Стан розробки та майбутні тенденції збірних сталевих конструкцій у контексті китайських цілей «подвійного вуглецю»

Стан розробки та майбутні тенденції збірних сталевих конструкцій у контексті китайських цілей «подвійного вуглецю»

Політичні обмеження, різноманітні сфери застосування та перебудова низьковуглецевих ланцюгів постачання

Лідер: У рамках подвійних цілей Китаю щодо вуглецю prefabricated steel structures (попередньо зібрані сталеві конструкції) переходять від інструменту будівельної ефективності до інструменту низьковуглецевого будівництва та забезпечення надійності ланцюгів постачання. Політика вже встановила жорсткі обмеження: до 2025 року частка будівель з попередньо зібраних елементів має становити понад 30 % від усіх нових будівель; до 2030 року частка будівель з попередньо зібраних елементів має становити 40 % від усіх нових міських будівель, завершених у цьому році. На рівні галузі сфери застосування розгалужуються. Промислові підприємства, складські приміщення для логістики, культурні й спортивні об’єкти, транспортні вузли та надвисокі будівлі є порівняно зрілими сферами застосування, тоді як житлові будівлі та звичайні будівлі громадського призначення досі стикаються з обмеженнями щодо вартості, стандартизації, систем пожежної безпеки та захисту від корозії.

Рисунок 1. Попередньо зібрані сталеві конструкції все частіше оцінюються з точки зору низьковуглецевої реалізації, можливості відстеження та надійності ланцюгів постачання.

1. Основний висновок: конкуренція зміщується зі швидкості на низький рівень вуглецевих викидів, перевірність та можливість поставки

З точки зору як політики, так і ринку, логіка, що стоїть за збірними сталевими конструкціями, змінилася. Раніше покупці зосереджувалися переважно на термінах виконання, вартості та прольоті. Сьогодні замовники проектів, державні покупці та заміжні клієнти також звертають увагу на вбудований вуглець на одиницю площі будівлі, відстежуваність компонентів, обсяги відходів на будівельному майданчику, відповідність вимогам до екологічних будівельних матеріалів та здатність до поставки за крос-стандартами. Це означає, що конкуренція між підприємствами, що виробляють сталеві конструкції, більше не обмежується лише потужністю обробки компонентів; вона все більше зосереджена на здатності цифровізувати весь ланцюг — від проектування, виробництва, транспортування, монтажу до експлуатації та технічного обслуговування.

На національному рівні «Чотирнадцята п’ятирічна програма розвитку будівельної галузі» передбачає, що до 2025 року частка будівель з використанням префабрикованих елементів повинна становити понад 30 % від усіх нових будівель. «План реалізації стратегії досягнення піку викидів вуглекислого газу в міському та сільському будівництві» додатково передбачає, що до 2030 року частка префабрикованих будівель повинна становити 40 % від усіх нових міських будівель, завершених у цьому році, а також сприяти розвитку житлових будівель зі сталевим каркасом, інтелектуального будівництва, екологічно чистих будівельних матеріалів та точного заводського виробництва будівельних матеріалів. Політика державних закупівель екологічно чистих будівельних матеріалів була розширена з пілотних програм до 48 міст, у тому числі шести попередніх пілотних міст, і до 2025 року має охоплювати всі державні закупівлі будівельних проектів.

Ключові дані та основа для інтерпретації

Рисунок 2. Політика та правила закупівель перетворюють дані про вуглецеві викиди, матеріали, що відповідають вимогам, та підтверджену документацію на складові конкурентоспроможності постачальників.

2. Політичний контекст: від заохочення префабрикації до переосмислення будівельних методів у межах вуглецевих обмежень

Цілі «подвійної декарбонізації» змушують будівельну галузь відмовитися від традиційної логіки, заснованої на інвестиціях, і спрямувати зусилля на узгоджене зниження вуглецевих викидів у сфері енергетики, матеріалів, будівництва та експлуатації. На протязі тривалого часу будівельний сектор стикався з такими проблемами, як масове виконання «мокрих» робіт на будмайданчику, високі втрати матеріалів, величезні обсяги будівельних відходів та нестабільна якість виконання робіт. Політична цінність префабрикованих сталевих конструкцій полягає в перенесенні більшої кількості процесів у заводські умови та скороченні енергоспоживання, пилу, шуму та викидів відходів на будмайданчику за рахунок стандартизованого проектування, індустріального виробництва та збирання на місці.

