不锈钢与可持续的建筑业

2004-11-05 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel
    1 前言
    可持续性已不再是小批环境宣传人员独占的活动范围。它已经进入社会和政治主流,影响政府政策和法规、投资决策和消费者的选择。这是一个复杂而且具有挑战性的问题,但无疑“一切正常”不涉及可持续性已不是一个可行的选择。
    这项特殊报告试图提供给建筑师和其他结构人员一个关于不锈钢与可持续建筑的概要。它说明了关于可持续发展的背景,并且描述了如何使用不锈钢来提供可持续建筑物的解决方案。它还企图帮助不锈钢供应链中的公司参与和应对可持续性议事日程上存在的新挑战和机遇。
    2 什么是可持续发展?
    理解可持续发展最简单的一个方面就是考虑到我们为后代留下的遗产。是不是环境污染,耗尽不可再生资源,或者是社会不公正,我们必须明白,我们今天的行为将会影响后代的发展和生活健康,以及幸福和富裕的生活。
    现在几乎没有人怀疑更多可持续发展的必要性;事实上,世界野生动物基金会估计,按符合英国现在享有的生产标准,将需要三个地球行星才能支持当今世界人口。
    3 建筑业为什么重要?
    建筑业是为达到可持续发展的一项很重要的工业,不仅因为它对英国经济的贡献(大约为GDP的8%),还由于对环境和社会有特殊意义的影响,即建造成的环境会影响每个人的生活质量。
    我们一生中的90%的时间都在建筑物中度过,无论我们是在家,在工作,在学习或是在休闲,都在使用并且依赖建筑工业的产品。此外,我们的生活质量甚至生产力事实上会因提高我们居住和生活的建筑物的质量而得到改善。
    建筑业的挑战是在社会和环境方面转向可靠政策的同时保持经济生存能力。许多主要的公司正在这方面努力,并且在做这件事的同时创建新的市场和机遇来迎合世界高速变化的需要。
    4 通过使用不锈钢来提供可持续的建筑物
    不锈钢是为满足一系列要求、现代化应用和环境而发展的高技术材料(合金)。
    更多的认识和逐渐重视不锈钢的长远利益反应在全球的不锈钢产量从1950年的100万t持续增长到今天的2000万t以上。估计英国主要不锈钢产品(中板、薄板、棒、管等)市场上有16%被用于建筑方面(2002)。
    不锈钢的多用途反应在范围广泛的产品用于建筑环境中,其中包括:
    建筑物外部:正面;屋顶、栏杆;街道设施;雕塑;灯柱;水槽和排水系统;人行道。
    建筑物内部:门窗配件;电梯镶板;建筑金属件;游泳池固定装置和隔板。
    结构应用:柱体和柱体包层;砖结构支柱;横楣、墙壁横拉撑;消防。
    服务:电梯、升降梯、供暖和通风系统;热水和冷水管道;太阳能板;贮水箱;工作台;厨房设备。
    土木工程:桥梁栏杆;混凝土配筋、隧洞衬板;锚具和固定装置。
    在建筑中最常用的不锈钢是奥氏体钢种1.4301(304)和1.4401(316)。铁素体钢种1.4016(430)和更多的特殊钢种。例如双相钢1.4462(2205)有时也被用于内部用途,这些地方要求高强度和耐腐蚀性相结合。
    不锈钢提供给建筑师,设计者,工程师,承包商还有客户在材料性能和美学特性方面的独特结合,这些特性经常用于提供可持续建筑的解决方案。
    5 优良的耐腐蚀性
    所有不锈钢都有一个关键的特点就是它们都至少含有10.5%的铬。大气中的氧会与铬反应生成一层非常薄的、钝化的、可以自修复的氧化铬保护层,这层膜会保护钢不受腐蚀。
    不锈钢的耐腐蚀性被大量地用于海上、化学处理以及其他具有侵蚀性的工业用途中,在这些地方恢复力较差的材料将无法保持完好或者需要麻烦的维护工作。
    这种优良的耐腐蚀性避免使用诸如锌和PVC涂层或油漆这样的金属涂层和有机涂层的需要,这些涂层会浸出,然后在环境中造成潜在的有害影响。
    6 结构的经济性
    不锈钢还提供了高强度和良好的强度重量比。这些力学性能在例如屋顶和覆层这样的用途中得到发挥,在这些地方不锈钢较薄的横截面使其可以与铝这样的“轻型材料”竞争。
    在需要强度和耐抗腐蚀性结合的地方,不锈钢也被用于那些隐蔽的地方,例如多层建筑物的上层所用的砖砌体支撑系统。
    7 长期的耐用性
    不锈钢的力学性能连同它的耐腐蚀性,使得这一材料具有高的耐用性,因此能够使用相当长的时间。不锈钢包覆的早期应用,例如:纽约的Chrysler大楼(1930)和伦敦的Savoy剧院(1929),证明了暴露在外部的不锈钢在使用了80多年之后,即使不维修或者稍微维修,还可以保持它的功能特性和美观。
