中国房屋建筑钢铁存量的历史演变分析：以长三角地区为例

程春艳^1,2，文博杰^1,2

(1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；2.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心，北京 100037)

摘 要： 房屋建筑是中国钢铁消费的主要领域，随着中国工业化进程的不断完善，钢铁作为用量最大的基础性原材料，大量投入到经济社会发展中。当前，中国房屋建筑中的钢铁存量已达很大规模，系统地摸清房屋建筑中的钢铁存量及生命周期，对未来废钢的合理利用具有指导意义。本文以长三角地区为例，利用动态物质流分析方法，测算建国以来该地区房屋建筑中钢铁存量的历史演变过程。结果显示：2016年长三角地区房屋建筑中钢铁总存量达677 Mt，其中，江苏省46%、浙江省29%、安徽省16%、上海市9%。从单位面积钢铁存量看，上海市9 370 kg/m²、江苏省3 024 kg/m²、浙江省1 929 kg/m²、安徽省796 kg/m²。

关键词： 长三角地区；房屋建筑；动态物质流；钢铁存量；历史演变

钢铁是经济社会发展中用量最大的金属材料，保障了人类各种生产活动的进行^[1]。中国粗钢消费接近全球半数，长期保持世界第一^[2]。其中，房屋建筑和基础设施是钢铁消费最重要的领域，占比超过50%。从当前经济社会发展指标看，我国已经步入工业化中后期阶段，快速的工业化过程使中国大量的钢铁资源积累在房屋建筑行业^[3]，尤其是京津冀、长三角等发达地区的钢铁存量强度最大。随着生命周期临近，房屋建筑已开始逐渐步入规模回收期，对房屋建筑中废钢回收量及潜力评估工作非常重要^[4]，系统测算不同地区、不同时间段的钢铁存量，是开展未来废钢回收潜力评估的基础，也是难题。

拔类超群的教风和学风是一所学校得以全速前进的快马，是每一位学生约束自我的悬梁刺股，是每一位教师精益求精的久经岁月的沉淀，也应成为每一所高校孜孜不倦的永恒追求。

物质流分析是对一定时间周期内，资源在开采、选冶、加工、制造、消费、贸易、回收、耗散等循环系统内进行物质流动，及在系统内的存量分析的有效方法^[5]。学者使用物质流分析工具开展中国金属资源存量的研究越来越多，大致分为两类：一是采用“自上而下”的方法，在国家层面对金属资源的生产、加工、消费、贸易等数据进行平衡。李强峰等^[6]开展的中国钢铁实际消费量测算;钟维琼等^[7]对全球铁资源贸易研究;高天明等^[8]对中国铜、铝、钴等金属资源在中国的流量、存量进行的系列研究，都是利用该方法取得的新进展；二是利用“自下而上”的方法;WANG等^[9]选取中国的城市和农村对比钢铁存量，研究地域间钢铁使用强度差异性;HU等^[10]对中国房屋建筑中的钢铁需求及废钢回收潜力进行评价，并模拟房屋建筑竣工量对钢铁需求变化的影响。在地区层面利用“自下而上”方法分析金属存量，楼俞等测算了邯郸市钢铁总存量及其分布^[11];康柳明等^[12]得出了哈尔滨市2009～2013年动态钢铁存量及结构变化。当前，对中国钢铁等金属资源的存量研究，以静态的国家尺度和城市为主，较长尺度的动态研究成果不多，针对国家层面重要经济区的研究也比较少。长三角地区作为我国最重要的经济区之一，也是我国工业化进程发展最快的地区。通过系统研究，较为准确的把握该地区的钢铁存量的历史演变，并科学的研判未来趋势，对该地区未来的废钢产业布局具有指导意义，也能为其他经济区的钢铁存量研究提供示范作用。

1 分析方法

1.1 分析方法和边界界定

本文采用动态物质流的研究方法，以每年新增各类房屋建筑面积为投入社会量，以房屋建筑生命周期函数测算退出社会量，动态计算不同时期各类房屋建筑的社会存量，引入各阶段、各类房屋建筑的钢铁强度，测算各年、各省、各类房屋建筑的钢铁存量，从而得出不同时期长三角地区房屋建筑中的钢铁存量。

