摘要:热轧H型钢作为高效能钢材,凭借其截面模数高、施工便捷、全生命周期低碳等优势,被视为钢结构建筑的核心材料之一。然而,我国热轧H型钢在建筑领域的应用占比仅为14%~20%,远低于发达国家40%~60%的水平。根据调研情况,供需脱节、标准不匹配、设计思维固化及产业链
中国钢铁工业协会钢铁材料应用推广中心H型钢工作组
热轧H型钢作为高效能钢材,凭借其截面模数高、施工便捷、全生命周期低碳等优势,被视为钢结构建筑的核心材料之一。然而,我国热轧H型钢在建筑领域的应用占比仅为14%~20%,远低于发达国家40%~60%的水平。根据调研情况,供需脱节、标准不匹配、设计思维固化及产业链协同不足是主要制约因素。
本文基于产能、应用现状及行业调研数据,深入剖析热轧H型钢在推广中存在的问题,并提出可行的解决措施和政策建议,以期为推动热轧H型钢在钢结构建筑领域的广泛应用提供参考。
建筑用热轧H型钢发展现状 H型钢的种类和特点
H型钢主要分为热轧与焊接两类。从热轧H型钢来看,相较焊接H型钢,其省去焊接工艺的预处理、焊接、矫正等6道工序,吨钢成本较低。从焊接H型钢来看,其虽成本较高,但因其与中厚板价格高度相关(2020年—2024年相关系数为0.978),2024年价差已收窄至130元/吨,主要原因是中厚板价格跌幅(-9.29%)大于H型钢价格跌幅(-6.58%)。从发展趋势来看,焊接H型钢凭借尺寸和长度定制优势,对热轧产品的替代率持续提升。(建筑用H型钢种类及优缺点详见表1)
国内热轧H型钢产能
我国热轧H型钢从1998年起步,国企型钢产能约占30%,民企型钢产能约占70%。目前,H型钢市场已是民营资本进入较多的市场之一,且产能大部分集中于长江以北,北方产能占比达到83%。随着我国经济结构调整,钢铁企业不断转型升级,尤其是房地产行业不景气后带来的螺纹钢需求下降,更多企业转向生产型钢等品种,H型钢市场也发生较大变化。据不完全统计,当前国内生产H型钢的企业共计22家,轧线数量为36条(详见表2),年设计产能为3920万吨,其中能够生产H400以上规格H型钢的企业的产能占比约为30%,生产H400以下规格H型钢的企业的产能占比约为70%。
从产能分布和结构占比情况来看,当前H型钢产能主要涉及东北、华北、华东和西南4个区域。其中,华东和华北区域产能占比分别为30.9%和56.1%,东北和西南区域产能占比分别为11.0%和2.0%。从生产工艺上来看,在H型钢中,87.9%的产能为长流程,12.1%的产能为短流程。
从生产企业前10家供应占比情况来看,目前国内前10家生产企业H型钢产量占全国H型钢总产量的约83%,整体型钢的供应集中度较高。此外,值得一提的是,目前国内H型钢中小规格覆盖程度完善,因此市场表现为中小规格H型钢品牌价差之间差异化不明显。
热轧H型钢使用情况
据中国钢结构协会统计数据,2023年,建筑用板材、桥梁用板材、热轧型钢、钢管和冷弯型钢分别占钢结构钢材消费总量的比重为52.0%、13.9%、16.3%、6.6%和4.7%;强度级别为Q355、Q235、Q420、Q390、Q460的钢材分别占消费总量的61.7%、14.2%、6.0%、4.8%、1.8%,其他钢材合计占比为11.6%。因此,热轧H型钢要向高强度发展,并加大其在建筑行业的推广应用力度。
从数量上看,近5年实施的钢结构建筑工程中采用的H型钢(包括热轧和焊接)用量约占钢结构总量的25%,其中热轧H型钢用量仅占H型钢总量的15%。
从执行标准来看,我国现行的热轧H型钢标准在产品规格范围和型号规格数量上已覆盖世界各主要产钢国和地区,最新修订的《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB/T11263)规格已经扩充到809个规格。然而,在重量、外形尺寸允许偏差及与钢结构工程施工质量验收标准的协调等方面仍需改进。
