Състояние на развитието и бъдещи тенденции на предварително изработените стоманени конструкции в контекста на двойните климатични цели на Китай

Състояние на развитието и бъдещи тенденции на предварително изработените стоманени конструкции в контекста на двойните климатични цели на Китай

Политически ограничения, различаващи се приложения и преформиране на нискоемисионните вериги за доставки

Водеща тенденция: В рамките на двойната климатична цел на Китай предварително изработените стоманени конструкции преминават от инструмент за повишаване на ефективността в строителството към инструмент за нискоемисионно строителство и сигурност на доставковата верига. Политиката вече е установила строги ограничения: до 2025 г. се очаква предварително изработените сгради да представляват над 30 % от всички нови сгради; до 2030 г. се очаква предварително изработените сгради да представляват 40 % от всички нови урбани сгради, завършени през съответната година. На индустриално ниво приложенията се диференцират. Промишлени сгради, логистични складове, културни и спортни обекти, транспортни хабове и свръхвисоки сгради са относително зрели области на приложение, докато жилищните сгради и обикновените обществени сгради все още срещат ограничения по отношение на разходите, стандартизацията, системите за пожарна безопасност и защита срещу корозия.

Фигура 1. Предварително изработените стоманени конструкции все по-често се оценяват по критериите за нискоемисионна доставка, проследимост и сигурност на доставковата верига.

1. Основен извод: конкуренцията се премества от скорост към ниско въглеродно съдържание, проверяемост и осъществимост

От гледна точка както на политиката, така и на пазара, логиката зад предварително изработените стоманени конструкции се е променила. В миналото купувачите главно са се фокусирали върху график, разходи и разстояние. Днес собствениците на проекти, държавните купувачи и чуждестранните клиенти също обръщат внимание на вградения въглерод на единица площ на сградата, проследимостта на компонентите, емисиите от отпадъци на строителната площадка, съответствието с изискванията за зелени строителни материали и способността за доставка според различни стандарти. Това означава, че конкуренцията между предприятията за стоманени конструкции вече не се ограничава само до капацитета за обработка на компоненти; все повече тя се определя от способността да се цифровизира цялата верига от проектиране, производство, транспортиране, инсталиране, експлоатация и поддръжка.

На национално равнище 14-тата петгодишна програма за строителната индустрия предвижда до 2025 г. префабрикираните сгради да представляват повече от 30 % от всички нови сгради. Планът за действие за постигане на върха на емисиите в урбани и селски райони допълнително предвижда до 2030 г. префабрикираните сгради да представляват 40 % от всички нови урбани сгради, завършени през тази година, като същевременно насърчава жилищата със стоманобетонна конструкция, интелигентното строителство, зелените строителни материали и прецизната фабрична обработка на строителни материали. Политиката за държавни поръчки на зелени строителни материали е разширена от пилотни проекти до 48 града, включително предишните шест пилотни града, и изисква пълно прилагане на политиката за всички строителни проекти, финансирано от държавни средства, до 2025 г.

Ключови данни и основание за интерпретация

Фигура 2. Политиките и правилата за набавки превръщат данните за въглеродния отпечатък, съответстващите материали и проверяема документация в част от конкурентоспособността на доставчиците.

2. Политически контекст: от насърчаване на предварително изработените конструкции към преустройство на строителните методи под въглеродни ограничения

Двойната въглеродна цел насочва строителната индустрия далеч от традиционната логика, базирана на инвестиции, и към координирано намаляване на въглеродните емисии в областите на енергията, материалите, строителството и експлоатацията. От дълго време строителният сектор се изправя пред проблеми като обемни мокри работи на строителната площадка, високи загуби на материали, големи обеми строителни отпадъци и нестабилно качество на изпълнението. Политическата стойност на предварително изработените стоманени конструкции се състои в преместването на по-голяма част от процесите в заводи и намаляването на енергийното потребление, праха, шума и емисиите от отпадъци на строителната площадка чрез стандартизирано проектиране, индустриално производство и монтаж на площадката.

