鋼模板是用于混凝土澆筑成型的鋼制模板,國內(nèi)規(guī)模化應(yīng)用有40余年的歷史。在民建領(lǐng)域,我國組合鋼模板與全鋼大模板累計(jì)使用率曾達(dá)到 75%以上,存量達(dá)到1.4 億 m2 以上。近年來,傳統(tǒng)鋼模板市場規(guī)模出現(xiàn)收縮,部分民建鋼模板企業(yè)向預(yù)制建筑鋼模具轉(zhuǎn)型,并取得較好經(jīng)營效益。
鋼模板強(qiáng)度高,韌性好,經(jīng)濟(jì)價(jià)值優(yōu)勢顯著,是很多工程領(lǐng)域必不可少的模板。迄今為止,全鋼大模板、鋼框膠合板、電梯井筒模板等墻體模板,各類墩柱、蓋梁、T梁,滑模、爬模,大型整體鋼平臺(tái)模架體系,裝配式建筑中墻板、樓梯、陽臺(tái)等模具體系,在工程建設(shè)中得到極為廣泛的應(yīng)用。
隨著鋼模板國際化先進(jìn)技術(shù)的不斷吸收,大量先進(jìn)制造工藝,智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)的不斷引進(jìn),高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)不銹鋼等新材料的不斷突破,如鋼框模板、整體鋼模板平臺(tái)、不銹鋼模板、輕型鋼模板等技術(shù)快速升級涌現(xiàn),我國鋼模板行業(yè)呈現(xiàn)新的復(fù)蘇特征。
一、我國鋼模板類產(chǎn)品在公建領(lǐng)域的市場發(fā)展空間較大
目前,鋼模板技術(shù)與產(chǎn)品主要應(yīng)用于鐵路公路、水利水電、軌道交通、市政橋梁等公建領(lǐng)域,如高鐵整孔箱梁模板、橋梁節(jié)段箱梁模板、掛籃、橋梁構(gòu)件生產(chǎn)線、墩身及蓋梁模板、現(xiàn)澆注、梁板蓋工具式模板等。鋼模板也是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的首選模板,如大跨度、異形結(jié)構(gòu)、復(fù)雜曲線等。
2022年,全國鐵路固定資產(chǎn)投資呈回升和反彈態(tài)勢,并將繼續(xù)加大投資力度。1-3季度,全國鐵路投產(chǎn)新線2381公里,其中高鐵1198公里,固定資產(chǎn)投資完成4750億元,較去年同期提高1.8個(gè)百分點(diǎn)。相關(guān)文件要求,充分發(fā)揮鐵路基礎(chǔ)建設(shè)有效投資對穩(wěn)住經(jīng)濟(jì)大盤的拉動(dòng)作用,推動(dòng)納入規(guī)劃、條件成熟的項(xiàng)目應(yīng)開工、盡開工、早開工,年內(nèi)新開工項(xiàng)目累計(jì)建設(shè)新線總里程達(dá)5387公里,投資總規(guī)模達(dá)11981億元。
2022年,全國公路固定資產(chǎn)投資進(jìn)一步提速,交通部門表示將加大促投資穩(wěn)增長。1-9月,全國完成公路水路交通固定資產(chǎn)投資2.17萬億,同比增長9.8%。其中,公路建設(shè)完成2.06萬億,同比增長10%。投資以聯(lián)網(wǎng)補(bǔ)網(wǎng)強(qiáng)鏈為重點(diǎn),加快建設(shè)“6軸、7廊、8通道”國家綜合立體交通網(wǎng)主骨架,著力推動(dòng)打通“斷頭路”、水運(yùn)通道等項(xiàng)目開工建設(shè),提前實(shí)施一批重大交通工程。
疫情對我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了重大影響,國民經(jīng)濟(jì)企穩(wěn)回升壓力巨大,擴(kuò)大基建需求,加大重大項(xiàng)目投資建設(shè)將提速。從1987年開始至2020年期間,國家在道路橋梁建設(shè)項(xiàng)目中總投資高達(dá)149608.72億元。《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出,到2025年,鐵路營業(yè)里程將從2021年的15.07萬公里增加到16.5萬公里(其中高速鐵路5萬公里),公路通車?yán)锍虖?021年528.07萬公里增加到550萬公里。軌道交通是未來市政公用設(shè)施建設(shè)最具投資潛力的板塊,占比可能會(huì)從20%左右增長到40%甚至50%。因此,鋼模板行業(yè)未來仍然具有很大的發(fā)展空間,鋼模企業(yè)應(yīng)準(zhǔn)確研判形勢,把握增長機(jī)遇。
二、我國鋼模板施工技術(shù)取得輝煌成就
