0. 前言
改革开放以来,中国建设突飞猛进,中国建筑业30年持续长势不减。随国门打开,建筑铝材进中国,铝合金门窗与幕墙随即备受青睐,中国建筑铝材的生产与应用,国营企业打开局面,民营企业承力腾飞,中国铝材与中国建筑在风雨中相携求进,打造了建筑铝门窗幕墙的中国形象。中国建筑金属结构协会30年来辛勤工作,助中国建筑业飞跃发展,功不可没!
图为采用铝合金幕墙的现代建筑
1. 铝及铝合金材料
铝是近代金属,她以轻、美、耐之特色,优于钢铁。
铝,质量轻、比重小、美观、耐腐蚀,比强度高、塑性加工性能好等优点,使其在刚开始进入工业应用时,就首先成为飞机制造的主材料。
铝,1807年被发现,19世纪末铝的生产成本有明显下降之后,才开始成为一种通用金属,应用历史只不过120多年。
从全球看铝的发展,第一次和第二次世界大战,将全球铝技术推进、产量推高。当第二次世界大战(1939-1945年)结束,铝的用量锐减,由此刺激铝技术与其应用和开拓的研究再深入和大发展,铝深入到各种民用领域,战后建设,在西方发达国家,铝材性能与作用突出显现,建筑铝门窗行业大发展。
铝 材的民用大开发中建筑铝材特别快速,铝的用量很快超过了铜的用量,跃居成仅次于钢材的第二大金属材料。2008年全球电解铝产量4016万吨,2009年尽管受到金融危机影响,全球铝产量仍然有3698万吨,2010年回升到4035万吨。
中国的现代复兴成了全球铝工业快速发展的主推动力,2010年中国电解铝产量1619万吨,占全球产量的40.12%。
2. 铝是载能 蓄能 节能的金属材料
铝的循环再生性好,再生能耗仅为电解耗电的5%,再生回收率高,才5%左右再生损耗,铝材使用的综合成本低。诸多应用实践证明,铝材是绿色、环保、节能、可循环再生利用率极高的金属材料,载能、蓄能、节能的优选金属材料。
2009年,有色金属产业列入中国十大振兴产业,“有色金属产业是重要的基础原材料产业,产品种类多、应用领域广、产业关联度高,在经济建设、国防建设、社会发展以及稳定就业等方面发挥着重要作用。为应对国际金融危机的影响,落实党中央、国务院关于保增长、扩内需、调结构的总体要求,确保有色金属产业平稳运行,加快产业结构调整,推动产业升级,特编制本规划,作为有色金属产业综合性应对措施的行动方案。规划期为2009-2011年。”——摘自《国务院有色金属产业调整和振兴规划》
铝是有色金属中十大金属的最大,中国2010年的铝材产量2026万吨,铜材产量1009万吨。
3. 中国“铝”程 中国铝工业
中国早期,铝加工的民族工业,在1910年代,起于上海华昌印铁制罐厂(1916年),冲压生产生活用小铝汤匙开始,随后发展生产更多铝日用品与器皿,1930年代上海开始有卷烟包装用铝箔的生产厂。
中国现代铝加工业,在1950年代,起于哈尔滨101厂-东北轻合金有限责任公司,1952年奠基建厂,1956年11月一期投产,生产能力2.6万吨,1965年二期投产(1958年6月14日),形成生产能力3.6万吨,生产轻合金材料(铝合金、镁合金),板、卷、带、箔、管、棒、型、线材和锻件,她为新中国航天航空工业的材料配套,“出铝材、出人才、出经验”,被誉为“中国铝镁工业的摇篮,祖国的银色支柱”。
中国现代铝加工业——铝材工业,在1978年之前,101厂(东北轻),以及由他援建的三线厂112厂(西南铝)和113厂(西北铝),他们所生产的铝材主要用于国防的航空航天,飞机、舰艇、两弹一星、火箭、导弹等军工领域。一些地方铝制品厂,在生产着总量不多的铝器皿、铝制品等,民用生活领域。