2023年,我国热轧H型钢的产量达到了2020万吨,同比增长9.2%;表观消费量为1860万吨,同比增长8.1%。2024年受基建和房地产行业影响,我国热轧H型钢产量降至1860万吨,同比降低7.9%;表观消费量为1680万吨,同比降低9.6%。根据中国钢结构协会发布的近10年钢结构工程中钢材消耗的占比数据,建筑钢结构工程中的钢材消耗仍以板材为主,占比持续超过60%。与此形成对比的是,热轧型钢的应用增长较为缓慢,其在钢结构工程中的占比为14%~20%,显著低于发达国家40%~60%的水平。若达到发达国家40%的水平,按2024年预计钢结构用钢1.2亿吨计算,潜在增量达3000万吨/年。按热轧H型钢与中厚板价差130元/吨计算,若替代率提升10%,可为下游节约成本约39亿元/年(按3000万吨×10%×130元/吨计算)。
热轧H型钢应用存在的主要问题
调研发现,企业普遍反映热轧H型钢具有截面布局高效、材料损耗小、抗震性能好、残余应力小、连接方便等优点,且在施工周期、占地面积、得房率和室内格局调整等方面更具优势。从全生命周期角度来看,低碳绿色优势更加明显,前景理应很广阔,但到目前为止,热轧H型钢在钢结构建筑中应用占比偏低。经过对调研情况进行梳理分析,发现主要有以下6个方面原因。
供需脱节与标准不匹配
从我国钢结构厂近5年H型钢使用情况的调研结果来看,钢结构建筑领域内Q355级H型钢用量占绝对多数,占比超90%,这与热轧H型钢产品生产中Q235的产量占比为60%形成极大反差。
我国热轧H型钢产品标准虽多,但与钢结构工程应用标准不协调,导致供需不匹配,具体表现包括部分宽翼缘、薄壁H型钢翼缘宽厚比不符合抗震要求;高烈度区域板厚不足,低烈度区域板厚过剩;钢铁产品虽满足构件制作要求,但构件间连接及组合存在截面偏差,导致无法通过施工质量验收。这严重影响了设计人员对热轧H型钢的选用意愿,成为阻碍其广泛推广的关键因素。
根据中国钢结构协会调研数据,框架柱中H型钢使用比例在民用建筑中为6%,在工业建筑中为63%;框架梁中H型钢使用比例在民用建筑中为77%,在工业建筑中为93%;次梁中H型钢使用比例在民用建筑中为81%,在工业建筑中为94%。在民用建筑中,框架柱、框架梁和次梁使用焊接H型钢的比例分别为93%、85%和66%。而在工业建筑中,柱和梁几乎全部选用焊接H型钢,占比均超过90%。
品种单一与规格多样性不足
目前,国内H型钢生产厂家主要集中于产品开发生产,未深入再开发和深加工,如开剖口、打螺栓孔、制造蜂窝梁等增值服务。据统计,型钢下游加工量大,超80%需再加工,多由钢结构制作厂完成,此分工导致能源浪费、成本增加,并容易出现产品质量不稳。
根据中国钢结构协会的调研,热轧H型钢推广难主要体现在以下方面。一是规格系列不完整,难以满足市场多样化需求;二是相较焊接H型钢,热轧H型钢用钢量增加;三是供需不匹配,影响市场竞争力。旧版国标H500~H600高度范围仅有8个型号,美标同截面有25个型号,规格多样性不足。因此,焊接H型钢因能满足快速交货需求而更受设计方青睐。
设计习惯限制热轧H型钢应用
在钢结构设计领域,设计人员的习惯与经验对于材料的选择具有举足轻重的地位。当前,众多结构设计人员对热轧H型钢的应用尚不熟悉,其思维局限于“市场供应什么就采用什么”的模式。在面临用钢量限制的情况下,他们更倾向于选择能够灵活组合的焊接H型钢。
同时,设计人员对热轧H型钢的优势认知不足,加之相关设计软件和手册的便捷性欠缺,这些因素共同阻碍了热轧H型钢的推广与应用。因此,亟须提升设计人员对热轧H型钢的认知水平与应用能力,同时为他们提供便捷的设计工具与资源,以期优化设计方案,进而提升钢结构的性能与经济性。
需求与供应矛盾问题突出
热轧H型钢在钢结构建筑中应用面临诸多挑战:需求规格多样而供应有限;小批量需求与钢厂大批量生产之间矛盾;快速交货期望与钢厂排产困难相悖等。