Політика стимулювання використання екологічно чистих будівельних матеріалів також змінює підхід до оцінки закупівель. Документ Цайку [2022] № 35 чітко розширює сферу застосування цієї політики до 48 міст і включає лікарні, школи, офісні будівлі, комплекси, виставкові зали, конгрес-центри, стадіони та проекти доступного житла, що фінансуються державою. Для проектів, які охоплені цією політикою, будівельні матеріали, вказані в Стандартах державних закупівель щодо екологічно чистих будівель та екологічно чистих будівельних матеріалів, повинні закуповуватися й використовуватися відповідно до відповідних вимог. У разі заводів і складів зі сталевим каркасом це не є безпосередньою субсидією. Однак через проекти, що фінансуються державою, громадські будівлі та проекти промислових парків, попит на такі матеріали буде передаватися на ринок.

На рівні місцевої реалізації вимоги до будівель з елементів заводського виготовлення часто пов’язані з умовами передачі земельних ділянок, стимулами щодо коефіцієнта загальної площі поверхонь, рейтингами «зелених» будівель за зірковою системою, показниками низького вуглецевого сліду для промислових парків та технічними вимогами до проектів, фінансованих державою. Для B2B-покупців це означає, що постачальники сталевих конструкцій мають не лише надавати комерційні пропозиції, а й подавати підлягаючі аудиту розрахунки проектів, сертифікати матеріалів, документи про якість зварювання, документацію щодо системи покриття, записи про партії відвантаження та інструкції щодо монтажу.

3. Стан галузі: застосування концентрується на промислових підприємствах, спортивних та культурних об’єктах та надвисотних будівлях, тоді як поширення в житловому секторі залишається повільним

Сталеві конструкції розповсюджуються нерівномірно серед усіх типів будівель. Згідно з вибіркою ключових проектів за 2024 рік, надвисотні будівлі та офісні будівлі становили 28 %; великі виставкові центри, культурні й спортивні об’єкти та торгові центри — 25 %; промислові підприємства та високотехнологічні виробничі підприємства — 16 %; транспортна інфраструктура, термінали аеропортів та станції швидкісного залізничного сполучення — 9 %; школи та лікарні — 8 %; житлові проекти — менше 1 %. Ця вибірка відображає ключові проекти, про які повідомили підприємства, і не слід інтерпретувати її як структуру загальної площі завершених будівель у всій галузі.

Ця структура є реалістичною. Підприємства, склади та логістичні центри зазвичай вимагають великих прольотів, чітких колонних сіток, великої висоти вільного простору, балок для підйомно-транспортних механізмів або здатності нести великі навантаження на важкі стелажі. Культурні й спортивні об’єкти та виставкові центри потребують покрівельних систем великих прольотів і складних вузлів. Супервисокі будівлі значно більше покладаються на сталеві каркаси, сталеві труби, заповнені бетоном, мегаферми та композитні перекриття, щоб забезпечити баланс між висотою, сейсмостійкістю та швидкістю будівництва. Натомість звичайні житлові будівлі повинні одночасно задовольняти вимоги щодо звукоізоляції, вогнестійкості, вартості, стандартизації планувальних рішень квартир, огороджувальних систем та узгодження з внутрішнім оздобленням, що ускладнює їх масове поширення.

Взявши за зразок публічну інформацію компанії Shenyang Zhongwei Heavy Industry Steel Structure Engineering Co., Ltd., можна побачити, що на її веб-сайті основна увага приділяється продуктам і послугам у сфері сталевих складських приміщень, сталевих цехів, пташиних ферм та сталевих конструкцій для міжнародного ринку. Серед оголошених послуг — індивідуальне проектування та попереднє виготовлення сталевих конструкцій, підтримка отримання сертифікатів міжнародного стандарту, глобальні логістичні послуги, керівництво щодо монтажу на місці та комплексні експортні послуги «під ключ». У профілі компанії на Alibaba також зазначено, що вона є інтегрованим постачальником систем сталевих конструкцій для екологічно чистих будівель та архітектурних металевих оболонок. Для закордонних покупців ключовим фактором є не просто ціна за тону, а здатність інтегрувати стандарти проектування, виробництво на заводі, експортне упакування, вимоги будівельних норм країни призначення та послідовність монтажу.