我國鋼模板施工技術(shù)在設(shè)計(jì)理念、建造技術(shù)、施工組織、管理模式等方面取得一系列進(jìn)展,在多個(gè)重大工程取得開創(chuàng)性的成就。
(一)我國預(yù)制箱梁建造技術(shù)取得突破性進(jìn)展
2022年10月,由浙江省交通集團(tuán)牽頭投資建設(shè)的杭甬高速復(fù)線寧波段,由中國模板腳手架會(huì)員企業(yè)制造加工的,左右幅分離式整孔預(yù)制箱梁,單幅箱梁長約50米、寬約16.5米、重1800噸,為國內(nèi)單體超大噸位整孔預(yù)制箱梁。主線橋長2.39公里,前期設(shè)計(jì)50米整孔預(yù)制箱梁94片、40米整孔預(yù)制箱梁2片。
由中鐵科工攻堅(jiān)克難,歷時(shí)5個(gè)月自主研發(fā)并交付了自重1705噸、可架設(shè)超大型箱梁的“大國重器”——“越海號”,承擔(dān)該高速663榀箱梁的架設(shè)任務(wù)。作為我國自主研發(fā)制造的超大整孔預(yù)制箱梁架橋機(jī),還能適應(yīng)不同跨徑、小曲線半徑、左右幅高低墩等多種特殊工況。
(二)全國最大承載菱形掛籃完成安裝
2022年4月,全國最大承載菱形掛籃在萬州恒太河大橋完成安裝。恒太河大橋全長540米。中交四航局等自主研發(fā)設(shè)計(jì)的多箱室超重主梁節(jié)段懸澆施工的掛籃,為五棍主菱形結(jié)構(gòu),自重達(dá)360噸,承載能力達(dá)900噸,前吊帶數(shù)量達(dá)26組,最重懸澆節(jié)段重達(dá)902.4噸,在同類橋梁中為全國最重懸澆梁段。
(三)高鐵“第一橋”王家河特大橋主墩封頂
2022年7月,由中國鐵建大橋局承建的西延高鐵全線重點(diǎn)控制性工程—王家河特大橋主墩順利封頂,為國內(nèi)高墩大跨、連續(xù)剛構(gòu)同類橋型施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。主橋?yàn)?24+248+124米連續(xù)剛構(gòu)加拱組合體系,是西延高鐵全線最大跨度最高橋,同時(shí)也是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的橋梁,為目前國內(nèi)高速鐵路無砟軌道橋梁中同類型結(jié)構(gòu)跨度最大、橋高最高橋梁。
(四)上海大歌劇院螺旋樓梯UHPC懸挑預(yù)制梁首梁成功澆筑
上海大歌劇院的造型取“中國扇”之意,作為“扇柄”部分的室外螺旋樓梯設(shè)計(jì)為輕薄且無支撐的結(jié)構(gòu)形態(tài),其整體懸挑長度達(dá)30米,包含15米的超長懸挑梁板結(jié)構(gòu),且梁截面高度受建筑尺寸限制僅為725毫米高,鋼結(jié)構(gòu)等常規(guī)工藝很難實(shí)現(xiàn)此建筑形體,因此核心區(qū)A區(qū)結(jié)構(gòu)采用UHPC進(jìn)行打造。
UHPC過往在行業(yè)內(nèi)多作為裝飾板或用于橋梁的濕接縫等節(jié)點(diǎn)加強(qiáng),作為建筑結(jié)構(gòu)中大規(guī)模的單獨(dú)受力構(gòu)件是國內(nèi)首次。2022年10月31日,上海建工A區(qū)UHPC懸挑預(yù)制梁首梁澆筑舉行。屋面結(jié)構(gòu)中含62根UHPC懸挑梁生產(chǎn)制作,共計(jì)方量約300方。
(五)北部灣港最大沉箱在防城港成功安裝
該工程項(xiàng)目由防城港赤沙碼頭有限公司投資建設(shè),總投資約19.4億元,碼頭長度415米,采用重力式獨(dú)立墩橢圓形沉箱結(jié)構(gòu)。沉箱長29米,寬17.1米,高27.9米,共11座,最重達(dá)5200多噸,是目前北部灣地區(qū)最大的沉箱。
(六)裝配式建筑鋼模具形成規(guī)模級市場并多項(xiàng)復(fù)雜應(yīng)用
當(dāng)前,全國新開工裝配式建筑面積達(dá)7.4億平方米以上,占新建建筑面積的比例超過24.5%。PC模具等絕大多數(shù)均采用鋼模板制作完成。裝配式建筑鋼模具預(yù)制內(nèi)外墻、疊合板、預(yù)制樓梯、梁、柱、陽臺(tái)、空調(diào)板等尺寸、精度和外觀質(zhì)量的控制要求很高,模具底模、側(cè)模、端模等設(shè)計(jì)與制作均逐步升級。
上海建工建材科技、河北榆構(gòu)建材等頭部企業(yè),激光切割下料,高精度模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡捷,支拆方便,密封性好,耐久性好,多次使用變形小,構(gòu)件線條平滑直順,外觀平整,色澤均勻,在預(yù)制箱梁、地鐵隧道、綜合管廊和一批重要工程中規(guī)模應(yīng)用。復(fù)雜預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì),裝模及拆卸系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)均不斷優(yōu)化。