本文根据长三角地区的实际情况及建筑特点，为了区分城乡区别和房屋使用类型，将房屋建筑分为四个大类：农村住宅房、农村其他房、城镇住宅房、城镇其他房。根据研究需要，本文长三角地区包含的地理范围是上海市、江苏省、浙江省和安徽省4个省(市)。

1.2 房屋建筑生命周期函数

1981～2016年，新增房屋建筑面积数据来源于国家统计局中国建筑业统计年鉴^[16]，人口和GDP数据来源于国家统计局中国统计年鉴^[17]；1949～1980年，国家统计局没有新增房屋建筑面积的统计数据，通过Matlab软件拟合得到；1949～2016年，长三角地区不同省市、不同时期的房屋建筑钢铁使用强度是综合实地调研、前人工作基础^[18-19]和咨询行业专家所得；房屋建筑生命周期函数相关参数是在前人工作基础^[20-21]结合行业专家咨询综合得出。

(1)

从改革开放到20世纪末(1979～2000年)，长三角地区房屋建筑中钢铁存量快速增长，从12 Mt增加到177 Mt，年均增加7.86 Mt。1992年钢铁存量为102 Mt，长三角房屋建筑中的钢铁存量首次超过亿吨，其中，江苏省43%、浙江省26%、上海市17%、安徽省14%；2000年钢铁存量为177 Mt，其中，江苏省42%、浙江省26%、上海市16%、安徽省16%，江苏省存量保持最大比重。

1.3 房屋建筑钢铁存量模型

由图6可以看出，随着砂粒含量的增大，砂质黄土的黏聚力减小，砂粒含量从30%增长至45%，黏聚力从6.08减至3.28，降幅为46%。曲线形态表现为先缓后陡，即当砂粒含量小于35%时黏聚力随砂粒含量的增加缓慢降低，当砂粒含量大于35%时黏聚力随砂粒含量的增加其降低趋势增大。

（3）移情易性法：护理人员可通过播放安静、舒缓的音乐转移初产妇的注意力，使其能够平复心态、缓解产后疼痛感；同时，护理人员还可播放一些儿童歌曲，让产妇更快进入到母亲这一角色中去，提升产妇的自信心以及使命感。

选取国际教育学院（锦州医科大学）2014级留学生本科2个班级（临床医学专业）作为研究对象。采用传统教学方法的班级作为对照组，采用PBL教学法的班级作为实验组，每组26人。对照组中，男12人，女14人，年龄为21～25岁，平均年龄（23.12±0.24）岁；实验组中，男15人，女11人，年龄为22～26岁，平均年龄（24.08±0.75）岁。两组学生的一般资料对比，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

(2)

房屋建筑单位面积钢铁使用强度的确定是科学评价钢铁存量的关键，也是难点。在充分吸收前人工作基础上，深入开展城镇、农村的实地调研，并与建筑企业经验丰富的技术工人充分交流后确定。研究过程中发现以下三个特点：一是长三角地区现存房屋建筑以1990年以后的为主；二是城镇房屋建筑多为钢筋混凝土结构和砖混结构，农村建筑则以砖混结构为主；三是非住宅房钢铁强度略高于住宅房钢铁强度，上海市房屋建筑钢铁强度略高于江苏省、浙江省和安徽省的房屋建筑强度，城镇房屋建筑钢铁强度显著高于农村房屋建筑强度，农村房屋建筑钢铁强度变化率显著大于城镇房屋建筑强度变化率。长三角地区不同时期各类型房屋建筑单位面积钢铁强度见图2。

一块块崖壁虽然有的像市镇，有的像城堡，有的像覆盖着常春藤的小屋，却统统静立不语。平静的绿色水道将翠绿的岛屿编入穗带。岩石的翼坝紧贴在水面下，像手肘一般从岛上探出去。行船的航道已被标识出来，彩色的浮子和灯光指明了在无声的绿色中穿行的路……

(3)

综上，第n 年长三角地区房屋建筑中钢铁存量S (n ),见式(4)。

(4)

2 数据分析

2.1 数据来源

不同产品根据自身用途，有着不同的寿命，每种产品的生命周期规模也不尽相同^[13]，但多数遵循正态分布规律。产品在投入经济社会后，都是有规律性地退出经济社会系统，直到达到回收高峰，废料再加工后或再使用、或成为二次资源。通过系统研究，房屋建筑的生命周期也符合正态分布。本文利用韦伯分布函数作为房屋建筑寿命概率密度函数，针对不同时期、不同类型的房屋建筑，赋予不同的参数并构建各自的韦伯分布函数，对退出面积进行估算^[14-15]。房屋建筑寿命概率密度分布函数见式(1)。