    在可持续性期限内,坚固、经久耐用的建筑物和结构可以体现出在费用和资源上的节省,避免维修和建筑物部件更换的需要。简言之,更大的价值在于建筑物投入的资源。
    不锈钢优良的耐腐蚀性提供降低维修费用和建筑部件使用周期内的修缮费用的机会。例如可以消除定期重新油漆和重新包层的要求。
    通过减少需要的维修量,对使用者不锈钢建筑产品除了可以降低消耗以外,还能节约项目期内的客户资金。在混凝土建筑中有选择的使用不锈钢钢筋,例如高速公路桥,可以避免昂贵的破坏和由于维修被除冰盐损坏的地段而引起延误。
    不锈钢的表面性能还使它成为在高强度用途的公共场所中采用的理想材料,例如像飞机场和地铁站。
    8 100%回收
    回收有三个重要的原因为可持续性做出贡献:
    (1)通过取代初级产品,回收避免了不可再生资源的耗尽。
    (2)用废料生产产品比单独使用原生能源可以对环境产生较少的影响,这是非常显著的。
    (3)回收避免了寿命期终了废物处理的影响。
    废钢的实际经济价值以及大量的、国际废料回收和加工处理机构事实上保证所有的钢结构在建筑物被拆除时被回收或者再利用。英国拆除地的钢结构产品回收率目前为94%,其中10%再利用,84%被回收。
    不锈钢可无限期的100%的回收——这对于未来是很重要的,因为我们知道我们已经掌握了回收不锈钢返回新产品的技术。同样重要的是,现今生产的不锈钢平均已经有70%被回收。不同于大多数其他普通建筑材料,不锈钢也可以被多次回收,而它的特性或性能不会有丝毫的下降。
    9 可重复使用性
    不锈钢的重新使用由于避免重新冶炼带来的影响,提供了更进一步的环境优势。尽管不普遍,仍有实例说明不锈钢街道设施和照明灯柱已经被拆散而且用于新的地点。重新使用再生产品的比例将会提高,因为供拆解件的设计得到更多的理解,而且一个可再利用钢结构产品较强的市场得到促进,与此同时随着不锈钢部件市场的发展标准化程度越来越高。
    10 全部寿命周期价值
    建筑和房地产业的决策制定历史上一直是由初期成本来指导的。但是,寿命周期评价和利用寿命周期成本工具正在逐渐被建筑业所采纳,目的是测定环境影响和通告决策。
    当在“全部寿命”期内考虑不锈钢结构产品时,考虑到它们的寿命、低维修以及避免产品更换,它们的真正价值将会变得更为明显,而且在很多应用中,不锈钢成为首要的、最具可持续材料的选择。全球不锈钢工业通过国际不锈钢论坛(ISSF)正在领导收集不锈钢产品高质量寿命周期的评价数据。这些数据可以被用来评估全部寿命期中在不同的建筑用途中使用不锈钢的好处。
    11 其他环境利益
    对于滤的有害物质通过空气和水污染进入环境方面的限制日益严格,对于证实所有的建筑材料的环境安全存在新的挑战。
    不锈钢的冶金和表面性能使得选择它在要求卫生和无菌材料条件的地方使用有了广泛的应用领域,例如食品加工和医疗设备。对三种典型的不锈钢钢种(1.4307,1.4404和1.4462)进行浸出测试,证明浸出的镍、铬和铁都很好地适合英国饮用水视察人员所制定的对与饮用水接触产品的限制。
    结构在现场进行制造时,还会明显的产生其他不利的社会和环境影响。不锈钢结构产品可以离开现场制造,按照符合现场的尺寸预制成标准件交货。这样比在建筑场地制造提供了一个更安全的工作环境。工厂制造也使精确的制造工艺更容易,使得缺陷和浪费减少。
    12 美观
    可持续发展的一个中心部分就是提高生活质量——我们都要受到所居住、工作或休闲的建筑环境中建筑物的影响。建筑物特性是非常重要的,我们都需要安全可靠而且舒适的建筑物,但美观也很重要,因为我们更加力求可持续发展。
    人们常常利用不锈钢的冶金特性和现代化的、高级轧制技术来建造美观的大楼,生产出大量有吸引力的表面加工,从光亮反射到被擦光的、无光的或有花纹的。所有的表面加工都是为了便于维护而设计的。
    这些美学要求与物理和力学性能结合使得不锈钢成为用于建筑的理想材料,特别是它的抗腐蚀性和高强度。
    13 不锈钢设计
    像所有的材料一样,只有遵循下列的一些基本原则才能获得建筑环境中不锈钢的最佳性能。
    选择和环境条件匹配的不锈钢的合适钢种是很重要的,例如:对于侵蚀性沿海环境或工业环境的最佳钢种将会与内部用途的钢种不同。
    表面加工的选择将会影响不锈钢在外部用途时的“自清洁”性能。建议寻找最适合的表面加工来适应特殊场合和用途。
