螺栓连接，该方式实现了一定程度上构件的工厂化生产，但现安装工程量大，生产效率低。英国的钢结构住宅体系依据其工厂制作的程度不同分为多个等级，根据具体工程选择最经济的技术方案。

3) 芬兰住宅产业化的发展

芬兰的钢框架住宅采用两种结构体系，一种是采用Tremor 龙骨的轻钢龙骨结构体系，另一种是普通钢框架体系。芬兰在80年代建造了20万栋单体别墅，同时还建造了大量的钢结构城市公寓，约占所建住宅的1/3。芬兰钢结构住宅的重点主要放在在结构形式的选择，龙骨及节点的标准化设计、加工制作上，但在模数标准化方面，考虑不多，使用的材料本身有特定的生产规格，钢结构住宅所需的构件要根据每栋建筑的具体尺寸定制，没有形成完善的标准化、系列化、通用化体系，没有形成构配件的市场供应体制。

4. 国外钢结构住宅产业化的启示

通过上述分析，比较日本、美国、西欧各国钢结构住宅产业化发展的模式和发展特点可以看出，尽管各国的社会背景、经济状况、采取产业政策内容和侧重点等有所不同，但是也存在一些共性的特点，如各国住宅产业化的发展都经历了两个阶段:数量型增长阶段，数量与质量并重发展的阶段。在不同的发展阶段里，人们的收入水平、消费理念及对住宅的要求不同，必须不断的调整住宅产业化的政策，适应市场的需求，才能促进住宅产业化的发展。通过分析各国住宅产业化的发展模式，对国内钢结构住宅产业化的启示:

1) 住宅产业化的出现是建立在住宅市场大量需求的基础上的。日本、西欧都是二战之后出现了住宅的大量短缺，美国是因为城市化与工业化进程加快出现了城市住宅短缺，住宅需求的剧增是发展住宅产业化前提条件。

2) 各国政府虽然最初都是为解决住宅的短缺问题而制定了一系列住宅产业化政策，但都是围绕着整个社会发展的总目标进行的，把住宅产业化的发展与社会的大发展结合起来，在一定时期内，将住宅产业作为国民经济的支柱产业，扩大内需，带动经济的增长。各国政府在实施产业化的过程中起到了至关重要的作用:建立了完善的住宅产业化政策，通过住宅银行信贷、抵押等方式扩大居民购买力，通过税收、法律等杠杆来规范和监督住宅市场体系的健康运行。

3) 科技创新是实现住宅产业化的基础与关键。各国政府在实施产业化过程中，鼓励技术创新，建立了技术体系与技术保障体系，鼓励使用新材料、新工艺、新设备，鼓励科研机构研究新产品、新部件，加快科技成果转化为生产力的速度，加大钢结构住宅的系列化、通用化研究，全面提高住宅节能环保，改善居民居住的生态环境。

4) 大型住宅产业集团是实现产业化的支柱与主体。在房地产开发或建材企业基础上联合形成的大型住宅产业集团为产业化的发展发挥了巨大作用，产业集团可充分发挥规模效益，优势互补，减少中间环节，提高生产效率。

四、 国内市场情况

1. 国内钢结构住宅工程现状

我国钢结构住宅处于研究试点阶段，通过建设部认证的国家住宅产业化基地有四个:两个为住宅建筑体系产业化基地：天津二建、北京北新建材集团，两个为住宅部品产业化基地青岛海尔、浙江正泰。这些企业在北京、莱芜、马鞍山、上海、广州、武汉和深圳等地建造了许多低层、多层和高层钢结构住宅。

国内最早的钢结构住宅是在1994年8月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅，该住宅采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U 型冷弯薄壁组合梁组成钢框架，外墙和楼板采用稻草板，用钢量34kg/m2，造价低廉。

1999年，上海现代房地产公司在新疆库尔勒建造了一幢8层的框架轻钢住宅，在上海建造了一幢5层的交错绗架体系钢结构示范房，用钢量为50kg/m2。

2000年，北京赛博思金属结构工程公司建成的北京西三旗水电工程处宿舍，建筑面积2500m 2，共6层，结构采用钢结构框架一混凝土剪力墙体系，H 型钢框架，压型钢板组合楼板，砌块砌注外墙，造价1100元/m2。