1978-2008年,改革开放30年。1978年党的十一届三中全会提出改革开放,2008年是改革开放30周年。2008年中国电解铝产量占到了全球电解铝产量的32.82%。2010年中国电解铝产量占全球电解铝产量比例超过了40%。
图2 中国氧化铝电解铝 铝材产量的增长
中国铝工业,前30年,航天航空工业用材为主,夯实中国铝工业基础,强大了国防;近30年,在建筑等更多领域发展应用,成为大宗民用产品,铝材在建筑业繁荣经济中量与质皆腾飞,中国铝材消费量跃全球居之首。
2010年中国人均铝消费量14.2公斤/人•年,当然和人均超过30公斤/人•年的西方发达国家的人均消费量相比,还差的很远,中国尚存很大消费增长空间。
图3 中国人均铝消费量增长
民富国强,今日国策的出发点,居住建筑与居住环境是营造“民富”的主要内容之重,建筑铝材建功仍将继续在其中。
4. 建筑门窗
建筑门窗在中国有着悠久的历史,回溯至三千年前的商与周,建筑门窗一直为中国古代灿烂建筑文明的组成部分,堪称中华文化宝库中一颗璀璨明珠。
窗是建筑的眼睛,窗户在建筑上的效能,是画龙点睛的关键之“笔”。
窗户的功能和形式也随建筑材质的变化而变化,从土窗、木窗到钢窗,从铝合金窗、塑料窗、复合门窗到玻璃幕墙围护等,再到具超大视野的无框视窗——窗户随着科技的进步,也在进行着一次次的“革命”,无论从实用功能还是审美形态上,亦都是一次再一次的飞跃。
门窗按其选用材料很多,有木门窗、钢门窗、铝合金门窗、塑料门窗、彩钢板门窗、玻璃钢门窗、复合门窗等。
现代建筑门窗,1911年钢门窗传入中国,在沿海口岸的外国租界里出现,1925年上海民族工业有小批量生产,以钢门窗为代表的金属门窗在我国有百年历史,1970年代国家曾推“以钢代木”的资源配置政策,从而大大推进现代钢门窗产业发展。
1970年代铝门窗进入中国,先是在外国驻华使领馆与极少数的涉外工程上。随后尤其是在1989年开始掀起的大建设热潮中,深圳、北京、上海出现铝门窗。中国第一个经济特区——深圳,建设上曾出现过以国贸大厦和电子大厦为代表“三天盖一层”的“深圳速度”。1980-1982的三年内,深圳建起了800多幢18层以下的楼宇,并有37幢18至44层的高层建筑正在兴建中;1984年8月底深圳18层以上楼宇就有71栋,皆以铝门窗幕墙为新亮点。如今,中国更是处处高楼林立,处处皆有铝在亮相!
2010年中国全社会建筑业增加值26451亿元,比上年增长12.6%。
中国建筑门窗黄金时代在这近40多年,建筑门窗的生产规模不断扩大,形成多元化、多层次的产品结构体系。逐渐完善建成从门窗专用材料、专用配套附件、专用工装设备、多品种协同发展的产业化生产体系,建筑业至今尚兴未衰。
我国已经形成和建立起一个多元化、多层次、多品种的建筑门窗幕墙产品结构框架,构成了异彩缤纷的城市风景线,二线、三线城市与农村的民居建筑也在推移改善。
建筑门窗科技水平不断在提高,从引进,到消化,到开发,到创新,乃至于到专业科技队伍建设,如今到建筑节能、绿色环保、舒适环境等,产业内涵与实践均在持续不断的提升。
5. 中国建筑门窗产业的“铝”程
中国铝门窗产业发展,国营企业打开局面,民营企业承力腾飞;中国建筑铝材行业,国营做起,乡镇做大、民营做强。
1978年党的十一届三中全会提出改革开放,建筑业迅猛发展,在深圳、珠海、广州、上海、北京的三资企业及旅游宾馆首先应用新型建材,铝门窗和铝幕墙等。
改革开放,许多新型建材进入中国如火如荼的建设圈,火红一片的建筑市场,铝合金门窗是其最亮点,他以其材质、外观、实用等明显优点,而替代木门窗和钢门窗,由此引发中国建筑铝门窗的第一次发展高潮。