三、我國鋼模板企業(yè)現(xiàn)代化制造、信息化進(jìn)程提速,升級潛力無限
改革開放以來,國內(nèi)如火如荼的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),促進(jìn)了我國鋼模板行業(yè)的快速發(fā)展壯大,快速增加的鋼模板需求導(dǎo)致大量的市場主體出現(xiàn)。 在高峰時(shí)期,我國鋼模板生產(chǎn)+租賃企業(yè)曾達(dá)1.3萬家以上。
據(jù)中國模板腳手架協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),當(dāng)前,我國鋼模板生產(chǎn)加租賃企業(yè)2000多家。其中,營收2000萬元以下的企業(yè)約占23.4%,2000-5000萬元的企業(yè)約占37.3%,5000-1億元的企業(yè)約占37.2%,超過1億元的企業(yè)占2.1%。營收過1億元的企業(yè)仍然較少。從企業(yè)規(guī)模來看,擁有行業(yè)特級資質(zhì)的鋼模板企業(yè)為6家,營收過3億元的企業(yè)不超過10家。
伴隨我國建筑工藝突飛猛進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步,鋼模板產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)歷了人工拆拼裝工藝發(fā)展到“機(jī)電液”一體化的機(jī)械裝備工藝,傳統(tǒng)的鋼模板產(chǎn)品向混凝土成型專用裝備升級的屬性日益凸顯。
在制造能力與制造精度方面,我國鋼模板企業(yè)取得較大進(jìn)展。80%企業(yè)均采購了新一代的機(jī)加工設(shè)備,新型剪板機(jī)、折彎機(jī)、銑邊機(jī)等性能顯著升級;機(jī)床數(shù)控化率顯著提升至40%左右,數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床及數(shù)控復(fù)合沖剪機(jī)等鋼板精加工設(shè)備,數(shù)控火焰切割機(jī)等設(shè)備,自動(dòng)焊接機(jī)器人,激光切割機(jī)等設(shè)備大量采用,生產(chǎn)工藝和流程快速優(yōu)化;在工業(yè)4.0革命性趨勢的推動(dòng)下,智能化升級逐步提速,工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集率越來越高,頭部企業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能控制開始采用。
由于信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的普及以及建筑工業(yè)化的興起,數(shù)字化開始驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)、物流、施工全業(yè)務(wù)流程。ERP、5G、云監(jiān)控、PLC控制、智能傳感、人機(jī)交互等先進(jìn)智能信息技術(shù)開始賦能民建、鐵路、公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。工程建設(shè)的快速發(fā)展的技術(shù)需求的倒逼,進(jìn)一步推動(dòng)了國內(nèi)鋼模板產(chǎn)品方案呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化與定制化、工業(yè)化與信息化深度結(jié)合的發(fā)展趨勢,智慧化、綠色化、部分構(gòu)件的預(yù)制化成為高品質(zhì)工程建設(shè)的重要發(fā)展方向。同時(shí),服務(wù)的需求更加契合具體,個(gè)性化的產(chǎn)品方案將取代單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu),企業(yè)間同質(zhì)化競爭的現(xiàn)象將得到有效遏制,產(chǎn)品科技附加值將得到提升,鋼模板類產(chǎn)品技術(shù)升級潛力巨大。
四、行業(yè)存在的主要問題和挑戰(zhàn)