2006年5月杭萧钢构承建的全国最大的钢结构住宅示范工程一武汉世纪家园，建筑面积22.97万m 2，由12幢24层的高层住宅组成。该工程主体结构采用钢结构，楼层板和内外墙板采用杭萧钢构研发的CCA 隔音、保温、防火板。

2010年长沙远大集团在长沙建造钢结构酒店，共18层，建筑面积 平方米，该酒店采用H 钢框架结构体系，组合楼板，用钢量40kg/m2，工期6天。

2. 我国钢结构住宅产业化现状分析

目前我国的钢结构住宅标准化程度低，相关钢结构住宅的规范、技术落后，工业化水平

均低，呈现出“四低两高”的特点:工业化水平低，成套技术集成度低，劳动力生产率低，住宅综合质量低; 资源消耗高，住宅生产造成的污染程度高。住宅产业化还处于初级起步阶段，钢结构住宅产业化的行业现状可以通过下面几点来阐述:

(l)国家仅仅是鼓励住宅产业化发展，缺乏强制性的政策文件，缺少资金的有力支持;

(2)企业的生产规模小，主要是定制生产，没有形成住宅构件、部品的市场供应体系;

(3)没有统一的标准化模数体制，缺乏完善的钢结构住宅规范体系，住宅构件的配套性、通用化程度低，住宅构件之间的模数难以协调，住宅部品尚未形成配套系列;

(4)住宅建设仍是粗放型方式，科技贡献率低;

(5)节电、节能、节水等的先进环保技术在住宅上的应用少，资源浪费严重；

(6)没有形成大的住宅产业化集团，没有形成规模化经营;

(7)科研投入少，相应的技术人才缺乏。

五、 钢结构住宅构件的标准化与标准单元设计

1. 标准化概述

1) 钢结构住宅的标准化

1) 标准化的定义及特点

标准，就是对重复性生产活动做一个统一规定，大家都参照这个规定从事生产活动，它以科学技术研究和实战经验的综合成果为基础，标准的实施是为了获得最佳生产程序和效益。

标准化就是把这个统一的标准体系化、系列化、完整化，为钢结构住宅的设计、制作、施工安装提供必要的依据。住宅标准化的基础工作是制定标准，包括技术标准、经济标准和管理标准。标准化的目的是合理利用原材料，促进构配件的通用性和互换性，实现工业化生产，取得最佳经济效果。

标准化是钢结构住宅设计、生产、安装的一项重要基础性工作，为钢结构住宅的设计、生产、施工安装建立必要的程序和秩序，是钢结构住宅设计、生产、施工安装遵循其必要的准则，它使相关工作程序系统化、规范化、简单化，使钢结构设计、制作、施工安装这一产业链能够高效、准确、连续不断运行，以获得最佳的经济效益和社会效益。

住宅标准化要求建立完善的标准化住宅体系，包括住宅的构配件、零部件、制品、材料、工程和卫生技术设备以及与住宅各部位协调的统一参数，从而实现住宅部品的通用化、系列化。

2) 国内钢结构住宅标准化现状

钢结构住宅突出的优点是构配件的工厂化加工制作，机械化的现场安装，建设周期短。目前大多数钢结构住宅尚未很好地体现出这些的优势，主要原因在于钢结构住宅的构配件尚未实现模数化、标准化，没有实现构配件的工厂化加工制作，造成现场作业太多，降低了生产效率，导致建设周期长。

目前国内钢结构住宅的标准化现状是:

(1)钢结构住宅标准化仅有纲领性文件，具体构配件的标准化规范没有颁布，缺少必要的标准化参考依据;

(2)认为钢结构住宅应以标准化设计、工业化生产为前提的，为做到住宅构配件的标准化，

住宅平面和空间形态设计应尽可能的做到简单、规整，避免不规则的细部构造，但造成住宅的千篇一律，难以满足住宅需求多样化的要求;

(3)虽然在钢结构住宅设计中有意识的去实现住宅构配件的标准化，但并没有采用体系化的设计方法，而是在传统工业厂房设计基础上，对具体住宅工程进行局部的构、配件的标准化，很难实现工厂化的大批量生产。

