钢结构行业投资深度报告.docx
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钢结构行业投资深度报告.docx
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钢结构行业投资深度报告
2018年钢结构行业深度分析报告
2018年10月
前言
钢结构行业较快发展将有效支撑钢材需求未来钢材需求不确定性是压制钢铁板块估值的主要原因之一,但从行业角度看,下游行业的结构性变化仍对钢材需求构成支撑,根据“钢结构十三五规划”和“《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》”“装配式建筑十三五行动方案”等文件,按中性/乐观装配比例对钢结构行业需求空间进行测算,预计2018-2020年,我国钢结构年复合增速约14%/24%。
钢结构的较快发展能带来约1000~2000万吨/年的粗钢需求增量,增速约1.2%~2.4%,将有效对冲需求可能的边际走弱,是未来钢铁行业下游需求的支撑。
突破发展瓶颈,装配式钢结构是最优选择。
我国目前发展遇到的四大题:
①2007-2016年,我国城镇化率增约11%,北上深三大一线城市人口密度增约
40%,人均居住面积增约23%,住房需求待解决②经济逐步转向高质量发展,不论是钢铁行业还是建筑业均面临产业转型升级③现浇方式建筑垃圾占城市垃圾总量的30~40%,施工粉尘、废水、CO2等污染大④人口红利正在消失,建筑业人工不足导致成本上升。
装配式钢结构相较于现浇优势显著,机械化程度高、工期短约3个月、用工减少30%~50%,自重减轻约40%、可大大减少基础造价,使用面积增约5%~8%,拆除时主体结构材料回收率在90%以上;相较预制PC、木结构,装配式钢结构抗震抗风等品质性能更好、节约资源、绿色环保,适宜当下产业发展方向,也逐渐被开发商和消费者接受,且从全产业链综合能耗来看,装配式建造成本并不高。
政策密集驱动下,钢结构产业即将进入较快增长期。
自2016年起,中央及地方政府关于推进装配式建筑发展的政策频出,31省市给出装配式建筑10%~50%实施比例,部分省市对于政府投资强制实行装配式建筑或给出装配式钢结构实施计划,进一步给出装配式钢结构住宅实施比例。
配套行业标准及支持政策陆续出台,涉及税费优惠、容积率奖励、用地倾向、政府补助、研发基金、优先许可、购房金融优惠等,参考国外装配式建造发展规律及发展模式,我国钢结构产业具备加速发展的条件,或将进入20年较快发展期,装配式钢结构住宅在钢结构建筑中占比4%左右(2016年数据),发展潜力最大。
钢结构行业快速发展带来钢铁的需求增量,也是行业未来持续盈利的支撑。
钢结构的材料需求结构向中厚板、热卷卷板、型钢转变,目前钢板占比61%、型钢21%,此类优质钢企将受益。
一、我国钢结构行业发展空间广阔
《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》中明确指出:
“加快钢结构建筑推广应用,支持钢铁企业主动参与钢结构示范产业基地建设,研发生产与钢结构建筑构件需求相适应的定制化、个性化钢铁产品,推广390兆帕及以上高强钢结构用钢,研发防火、防腐高性能钢结构用钢,探索生产标准化程度高的钢结构构配件,建立钢结构构配件统一配送中心,力争钢结构用钢量由目前的5000万吨增加到1亿吨以上”。
我国钢结构行业迎来了较快发展期。
1、装配式建造:
像造车一样造房子
讲钢结构行业不得不从装配式建筑说起,装配式建筑是通过工业化生产,将建筑的框架、外墙、楼梯、阳台等构件在工厂进行预制,后运输到施工现场并通过机械进行拼接安装的建筑种类。