Певні проекти також демонструють складність експортних проектів сталевих конструкцій. На веб-сайті компанії Zhongwei Heavy Industry зазначено, що для великого логістичного складу в Бангкоку компанія відповідала за виробництво, виготовлення та відправлення приблизно 4150 тонн сталевих конструкцій. Обсяг робіт охоплював основну сталеву конструкцію, систему підтримки даху великих прольотів та допоміжні компоненти, а також акцентував увагу на дотриманні відповідних таїландських стандартів і будівельних норм. У інформації про замовлення на закордонних заводах і складах компанії зазначено, що закордонні замовлення становлять понад 60 % її обсягу бізнесу, а також наводяться проекти, такі як сільськогосподарський склад у Польщі, завод з переробки харчових продуктів у Саудівській Аравії та склад будівельних матеріалів у Кенії. Ці твердження є саморозповідями компанії й мають використовуватися лише як приклади спостережень, а не узагальнюватися як середньогалузеві показники.

Рисунок 3. Поточне впровадження є найбільш активним там, де прольоти, навантаження, висота, ефективність логістики та передбачуваність будівництва створюють чітку додану вартість.

4. Прогрес у галузі основних технологій: матеріали, вузли, охоплюючі системи та цифрове виробництво розвиваються одночасно

З матеріальної точки зору високоміцна сталь, сталь з підвищеною стійкістю до атмосферної корозії, нержавіюча сталь, антикорозійні покриття з низьким вмістом ЛОС та будівельно-інтегровані фотогальванічні елементи змінюють оцінку життєвого циклу сталевих конструкцій. У галузевих звітах зазначається, що межа текучості високоміцної сталі класу Q690 приблизно вдвічі перевищує межу текучості звичайної конструкційної сталі класу Q355, тоді як її одинична вартість становить близько 1,25–1,35 від вартості сталі Q355. Якщо оптимізація перерізів дозволяє зменшити масу та обсяг зварювальних робіт, то її загальна вартість і викиди вуглекислого газу можуть не обов’язково перевищувати аналогічні показники традиційних рішень. Після застосування сталі Q690 у Центрі науково-технічних інновацій нової зони Сюньань у публічних звітах повідомлялося, що маса основної конструкції зменшилася на 20 %, а викиди вуглекислого газу — на 18 %, що демонструє ефективність високоміцної сталі для зменшення маси й вуглецевих викидів у певних сценаріях.

З боку виробництва BIM, цифрові двійники, Інтернет речей, роботизована зварювання, автоматизоване різання, ЧПУ-свердлення та системи управління виробництвом поширюються від великих підприємств на регіональні фабрики. Для складів і заводів із сталевими конструкціями справжній ефект підвищення ефективності досягається за рахунок виробництва, що керується моделлю: модель розрахунку конструкції, детальні креслення, переліки компонентів, інформація про зварювання, положення отворів для болтів та коди упаковки/відправлення залишаються незмінними, що зменшує зміни в проектуванні, відсутність компонентів та вторинне різання на місці.

Системи огородження та механічно-електрична координація також є критичними для будівель з низьким рівнем викидів вуглецю. Вуглецева ефективність заводу зі сталевим каркасом визначається не лише основним сталевим матеріалом, а й теплоізоляцією даху та стін, повітряною герметичністю, природним освітленням, природною вентиляцією, сонячними фотоелектричними модулями на даху, системами видалення диму та протипожежними системами. Політика щодо досягнення піку викидів вуглецю у міському та сільському будівництві передбачає, що до 2025 року частка нових будівель громадських установ і нових заводських будівель з покриттям дахів сонячними фотоелектричними модулями має наблизитися до 50 %. Це сприятиме перетворенню сталевих дахових конструкцій із простої огороджувальної функції в інтегровану систему, що забезпечує несучу здатність, теплоізоляцію, гідроізоляцію, доступ для обслуговування та генерацію електроенергії.