Политиките за насърчаване на зелените строителни материали също променят начина, по който се оценява набавката. Документ Caiku [2022] № 35 ясно разширява обхвата на прилагане на политиката до 48 града и включва болници, училища, административни сгради, комплекси, изложбени зали, конгресни центрове, стадиони и проекти за достъпно жилищно строителство, които попадат под държавната набавка. За проекти, обхванати от тази политика, строителните материали, включени в Стандартите за държавна набавка на зелени сгради и зелени строителни материали, трябва да се закупуват и използват в съответствие със съответните изисквания. За стоманобетонни заводи и складови сгради това не е директна субсидия. Вместо това ще предаде търсенето на пазара чрез проекти, финансираните от правителството, обществени сгради и проекти за индустриални паркове.

На местно ниво изискванията за предварително изработени сгради често се свързват с условията за прехвърляне на земя, стимули за коефициент на използване на площта, сертификати за „зелени“ сгради (със звезди), показатели за ниско въглеродно ниво за индустриални паркове и технически изисквания за проекти, финансираните от правителството. За B2B купувачите това означава, че доставчиците на стоманени конструкции трябва не само да предоставят ценови оферти, но и да представят проверяеми проектни изчисления, сертификати за материали, протоколи за качеството на заварките, документация за системата за покритие, протоколи за партидите при изпращане и ръководства за монтаж.

3. Състояние на отрасъла: приложенията са концентрирани в заводи, съоръжения и свръхвисоки сгради, докато проникването в жилищния сектор остава бавно

Стоманените конструкции не се разширяват равномерно във всички типове сгради. Според извадката от ключовите проекти за 2024 г. свръхвисоките сгради и офис сградите са представлявали 28 %; големите изложбени центрове, културните и спортните обекти и търговските центрове – 25 %; индустриалните предприятия и високотехнологичните производствени предприятия – 16 %; транспортната инфраструктура, терминалите на летищата и станциите за високоскоростни железопътни линии – 9 %; училищата и болниците – 8 %; а жилищните проекти – по-малко от 1 %. Тази извадка отразява ключовите проекти, докладвани от предприятията, и не трябва да се интерпретира като структура на завършената площ за цялата индустрия.

Тази конструкция е реалистична. Растението, складовете и логистическите центрове обикновено изискват дълги разстояния между опорите, ясни колонни мрежи, висока свободна височина, греди за кранове или носима способност за тежки стелажи. Културните и спортните съоръжения и изложбените центрове изискват покривни системи с дълги разстояния между опорите и сложни възли. Супервисоките сгради зависят по-силно от стоманени рамки, стоманени тръби, пълнени с бетон, мега ферми и композитни етажи, за да се постигне баланс между височината, сейсмичната устойчивост и скоростта на строителство. В сравнение с това обикновените жилищни сгради трябва едновременно да решават проблемите с шумоизолацията, огнеустойчивостта, разходите, стандартизирането на планирането на апартаментите, ограждащите системи и координацията с вътрешната отделка, което прави масовото им внедряване по-трудно.

Като пример за наблюдение се използва публичната информация на компанията „Шеньян Чжунвей Хеви Индъстри Стил Струкчър Ендженеринг Ко., Лтд.“ Уебсайтът на компанията насочва своите продукти и услуги към стоманени конструкции за складови сгради, стоманени конструкции за работилници, птицеферми и решения за стоманени конструкции за чужбина. Обявените услуги включват персонализирано проектиране и предварително производство на стоманени конструкции, подкрепа за сертифициране според международни стандарти, глобална логистика, ръководство при монтажа на място и едностопански експортни услуги. Профилът на компанията в Alibaba също я позиционира като интегриран доставчик на системи за зелени сгради със стоманени конструкции и архитектурни метални обвивки. За чуждестранните купувачи ключовата способност не е просто цената на тон, а дали могат да бъдат интегрирани стандартите за проектиране, производството в завода, опаковката за експорт, нормативите на страната получател и последователността на монтажа.

