19世纪30年代在芝加哥了出现第一幢摩天楼，从那时开始，超高层建筑一直认为是世界大都会的形象标志。1930年竣工的高达319m的克莱斯勒大厦将建筑带入了一个新高度，从此超高层建筑登上了历史舞台。我国的超高层建筑发展始于上世纪90年代。经过二十多年的发展建设，我国的超高层建筑也如雨后春笋般发展起来。

▲ 国内正在建设的超高层建筑

今天和小编一起看看目前国内正在施工的超高层都是如何设计的吧。

▲ 国内正在建设的 超高层建筑

1 高银117大厦

状态：主体结构封顶，停工

▲ 天津117大厦（@CTBUH）

▲ 典型平面

结构外框采用巨型柱+巨型支撑+水平横梁组成的巨型支撑筒体。巨型支撑筒体承担了主要的抗侧力作用。巨型支撑筒主要由位于建筑平面角部的4根六边形巨柱、9 道环带桁架(兼转换桁架)及巨型支撑组成。

▲  天津117结构体系组成

4 根巨柱位于建筑平面角部，沿双向内倾0. 88°的布置，从下至上分为9 个截面,巨柱底部截面面积最大，约45m2，沿高度方向逐渐收缩至顶部截面面积约5.4m2。巨柱采用异形钢管混凝土柱的形式。

▲  环带桁架、立面支撑与巨柱连接形式

巨型支撑沿塔楼高度方向布置在被环带桁架分割形成的9 个区间内，其中2~9 区采用交叉支撑布置形式，1区由于底部大堂建筑功能的需求采用人字撑布置形式。巨型支撑采用箱形截面，沿建筑平面进深方向与环带桁架及次结构柱错开布置在两个平面内(净距200mm)。该布置方式避免了次结构柱将竖向荷载传递至巨型支撑，受力清晰，简化了次结构柱与巨型支撑之间的节点构造。

▲   巨型支撑筒与核心筒的水平剪力及倾覆力矩分配图

从倾覆力矩内外框各层分担情况看，外框筒分担了各层约 80％的倾覆力矩。从层剪力和倾覆力矩内外筒分担比例分析看，  塔楼所选取的带有巨型支撑的巨型框架结构体系，显著缓解了传统钢－混凝土混合结构高层，混凝土内筒强，型钢外筒弱 ，对结构产生的的不利影响。外筒成为抗侧的第一道防线，核心筒内筒成为第二道防线。在实现多道设防的前提下，明显降低了混凝土核心筒在罕遇地震下刚度退化，内力重分配对型钢外框架的不利作用，显著的提高了结构的整体安全储备。

▲    天津117施工现场图

2 绿地金茂国际金融中心

状态：出地面

▲  绿地金茂国际金融中心 （@CTBUH）

绿地金茂国际金融中心，建筑高499.8m，结构高478.20m，地上104层，地下5层。塔楼平面布置基本为方形，在四个角部分别设置两个Ｌ形巨柱。建筑底部平面尺寸约为57ｍ×57ｍ，顶部平面尺寸约为43ｍ×43ｍ，塔楼高宽比为8.4。

▲  平面布置示意图

塔楼从下至上共采用４ 道拱结构替代常用的环形桁架，其设计灵感来自于南京古城门的拱形意 象。拱 结构将重力荷载直接传递至角部的八根Ｌ 形巨柱，并在空中大堂形成无柱空间，实现了结构高效和建筑美观的融合。

塔楼结构体系采用“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”，如上图所示。 核心筒底部外边长约31.9ｍ×31.1m，高宽比约为15.9。 依次从54层收进东西侧外墙、73层斜墙收进四角、84层收进南北侧外墙且东西侧斜墙收进内墙，共进行了三次收进，收进后核心筒仍为方形，外边长约为20.30ｍ×19.55ｍ.