2.2 数据处理

2.2.1 房屋建筑存量的变化

1949～2016年，上海市房屋建筑竣工面积从26万m²增加到2 838万m²；2016年房屋竣工面积中，城市房屋建筑比例很大，住宅房和其他房分别占54%和45%，合计99%；农村房屋建筑很小。江苏省房屋建筑竣工面积从16万m²增加到26 655万m²；江苏省和上海市类似，2016年房屋竣工面积中，城市房屋建筑比例很大，合计占93%。浙江省房屋建筑竣工面积从76万m²增加到20 764万m²；2016年房屋竣工面积中，城市和农村房屋建筑分别占85%和15%。安徽省房屋建筑竣工面积从35万m²增加到8 664万m²；2016年房屋竣工面积中，城市和农村房屋建筑分别占69%和31%；安徽省农村房屋建筑竣工面积的占比是长三角地区最高的省份(图1)。

图1 1949～2016年长三角地区房屋建筑竣工面积变化
Fig.1 Changes of building completed area in the Yangtze river delta region from 1949 to 2016

2.2.2 钢铁使用强度及演变

(1)给出Heine归结定理：⟺对任何数列{xn}，xn≠x0且xn→x0(n→∞)，有这里数列{f(xn)}是由f(x)的函数值所组成，其中数列{xn}具有性质：(1)xn≠x0,(2)xn→x0(n→∞).

3 结果与讨论

3.1 房屋建筑中钢铁存量的历史演变

从新中国成立到改革开放(1949～1978年)，长三角地区房屋建筑中钢铁存量缓慢增长，从0.02 Mt增加到10.1 Mt，年均增加0.34 Mt。新中国成立之初，长三角地区房屋建筑中钢铁使用量少，到1958年钢铁存量超过1 Mt，其中，江苏省占50%、浙江省占30%；改革开放时，1978年钢铁存量超过10 Mt，其中，浙江省超过一半，上海市占1/4。

图2 1949～2016年长三角地区房屋建筑单位面积钢铁强度
Fig.2 Steel strength per unit area of buildings in the Yangtze river delta region from 1949 to 2016

式中：φ (t )为房屋建筑生命周期分布函数(φ >0)；t 为测算房房建筑生命周期内的任意一年；α 为尺度参数；β 为形状参数。

房屋建筑投入经济社会系统后，按照韦伯分布的规律退出经济社会系统，每年的累计量的和即一定时间段内的房屋建筑存量。

从21世纪初到现阶段(2001～2016年)，长三角地区房屋建筑中钢铁存量飞速增长，从191 Mt增加到677 Mt，年均增加32 Mt。2010年，钢铁存量是418 Mt，突破了4亿t，其中，江苏省43%、浙江省29%、上海市12%、安徽省16%；到2016年，钢铁存量达677 Mt，接近7亿t，其中，江苏省46%、浙江省29%、上海市9%、安徽省16%(图3)。

设第n -1年第i 种使用类型竣工房屋建筑面积为P _i (n -1),单位面积房屋建筑的钢铁强度为M _i (t );第n 年房屋建筑中钢铁报废量为C (n ),见式(2)；第n 年的使用类型房屋建筑中钢铁存量为S _i (n ),见式(3)。

总体上看，长三角地区房屋建筑钢铁存量中，上海市占比呈逐渐减少趋势，江苏省占比不断升高，浙江省和安徽省的比重相对稳定。

图3 1949～2016年长三角地区房屋建筑中钢铁存量变化
Fig.3 Changes of iron and steel stock in housing buildings
in the Yangtze river delta region from 1949 to 2016

3.2 单位面积房屋建筑中钢铁存量的历史变化

建国以来，长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量不断升高。1949～2016年，长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量从0.06 t/km²增加到1 932 t/km²，其中，上海市从1.00 t/km²增加到9 370 t/km²;江苏省从0.03 t/km²增加到3 024 t/km²;浙江省从0.12 t/km²增加到1 929 t/km²;安徽省从0.01 t/km²增加到796 t/km²(图4)。