Определени проекти също илюстрират сложността на експортните проекти за стоманени конструкции. Сайтът на Zhongwei Heavy Industry разкрива, че за голям логистичен склад в Бангкок компанията е отговорна за производството, изработката и доставката на около 4150 тона стоманени конструкции. Обхватът включва основната стоманена конструкция, системата за поддържане на покрива с голям размах и допълнителни компоненти и подчертава съответствието със съответните тайландски стандарти и строителни норми. Информацията за поръчките за чуждестранни заводи и складове посочва, че чуждестранните поръчки представляват повече от 60 % от обема на бизнеса на компанията, и споменава проекти като селскостопански склад в Полша, завод за преработка на храни в Саудитска Арабия и склад за строителни материали в Кения. Тези изявления са самостоятелни разкрития на компанията и трябва да се използват като наблюдения върху отделни случаи, а не като обобщени показатели за цялата индустрия.

Фигура 3. Текущото прилагане е най-силно там, където разстоянието между опорите, товароподемността, височината, ефективността на логистиката и сигурността при строителството създават ясна стойност.

4. Напредък в основните технологии: материали, възли, ограждащи системи и цифрово производство напредват заедно

От материална гледна точка високопрочната стомана, стоманата с устойчивост към атмосферни влияния, неръждаемата стомана, антикорозионните покрития с ниско съдържание на летливи органични съединения (VOC) и фотоволтаичните системи, интегрирани в сградите, променят оценката на жизнения цикъл на стоманените конструкции. Според отчетите на отрасъла пределната якост при опън на високопрочната стомана Q690 е приблизително два пъти по-висока от тази на обикновената конструкционна стомана Q355, докато нейната единична цена е около 1,25–1,35 пъти по-висока от тази на стоманата Q355. Ако оптимизацията на профила намали теглото и обема на заварките, нейната комплексна цена и въглеродни емисии не задължително ще бъдат по-високи в сравнение с традиционните решения. След използването на стомана Q690 в Центъра за научни изследвания и технологично нововъведение в новата зона Сюнган публичните отчети сочат, че теглото на основната конструкция е намалено с 20 %, а въглеродните емисии – с 18 %, което демонстрира стойността на високопрочната стомана за намаляване на теглото и въглеродните емисии в специфични сценарии.

От производствена гледна точка BIM, цифровите двойници, Интернета на нещата, роботизираното заваряване, автоматизираното рязане, ЧПУ-сверловката и системите за управление на производството се разпространяват от големите предприятия към регионалните фабрики. За складовете и заводите със стоманени конструкции реалната ефективност се постига чрез производство, базирано на модел: моделът за структурно изчисление, подробни чертежи, списъци на компонентите, информация за заварките, позициите на болтовите отвори и кодовете за опаковане/доставка остават непроменени, което намалява промените в проекта, липсващите компоненти и вторичното рязане на място.

Системите за ограждане и механично-електрическата координация също са от решаващо значение за сградите с ниски въглеродни емисии. Въглеродната ефективност на стоманената конструкция на завод се определя не само от основния стоманен материал, но и от топлоизолацията на покрива и стените, въздушната непроницаемост, естественото осветление, естествената вентилация, фотоволтаичните панели на покрива, системите за отвеждане на дим и противопожарна защита. Политиката за достигане на върха на въглеродните емисии в градското и селското строителство предлага до 2025 г. процентът на покритие с фотоволтаични панели на покривите на новите сгради на обществени институции и новите заводски сгради да се стреми към 50 %. Това ще насочи стоманените покривни конструкции от единствена ограждаща функция към интегрирана система за носене, топлоизолация, водонепроницаемост, достъп за поддръжка и генериране на електроенергия.