3) 钢结构住宅标准化的意义及实现途径

标准化是实现钢结构住宅产业化的基础。钢材本身规则为标准化提供了前提条件，钢结构住宅的标准化就是构配件的标准化设计、加工。离开标准化去谈钢结构住宅产业化，那只能是一句空话，钢结构住宅产业化的发展能否取得突破，关键取决于其标准化程度的高低。 实现钢结构住宅标准化应从五个方面入手:

(1)规范标准化、体系化，尽快结束我国以建造工业钢结构厂房的思想来建造钢结构住宅，制定出适合钢结构住宅产业化的规范体系;

(2)设计标准化，参考民用住宅的规范，结合钢结构及钢材的特点，综合考虑，使构配件、住宅部品设计模数标准化，便于工厂加工制作和现场安装;

(3)生产标准化，对钢材进行标准化成批量加工制作，实现构配件的工厂化、机械化生产，减少现场的切割量和焊接量，最大限度的保证构件质量，提高生产效率和经济效益;

(4)安装标准化，标准化的安装，提高现场施工效率，缩短施工周期;

(5)装修标准化，标准化的设计、生产、安装为标准化的装修提供了很好的前提，装修标准化、一体化对避免二次装修造成的材料浪费，保护钢结构住宅的主体结构都有很大的意义。

4) 构件的标准化设计应遵循的原则

(1)经济、适用、方便原则

(2)统一性、系列性原则

(3)通用性、互换性原则

(4)与国内市场的钢材尺寸协调原则

(5)钢结构住宅构件之间尺寸协调原则

2) 模数协调体系

模数协调是钢结构住宅构配件标准化设计的基础，实现钢结构住宅的产业化就是要以模数化构建标准化，以标准化推动工业化，最终实现住宅产业化。

模数是一种参照的度量单位，通过一个基本的度量单位数值扩展成一个模数的度量体系，国际通用的法则是一个基本模数:IM=100mm。建筑物的设计模数通常采用基本模数的倍数，根据我国的《建筑模数协调统一标准》(GBJ2一86) ，我国住宅建筑的水平设计模数为3M=300mm，住宅的进深、开间、门窗洞口都采用3M 的倍数，高度上则采用IM 的倍数从280mm~330nm不等。住宅产业化的前提条件之一就是要实现构、配件的模数标准化，因此选择适合钢结构住宅构、配件的基本模数是关键。

基本模数是住宅结构体系的基本度量单位，基本模数确定后，体系内的构、配件，住宅部品，应尽量为基本模数的倍数，以利于钢结构住宅构配件的工厂加工制作，现场安装。因此，一个建筑体系的建构必须首先确定其适用性的基本模数，它有三个方面的功能:作为建筑设计依据; 决定建筑构件的精确尺寸; 决定体系中建筑物本身和建筑构件的位置。同时基本模数的建立也需要对已有的建筑设计规范、建筑材料、施工技术水平等因素进行深入的研究，确定出最合理、最科学的基本模数。

模数协调的就是制定各种住宅部品的生产规格尺寸，使各种住宅部品能准确无误的安装

到位，不同企业生产的同类部件产品可以通用互换; 其次，模数协调是指导建筑师在自己设计的住宅中，保证选择的部件、设备能合理地安装;

最后，利用模数协调组合多样化住宅，满足住户多样化需求。

2. 构件的标准化

1) 钢结构住宅钢柱的标准化

1) 钢柱的形式及类别

钢结构住宅的柱子主要承担竖向的荷载，目前钢结构住宅的常用钢柱有纯钢柱和钢混柱两种，纯钢柱包括实腹柱和格构式柱，钢混柱包括钢管混凝土柱和钢骨混凝土组合柱。 钢管混凝土柱就是在钢管中注入混凝土，使混凝土出于三向受力的状态下充分发挥混凝土的抗压能力，目前有圆管、方管两种。钢骨混凝土组合柱就是用型钢、工字钢、组合钢等作为钢骨外浇注混凝土，钢骨和混凝土共同承担荷载。