装配式结构是我国建筑结构发展的重要方向之一,能提高生产效率节约能源,利于我国建筑工业化发展,更绿色环保,利于提高和保证建筑工程质量,是我国建筑产业化进程中的主要载体。
图1:
装配式钢结构图解图2:
构件工厂预制+工地组装=工业化建造
钢结构主要是由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成。
按照装配式、
建筑结构体系划分,装配式建筑可分为预制混凝土结构、钢结构和木结构。
钢结构是
由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件,各构件或部件之间通常采用焊缝
螺栓或铆钉连接的结构,同时采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
钢结构因有强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强等优势,故尤其适宜建造大跨度
和超高、超重型的建筑物,未来有望成为装配式建筑的主流结构。
表1:
装配式钢结构、混凝土结构、木结构建筑对比
分类工艺模式特点适用范围
钢结构
混凝土
在工厂采用切割后焊接的方法,在工地施工时一般采用螺栓、铆钉或者焊接的组装方法,形成能够承受荷载的钢结构施工现场浇筑和工厂预制均可。
预制类需在工厂制成不同的构件单元,再到工地进行组装,施工构件
强度高、重量轻
单层厂房、大跨度公共建筑、高层和超高层的酒店和写字楼,住宅尚未广泛推广
之间的连接可采用类似于钢结构的机械连接,也可
结构
以采用现浇钢筋混凝土组装成整体,还可以采用焊
接或后张预应力的方法形成受力的结构
耐久性好、造价便宜各类工业与民用建筑(较为主流)
木结构
一般在工厂加工成不同的构件或部品,在现场通过螺栓和螺钉连接
较轻、施工简便,但我国木材资源不够丰富,实际应用较少
美国、加拿大、日本等应用较多;利用国
外木材资源发展国内低矮建筑是我国未来方向,特别是小城镇和农村房屋
2、全球钢结构产业发展轨迹
以1989年的埃菲尔铁塔为标志,现代钢铁与钢结构工业源自欧洲。
1953年,钢铁与钢结构工业发展浪潮由英国传至美国;1970-1996年,日本成为新兴钢结构产区。
图3:
钢结构在世界范围内发展路线
钢铁是工业化发展的重要支撑。
1996年,我国钢产量首次突破亿吨大关;1998年钢产量已达11434万吨,而且每年增产300万吨;2000年以后,我国国民经济显著增长,国力明显增强,钢产量成为世界大国。
图4:
我国钢结构发展历程
2008年前后,在奥运会的推动下,钢结构建筑热潮带动钢结构需求显著增加,建成大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑,奥运会国家体育场等在设计、制造和安装等技术方面均达到了世界较高水平。
近一年多来,国家大力推动钢结构建筑发展。
2017年,我国钢结构产值5100亿元,占建筑业总产值2.38%。
在建筑钢结构用钢量方面,钢结构产量占总钢产量的7.4%,较2016年同比增长近10%。
国务院将京津冀、长三角、珠三角三大城市群列为装配式建筑的“重点推进地区”,因此钢结构产量主要分布在华东及华南、北京等经济较发达地区。
图5:
近十年钢结构产量呈现出较快增长势头图6:
中国钢结构产量分布
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
山东安徽浙江江苏上海广东河南北京湖北四川河北湖南辽宁陕西天津福建
内蒙古山西重庆江西新疆甘肃云南广西
黑龙江
宁夏
中国钢结构产量(万吨)增速
25%
20%
15%
10%
5%
0%
300
250
200
150
100
50
0
钢结构产量(万吨)