那年代,外国建筑新材及制品之一的铝合金门窗、铝合金自动门、铝合金玻璃幕墙、高性能热反射镀膜玻璃、高强度安全玻璃及其配套五金配件,还有铝门窗幕墙加工专用机械设备等等大登场。引发我国铝门窗制造厂和铝门窗材料-建筑铝型材生产厂的建设热潮。
最早东轻、西南铝、西北铝、华北铝等大型实力国营企业,营口铝材厂、北京铝材厂等地方国企相继进入,在其既有技术及装备基础上,开始生产铝门窗用的型材。同时国营企业中还有一批随那时候的一股“军转民”之风,军工企业介入建设圈从事门窗制造及施工,如有哈飞-伟建厂、哈航-东安厂、哈一机/龙江厂、沈飞-松陵厂、沈航-黎明厂、西飞-红安厂、西航-红旗厂等等,先后购置挤压机,挤门窗铝型材,还有转型更深,成立队伍进入门窗工程设计安装施工行列,如黎明厂在铝门窗幕墙工程界曾炫耀一时。上海玻璃机械厂、广州钢窗厂(广州铝质装饰工程有限公司)等都是较早进入铝门窗及工程制造行列,北京钢窗厂、华北铝业等还是最早进入铝幕墙及工程制造,1983年北京长城饭店的玻璃幕墙由他们制造施工,最早的隔热铝窗(穿条式),也是由华北铝在1980年代初经阿鲁克公司引进了意大利设备生产与安装。
六五计划(1981-1985年),1980年代初,港资进入,建合资企业生产铝门窗材和进入建筑门窗工程,深圳西林实业公司(现名,深圳华加日-西林铝厂有限公司)、广州员村铝制品六厂(广州市铝合金型材制品厂)、深圳百荣铝业有限公司、福州榕港铝业有限公司,国营的广东有色金属加工厂、广州前进冶炼厂(广州铝型材厂有限公司)、南海广东省煤机二厂(广东省铝合金型材制品厂)、福建南平铝厂等陆续上马,港资也曾北上合资办厂,河南中原铝厂、辽宁营口铝材厂、以及江苏江阴一带。紧随而来的就是1990年代大量乡镇企业和私人企业的兴起,直至现在21世纪的大型民营企业脱颖凸现,形成了从广东珠三角往沿海长三角和环渤海,中国建筑铝型材的大产业群,铝挤压材中建筑铝型材比例最高时占到80%以上。
截止到2008年底,中国建筑铝型材生产企业561家(以领得国家建筑铝型材生产许可证数字),中国建筑幕墙施工企业一级资质365家,二级资质1072家,门窗许可证企业13755家。
6. “铝”程乘建筑腾飞
中国现代铝加工起步于北方,腾飞在南部,在珠三角,当年得益于改革开放初期广东的天时-国家政策、开发区,地利-毗邻港澳、外国进入的唯主口岸,人和-务实求实。一时间在工业基础不突出,又毫无铝加工基础的珠三角一带,乡镇铝型材厂兴建如雨后春笋,现在他们几乎全部转成私有民企。与之同时的30年里,珠三角建筑铝型材产业的产业链同步发展,日趋完善。
1980年代开始了中国铝加工业在广东腾飞的亮点在铝挤压,建筑铝型材生产,国营企业先上,乡镇企业接踵跻入、私营企业快速做大。
30年腾飞,截止到2008年底中国建筑铝型材获国家生产许可证企业561家中,广东194家,占全国的34.58%,产能占全国的1/3-2/5。2010年中国铝材产量中广东占24.52%,广东铝材主要是铝挤压材,最大头是建筑铝型材;河南占17.37%,河南铝材主要还是铝板材。
建筑铝型材类的中国名牌企业14家中,广东9家,占64.29%。幕墙设计施工一级资质企业全国260家中广东47家,占18.08%。
广东省是缺能源、无资源,电解铝产量“零”的省份。可是2010年全国铝材产量2026万吨中,广东铝材产量却占24.52%,广东铝材主要是挤压材-建筑铝型材,全国铝挤压材产量1100万吨中广东所占比例高达40%多。与之相关,建筑玻璃、建筑配件(包括门窗配件)、门窗加工机械、密封胶等相关产业也都发达;与铝材生产有关的原辅材料供应、主辅设备制造、乃至物流、信息流都同步,形成发育完好的产业链。