5. Проблемни области: разходите, стандартизацията, противопожарната защита и корозионната защита са три труднопреодолими бариери

Първата предизвикателство е контролът върху разходите. Стоимостта на проект със стоманена конструкция не е просто цената на стоманата, умножена по тонажа. Това, което собственикът всъщност плаща, е комплексната стойност на проектирането и детайлирането, загубите при обработката, заварката, пясъчното пръскане и премахването на ръжда, нанасянето на защитни покрития, огнеустойчивата защита, транспортирането, вдигането, ограждащите системи, монтажа на възлите и последващото поддръжка. Колебанията в цените на стоманата увеличават риска от неточни оферти; прекалено много нестандартни възли увеличават времето за обработка; а за трансграничните проекти трябва да се поемат допълнително разходи за опаковане, морски превоз, митническо оформяне и адаптиране към строителните норми на страната получател. Ако търговете продължават да се фокусират върху най-ниската начална цена, нисковъглеродната стомана и високопроизводителните системи за защитни покрития не могат напълно да отразят своята стойност през целия жизнен цикъл.

Втората предизвикателство е недостатъчната стандартизация. Вътрешните проекти за стоманени конструкции на заводи и складове често са силно персонализирани поради различните технологични процеси, подредбата на оборудването, регионалния климат и плановете на собствениците за разширение. Разстоянията между колоните, керемидите, усилващите елементи, типовете панели за ограждащи конструкции, водосточните канали, отворите за врати и прозорци, крановите греди и възлите на мезонетите често липсват унифицирани модули. Това води до повтаряща се проектна работа, прекалено голям брой типове компоненти, чести корекции в производствените линии и ниска толерантност към грешки по време на монтаж. Бъдещата конкурентоспособност няма да произтича от изпълнението на всеки проект по един и същ начин; тя ще идва от създаването на система от стандартизирани компоненти, параметрични комбинации и проектно-специфична верификация.

Третата предизвикателство е пожарната и корозионната защита. Стълбовете от стомана са рециклируеми, издръжливи и леки, но устойчивостта им към пожар и корозия зависи от проектното решение и защитните системи. Складовете, производствените предприятия и логистичните проекти често се намират в среда с висока влажност, крайбрежни зони, химически обекти, студени вериги или високотемпературни условия. Системите за покритие, горещо потапяне в цинк, огнезащитни покрития, циклите за поддръжка и защитата на областите на връзки трябва да се определят още на етапа на проектиране. Стандартите GB 55037-2022 „Общ кодекс за пожарна безопасност на сгради“, GB 51249-2017 „Технически кодекс за пожарна безопасност на стоманени конструкции в сгради“, ISO 12944 „Системи за боядисване за корозионна защита“ и CECS 343:2013 „Техническа спецификация за антикорозионно покритие на стоманени конструкции“ трябва да бъдат включени в техническите условия на търговете, а не да се прилагат като коригиращи мерки по време на строителството.

6. Бъдещи посоки: цифровото строителство, стоманата с ниско съдържание на въглерод и модулните приложения ще преобразят веригите за доставки

Първата основна насока за следващите пет години е цифровото строителство. За инженерите и мениджърите на веригата за доставки цифровизацията не трябва да спре при визуализацията чрез BIM. Тя трябва да премине към предаване на данни на ниво компонент. Всеки стоманен греда, колона, разкос, покривна греда и свързваща плоча трябва да имат уникален код, свързан с класа на материала, номера на топлината, записа за заварката, партидата на покритието, протокола от инспекцията, номера на опаковката и мястото на монтаж. Само по този начин предварително изработените стоманени конструкции могат да превърнат качеството от фабриката в сигурност на строителната площадка.