据冶金工业规划研究院数据显示,我国建筑钢材占钢材消费量过半,但钢结构钢材占建筑钢材的13%。
与国外钢结构产业发展情况相比,我国无论是绝对量还是相对量均处于较低水平。
图7:
建筑钢材占钢材消费量过半图8:
钢结构钢材占建筑钢材13%
机械
20%
钢筋
84%
建筑
机械钢筋
汽车
结构钢材
能源
造船其他
其他
3、落地装配式钢结构项目数占比16%,未来发展空间广阔
落地装配式钢结构占装配式建筑项目数的16%。
据智研咨询《2018-2024年中国装配式建筑钢结构行业分析与投资决策咨询报告》显示,2016年我国落地的装配式混凝土项目共41个,装配式钢结构建筑共19个,木结构建筑4个,另外54个为部品部件生产类项目。
图9:
2016年落地装配式建筑项目占比图10:
钢结构应用领域分类
3%
非标
其他
装配式混泥土结构装配式钢结构装配式木结构部品部件生产类
钢结构住宅占比更低。
目前钢结构建筑广泛应用于大跨度工业厂房、单层和多层厂房、仓储、库房、大型公共设施等领域;据中国建筑金属结构协会数据,2016年已竣工有一定规模的钢结构工程项目中商业地产、场馆、以及厂房合计占74.5%,桥梁、交通枢纽等基础设施建设占18.2%,住宅仅占4.1%。
近两年在公路、桥梁有较大发展;但在居住类建筑中的应用比例依然偏低,未来居住类建筑有望进一步发展。
图11:
2016年钢结构应用领域占比图12:
2016年房屋建筑钢结构应用领域占比
非标其他
16%1%
公共建筑
16%
塔桅房屋钢结构
7%桥梁
塔桅
厂房
40%公共建筑
高层
高层多层
桥梁12%
非标
房屋钢结构其他64%
27%厂房
多层
17%
表2:
不同钢结构在各个领域的应用
分类
用途
特点
轻型钢结构
轻型工业厂房、仓库、各类交易市场等
轻型、便捷
多高层重钢结构
大型公共建筑、写字楼、电视塔等
高耸、重载
大跨度空间钢结构
大型工业厂房、机场航站楼、会展中心、体育场馆、剧场等
大跨、空间大
电力钢结构
电厂、输变电铁塔等
自重轻、强度高
桥梁钢结构
公路铁路桥梁、市政桥梁等
跨度大、荷载能力强
海洋石油钢结构
海洋石油钻井平台等
强度高、安全性高
4、建筑业人工成本上升,我国经济转向高质量发展
装配式钢结构适宜建高层建筑,可缓解城市人口居住压力。
过去10年,我国城镇人口稳步上升,城市化率增约11%;北京、上海、深圳三大一线城市的人口密度增长幅度均超过40%,对人口流入限制较少的深圳增速高达70%。
并且人们对住房舒适度的追求提高,城镇居民人均住房建筑面积大幅提升。
总体上来看,人们对居住空间的需求越来越迫切,钢结构建筑自重较轻,适宜建造高层、超高层建筑。
图13:
2007-2016城镇人口增长情况图14:
2007-2016城镇居民人均住房建筑面积
钢结构建筑人力需求少,可缓解建筑业劳动力成本压力。
一方面,随着人口红利逐步消
失,我国劳动力人口(15-64岁)占比自2011年持续下降;从事建筑业的农民工占比自2015年起持续下降。
且我国外出农民工文化程度大专及以上占比稳步上升,传统建筑建造工作由于体力消耗大难以再吸引农民工就业。
另一方面,我国建筑业农民工收入稳步上升,2009-2017年复合增长率为12%,建筑业劳动力成本压力增大。
装配式建筑没有浇筑施工、构件在工厂生产,能节约人力成本,施工人员的劳动强度也有所减弱。
图15:
我国劳动力人口自2011年起持续下降图16:
农民工文化程度提升、从事建筑业人数占比下降
75
74
73
72
71
70
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
69
人口结构:
占总人口比例:
15-64岁
4012
3510
30
258
206
154
10
52
00
2008200920102011201220132014201520162017