中国建筑铝材国营做起,乡镇做大、民营做强。南方腾飞,全国铺开。20多年来,广东建筑铝型材影响和引领全国的铝材产业(建筑铝型材)进步,铝型材的发展除了长三角、环渤海较快之外,最近江西安义、山东二临(临朐、临沂),湖北黄石、江浙太湖周边,以及内地,还在陆续新建建筑铝型材生产企业,西藏在2009年也有了一家铝型材厂(曲水圣洁铝型材厂)投产,如果将1990年代海南曾经有过4-5家铝型材厂也算上的话,中国31个省市全都有铝型材厂。建筑市场需求带来的机遇,最近农村城市化快速进度,更是使铝门窗型材的需求有增无减,只是城市偏高端型,农村偏普及型,社会消费多元化,促使新建厂势头仍在。
2011年,中国铝挤压材产量1100万吨,其中中有75%左右为建筑铝型材。近几年来,铝挤压材中非建筑材的数量及比例有增加。
建筑铝材不仅仅是门窗及幕墙用建筑铝型材,即使是门窗及幕墙建筑铝型材,随着建筑高度、功能、节能等方面提出的要求在不断提升,对建筑铝材的要求也正更高更严。
铝材在建筑工业中的应用:铝门窗、建筑幕墙、屋面、结构、庭院等等,用铝型材-铝挤压材,铝型材、铝管材、铝棒材;用铝板材-铝轧制材,铝单板、铝塑板、铝蜂窝板,建筑室内外装饰,天花板、吊顶,阳台、庭院栏杆(围栏)。广而言之,桥梁-江河桥、浮桥、过街人行桥-天桥、各类车站的站台等等。
北京西单、上海徐家汇、杭州庆春路等三处,已经建成有铝质人行过街天桥。
和钢材“H”型钢一样,铝材也有“H”型材,供建造结构使用,铝,比重轻、比强高、耐腐蚀好、表面处理多彩、可回收性极高,于是地面负荷也减小。国产“H”型铝在上海F1赛车场和世博会中国馆植物园,已经有成功应用。
铝导热性好,不利于建筑节能,隔热铝型材及其隔热门窗已经适应建筑节能要求,又保持采用铝门窗质轻,建筑墙体负重小,防火,以及铝材多色彩,易成形,为建筑添神等多项优点,近年又进展出现铝木复合门窗等应用。
铝的多种表面处理及其耐候性,更符合多彩多样的装饰要求。
幕墙、屋面、遮阳的应用越来越多,单板、铝塑复合板、铝蜂窝板,卷材连续氧化着色及滚涂等工艺与时俱进,不断适应建筑更多更新更高要求,包括质量、品种、成本。
7. 建筑“铝”程几波折
国家限用
1978年中国改革开放,1989年开始掀起的大建设热潮,铝合金门窗与幕墙迅速被市场认知和刺激行业在沿海城市和经济特区的大发展,一时间出现了过猛的势头,那时候中国的铝锭-电解铝,还属于紧缺物资,受控制物资,导致1989年3月15日出台“国务院关于当前产业政策要点的决定”,一度将铝合金门窗列为国内紧缺原材料生产的高级消费产品,使用铝合金门窗列入超前消费名单,被限制使用。直到1991年11月国家计委、建设部、物资部、中国有色金属工业总公司联合发文“关于部分放开铝门窗使用范围的通知”,于是从1992年中国铝门窗再次进入发展高潮。
台风考验
台风考验,开始铝型材生产和门窗工程设计、选料、安装欠知,沿海大台风检验和教训了铝型材生产行业和铝合金门窗行业,1988年汕头强台风吹坏了不少铝合金窗,从这次事件以后我国的铝门窗标准增加了铝型材壁厚等要求,铝门窗质量明显提高。
塑窗冲击
塑料门窗 市场竞争
1992年国家出台发展化学建材的产业政策,塑料门窗发展喜得佳期,1996年塑料门窗正式纳入国家化学建材发展规划和列入重点发展支柱产品,国家还出台一系列优惠政策扶持推广塑料门窗。一时间各地纷纷出台塑料门窗市场比例指标,汹汹风浪,欲于取代铝合金门窗。