图4 1949～2016年长三角地区单位面积
房屋建筑钢铁存量变化
Fig.4 Changes of iron and steel stock of houses and
buildings per unit area in the Yangtze river delta
region from 1949 to 2016

1978年长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量为28.80 t/km²，其中，上海市为426 t/km²，明显高出其他三省，其次是浙江省51 t/km²，安徽省最低为4.982 t/km²；到2000年，长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量为504 t/km²，其中，上海市为4 553 t/km²，其次是江苏省723 t/km²、浙江省447 t/km²，安徽省最低为201 t/km²；到2016年，在长三角地区，单位面积房屋建筑钢铁存量1 932 t/km²，最高的仍是上海市，为9 370 t/km²，最低的是安徽省，相当于上海市的1/12。总体上看，在长三角地区，上海市的单位面积房屋建筑钢铁存量一直最高，安徽省最低。

4 结 论

1) 2016年长三角地区房屋建筑钢铁总存量为677 Mt。其中，江苏省310 Mt，占46%；浙江省197 Mt，占29%；上海市59 Mt，占9%；安徽省111 Mt，占16%。从单位面积房屋建筑钢铁看，在长三角地区，最高的省市是上海市，为9 370 t/km²，最低的省市是安徽省，相当于上海市的1/12。

2) 从1949到2016年，长三角地区房屋建筑钢铁存量的增长可分为三个阶段。从1949～1978年是缓慢增长期，年均增加0.34Mt；1979～2000年的快速增长期，年均增加7.86 Mt；2001～2016年为飞速增长期，年均增加32 Mt。

3) 新中国成立以来，长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量不断升高。1949～2016年，长三角地区单位面积房屋建筑钢铁存量从0.06 t/km²增加到1 932 t/km²。其中，上海市的增量在2008年后减小，江苏省的增量也开始放缓，浙江省和安徽省保持持续增长态势。

那时的火锅，其实应该叫“火鼎”，因为这个时候锅还没有被发明出来，当时的鼎可比锅要大太多，所以想吃火锅你首先得凑齐几十个人。铜制的锅子与陶制的砂锅，到现在还是最实用、是最普遍的火锅器皿，而大的鼎最后则延伸为权力的象征了。

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Historical evolution analysis of building steel stock in China:a case study of Yangtze river delta region

CHENG Chunyan^1,2,WEN Bojie^1,2

(1.Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;2.Research Center for Strategy of Global Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China)

Abstract: The construction industry is the main steel consumption field in China.As the most consumed basic raw material,steel has entered the economic and social development in large quantities.At present,the stock of steel in China’s building construction has reached a large scale.Systematic understanding of the steel stock and life cycle in building construction has guiding significance for the rational use of future scrap steel.This paper takes the Yangtze river delta as a case study and based on the dynamic material flow analysis,the paper also estimates the historical evolution of steel stocks in building construction in the region since 1949.The results show that in 2016,the total steel stock in building construction in the Yangtze river delta region reached 677 Mt,among them,Jiangsu 46%,Zhejiang 29%,Anhui 16%,Shanghai 9%.From the perspective of steel stock per unit area,Shanghai 9 370 kg/m²,Jiangsu 3 024 kg/m²,Zhejiang 1 929 kg/m²,Anhui 796 kg/m².

Keywords: Yangtze river delta region;building;dynamic material flow;steel stock;historical evolution

中图分类号： F407.31

文献标识码： A

文章编号： 1004-4051(2019)06-0018-05

收稿日期： 2019-03-22

责任编辑： 赵奎涛

基金项目： 国家自然科学基金重点项目“经济新常态下的国家金属资源安全管理及其政策研究”资助(编号：71633006)；中国地质调查局地质调查项目“新兴产业核心矿种全产业链调查评价”资助(编号：DD20190676)

第一作者简介： 程春艳，女，河南信阳人，博士后，主要从事资源产业经济研究，E-mail：chengyan324@hotmail.com。

通讯作者简介： 文博杰，男，河北石家庄人，副研究员，主要从事资源经济与资源战略研究，E-mail：wenbj@cags.ac.cn。

引用格式： 程春艳，文博杰.中国房屋建筑钢铁存量的历史演变分析：以长三角地区为例[J].中国矿业，2019，28(6):18-22.doi:10.12075/j.issn.1004-4051.2019.06.026

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