Втората основна насока е нисковъглеродната стомана и нисковъглеродното набавяне. С напредването на зелените сгради, зелените строителни материали и системите за отчитане на въглеродния отпечатък проекти със стоманени конструкции постепенно ще обръщат по-голямо внимание на декларациите за екологичните характеристики на материалите, съотношението на рециклиран материал, стоманата, произведена в електродъгови пещи, използването на зелена енергия, разстоянието за транспортиране и възможността за рециклиране. В краткосрочен план нисковъглеродната стомана може да се сблъска с премии към цената и предизвикателства, свързани със стабилността на доставките. Въпреки това, при експортните проекти, заводите на многонационални корпорации, обществените сгради, финансирали се от правителството, и проекти на собственици със строги изисквания за разкриване на ESG данни, сертифицирането на нисковъглеродни материали ще стане предимство при търговете и дори може да се превърне в задължително условие за участие.

Третата основна линия е модулното приложение. Складовите и производствените сгради със стоманена конструкция са най-подходящи за ранна модуларизация, тъй като функционалните им единици са относително ясни: стандартни колонови мрежи, стандартни наклони на покривите, стандартни типове ограждащи панели, стандартни системи от керемиди и подпори, както и стандартни портални или многоетажни рамкови модули. Зрялите бъдещи решения вече няма да започват от нулата за всеки проект. Вместо това стандартните модули ще задоволяват 80 % от повтарящите се нужди, докато параметричното проектиране ще се занимава с останалите 20 %, свързани с местните натоварвания, технологичното оборудване и предпочитанията на собственика.

Четвъртата основна линия е съвместимостта с международните стандарти. За чуждестранните покупатели доставчиците трябва да уточнят още в началото на договора кои стандарти за конструктивно проектиране, стандарти за заваряване, изпълнителни стандарти, стандарти за корозионна защита и документи за приемане ще бъдат прилагани. Проектите в Северна Америка обикновено се фокусират върху ANSI/AISC 360 и AWS D1.1. Европейските пазари често изискват спазване на EN 1993, EN 1090 и изисквания, свързани със Знака CE. Прибрежните или силно корозивни среди обикновено подчертават категориите за корозия според ISO 12944. Ако китайските предприятия за стоманени конструкции искат да преминат от експорт на компоненти към експорт на инженерни решения, те трябва да създадат матрица от стандарти и библиотека от шаблони на документи.

Фигура 4. Бъдещата конкурентоспособност зависи от свързването на цифровите данни, нисковъглеродните доставки, модулните продукти и международните стандарти в повтаряеми процеси за доставка.

7. Заключение: отрасълът навлиза в точката на пресичане между нисковъглеродната икономика, индустриализацията и интернационализацията

Бъдещето на предварително изработените стоманени конструкции не се свежда само до замяната на дървото или бетона със стомана. То се състои в използването на методи, които могат да се изчисляват, проследяват, сглобяват и поддържат, за да се подобри ефективността през целия жизнен цикъл при подходящи типове сгради. Заводи, складови помещения, събитийни площи, транспортни хабове и свръхвисоки сгради ще останат основните области на приложение. Обществените проекти като училища, болници и достъпно жилищно строителство ще продължат да се реализират в рамките на пилотни програми, подкрепени от политика. Жилищният пазар вероятно ще започне да се развива по-бързо едва след като системите за пожарна защита, звукоизолация, разходи и стандартизация станат по-зряли.

За предприятията ключовата способност на следващия етап не е единичен пробив. Тя е способността да се превърнат стандартите за проектиране, ниско-въглеродните материали, цифровото производство, гаранциите за качество, логистичната доставка и международните норми в стабилни процеси. За купувачите оценката на доставчиците също трябва да се премести от цена на тон към общ разход през целия жизнен цикъл, сигурност на доставката, пълнота на документите за съответствие и прозрачност на въглеродните данни. Като политически цели, зелената покупка на материали и доставката на международни проекти оказват едновременно натиск и предварително изработените стоманени конструкции постепенно ще преминат от опция към важна инфраструктурна решена за ниско-въглеродните индустриални сгради.