塑料门窗的凶猛气势促进了节能铝合金门窗的加快提高和应用进展,其实华北铝早在1980年代初就应涉外工程的要求,引进意大利设备生产穿条式隔热铝门窗,安装使用在北京。只是没有建筑节能与热值要求,而少为人知,更没有推广应用。
铝合金门窗认识自我,推出隔热铝合金型材及隔热铝合金门窗,中空玻璃,严肃安装规范,增强窗型研发,适应各气候地域环境。
经考验与有改进提高的铝合金门窗,在中国建筑门窗,保持着受欢迎和上升的位置。这当然是与中国城市建筑,包括商业民住,以中高层为主的现实状况有关。
目前,公共设施建筑和商业高层建筑的发展,更是以铝合金门窗为唯一必选。
表2 中国建筑门窗市场结构变化情况
8. 建筑“铝”程 机遇与挑战
房地产业,中国当前热门产业,民生一大焦点。“地”上的“房”是铝工业与建筑工业直接关联点,铝材是主要建材之一类,用于建筑物的门窗、幕墙、装饰、户外、结构(户外结构,以及其他结构)等等,建筑业带给铝材业持续大发展机遇。
2000年以来,中国从沿海地区优先发展战略逐步演变发展平衡战略,2000年开始西部大开发,2001年提出城镇化发展目标,随后又提出“东北老工业基地振兴”和“中部崛起”战略,都表明中国从2000年开始加大了对内陆及落后地区投入力度的战略。中国尚处于发展中,建筑业的好势头仍将继续。
21世纪对世界影响最大两件事:一是美国高科技产业的发展,二是中国的城市化。城市化建筑就在其中!
30年来,中国建筑业高速发展,带旺许多相关产业,包括铝材产业及铝产业,这种势头还会要持续,还会逐渐走向均衡发展。中国建筑“铝”程,前途光明,前景犹长。
铝材尽管有许多出色的材料优点,但是任何材料都决不会存在“唯一性”,铝材也是一样。铝门窗、塑料门窗、彩钢门窗、玻璃钢门窗、复合门窗等等都在发挥展示与改进各自优势。曾经一度铝门窗由于其发展太快,买方市场环境中,个别企业忽视质量获取利润,出现生产及制作质量的良莠不齐,窗型的单调和一味减薄壁厚等,自损铝门窗市场形象,由此而受塑料门窗冲击,一度走低落。事后的认识图进,从质量、窗型、功能、外观、管理、成本、宣传等多方面的努力,才又占回市场,并得增长至市场上位。
近几年,一些知名企业还相继在中国自主的系列、系统上研创、开发、开拓,初见成效。贝克洛(广东豪美)、赢家(广东兴发)、伟家业(广东伟业)、正典(辽宁鑫龙)、澳普利发(广东荣阳)等。建筑系统的研发是铝门窗幕墙持续提升的必由之路。
建筑节能,已经提到新高度,节能门窗,穿条也好,注胶也好,窗扇的内外层连接质量极其重要,除了铝材质量外,连接的胶条和注胶的材质质量及连接工艺及质量必须关注,主材与辅材、制作加工工装与操作一样都显重要,否则一旦连接松脱,质量事故是大是小,又将损害用户,还又成为是“铝门窗”质量出问题!与当年五金配件质量问题及选用不当影响到铝门窗的声誉的情况一样了!
铝在建筑领域,国外在应用的中国还没有广泛应用,如屋面、结构、桥梁等等,除此之外,中国铝工作者还须主动开拓应用,寻求持续发展的新机遇。
材料本就是在市场竞争中改进提高,各有优势,决不会是一定是哪一个会必定替代那一个?优胜劣汰,才是必然。欧、美、澳等西方国家的建筑业里,塑料门窗是与铝合金门窗以及其他各类门窗呈大致相当的三分天下,他们的建筑中低层及单元式(别墅)民居为多。如今,中国塑料门窗与铝合金门窗的竞争依然存在。此外,搪瓷铁质墙板对铝合金装饰墙板的威胁已经突出;钢铁镀锌工艺及质量在提高,镀锌钢材价格便宜;高强度钢的研究与应用进展很有成效,如此等等,都对铝材在建筑业的市场及地位构成威胁,业内人士切不可忽视!