农民工行业分布:
建筑业
农民工月平均收入(百)
农民工文化程度构成:
全部农民工:
大专及以上年
促进钢铁及建筑行业共同提质降耗,减小环境压力。
我国单位GDP能耗一直居世界高位,其中黑色金属冶炼及压延能耗约占16.3%、建筑能耗占全国总能耗近30%;传统现浇建造方式资源消耗高,施工环境差,2017年建筑垃圾约19.3亿吨,占城市垃圾总量30~40%,粗放式发展不可持续。
钢铁行业供给改革以来,钢价持续上涨,加大了用钢工程成本压力,利于推广建筑节能;建筑节能也可进一步倒逼钢铁行业向中高端转型升级,如桥梁和隧道工程中所用钢模板的周转次数少,不能翻新再用,工程结束就成废铁,目前受铝模板冲击大,如不做改变钢模板企业也将面临原有用户流失的压力。
钢结构作为现代“绿色建筑”,材料可以重复利用,也利于推进建筑节能,在环保方面有巨大优势。
钢结构发展促进钢铁行业转型升级。
传统钢结构工程钢材强度等级偏低,耐腐蚀性及耐火性均较差,传统型钢利用率低。
目前,在钢结构用材中,普通低合金结构钢(Q345+Q235)占比高达90%,钢结构工程对高性能钢材需求日趋强烈。
十三五将深入完善高强钢结构及钢材研究,逐步过渡到(Q345+Q390),分次推进(Q420-Q460)、(Q550-Q690)等高强钢的应用。
图17:
Q345+Q235应用合计占比高达90%图18:
焊接结构(板材)为主,型钢应用潜力大
图19:
钢结构用高性能钢材发展方向图20:
高性能钢材具体所指
5、相对于现浇工艺,钢结构建筑工艺优势更为明显
钢结构建筑vs现浇混凝土。
以30层精装修交房项目为基准,据已完工项目资料,下述钢结构建筑优势,涉及防风抗震、节省面积等自身性能方面易于被消费者认可,省时、节能、环保等方面为产业及社会发展所推崇。
①用工量减少30%~50%。
不同预制率之下,装配式建筑比传统现浇建筑用工量减少30%~50%,装配式建筑在施工现场的钢筋绑扎、模板支设等方面用工量明显降低,现场大量的预制构件均采用干法施工,大大减少了现场湿作业。
表3:
用工量减少30%~50%
数量(一个标准层)
项目传统现浇项目(工日)装配式建筑(工日)增量
1.18%
混泥土工3628-22.22%
木工10745-58%
吊装工无10
合计185.5126-32.07%
②机械化程度高,用时短近3个月。
钢结构技术规程完善、设计软件齐备,构件尺寸精确,设计和施工更高效,钢结构构件通用性和互换性较强,适应装配化施工,工地拼装速度快、工期短,是工业化程度最高的一种建筑工艺。
以30层精装修项目为例,部品和构件在工厂加工、现场组装,水电及内装修在主体施工阶段穿插进行,施工速度快,工期比传统住宅体系至少缩短三分之一,一栋1000平米住宅只需20天、五个工人便可完工。
表4:
用时短近3个月
项目
装配式结构
现浇结构
结构工期
7个月
8个月
内外装修
2-3个月
3-5个月
水电安装
与主体装修同步
2-3个月
用时
最快10个月
最快13个月
③节能降耗,绿色环保。
施工过程中无需木模板和脚手架,若其市场份额增长5个百分点,可减少木材砍伐相当于9000公顷森林。
自重轻,节省约30%的地下桩基。
装配式建筑相较于现浇结构在水、电、模板和垃圾的损耗上降低20%~40%。
现场装配化施工为主,降低施工现场噪音扰民、废水排放及粉尘污染,若其市场份额增长5个百分点,将减少污水排放相当于10个西湖总水量,建造钢结构住宅CO2排放量约为480kg/㎡,较传统混凝土碳排放量740.6kg/㎡降低35%以上。
钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰等资源消耗,从而大幅减少矿物开挖、冶炼及运输过程中的碳排放。