现货市场上Q235B和Q355B材质的热轧H型钢较为充足,但当涉及到高等级牌号和非常用规格时,将面临采购难、需定制、周期长、成本高等难题。此外,热轧H型钢市场供应长度单一(多为12米),接料频繁。而建筑工程项目工期短,设计师和建筑企业不得不选择其他替代材料或解决方案,以满足工程进度要求,导致热轧H型钢在钢结构建筑中应用比例低。
推广与政策支持力度不足
钢厂在营销平台和推广策略上的不足表现为一种被动响应市场的方式,即“产品标准要求什么,就生产什么”,未充分展示热轧H型钢优势,缺乏标杆示范项目。这种被动的市场策略限制了其市场推广效果,导致其在建筑领域的应用潜力未能得到充分开发和利用。
政府主管部门出台了一系列大力发展钢结构建筑的相关文件,旨在推动绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅的发展,建设低碳城市。但整体而言,政策性文件在落地时与目标有差距,地区差异性大,对提升热轧H型钢在钢结构中占比的作用有限。
互联营销平台的缺失
在钢结构建筑领域,缺乏高效便捷的互联营销平台,导致供需双方之间存在信息不对称和服务缺失的问题,设计与施工采购人员难以快速精准匹配热轧H型钢产品。因此,工程项目的具体需求无法得到及时且精准的响应,影响其在市场上的占比。
钢结构建筑热轧H型钢推广思路与建议 完善标准,促进产品标准与设计规范互融互通
为加速构建产业链共享共赢的规范标准体系,应坚持“标准先行”,强化行业供需信息互联互通。针对房屋住宅,需系统性搜集案例,深入研究标准化构件选择、轧制与施工操作可行性及运维管理等多个维度。核心在于完善钢结构建筑用钢标准体系,规格数量合理,降低成本,消除供需矛盾,并推动钢铁产品标准与建筑设计规范融合,促进标准化构件广泛应用。
新增满足Q355级S1~S3(截面板件宽厚比等级)的热轧H型钢截面,研究Q460及更高等级S1~S3的热轧H型钢截面,实现钢铁产品标准与工程标准的有机融合。针对装配式建筑模块化施工需求,协同钢构加工企业提升构件尺寸精度,减少负公差以降低施工风险,并推动《装配式钢结构建筑用热轧型钢》(GB/T43893-2024)标准的完善。
热轧H型钢广泛应用于建筑承重结构、桥梁及大型基建项目,其质量直接关系到建筑整体的抗震性、抗压性和使用寿命。现行推荐性标准《热轧H型钢和剖分T型钢》(GB-T11263-2024)缺乏强制约束力,导致部分企业为降本而降低质量标准(如尺寸偏差和机械性能),存在结构隐患。建议将其升级为强制性国家标准,细化化学成分、机械性能和尺寸公差等核心指标(如腹板波浪偏差和重量偏差),与《建筑用热轧H型钢和剖分T型钢》(JG/T581-2023)等行业标准共同形成多层级监管体系,从源头杜绝不合格产品流入市场。强制标准将优化设计选材依据,引导行业技术升级,淘汰落后产能,为绿色建筑和智能建造提供支撑。
钢铁企业应秉持客户导向原则,致力于生产适配性强、具有市场竞争力的热轧型钢产品。此外,积极采纳新技术、新材料、新工艺、新设备的应用成果,不断完善建筑用钢的标准体系,从而推动钢铁行业与钢结构行业的协同升级与发展。
“少规格、多组合”丰富型号,扩展钢厂服务边界
为强化钢材—设计—制作—安装产业链的协同效应,并推动产品向构件化、标准化方向发展,重点发挥热轧H型钢的产品构件化优势。钢厂应合理向下延伸产业链,在厂内完成钢结构构件的螺栓孔加工、连接板制作等简易深加工环节,实现构件直接交付,减少下游工序成本。同时,可拓展热轧H型钢在圆孔蜂窝梁、方形孔蜂窝梁、变高度蜂窝梁等多种高效蜂窝断面的应用。
建议遵循“少规格、多组合”原则推进标准化建设,推动钢结构产品构件化、标准化发展,提升施工效率并降低全产业链成本,助力行业绿色低碳转型。具体包括保持现有辊系参数(Hw、bf、r)不变,联动调整t1(腹板厚度)、t2(翼缘厚度)形成H(高度)/B(宽度)系列组合,减少模具投入;编制标准化节点解决方案及梁柱承载力选用表、标准图集,便于设计直接采用;研发重型H型钢承载性能,探索圆孔、六边形、八边形蜂窝梁等衍生截面,提升结构效率。