在把握好建筑市场的同时,积极开拓新领域和新市场是必要的,现代的市场,一是全球化带动产业大发展,二是靠核心竞争力,也即是创新!当年战争结束,铝用量剧降,而紧急从军用向民用开发找出路。
研究铝的,就扎扎实实地将铝的材料优势潜力研究得更深一些,使其性能充分的发挥出来,为人们认识与使用。产学研结合一定是必由之路。
中国城市化率,1979年-1991年为城市化快速发展阶段,1992年-2008年为城市化稳定发展阶段,到2008年底到45.68%,比1991年提高19个百分点。2015年左右结束城市化率高速增长,能发展到47.93-53.37%。中国城市化快速发展,拉动中国经济突飞猛进,无论城市化还是城镇化,建筑铝材产业的发展机遇依旧很明亮,关键在把握。
9. 建筑“铝”程与行业协会
铝合金门窗,用于建筑之前只能是“门窗半成品”,用于建筑至多算是部件,建筑物才是最终成品。建筑门窗的行业协会是“中国建筑金属结构协会”,铝合金门窗幕墙的终端用户是“地”上的“房”,建筑物。
建筑铝型材只是制作铝合金门窗幕墙的,金属经压力加工后的半成品材料,不过铝型材是铝合金门窗的主要材料,有色金属材料的行业协会是“中国有色金属工业协会”,国家肯定了他的作用:“有色金属产业是重要的基础原材料产业,产品种类多、应用领域广、产业关联度高,在经济建设、国防建设、社会发展以及稳定就业等方面发挥着重要作用。”
我们建筑铝型材生产企业,最早更注意在其用户面——建筑界——“上帝”,用户业界也在一直促进建筑铝型材的产量、质量、创新上的提高与提升,建筑铝型材生产企业也就成了中国建筑金属结构协会最为关注的成员,30年建立起密切关系,参与行业标准、资格、技术进步等等活动及工作。1995年“铝门窗幕墙委员会”在郑州成立时起,专业对口更显突出与紧密。
与此同时,铝型材生产企业数量的增多和队伍的壮大,也跃上成为有色金属工业协会行业的主力成员,企业要对国家及其相关部委的联系、诉求反映与信息传递、行业及产业国际上对外的行业性权益捍卫,如应对国际双反(反倾销、反补贴)调查等等,这些更是非本行业协会外所不可做到的内容。
30年的积累,企业对行业协会的关联与关系越来越清晰明确,纵横的关系也越来越和谐协调。
行业管理、行业自律、行业自理、行业自立,整体利益,相当重要。市场是行业整体的利益所在,不仅仅是单一企业。因此,维系市场是所有企业、整个行业求存图展的头等大事。也正是行业协会引领企业的重要职能及作为。企业强,行业强;行业强,企业更威,更硬气。
广东省的有色金属加工学术委员会的第二届、第三届在其中也30年同步,起到了应起的引领及辅导作用,开展过很多内容贴切丰富的科技普及、技术推进、新技术传播、行业活动。我本人主持第三届广东省有色金属加工学术委员会(1995-2009年)工作,更是将扩大广东链接外省、港台,乃至外国的同行以及相关各行业;也与中国建筑金属结构协会、有色金属工业协会、有色金属加工工业协会、再生金属协会等等建立起面上的紧密实质联系。搭建起三年一届的“Lw铝型材技术(国际)论坛暨展示”交流大平台,2001年、2004年、2007年、2010年先后四届,影响深广。
中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会与广东省有色金属加工学术委员会尤其对口密切,与相关企业一同,在数据交换、信息传递、标准相关、活动往来,技术交流、频繁默契,在铝合金门窗受到波折时,共同从不同角度思考改进和应对等等,都曾风雨与共,今后仍协力长远致“民富”,致“国强”,“铝”程征途上继续再齐展鸿图。
结束语
人类及社会进步,索取、破坏,留下问题,人类自己造成,解决还得靠人类自己,今后能源变化,必将带来产业革命,带来生活方式改变。铝的优点,铝的更深研究,服务人类。
中国建筑“铝”程必定能迎接好挑战,齐齐发挥睿智,开拓更好未来,为了人类生活的更加美好持续努力把握机遇,继续风雨“铝”程中勇进!再进!
值中国建筑金属结构协会成立30周年之际,籍文致贺!致敬意!