拆除时,主体结构材料回收率在90%以上,建筑物拆除时,大部分材料可以再用或降解,较现浇工艺垃圾排放量减少约60%,减少建筑垃圾填埋对土地资源占用和垃圾中有害物质对地表及地下水源污染等。
表5:
节能降耗,绿色环保
项目现浇结构装配式结构(预制率45%)
钢筋用量约52kg/m3约55kg/m3
混泥土用量约0.41kg/m3约0.44kg/m3
施工用水15kg/月/m311kg/月/m3
施工用电0.83度/月/m20.65度/月/m2
木方:
6m3/1000m2木方:
4m3/1000m2
木模板用量
板:
330m2/1000m2板:
106m2/1000m2
钢管架:
1900m/1000m2钢管架:
1243m/1000m2
建筑垃圾7.5kg/m24.6kg/m2
④自重轻、强度高、塑性好。
钢结构住宅高层建筑自重约为900-1000kg/m2,传统混凝土约为1500-1800kg/m2,自重减轻约40%,可以大大减少基础造价。
与混凝土和木材相比,其密度与屈服强度的比值相对较低,因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小,自重轻,便于运输和安装。
但钢材强度高,适于跨度大,高度高,承载重的结构。
钢材韧性,塑性好,材质均匀,结构可靠性高,适于承受冲击和动力荷载,抗震强度高(6-9级),自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度,能抵御地震、台风灾害,避免建筑物倒塌。
⑤密封防水、保温耐热,抗风抗震。
钢结构密封性能好,由于焊接结构可以做到完全密封,可做成气密性、水密性均很好的高压容器,大型油池,压力管道等。
高强螺旋装配
的体系节点使其防水性能优于预制混凝土。
轻钢墙体具有良好的自保温功能,为传统砖墙保温性能的3倍。
钢结构耐热,当温度在150℃以下时,钢材性质变化很小。
⑥提高面积使用率。
钢结构住宅比传统建筑能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板,提高面积使用率,户内有效使用面积提高约6%。
从建设安装上来看,钢结构施工周期短、自重轻,且钢材强度高,可采用大开间布置,对比传统结构可提高使用面积率5%-8%。
大开间设计,户内空间可多方案分割,可满足用户的不同需求。
⑦应用范围广,符合住宅产业化和可持续发展的要求。
不仅适于房屋住宅及商业建筑,还可用于公共设施基础建设,其塑性及韧性可用于高层及大跨度结构,适用范围更广。
钢结构适宜工厂大批量生产,工业化程度高,并且能将节能、防水、隔热、门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计、生产、施工一体化,提高建设产业的水平。
装配式钢结构优势多,南京政策上收缩PC结构或为钢结构的发展腾出空间。
2018年3月,南京市建委装配式建筑质量监管会议要求部分预制PC建筑停工,主要是由于竖向构件互相连接的必备工艺—套筒灌浆连接节点存有安全隐患,一方面是缺乏有效的检测手段及规范,验收时没有足够依据;另一方面是耐久性也不能明确,到期后没有有效处理方法。
质检部门对于预制PC监管政策的收紧或为钢结构的发展腾出空间。
图21:
装配式钢结构优势多
二、从发达国家钢结构发展历程看我国钢结构发展
1、我国钢结构产业将进入20年较快发展期,是钢材需求的最强增长点之一
我国位于工业化进程中后期,钢结构具备发展的可能性。
从发达国家数据来看,当
工业化进程处于中期时,即人均GDP2000~5000美元、人口城市化率50%~60%、第一产业从业人员约占30~45%时,钢结构产业进入较快发展期。
我国人均GDP于2015年突破8000美元,城镇化率56.1%,第一产业就业率28.3%。