2) 钢柱的标准化

传统住宅的水平模数一般是以 IM=3oomm为基本模数，竖向模数以 IM=100mm为基本模数。考虑到与传统住宅的接轨，同时参考国内市场上钢材的截面尺寸及钢结构住宅的设计规范要求，钢柱的截面尺寸即钢柱的截面宽度和高度以 IM=5omm为基本模数，取基本模数的扩展模数l00mm 、150mm 、200mm 、250mm 、300mm 、350mm 等为钢柱在截面高度和宽度上的系列模数，保证钢柱在标准化的基础上，形成一个完整的设计参考系列。

2) 钢结构住宅钢梁的标准化

1) 钢梁的形式及类别

钢结构住宅的钢梁是受弯构件，主要承担弯矩和剪力，有时还承担扭矩，分为实腹式和格构式两种。

实腹式钢梁分为型钢梁和组合梁两大类:型钢梁构造简单，工厂化制造，成本低因应用广泛，其截面形式有热轧工字钢、热轧H 型钢和槽钢三种，其中H 型钢的截面分布最合理翼缘内外边缘平行，与其他构件连接方便，在钢结构住宅中H 型钢梁应用最广。组合梁一般采用几块钢板焊接成工字型截面、T 型截面、箱型截面等，具有较大的承载力和刚度，目前在高层超高层住宅在应用较多。

格构式梁主要是析架用弦杆代替翼缘，腹杆代替腹板，将弯矩、剪力变为杆件的轴向力，适应于较大的跨度，但其构造复杂，成本高，应用少。

2) 钢梁的标准化

根据《钢结构设计规范》、《钢结构设计手册》的型钢表，钢梁最好用H 型钢。现在住宅中钢梁和钢柱经常是钢接在一起，钢柱的宽度一般大于钢梁的宽度，在节点处钢柱把钢梁截面包括在内，所以钢梁的标准化设计主要是考虑钢梁、钢柱之间的模数协调。为保证钢梁、钢柱的模数统一性，同时方便工厂加工、现场施工，钢梁的截面以IM=50mm为基本模数，取其扩展模数 1oomm 、150mm 、 2(X)mm、250mm 、300mm 、350mm 等为钢梁在截面高度和宽度系列模数。

3) 钢结构住宅梁柱节点的标准化

由于在钢梁柱节点研究的滞后，现在钢结构住宅中钢梁和钢柱必须在钢结构加工场预先制作，每一个节点都需要单独设计、单独制作，无法做到标准化生产，因此，制约了钢结构住宅建设的发展。

德力公司研究开发的装配式节点非常好的解决了这个问题，其“蝶形节点”可以根据标准化的钢梁、钢柱，生产出标准化的“钢节点”，将钢结构住宅的全部构建标准化生产。

六、 装配式节点技术优点及应用领域

1. 技术特点

目前，多、高层钢结构建筑的支撑柱与钢横梁的连接都是采用“构件结构”。所谓“构件结构”就是将建筑中的钢结构部分预先进行设计并在钢结构工厂加工制造，然后将加工好的钢构件（带有梁柱节点的构件）运输到施工现场后再进行组装的结构。这种采用“构件结构”通常是采用焊接连接方式，这在钢结构设计中属刚性连接节点。“构件结构”的优点是可以提前预加工，在施工现场安装加工好的构件比较方便等特点，其缺点是刚性连接节点的抗震性不理想，结构中节点设计、加工工艺复杂，加工成本高，焊接时会破坏支撑柱的整体性能，同时焊接作业产生很大的能源消耗，不能满足国家节能、环保、绿色发展的要求，并且制成后的支撑柱属大构件式结构，制成后运输十分不便。加工难度大、费用高，运输不便，运输成本高，能源消耗等缺点，导致钢结构建筑整体综合造价偏高问题。同时，由于支撑柱上每个节点的应力要求均不同，导致在整个钢结构建筑中所有节点都要单独设计、单个加工，使整个钢结构建设难以实现标准化、装配化施工。对于大型、特殊、超高钢结构建筑来说，整个建筑就是一个单独设计施工的整体，其对价格不是非常敏感。但是对大量需要建设的标准化住宅建筑，现存的焊接节点连接结构使得无法标准化、批量化生产，已成为阻碍住宅钢结构产业化发展的最大瓶颈。

德力公司开发的“蝶形节点”技术主要是应用于钢结构建筑中管型混凝土柱与H 型钢梁的快速装配连接。具有抗震性能好，安装速度快，标准化程度高等优点，和型钢配合可以做到全部现场装配，克服了现有的“构件加工”的缺点和不足。