(一)行業(yè)進(jìn)入門檻低,產(chǎn)業(yè)集中度低
鋼模板行業(yè)“小、散、亂”的現(xiàn)象貫穿整個(gè)行業(yè)40多年發(fā)展史。盡管行業(yè)整體制造水平有了大幅提升,但很多中小企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、制造工藝仍然落后,行業(yè)同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重,低價(jià)競爭阻礙行業(yè)健康發(fā)展。鋼模板產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化率均值較低,規(guī)模拓張難度較高,行業(yè)集中度偏低,大體量的頭部領(lǐng)軍企業(yè)較少。
(二)整體制造水平不高,深化設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力不足
日本機(jī)床數(shù)控化率維持80%以上,德國和美國機(jī)床數(shù)控化率均超過70%。盡管我國鋼模板制造能力取得較大進(jìn)展,但與國外發(fā)達(dá)國家之間還存在較大差距。鋼模板種類繁多,平面、擋墻、圓柱等鋼模板,掛籃、抱箍、墩柱、蓋梁、箱梁等鋼模板,多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)保守,計(jì)算能力不足,專業(yè)軟件匱乏,安全系數(shù)過高,改良性創(chuàng)新為主,底層創(chuàng)新,原始創(chuàng)新不足。
(三)行業(yè)生存壓力較大,綜合管理體系落后
疫情多發(fā)散發(fā),房建市場低迷,市場需求遇冷、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營等均受到較大影響。兩年來,原材料價(jià)格波動(dòng)較大,多數(shù)時(shí)間位于高位。受此直接影響,資金壓力、庫存壓力、銷售壓力、制造成本、經(jīng)營成本、人力成本等均大幅攀升。受產(chǎn)品需求型號過多,非標(biāo)率過高影響,制造復(fù)雜性較高,生產(chǎn)工藝各異,控制重點(diǎn)不同,管理節(jié)約化難度很高。當(dāng)前,行業(yè)正處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型、環(huán)保升級、專業(yè)人才承接等節(jié)點(diǎn),復(fù)合型管理人才和優(yōu)質(zhì)管理體系缺乏。
五、技術(shù)進(jìn)展與展望
(一)鋼框復(fù)合模板技術(shù)逐步成熟
發(fā)達(dá)國家在鋼框復(fù)合模板領(lǐng)域擁有傳統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢,專注于從事鋼模板產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、復(fù)雜精尖等模架價(jià)值鏈中高端環(huán)節(jié),與我國存在較大技術(shù)差距,并且是我們長期追趕的方向和目標(biāo)。
21世紀(jì)以來,一批擁有海外工程背景的模架人才,將國外多項(xiàng)先進(jìn)的模架體系引入國內(nèi)。其中,以WISA木膠合板為面板的鋼框木模板體系良好應(yīng)用,北京魔力盒子、陜西泰博等企業(yè)鋼框大模板、柱模板、單側(cè)大模板等得到北京多項(xiàng)重點(diǎn)工程項(xiàng)目方的充分肯定。同時(shí),DOKA,PERI為代表的世界模架巨頭,也將企業(yè)先進(jìn)的鋼模板體系與國內(nèi)市場優(yōu)化對接與融合,如DUO鋼框塑料模板等體系在雄安等地區(qū)得到良好應(yīng)用,中國模板腳手架協(xié)會(huì)也組織了相關(guān)的專項(xiàng)方案評定。整體來看,鋼框復(fù)合模板體系與國外技術(shù)應(yīng)用代差快速減少,行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累快速升級。
(二)不銹鋼模板快速發(fā)展
不銹鋼建筑模板方面,2022年,已有數(shù)家企業(yè)產(chǎn)品在工程中得到實(shí)踐。新型不銹鋼建筑模板槽型板、內(nèi)加強(qiáng)肋及端肋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度較上一代顯著提升,借助于鋁模板BIM體系設(shè)計(jì),輕質(zhì)高強(qiáng),體系完善,通用性高,可獨(dú)立使用,也可與鋁模板配套,耐腐蝕強(qiáng),不與混凝土反應(yīng),表面光滑,脫模效果好。不銹鋼建筑模板平方米銷售價(jià)格在400元左右,與鋁合金模板相比,有著一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,有著較好的市場前景。