    外皮用途应该设计为促成雨水对不锈钢的自然洗涤。悬伸部分以及其他地方可能会积累污物,应该尽可能避免,所设计的连接处减少缝隙,因为那里会聚集氯化物及空气中悬浮的其他污染物。通过使用不锈钢紧固件或非金属衬垫、密封垫可以避免电化腐蚀。
    焊接不锈钢的技术不同于碳钢,因此建议使用一个在加工制作不锈钢方面有经验的承包者。应当征求关于部件设计、表面加工、产品处理和安装方面的意见。
    遵循以上原则对于减少不锈钢的维护将非常有效。然而建议普通洗涤程序补充自然洗涤,普通洗涤指用热水、无研磨料洗涤剂的淡溶液清洗,然后用清水冲洗。
    14 可持续发展的企业状况
    一个可持续企业是一个管理好、高效和有利润的企业;它的长期生存性依赖于它与的股东之间的关系。无论是投资者、拥有者、供货者,雇员还是客户,所有股东群体的愿望需要被理解和平衡以保证机构的长期成功。
    目前全世界的金融市场监督着公司的可持续性表现,可持续性的付出在显著上升。伦敦股票交易所在它的FTSE4Good指数下跟踪英国最大公司的可持续发展表现。在过去5年多的时间里,50强中,“最可持续”公司占通用的FTSE100指数的15%。
    没有认识到可持续性的商业利益的建筑公司正在受到国家和欧洲等级两个方面大量的法规限制而被迫改变经营方式。
    国家等级
    ·建筑条例
    ·垃圾填埋税
    ·一次总计税
    ·气候变化征收税
    ·环境保护法案
     欧洲等级
    ·建筑物能源特性官方指令
    ·消耗臭氧层物质的规定
    ·垃圾填埋指令
    ·包装和包装废物指令
    ·建筑产品指令
    ·水体系指令
    建筑业供应链的公司如不遵守有关法规或者改变他们的商业实践使对财政测算的影响减至最小,将会发现越来越难以生存,举步维艰。
    15 创建美好未来
    钢结构行业在2002年12月正式推出它的可持续发展对策。对策的开发由钢结构行业可持续发展委员会所领导,咨询各部门,获得DTI/DEFRA Pioneer Group的支持。
    对策文件就英国建筑行业如何实现可持续发展议程的回顾问题提出报告,以及回顾由英国政府确定的4个主要可持续发展目标实现的进步:
    ·满足每个人需求的社会进步
    ·环境的有效保护
    ·自然资源的慎重使用
    ·保持高速稳步经济增长和使用的水平
    钢结构行业涉及到进一步的进展,对策概述了25条优惠政策来支持提供更多可持续结构。还通过概述以下工作程序概述了行业对可持续性的长期保证:
    ·扩大工业所需信息的获得和传播使决策得以通知。
    ·提供具有灵活性、适应性,可回收性和可再次使用方面的设计指导。
    ·改进供应链约束和报告。
    ·支持选择可依赖的承包者。
    ·鼓励采用环境报告。
    ·为可靠、耐久的全部寿命期评价工具提供资金。
    ·评估进步和认识,以及发展可测量对象。
    这些对策的完整版本可以从Corus, SCI和BCSA主办的网站上下载。
    16 不锈钢未来的挑战
    尽管不锈钢在建筑用途有很多可持续性的优点,但是不锈钢生产也带来了一些潜在的重要影响,特别是来自不锈钢中使用的铬铁合金、镍和钼的开采和精炼。
    不锈钢生产者在减少它们的环境影响方面已经有显著进步。例如,奥托昆普不锈钢公司的谢菲尔德工厂在过去的20多年间通过引进新技术已经达到了降低能源消耗70%,并且成为将废弃包装物回收成可再次使用材料这一创新项目的合作伙伴。
    该行业的挑战在于保持不锈钢近几年享有的增长率,而同时不断减少生产对环境的影响。特别是由于不锈钢废钢短缺在增长,需要更多的初级资源。
    重要的是全球不锈钢工业可依靠由ISSF所做寿命周期的评价工作,以便提供可信的全部寿命周期评价工具和信息,可使设计者为他们的建筑物选择耐用的、更可持续的材料。
    17 结论
    不锈钢为建筑业提供了很多实际的可持续的优点。它的强度、耐久性和优良的耐腐蚀性能使得它成为许多专业的、现代化用途以及苛刻的、腐蚀环境下的选择材料。
    建筑师和工程师正在学习使用不锈钢多方面材料特性来改进和生产高性能、有吸引力的产品以及能够提供极好的功能特性而不影响美观的建筑物。
    决策支持工具,例如寿命周期成本和寿命周期环境评价都在被越来越多地使用,以定量表示在建筑环境中使用不锈钢的全部寿命使用期可持续性利益。
    也可以从BSSA美国不锈钢协会获得桥梁初期成本的工具,在桥梁中结构的高度腐蚀危险部分使用不锈钢钢筋。
    

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