2. 技术和产品优势

1) 适合大批量、标准化、产业化生产

“蝶形节点”是由多个单独的部件组成，这些单独的部件适合于在机械工厂加工制造，可以成批量的生产加工，可以保证加工精度，提高生产效率，降低产品成本，保证产品及制成品的质量。

2) 适合与住宅产业化配套

采用“蝶形节点”以后，建筑围护产品的生产企业可以根据自己产品的特点，开发、生产、设计一系列满足钢结构住宅产业化标准的产品，这些产品可以大批量的生产以供施工现场的标准化产品。

3) 适合快速安装

成批量生产的“蝶形节点”可以在施工现场使用专用的安装机具就可以组装成完整的钢结构支撑。这样就可以做到钢结构设计完成后，马上就可以进行结构的装配，大大缩短了建设工期。

4) 抗震性能更好

根据清华大学研究实验结果证明，“蝶形节点”本身也参与耗能，并且由于装配卡的特殊构造，使得钢梁塑性铰天然外移了一段距离，对结构抗震较为有利。此外，装配式节点不存在拉裂钢管的现象，相对于普通的焊接节点抗震性能更好。

5) 符合国家节能、减排政策

从整体产品设计和技术应用方面均采用现代制造工业设计理念，将大工业化、产品化、标准化的设计理念贯穿始终，使建筑设计、产品制造、现场施工等符合标准化、规模化、产业化、节能化、环保化等要求。由于减少了钢结构制造工艺过程，这样就减少了生产钢结构过程中的能源消耗，减少了碳排放量，是国家支持和大力发展的方向。

6) 简化建筑结构设计

设计单位使用“蝶形节点”后，可以大大简化结构设计，设计单位在完成建筑方面设计后，只要确定方型钢柱、钢梁的尺寸，根据需要的数据，就可以在“蝶形节点”的产品中找到符合这些要求的相应产品，直接将设计图纸交给施工单位进行采购、安装即可，省略了钢结构节点加工企业的节点二次设计及加工的过程，达到建筑产业化和现场装配化。

7) 降低钢结构综合成本

建筑钢结构的成本应该主要有以下几部分组成：钢材，钢材加工。运输，安装，防火，防腐等。使用“蝶形节点”以后，使用标准节点代替钢材加工工序，大大节省运输费用，经测算可以节省钢结构整体综合费用10%--15%，使钢结构建筑与钢筋混凝土建筑有很强的竞争力。

3. 应用领域

1) 钢结构多层、高层建筑

中国的城市化进程不可避免。据某咨询公司预测到2030年，将有超过十亿人生活在中国的城市中，需要以前所未见的大规模进行建设。这就赋予中国一个独一无二的机会：以一种支持经济增长、保护环境、为其国民提供尽可能高的生活品质，并会引起一波极具价值的新技术潮流的方式，去创建和开发自己的城市。中国的城市化已经有了长足进展，已有超过6亿人口以一种比较分散的方式，居住在分布于全国各地的800个城市中。展望未来，随着人们越来越多地认识到城市的机会，以及农业生产缓慢而稳定地向规模更大、资本密集程度更高的方向发展，其结果是，一波向城市迁移的大潮，将以每年新增1,500万～2,000万常住人口的规模，不断涌入中国的城市。按照这种速度，在未来20年中，中国将不断扩建其城市，到2030年，全国将达到70％的城市化率。中国可能会持续地每年新增1,500多幢30层以上的高楼，相当于每年新建一个芝加哥，其结果是，到2030年，中国的城市将会超过950个。

由于钢结构的特点，给中国钢材生产企业和钢结构制造企业带来前所未有的机会。德力公司拥有的“蝶形节点”技术正是适合应用于这个领域。

2) 高抗震等级建筑

进入21世纪后，全球进入了地震多发时期，先后发生了海地、汶川、日本等大地震。大地震给人们带来很大的物质和生命损失，同时对建筑的高抗震提出更高的要求。国务院总理温家宝不止一次的提出“将学校建成最安全的地方”。学校、医院、写字楼、机关等公共场所时人员最密集的地方，这些建筑的抗震性能好坏，直接关系到千百万人民生命的大事情。德力公司通过“蝶形节点”的产业化研究，通过合理的设计，提出在相同用钢量的通等条件下，使用“蝶形节点”就可以提高抗震等级，达到提高抗震性的目的。