5. Болючі точки: вартість, стандартизація, протипожежний захист та захист від корозії — три важкі пороги

Перша проблема — це контроль витрат. Вартість проекту зі сталевої конструкції — це не просто ціна сталі, помножена на тоннаж. Те, що фактично оплачує замовник, — це комплексна вартість детального проектування, технологічних втрат при обробці, зварювання, піскоструменевого очищення та видалення ржавчини, нанесення покриття, протипожежного захисту, транспортування, підйому, огорожі будівлі, монтажу вузлів та подальшого технічного обслуговування. Коливання цін на сталь посилюють ризики, пов’язані з цитуванням вартості; надмірна кількість нестандартних вузлів збільшує трудомісткість обробки; а для міжнародних проектів також необхідно враховувати витрати на упаковку, морські перевезення, митне оформлення та адаптацію до норм і стандартів країни призначення. Якщо при торгах основна увага зосереджена лише на найнижчій початковій ціні, низьковуглецева сталь та високоефективні системи покриття не можуть повною мірою продемонструвати свою вартість протягом усього терміну експлуатації.

Другою проблемою є недостатня стандартизація. Внутрішні проекти заводів і складів зі сталевими конструкціями часто мають високий ступінь індивідуалізації через різноманітні технологічні процеси, розташування обладнання, кліматичні умови регіону та плани замовників щодо розширення. Проміжки між колонами, прогони, зв’язки, типи огороджувальних панелей, водостоки, отвори для дверей і вікон, балки кранів та вузли мезонінів часто не мають уніфікованих модулів. Це призводить до багаторазового виконання проектних робіт, надмірної кількості типів компонентів, частого переналаштування виробничих ліній та низької допустимої похибки під час монтажу. Майбутня конкурентоспроможність буде залежати не від того, щоб робити кожен проект однаковим, а від створення системи стандартизованих компонентів, параметричних комбінацій та проектно-специфічної верифікації.

Третя проблема — це протипожежний та антикорозійний захист. Сталь є вторинно перероблюваною, міцною й легкозважною, але її стійкість до вогню та корозії залежить від проектування та захисних систем. Склади, заводи та логістичні проекти часто розташовані в умовах високої вологості, поблизу узбережжя, у хімічних зонах, у холодових ланцюгах або при високих температурах. Системи покриття, гаряче цинкування, вогнестійкі покриття, цикли технічного обслуговування та захист зон з’єднань слід визначати на етапі проектування. Стандарти, такі як GB 55037-2022 «Загальний кодекс з питань пожежної безпеки будівель», GB 51249-2017 «Технічний кодекс з питань пожежної безпеки сталевих конструкцій у будівлях», ISO 12944 «Системи фарбування для захисту від корозії» та CECS 343:2013 «Технічна специфікація щодо антикорозійного покриття сталевих конструкцій», мають бути включені до технічних умов тендерної документації, а не застосовуватися як заходи виправлення під час будівництва.

6. Майбутні напрямки: цифрове будівництво, сталеві вироби з низьким рівнем вуглецевих викидів та модульні застосування змінять ланцюги поставок

Першим основним напрямком на наступні п’ять років є цифрове будівництво. Для інженерів та менеджерів ланцюгів поставок цифровізація не повинна обмежуватися візуалізацією у BIM. Вона має охоплювати передачу даних на рівні окремих компонентів. Кожна сталева балка, колона, розпорка, прогон та з’єднувальна пластина повинні мати унікальний код, пов’язаний із маркою сталі, номером плавки, записами про зварювання, партією покриття, звітом про перевірку, номером упаковки та місцем монтажу. Лише таким чином збірні сталеві конструкції зможуть перетворити якість, досягнуту на заводі, на гарантовану якість під час монтажу на об’єкті.