转变设计思维,推动热轧H型钢应用
为促进热轧H型钢在钢结构建筑领域的广泛应用,需提升设计人员的专业认知和应用技能,并配备高效的设计工具与资源。通过实施专业培训、升级结构设计软件(如YJK、PKPM、SAP2000等)以集成热轧H型钢的数据库和设计模块,传播热轧H型钢成功应用案例。同时,研发装配式钢结构节点与体系,并借鉴国际先进的装配式连接技术,突破热轧H型钢在构件性能和材料供应上的限制,降低装配式钢结构建筑成本,赢得设计人员青睐,提升其市场份额。
此外,加强以热轧H型钢为主体的钢框架结构体系研发,实现设计理念从传统拼焊向热轧型钢的全面转变。提供专业的技术支持,确保设计人员在应对热轧H型钢相关设计难题时能够得到迅速协助,有助于将热轧H型钢的应用普及化,成为行业内的普遍选择,推动钢结构建筑行业向更高效率、更优质量的方向持续进步。
强化支持政策,推广示范工程
为促进热轧H型钢在建筑领域的广泛应用,建议国家相关部门研究制定相关政策标准,明确钢结构建筑中热轧H型钢的使用比例,与国家新型建筑工业化方针相协调,以提升建筑工业化水平。借鉴成功推广经验,实施财政奖励、税收优惠等补偿性政策,激励非政府投资项目采用热轧H型钢。
建议将钢结构建筑项目纳入工程审批绿色通道,优化管理流程,并配套实施鼓励措施。政府主导的钢结构住宅项目应采用邀请招标方式推进。结合绿色建筑评级体系,对达到A级及以上标准的钢结构住宅项目,给予建筑面积、容积率等方面的政策优惠,以增强房地产企业的开发意愿。
同时,应明确钢结构住宅的优势,并将其转化为成本优势,强化热轧型材在建筑全生命周期中的关键作用。此外,需改变公众的传统认知,加强与房地产企业的合作,推广钢结构住宅的宜居理念。打造钢结构建筑绿色制造示范项目,为绿色建筑发展提供有力支撑,推动热轧H型钢在钢结构建筑行业的健康持续发展。
加强人才队伍建设,培养钢结构建筑复合型人才
据有关数据,目前我国建筑业就业人员40岁以上占比超过50%,人工成本将长期呈现上升趋势。为应对我国建筑业面临的劳动力年龄结构老化及人工成本上升的双重挑战,需重点培育钢结构建筑领域的复合型人才。高等学府和职业院校应开设钢结构建筑专业课程,并将其纳入专业技术人员继续教育,提供高质量人力资源。同时,强化校企合作,共建产业学院和实操实训基地,确保人才培养贴合市场需求。
在此基础上,应着重强调热轧H型钢在钢结构建筑中的核心优势,包括其高强度、卓越的抗震性能及施工便捷性,使之成为钢结构建筑的首选材料。通过构建专业化的设计、施工、维护及销售团队,充分利用热轧H型钢的特性,可有效缩短建设周期,提升建筑质量,进而推动我国建筑产业的稳健发展。
构建互联营销平台和产业园,促进产业链协同发展
为解决热轧H型钢产品供需匹配及产业链信息壁垒问题,亟须建立互联营销平台。该平台需全面展示产品规格、材质及库存信息,简化采购流程,提升设计人员选材效率,缩短施工采购周期,确保供需有效对接,提高热轧H型钢在钢结构建筑中的应用比例,推动行业高质量发展。
该平台要以市场化、法治化为前提,核心在于缩短周期、提高沟通效率、降低成本。通过深度融合产业链,促进钢铁、钢结构与建筑行业交流协作,借鉴汽车产业园经验,建立线下钢结构建筑产业园,专注标准化构件生产,构建新型钢结构建筑产业链。通过线上线下相结合,打通产业链堵点,解决难点,消除痛点,加快构建协同发展供应链和生态圈,实现钢结构建筑产业可持续发展。
随着钢结构建筑比例的不断提升,人们对建筑的舒适度、安全性和节能减排等提出了更高要求。同时,钢铁、钢结构与建筑全产业链的上下游合作也在不断深化。通过搭建线上线下互联营销平台和产业园,将进一步促进产业链的升级与变革,推动绿色钢结构建筑的发展。热轧H型钢在钢结构建筑中的应用前景广阔,必将迎来新的机遇。
来源:新浪财经