3) 海外建筑市场

由于我国建筑企业每年在国外承揽大量房屋建设，过去每中标一个国外的建 设项目，如果是钢结构建筑，就需要在当地建立钢结构加工厂或在国内加工好构件后运输到国外去进行安装，这样不但造成巨大投资，同时由于国际局势动荡不安，也带来很大的风险，同样也使承建企业收益下降。采用德力公司装配式“蝶形节点”技术体系后，只需要在国内生产“蝶形节点”后运输到现场，使用当地或国内采购的钢梁和H 型钢柱，在施工现场就能完成安装，提高建设速度，加快资金周转，减少风险，提高企业效益。

七、 经济效益分析

1. 生产工艺及流程

1) 装配式节点生产工艺及工序流程

（1）装配式节点结构组成说明：

1.1 节点组成：

装配式节点一般由（见下图1-1）四对蝶形卡1、和摩擦抗剪桶2两部分组成。蝶形卡1可通过预紧产生对摩擦抗剪板2的预压力，同时具有与建筑钢框架结构横梁H 型钢的翼板相连接的功能，承担节点的抗弯、抗拉和部分抗剪；摩擦抗剪桶2的内侧为摩擦面与柱体相配合，在蝶形卡1的预压力下与柱体的节点部位形成过盈连接。摩擦抗剪桶2的外侧设有与钢框架结构横梁H 型钢的腹板相连接的连接板，承担节点的部分抗剪。如图1-1

1.2 蝶形卡：

由两个对称相连的半卡组成，每个半卡均含有预紧肩1.1、承载板1.2、连接板1.3、自锁肩1.4、楔块1.5、楔块压片1.6、压紧螺栓1.7、抗剪销1.8和紧固螺栓1.9组成。如图1-2

（2）零、部件及功能说明：

2.1 组件部分

节点半卡：——形成节点的预紧系统的主要结构并传递节点横向力；

2.1.1. 预紧肩：现场装配节点时，装配机具对节点施加预紧的对接装置；

2.1.2. 连接板：与钢框架的横梁H 型钢梁翼板连接并传递横向力的部分；

2.1.3. 承载板：承担对摩擦抗剪板的预紧及横向力的最核心部分；

2.1.4. 自锁肩：使预紧力传递给摩擦抗剪桶的基础结构；

2.2 零件部分：

2.2.1. 楔块：——传递自锁肩压力、防止在工作时自锁肩传递压力时产生塑变以改善节点动态过载时产生预紧力衰变并解决装配问题；

2.2.2. 楔块压片：——节点处于动态过载时，帮助填补自锁肩与摩擦抗剪桶的间隙的储能装置；

2.2.3. 抗剪销：承担预紧结构的预紧力

2.2.4. 紧固螺栓：实现抗剪销形成预紧功能的装置

2.2.5. 摩擦抗剪桶：——在自锁肩压力的作用下与柱壁产生功能剪力并传递节点剪力的结构。

（3） 产品构成关系：

产品的构成由节点半卡的组件部分、组成节点半卡的零件部分和构成节点产品的零件部分。见图3-1

(4)装配式节点的制作总流程：

产品的生产流程分为：下料、冷成型、部件组焊三大部分。如图4-1，

(5)工艺设计原则与控制（以下描述针对自动化数控流水线生产过程的工艺设计）。

5.1 下料工艺：考虑到能够取得高效的加工模式，同时可做到除零件的配合和定位部分之外大部分可一次加工即能满足设计尺寸的准确性和稳定性要求。因此下料工序采用数控火焰切割设备和工艺。需加工的零件包括：承载板坯、自锁肩坯、连接板坯、摩擦抗剪板坯等。

5.2 冷成型工艺：考虑到能确保工件在加工时其机械性能和形状尺寸的稳定性、可控性，可通过由冷成型模具、专用刀具工艺的手段和方法来保证，因此采用的设备为冷冲、冷压和切削等设备。冷成型工艺加工效率高，节能效果显著，适合于大批量生产，形成专业化流水线后可大大降低成本，节能降耗明显。