Друга основна лінія — це низьковуглецева сталь та закупівля низьковуглецевих матеріалів. У міру розвитку «зелених» будівель, «зелених» будівельних матеріалів та систем обліку вуглецевого сліду проекти зі сталевих конструкцій поступово будуть приділяти більше уваги деклараціям про екологічні характеристики матеріалів, частці вторинної сировини, сталі, отриманій у дугових печах, використанню «зеленої» електроенергії, відстані транспортування та можливості вторинної переробки. На короткостроковому етапі низьковуглецева сталь може стати об’єктом надбавок до ціни та викликати проблеми щодо стабільності постачання. Однак у експортних проектах, на заводах мультинаціональних корпорацій, у державних будівлях, фінансованих урядом, та в проектах замовників із жорсткими вимогами щодо розкриття інформації про ЕСУ (екологічні, соціальні та управлінські показники), сертифікація низьковуглецевих матеріалів стане конкурентною перевагою під час участі в тендерах і навіть може стати обов’язковою умовою допуску.

Третя основна лінія — модульне застосування. Склади та заводи зі сталевим каркасом найбільш придатні для ранньої модуляризації, оскільки їх функціональні одиниці відносно чітко визначені: стандартна сітка колон, стандартний ухил даху, стандартні типи огороджувальних панелей, стандартні системи прогона та зв’язок, а також стандартні модулі портальних або багатоповерхових каркасів. Досконалі майбутні рішення більше не будуть створюватися «з нуля» для кожного проекту. Натомість стандартні модулі задовольнятимуть 80 % повторюваних потреб, тоді як параметричне проектування вирішуватиме решту 20 % завдань, пов’язаних із місцевими навантаженнями, технологічним обладнанням та побажаннями замовника.

Четверта основна лінія — сумісність із міжнародними стандартами. Для замовників із-за кордону постачальники повинні на ранніх етапах укладання договору зазначити, які стандарти конструктивного проектування, стандарти зварювання, виконавчі стандарти, стандарти захисту від корозії та документи приймання будуть застосовуватися. У північноамериканських проектах зазвичай використовують ANSI/AISC 360 та AWS D1.1. Європейські ринки часто передбачають дотримання EN 1993, EN 1090 та вимог, пов’язаних із маркуванням CE. У прибережних або висококорозійних середовищах особливу увагу приділяють категоріям корозії за ISO 12944. Якщо китайські підприємства з виробництва сталевих конструкцій хочуть перейти від експорту компонентів до експорту інженерних рішень, їм необхідно створити матрицю стандартів та бібліотеку шаблонів документів.

Рисунок 4. Майбутня конкурентоспроможність залежить від інтеграції цифрових даних, закупівель з низьким рівнем вуглецевих викидів, модульних продуктів та міжнародних стандартів у повторювані процеси поставки.

7. Висновок: галузь входить у точку перетину низьковуглецевого розвитку, індустріалізації та інтернаціоналізації

Майбутнє збірних сталевих конструкцій — це не просто заміна дерева або бетону сталлю. Це використання розрахункових, відстежуваних, збірних та обслуговуваних методів для підвищення ефективності протягом усього життєвого циклу у відповідних типах будівель. Заводи, склади, спортивні та культурні об’єкти, транспортні вузли та надвисокі будівлі залишатимуться основними сферами застосування. Державні проекти, такі як школи, лікарні та доступне житло, продовжуватимуть реалізовуватися в рамках пілотних програм за підтримки політики. Ринок житлового будівництва, ймовірно, прискориться лише після того, як системи протипожежного захисту, звукоізоляції, вартості та стандартизації стануть більш зрілими.

Для підприємств ключовою здатністю на наступному етапі є не окремий прорив у певній сфері, а здатність перетворити стандарти проектування, матеріали з низьким рівнем викидів вуглекислого газу, цифрове виробництво, підтвердження якості, логістичні поставки та міжнародні нормативні вимоги на стабільні процеси. Для покупців оцінка постачальників також повинна зміститися від ціни за тону до вартості протягом усього життєвого циклу, надійності поставок, повноти документів, що підтверджують відповідність вимогам, та прозорості даних щодо вуглецевого сліду. Оскільки політичні цілі, пов’язані з закупівлею «зелених» матеріалів та реалізацією міжнародних проектів, одночасно створюють тиск, збірні сталеві конструкції поступово перейдуть від опційного рішення до важливого інфраструктурного рішення для промислових будівель з низьким рівнем викидів вуглекислого газу.