▲ 核心筒平面布置示意图

塔楼共布置有三道伸臂桁架，每道伸臂桁架跨越两层，上层为高度8.8ｍ 的空中大堂层，下层为高度６ｍ 的设备层，分别位于21~22 层、52~53层和81~83层。与伸臂桁架对应两层的外框设有组合拱桁架，即上层为拱桁架，下层为环带桁架。组合拱桁架增强了角部四组巨柱之间的联系，使外部框架成为一个整体。伸臂桁架协调了外框与核心筒之间的变形差异，组合拱桁起到传统环带桁架联系巨柱、兼做转换次框架作用，且转换效率更高。

▲  拱桁架组成示意图

根据合理拱轴线的理论公式，确定了各层拱桁架的最终形态。 采用合理拱轴线方案，拱结构在竖向荷载下所受最大弯矩明显减小，用钢量可节省约200ｔ。 此外，拱结构截面最大板厚由100ｍｍ 减少至75ｍｍ，降低了焊接难度。

▲  合理拱轴线优化

拱结构除承担竖向荷载作用外，也承担一部分水平荷载，拱内产生弯矩。 在拱角点处增设角撑，使其与四折线拱、外框梁及巨柱形成拱形桁架。 斜撑轴力可使拱产生与水平荷载下相反的弯矩，使拱在水平荷载下弯矩减小。 设置角撑可使拱结构所受最大弯矩减小约25％。

目前现场施工情况如下所示。

3 苏州中南中心

状态：完成主塔楼核心筒正负零浇筑

中南中心设计高度原先是729米，因项目长时间停工，期间国家出台“限高令”，中南中心不得已将高度调整至500米以下，彻底退出中国第一高楼争夺战。

▲  苏州中南中心原设计方案 （@GENSLER）

苏州中南中心，方案调整后，建筑高499.15m，结构高487.2m，地上103层，地下6层。 塔楼各层平面均呈八边形，与建筑体型相对应，在八边形的每一个角部均布置矩形型钢混凝土巨柱，其最大平面尺寸为4.9ｍ×3.3ｍ。 各层平面尺寸沿高度方向逐层收进。 底部平面尺寸约为67.2ｍ×67.2ｍ，顶部收至60ｍ×60ｍ。 ８ 根巨柱整体向内倾斜，最大倾斜角度约为1.8°。

塔楼结构体系采用“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”，全楼共设有８ 根巨柱、９ 道环带桁架、3道伸臂桁架。 巨柱采用型钢混凝土柱，环带桁架和伸臂桁架均为钢结构。 伸臂桁架将巨型框架与核心筒相连，增强了框架对结构整体抗侧的贡献。

塔楼核心筒全楼竖向无收进，其平面尺寸约为33.5ｍ×33.5ｍ。核心筒平面呈八边形，主要由内外筒体的翼墙和连接翼墙的腹墙组成。底部翼墙的最大厚度为1200ｍｍ，并沿高度方向逐渐收小至400ｍｍ；腹墙厚度则由底部的900ｍｍ 逐渐收至顶部的500ｍｍ。核心筒中混凝土最大标号为C80。

▲  核心筒布置示意图

现场施工情况如下图所示。

4 河西鱼嘴G97超高层

状态：复工

5 西安国际思路中心大厦

状态：主体结构施工至60层

西安国际思路中心大厦，建筑高度498m，结构高度479.7m，地上101层，地下4层，建成后将成为西部第一高楼。设计中将塔楼建筑形体与结构效率相融合，建筑平面尺寸在底部最大，向上逐步收进，此形体具有较好的结构稳定性，且结构质量也自下而上逐步减小，可有效降低地震作用。

在建筑平面的四个切角部位，布置间距较小而截面尺寸较大的角柱。而在建筑四个主立面位置，仅布置两根截面尺寸较小的中柱，角部框架柱群同时承受结构侧向荷载和竖向荷载，中部框架柱主要用于承受竖向荷载。

塔楼主体结构为“框架-核心筒-伸臂桁架”体系。 基于建筑体型和平面布置，塔楼主体结构外框架共设置24 根异形框架柱，框架柱之间通过外框梁形成外框架抗侧力整体结构，核心筒居中布置，外框架与核心筒之间通过径向楼面梁相连，形成楼面结构体系。 结合建筑自下而上逐步收进的外在形态，核心筒在结构中部进行收进处理。

由于西安地区地震烈度较高（8度0.2g），设置传统的伸臂桁架，虽然可以有效提高结构抗侧刚度，但是在增大结构刚度的同时，也增加了结构吸收的地震力。 因此，该项目中采用的为粘滞阻尼伸臂桁架与刚性伸臂桁架相结合的方案。

通过比选可知，阻尼伸臂的设置，可有效增加结构的附加阻尼，降低地震响应，但阻尼伸臂对结构刚度帮助不大。 因此，综合考虑结构耗能能力、结构刚度需求，最终的伸臂桁架设置方案1、2两道伸臂为刚性伸臂，3、4两道伸臂为阻尼伸臂。