2017年人均GDP为8826美元,城镇化率达到58.52%,第一产业就业比率27%,总体来看处于工业化中后期。
表6:
发达国家钢结构较快发展时期对应工业化指标
钢结构较快发展起点
人均GDP
城镇化率
第一产业就业率
美国
1953年
2439
64.2%-67.2%
10.55%
日本
1975年
4635
76%
13.8%
韩国
1981年
1870
58.4%
34%
人均钢铁产量高,钢结构发展具备物质基础。
钢铁工业发展是钢结构产业发展的重要前提。
我们总结了发达国家数据,发现钢铁工业成熟后,钢结构将随之进入较快发展阶段。
从钢产量绝对数来看,美国、日本由于工业化较早,钢产量在近十年来一直居于世界前三,钢结构产业随之蓬勃发展。
美国钢产量在1953年达到1亿吨并趋于稳定(人均粗钢产量
万吨低于0.6吨),并逐步进入较快发展阶段;日本在1970年前后钢产量突破1亿吨(人
均粗钢产量约0.8吨),并于1975年前后钢结构产业进入较快发展阶段。
近二十年,我国
钢产量不断攀升,1996年钢产量突破1亿吨,1998年达1.14亿吨(但人均粗钢产量仅0.1
吨),我国人均粗钢产量是在2013年以后才达到0.6吨,为我国钢结构的发展提供原料保证。
钢结构用钢量占比小,有广阔的发展空间。
从钢结构用钢量/钢铁产量来看,钢结构进入成熟期后,钢结构产量趋于稳定,约占钢铁产量的20%~30%,工业发达国家如美国、日本、英国、澳洲,该比值都在30%以上,钢结构建筑面积占总建筑面积约40%以上,日本钢结构建筑占全部建筑总量的50%以上,韩国钢结构建筑占建筑总量的20%左右。
2016年我国钢结构产量5720万吨,仅占钢产量的7%。
表7:
钢铁工业成熟标志着钢结构产业即将进入较快发展
钢铁工业成熟标志
时间
钢结构产业较快发展
钢结构产量/钢铁产量
美国
钢产量1亿吨
1950年前后
1953年前后
高峰时期达45%
日本
钢产量1亿吨
1970年前后
1975年前后
维持25%
韩国
钢产量逐渐趋于稳定
1980年前后
1981年前后
-
钢结构住宅占比更小,发展潜力最大。
发达国家钢结构住宅较为普及。
①在欧洲,芬兰、瑞典、丹麦、法国已形成了相当规模的产业化钢结构住宅体系。
其中瑞典的钢结构尤其是轻钢结构最为发达,轻钢结构住宅预制构件达95%,也是世界上最大的轻钢结构住宅制造国,生产供应欧洲各国。
②澳大利业钢框架住宅占全部住宅数量50%。
美国钢结构协会数据显示,1993年建成钢结构住宅为1.3万套,1997年达到9.5万套,分别占住宅总套数的1.7%和7%。
据美国AISI估计,1994年美国有5~7.5万户住宅使用钢结构,2000年则有25万户住宅使用钢结构。
1996年,美国轻钢结构住宅占比达20%;加拿大则有30%
左右的比例;澳大利亚钢结构住宅建造数量约占50%,主要应用于低层的小住宅。
90年代后期以来,多层轻钢龙骨住宅在北美地区迅速发展,至今已建成约300万平方米。
除住宅外,这种体系也用于养老院、假日旅馆、小学校等建筑。
③日本、韩国等也在二十世纪初开始研究和发展钢结构住宅建筑,目前日本钢结构建筑数量占住宅建筑总面积的20%左右,其中多数为低层独立住宅。
轻钢低层小规模住宅已系统化,轻钢结构住宅竣工的占住宅总数的25%~28%,主要生产企业有新日铁、丰田、积水、大和、三泽住宅株式会社,其中新日铁的KC住宅体系尤为突出。
钢结构产业将进入20年较快发展期。
钢结构产业与钢铁工业及工业化进程息息相关。
结合以上分析,钢结构产业发展大致经历四个时期。
美国钢结构产业的较快发展期大约跨度为1
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