Източници и бележки за стандарти

Документи с политически насоки: (1) Министерство на жилищното строителство и урбанистиката и селското стопанство, „Четиринадесетата петгодишна програма за строителната индустрия“ (Документ Jianshi [2022] № 11), в която се предлага до 2025 г. префабрицираните сгради да представляват над 30 % от всички нови сгради и се насърчава координираното развитие на интелигентно строителство и нов тип индустриализация на строителството. (2) Министерство на жилищното строителство и урбанистиката и селското стопанство и Национална комисия по развитието и реформите, „План за изпълнение на мерките за достигане на върха на емисиите на въглерод в урбанистичните и селските райони“, в който се предлага до 2030 г. префабрицираните сгради да представляват 40 % от всички нови градски сгради, завършени през тази година, и се насърчават жилищни сгради от стоманени конструкции, интелигентно строителство и екологични строителни материали. (3) Министерство на финансите, Министерство на жилищното строителство и урбанистиката и селското стопанство и Министерство на промишлеността и информационните технологии, „Забележка относно разширяване на обхвата на прилагане на политиката за държавни поръчки, подкрепяща екологични строителни материали, с цел подобряване на качеството на сградите“ (Документ Caiku [2022] № 35).

Индустриални материали: Доклад за развитие на индустрията за стоманени конструкции в Китай за 2023–2024 г., публично представен, който обхваща производството на стоманени конструкции през 2024 г., стойността на това производство, структурата на приложението им в избраните ключови проекти и случаи, свързани с високопрочна стомана и корозионностойка стомана. Цитираните в настоящата статия пропорции са в рамките на обхвата на публичния доклад и не са екстраполирани като абсолютни отраслови статистики.

Публична информация за компанията: уебсайтът на „Шеньян Чжунвей Хеви Индъстрий Стоманени Конструкции Енджиниъринг КО., ЛТД.“ относно възможностите на компанията, обхвата на предоставяните услуги, категориите продукти и проекта за логистичен склад в Бангкок; общият преглед на компанията в международния сайт на Alibaba относно позиционирането на предприятието, производственото пространство и интегрираните му услуги. Проектите, поръчките и описанията на възможностите на компанията се основават на информация, доброволно предоставена от самата компания.

Китайски стандарти: GB 55006-2021 Обща норма за стоманени конструкции; GB 50017-2017 Норма за проектиране на стоманени конструкции; GB/T 51232-2016 Техническа норма за сборни сгради със стоманени конструкции; GB 50205-2020 Норма за приемане на качеството на строителството на стоманени конструкции; GB 55037-2022 Обща норма за пожарна защита на сгради; GB 51249-2017 Техническа норма за пожарна безопасност на стоманени конструкции в сгради; JGJ 82-2011 Техническа спецификация за връзки с високопрочни болтове на стоманени конструкции; CECS 343:2013 Техническа спецификация за антикорозионни покрития на стоманени конструкции.

Международни стандарти: ANSI/AISC 360-22 – Спецификация за стоманени сгради; AWS D1.1/D1.1M:2025 – Кодекс за структурно заваряване на стомана; EN 1993 – Еврокодекс 3: Проектиране на стоманени конструкции; EN 1090 – Изпълнение на стоманени и алуминиеви конструкции; ISO 12944 – Боядисвания и лакове – Корозионна защита на стоманени конструкции чрез защитни бояджийски системи. За проекти в чужбина трябва да се спазват разпоредбите на страната, в която се изпълнява проектът, както и версиите на стандарти, уговорени в договора.

Заявление относно обхвата на данните: Освен стойностите, ясно посочени в политически документи, стандартни номера и публични доклади, настоящият документ не създава допълнителни статистически показатели. Оценките относно структурата на приложението, промените в разходите, степента на модулна зрелост и тенденциите в нисковъглеродните доставки се считат за наблюдения или оценки от индустрията.