6 武汉绿地中心

状态：建成

武汉绿地中心，原建筑设计高度636m，由于民航净空限高原因，方案调整后的建筑高度为475m，地上99层，建成后为华中第一高楼。

塔楼平面近似为一个三角形，三个角和三条边均采用弧形，沿建筑高度方向逐渐收缩。 三角形从结构效率方面来看是一个比较高效的平面形状，在三个角部布置了面积较大的巨型竖向构件以最大限度的发挥其整体空间作用。 采用三角形平面的典型超高层如828m的哈利法塔，518m的大连绿地，460m的苏州中心北塔，450m的南京紫峰大厦，407m的昆明春之眼主塔，299.7m的济南普利中心，259m的德国法兰克福银行等。

主塔楼结构抗侧力体系为“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”，巨型框架由12根巨柱、9道环带桁架以及巨柱之间支撑组成，并设有三道伸臂桁架。外框柱除12根巨柱外，其余巨柱间重力柱均立于环带桁架之上，并与上部环带桁架通过带长圆孔的滑动节点连接。

位于主塔楼各加强层的周边环带桁架同时兼作位于建筑周边的钢柱的转换桁架。为了最大化建筑使用空间，主塔楼环带桁架在平面上贴建筑板边线设置，呈平面折线形，而一般超高层结构环带桁架为直线形。在立面上，环带桁架随建筑形态倾斜，与巨柱斜率相同，倾斜角度约２° ~５°，为空间异形环带桁架。桁架因折线形态导致了附加的扭矩，会产生较大的平面外变形。

为提高折线环带桁架的抗扭刚度，加强结构安全性，在环带桁架上、下弦楼面设置1.5m 高楼面桁架或者1m 高楼面钢梁连接桁架节点与核心筒，对桁架进行平面外支撑，将桁架法向水平分力直接传递至核心筒横向剪力墙。在环带桁架节点处设置楼面水平支撑，楼面水平支撑采用双角钢拼成的T形截面，同样直接连接桁架与核心筒，将环带桁架法向水平力传递至核心筒横向剪力墙。楼面水平支撑顶低于楼板底，不直接传递竖向荷载，仅作为环带桁架侧向约束用，可独立承担水平分力。

武汉绿地中心于2010年12月在长江南岸破土动工；2016年底，主塔超越438米的武汉中心大厦，成为华中第一高楼；2019年1月28日，武汉绿地中心主体结构正式封顶。

7 苏州中心北塔

状态：通过方案评审

苏州中心北塔，建筑高度460m，地上100层。为三塔连体结构，层以上为三塔连体结构，分别位于  46~51层、 76~79 层、 97~100 层。在方案初期还设置了四道斜杆将外框与核心筒联系起来，以减少核心筒与外框之间的差异变形。分析结果表明，三个筒体通过连体相连，整个结构的刚度已可以满足刚度需求，四道斜杆对结构整体刚度的贡献不明显。

▲  结构体系组成示意图

塔楼平面呈三角形，17层以下为混凝土结构，三个筒体通过楼面连接为一个整体，17层以上塔楼一分为 三，成为三个独立的筒体，分别通过三个连体相连。 如下图所示。

该塔楼的造型与328m高的华西龙希国际大酒店非常相似，均是三个筒体通过多个连体相连。类似的三塔连体超高层结构还有368m的南京金鹰天地广场，285.6m的温州中心以及100m的宝安公共文化艺术中心等。

▲  超高层三塔连体案例

8 成都绿地

状态：完成最后一次核心筒顶升，楼体高度已达448米

成都绿地中心，建筑高468m，结构452.1m，地上101层，地下5层。主塔楼外形独特，外立面由沿塔楼平面中心对称且自下而上逐渐变化的三棱锥组成。每一层的建筑平面均不同，十六边形是基本形状，并由于柱子内外倾的变化而呈现八边形、二十四边形、三十二边形的平面形状。

塔楼结构体系采用“巨型斜撑框架-核心筒-伸臂桁架”。与建筑体型相对应，在十六边形的每一个角部布置一个钢骨柱。钢骨柱沿建筑高度方向倾斜，斜柱与竖向平面的夹角很小，在0.8度至8.2度之间。在柱内力较大的中部楼层和下部楼层(第77层以下)，斜柱倾斜度很小，在4度以内。巨柱采用型钢混凝土截面，含钢率在4%-7%左右。钢骨柱的尺寸在底层最大直径为第二十四届全国高层建筑结构学3.2m，沿着高度方向逐渐减小至1.2m。