Примітки щодо джерел та стандартів

Документи політики: (1) Міністерство житлового господарства та урбаністики та сільськогосподарського розвитку, «Чотирнадцята п’ятирічна програма розвитку будівельної галузі» (Цзяньши [2022] № 11), яка передбачає, що до 2025 року частка будівель зі збірних елементів повинна становити понад 30 % від усіх нових будівель, а також сприяє комплексному розвитку інтелектуального будівництва та нової форми індустріалізації будівництва. (2) Міністерство житлового господарства та урбаністики та сільськогосподарського розвитку та Національна комісія з розвитку та реформ, «План реалізації стратегії досягнення пікових обсягів викидів вуглекислого газу в міському й сільському будівництві», який передбачає, що до 2030 року частка будівель зі збірних елементів повинна становити 40 % від усіх нових міських будівель, завершених у цьому році, а також сприяє розвитку житлових будівель зі сталевим каркасом, інтелектуального будівництва та екологічно чистих будівельних матеріалів. (3) Міністерство фінансів, Міністерство житлового господарства та урбаністики та сільськогосподарського розвитку та Міністерство промисловості та інформаційних технологій, «Повідомлення про розширення сфери застосування державної політики закупівель щодо підтримки екологічно чистих будівельних матеріалів для підвищення якості будівництва» (Цайку [2022] № 35).

Матеріали галузі: Публічний звіт про розвиток індустрії сталевих конструкцій у Китаї за 2023–2024 роки, що охоплює обсяги виробництва сталевих конструкцій у 2024 році, їх вартість, структуру застосування в зразках ключових проектів, а також кейси, пов’язані з високоміцною та атмосферостійкою сталью. Відсоткові співвідношення, наведені в цій статті, відповідають межам публічного звіту й не є екстрапольованими абсолютними галузевими статистичними даними.

Публічна інформація компанії: веб-сайт компанії Shenyang Zhongwei Heavy Industry Steel Structure Engineering Co., Ltd. щодо її можливостей, сфери послуг, категорій продукції та проекту складу для логістики в Бангкоку; огляд компанії на міжнародному сайті Alibaba щодо позиціонування підприємства, виробничих площ та комплексних сервісних можливостей. Проекти, замовлення та описи потужностей компанії ґрунтуються на саморозкритій інформації.

Китайські стандарти: GB 55006-2021 Загальний кодекс щодо сталевих конструкцій; GB 50017-2017 Стандарт з проектування сталевих конструкцій; GB/T 51232-2016 Технічний стандарт щодо збірних будівель із сталевих конструкцій; GB 50205-2020 Стандарт щодо приймання якості будівництва сталевих конструкцій; GB 55037-2022 Загальний кодекс щодо пожежної безпеки будівель; GB 51249-2017 Технічний кодекс щодо пожежної безпеки сталевих конструкцій у будівлях; JGJ 82-2011 Технічна специфікація щодо з’єднань сталевих конструкцій високоміцними болтами; CECS 343:2013 Технічна специфікація щодо антикорозійних покриттів сталевих конструкцій.

Міжнародні стандарти: ANSI/AISC 360-22 — Специфікація щодо будівель зі сталевих конструкцій; AWS D1.1/D1.1M:2025 — Кодекс зі зварювання сталевих конструкцій; EN 1993 — Єврокод 3 «Проектування сталевих конструкцій»; EN 1090 — Виконання сталевих та алюмінієвих конструкцій; ISO 12944 — Фарби та лаки. Корозійний захист сталевих конструкцій за допомогою захисних фарбових систем. Для проектів за кордоном мають дотримуватися вимог країни реалізації проекту та версій стандартів, узгоджених у контракті.

Заява щодо охоплення даних: окрім значень, чітко вказаних у політичних документах, номерах стандартів та публічних звітах, у цьому матеріалі не створюються додаткові статистичні показники. Оцінки щодо структури застосування, змін витрат, рівня зрілості модульних рішень та тенденцій у закупівлях з низьким рівнем вуглецевих викидів вважаються спостереженнями або оцінками, зробленими на основі аналізу галузі.