5.3 全自动组焊流水线：考虑到产品焊接量相对较少，但对焊接要求的复杂性和生产效率要

求较高，同时考虑到产品的形状尺寸的变化较多。因此组焊线的核心部分采用焊接机器人系统完成，同时利于对最总终产品实现计算机网络化控制。对提高产品质量控制和生产效率的，最大限度的提高产品物资系统的运转能力，同时提高产品的系统性研发能力提供保障。

(6)技术管理

6.1 下料工艺：

是产品生产的第一道工序，对原材料的物理性能、化学性能和机械性能的有效控制有重要意义，是稳定后续加工质量的基础因素必须给以足够的重视，因此应对所用钢板按批次检验钢板出厂质量合格证明文件及材料材质化验、性能试验报告，并进行化学成分的化验和抗拉、抗弯等机械性能的抽检以确保产品质量的基础因素达到控制标准。

6.1.1. 化学成分检验：材料的化学成分对其焊接性能影响较大。因此保证材质成分控制在规定范围内，是确保其组焊工艺稳定，使焊接性能达到设计要求的重要手段之一。因此对材料的化学成分采取跟踪控制方式是必要的。

6.1.2. 抗拉、抗弯等机械性能检验：材料的机械性能对冷加工工艺设计影响较大。在产品内部工艺管理中对材料的机械性能进行监测，是确保其冷成型工艺的质量稳定的重要因素，因此同样采取跟踪控制方式是必要的。

6.1.3. 产品精度检验：除产品的机械性能满足要求之外，其形状尺寸精度将对节点的装配性影响较大，将直接影响到与安装机具的配合及装配性能，因此控制尺寸精度将利于获得稳定的节点使用性能。应严格规定产品及设备的检验时间和程序。

6.2 冷成型工艺：

冷成型工艺影响到组焊工艺和产品的成型尺寸，尤其对成型产品的装配性影响大，因此对所使用的模具及专用刀具应由专人负责，同时每班都应有对应产品的检验记录，以确保工装的性能处于正常稳定的工作状态。

6.2.1. 冲孔：应规定模具的定位板的定期检查校核制度，以便保证孔位的精确度。

6.2.2. 冷弯成型：模具冷成型，对所加工工件的形状位置尺寸可达到理想的控制，并能实现高效生产能力，但应适时监控设备和工装始终处于正常状态，采取动态控制。

6.2.3. 切削：对无法实现冲压的部分，采用切削方式完成并尽可能采用成型刀具完成，以提高尺寸稳定性和加工效率。应严格规定监控刀具工作状态来保证产品加工质量。

6.3 全自动组焊流水线：

采用焊接机器人系统对实现焊接性能的稳定性和高效生产能得到较理想的操作效果。可通过软件程序对焊接电流、温度、行进速度等因素给以动态控制，保证焊接性能各项指标均能达到理想而稳定的控制。其关键在于通过计算机网络技术可达到减低库存、提高物资运转能力和提高系统服务能力。

(7)质量控制与产品管理

三个工艺过程，分别可成为三个独立的子控制系统，对各零、部件的质量和库存实现全面系统的管理，并通过计算机控制。以上的设计内容均应建立在ISO 标准化体制下的产品技术管理的子系统中，该子系统体现了标准化物资管理、标准化技术管理和标准化服务管理等。

2. 总投资预算细目表

1) 设备清单

设备预算：2000万元

2) 原材料及成本:

根据系列产品中规格性能的不同，采用钢材的牌号规格有所不同。主要材料所用规格分别为板材和带料，钢号选用结构钢。材料来源为GB/T 1591-2008中所含范围的材料，来源广泛价格稳定，属标准通用材料。