不銹鋼模板其它應(yīng)用方面,不銹鋼圓柱模板、墩柱模板,不銹鋼箱梁、預(yù)制箱梁模板、不銹鋼T梁模板等均積累了更多的應(yīng)用案例,高強(qiáng)不銹鋼的材料突破,必將賦予不銹鋼模板更活躍的市場生命力。
(三)預(yù)制裝配式橋梁呈現(xiàn)多環(huán)節(jié)創(chuàng)新
預(yù)制裝配式橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與節(jié)點(diǎn)受力計(jì)算模型不斷優(yōu)化;預(yù)制裝配式橋梁材料和制作,如混凝土內(nèi)部氣泡離析等很多技術(shù)問題逐步改進(jìn);蓋梁牛腿式垂直拼接、預(yù)制構(gòu)件空中對接視覺定位等預(yù)制裝配式橋梁構(gòu)件快速、高精度安裝施工技術(shù)提升了速度與精度。智慧化管理技術(shù),智能測力支座等推進(jìn)了橋梁的智慧化建造與運(yùn)營。
上部結(jié)構(gòu)方面,架橋機(jī)日益智能化,T梁、雙T梁、小箱梁等預(yù)制法施工快速進(jìn)步;由于盤扣腳手架的普及推廣,租賃價(jià)格大幅降低,現(xiàn)澆法施工性價(jià)比較往年更有優(yōu)勢;懸臂法、頂推法、轉(zhuǎn)體法施工均有著諸多亮點(diǎn)。下部結(jié)構(gòu)方面,橋臺(tái)、橋墩和基礎(chǔ),鋼模板制作的墩臺(tái)質(zhì)量均呈現(xiàn)顯著提升,盤扣的現(xiàn)場施工也越來越體系嫻熟。2022年,青海省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路預(yù)制裝配式橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施,預(yù)制體系進(jìn)一步深化。
展望
鋼模板在世界建筑模板體系中占有重要地位,當(dāng)前在歐美等發(fā)達(dá)國家也與木膠合板共同構(gòu)架了主流模板體系。我國鋁合金模板的高速體系化發(fā)展,產(chǎn)業(yè)鏈完善與價(jià)格、品質(zhì)更高層面拉升,也培育豐沃的技術(shù)、市場土壤,助推了鋼模板在民建、公建領(lǐng)域的深化與又一輪的提升發(fā)展。
二十大報(bào)告提出,加快建設(shè)交通強(qiáng)國,適度超前,提質(zhì)增效,十四五國家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),給予模架行業(yè)巨大的市場空間。同時(shí),風(fēng)險(xiǎn)也同樣很大,基建投資由政府財(cái)政主導(dǎo),疫情使地方債務(wù)加大,監(jiān)管收緊,加上土地供給、環(huán)保政策等影響,計(jì)劃開工≠實(shí)際開工,已經(jīng)開工資金往往難以后續(xù)落實(shí),優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目稀缺,施工單位資金屢屢斷流,按時(shí)履約支付風(fēng)險(xiǎn)攀升,行業(yè)投資應(yīng)謹(jǐn)慎再謹(jǐn)慎。
長期以來,我國鋼模板受困于行業(yè)分散,集中度低,企業(yè)規(guī)模小,散多而不強(qiáng)。隨著現(xiàn)代化、智能化制造能力的提升,市場競爭的深化,以及新的社會(huì)資本的介入,國內(nèi)鋼模板企業(yè)之間的技術(shù)與經(jīng)營差距會(huì)進(jìn)一步拉大。企業(yè)競爭將升級為全面綜合實(shí)力的競爭,逐漸從低水平的價(jià)格競爭過渡到全方位--技術(shù)、管理和成本等方面的綜合競爭。行業(yè)集中不可避免,一批技術(shù)水平低、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)工藝落后的模板企業(yè)將失去生存空間,擁有特色優(yōu)勢、管理優(yōu)勢、比較優(yōu)勢的企業(yè)將獲得更好的市場空間,行業(yè)發(fā)展韌性將得到進(jìn)一步加強(qiáng)。
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