3) 人员费用

管理人员：20人

生产人员：80人

10000元/月 5000元/月 240万元/年 480万元年 720万元/年

4) 厂房面积及费用

厂房及生产车间、库房面积等共需要约为10000平方米，如果按照租赁方式，每年租金300万元。

5) 用电量及费用

用电容量：800千伏安，每年电费约为800×24×300=576万元。

6) 其他配套投资及费用

工厂还需要其他配套设施及辅助设备，这些设备大约需要投入10000万元。

3. 设计产能

根据市场需求情况可以逐渐增加设备，该设计方案的设计产能每年可以生产各种规格的装配式节点21000吨。

4. 销售收入及财务预测

1) 产品销售价

按照目前市场钢材价格计算，现在“蝶形节点”的生产价格可以定为9500元/吨。

2) 产品总产值

如果按照投产设计产能计算，每年产品生产值为：21000吨×9500元=19,950万元

3) 税前利润

税前利润=产值-成本-费用-折旧-其他费用

=19950-0.5×21000-720-200-300-100-576

=7554万元

4) 增值税

企业增值税：7554×17%=1284万元

5) 税后利润

税后利润：7554-1284=6270万元

5. 投资回报率及分析

根据以上的分析可以计算出生产“蝶形节点”的生产效益是比较高的，利润率为31%，比现在机械加工行业利润率高，经济效益较好。

八、 社会效益分析

1. 传统钢结构生产企业需要的投入产出

对于钢结构制造企业来讲, 如果建立一个年产能达到6万吨的钢结构加工能力的企业, 总投资要超过2亿元人民币，可以满足建造钢结构住宅面积为120万平米。投产后，年销售收入约为3.9亿元（不含税），利润总额超过5000万元。按照国家有关部门希望的在每年新建建筑中，10%以上的结构采用钢结构的计划，即每年新建2亿平方米的钢结构住宅，大约需要消耗钢结构用钢1000万吨，需要建立以上规模的钢结构制作企业150家，需要投入300亿以上。由于钢结构制作完成后的构件属于大件运输的特点，钢结构制造企业就必须建立在施工现场附近，否则就不会产生应有的效益。

2. 采用蝶型节点钢结构住宅产业化后的投入产出

采用“蝶形节点”可实现型钢化模式后，按照钢结构制作企业的规模投入成本，投入2亿元建立一个年生产6万吨“蝶形节点”的生产企业，就可以满足建造钢结构住宅1200万平米的要求。建成后的蝶形节点生产厂，年产值约为12亿元（不含税），利润总额超过6亿元。同时，由于“蝶形节点”是符合现场组装要求的，体积小，适合长途运输，不受施工

地点和运输、环境的要求的影响，满足国家计划要求每年建设2亿平方米钢结构住宅任务只要建设15家年产6万吨的生产企业就可以。不但减少了投资，也可以显著提高投入产出比。 3. 采用蝶型节点钢结构住宅产业化后可节省运费

据统计：对于钢结构加工点的经济运输半径在700-1000公里。如果按上述1000万吨的钢结构用钢规模，单位运费按0.38元/吨·公里计算。采用传统的大构件模式的方法，则因运输构件所发生的总运输费用将达到26-38亿元。如果能真正实现住宅钢结构型钢化，则可以避免以上因构件加工发生的二次运输问题，而同样规模使用蝶形节点的用钢重量仅相当于总用钢量的10%，如果按相同的地理分布原则，因蝶形节点发生的运费约是前者的10%，则节省运费近90%，相当于节省运费约23-34亿元/年。

4. 采用蝶型节点钢结构住宅产业化后可降低能耗

截至目前，我国共有1000多条冷弯型钢生产线，生产能力达到每年1500万吨。新建和在建的ф200-ф660mm大型机组共有50套，集中分布在华东、华北和东北地区。冷弯型钢主要服务于公路建设、钢结构、汽车制造、集装箱、铁道车辆、钢模板与脚手架、桥梁、电器柜、悬挂输送机、电缆桥架、货架、电梯导轨、龙骨钢、蔬菜大棚、农业机械、谷物仓储、家具及防火设备等方面。占钢材总量的2.4%。冷弯结构被公认为节能高效的钢结构材料，如在住宅钢结构领域实现型钢化模式，可与国内现有的型钢产能相配套，不仅有效降低了住宅钢结构的造价利于推动该行业的发展，而且相当于在发展住宅钢结构过程中减少大约1000万吨的二次加工产生的能耗，实现节能减排效果。

九、 结论

从以上的市场及经济、社会效益分析来看，“蝶形节点”的生产是可行的，目标市场需求及发展空间很大，经济效益明显，同时符合国家产业政策及环保要求，项目是可行的。