核心筒从底部至50层的平面尺寸为28m×28m，在50层至61层之间翼墙向内倾斜，61层及以上楼层核心筒平面尺寸为24m×24m左右。核心筒翼墙最大厚度在底层为1.0米左右，沿高度方向逐渐减至0.4米，腹墙厚度在底层为0.8米，在高区减为0.4米

沿塔楼高度方向，利用机电层布置三个外伸臂桁架加强区，分别位于第23至26层，第47至50层和第98至100层。在平面上每个外伸臂区拥有8榀三层高的外伸臂钢桁架用以协调核心筒与巨型框架的变形，提高结构的整体刚度。

巨型斜撑，型钢混凝土巨柱和外环梁共同组成巨型斜撑外框架，作为塔楼的次级抗侧力体系。在外围斜撑变化倾角的楼层，一方面布置较大截面的外框环梁以帮助承担外周斜撑产生的水平分力，另一方面也在楼面布置水平斜撑以帮助承担外周斜撑产生的水平分力。巨型斜撑提高了外框的刚度和抗剪承载力，斜撑是抗侧力的重要组成部分，但由于各楼层环梁搁置在斜撑上使得斜撑承担部分竖向荷载。在每个区的起始层和终止层，竖向斜撑与外框巨柱相连，把斜撑中的荷载传入外框巨柱，从而避免竖向斜撑承担过大荷载造成构件尺寸过大影响建筑外观。

9 万科陆海国际中心

状态：主体结构封顶

▲  重庆万科陆海国际中心 （@CTBUH）

万科陆海国际中心，建筑高度458.2m，结构高度429.8m，地上98层，地下四层。2022年6月18日，陆海国际中心主塔楼完成结构封顶，正式位列全球已建成及已封顶建筑高度第18位。被世界高层建筑与都市人居学会（CTBUH）授牌“重庆市最高建筑”。

目前塔楼主体结构已完成封顶，超越重庆朝天门，成为重庆最高的建筑。

10 绿地山东国际金融中心

状态：核心筒封顶

绿地山东国际金融中心，建筑高度420m，结构高度407m，地上88层。塔楼首层接近正方向，在上部楼层在东西两侧逐渐收进，而南北方向尺寸保持不变，因此顶部楼层为矩形。塔楼下部为办公楼层，顶部为酒店。沿高度布置了8 个避难楼层。

塔楼结构体系采用“框架-核心筒-伸臂桁架”。主要抗侧体系由钢筋混凝土核心筒和周边框架组成，在71层通过伸臂桁架和转换桁架将核心筒连接到周边的框架柱，在41层设置环带桁架。办公区楼层外框由16根框架柱，柱距为10m，在71层通过转换桁架变为28根框架柱，柱距为5m。

核心筒从低区到高区存在收进，角部使用斜墙进行转换，斜墙位于71 层至75 层之间，如下图所示。斜墙段按中震弹性设计，斜墙内收产生的水平力不考虑楼板作用，设计拟在斜墙周边埋置型钢，水平力全部由型钢承担。竖向型钢柱布置在斜墙角部，上下延伸两层。水平向型钢梁在71层和75 层的楼板平面位置处，沿着核心筒外墙连续布置。如下图所示的型钢布置可形成一个自平衡的荷载传递路径，从而抵消斜墙内收产生的水平力。

目前，塔楼已与2022年6月9日 核心筒封顶。

10 南京金融城二期C1塔楼

状态：塔楼核心筒施工至200m

南京金融二期C1塔楼，建筑高度426m，结构高度416.6m，地上88层，地下5层。塔楼1~61 层接近方形，在62 层之上建筑平面收进东北角1/4，在79 层之上建筑收进西北西南两个角部，仅留下一个东南角延伸到88 层。

C1塔楼拟采用“框架-核心筒-伸臂桁架”结构体系，其中框架由钢骨混凝土柱、钢梁组成，核心筒为钢筋混凝土核心筒，在18层、50层设置了两道高度为6米的伸臂桁架，18层、50层、60层和77层设置了四道高度为6米的环带桁架。

核心筒为接近正方形的平面，底部轮廓尺寸约 27.2m×30.5m，米，其底部外墙厚度为1.5~1.0 米。随高度增加核心筒外墙厚度也在不断减小。

目前C1塔核心筒施工高度达200米，C3塔楼已完成封顶。

11 昆明春之眼主塔

状态：塔楼施工至11层左右

昆明春之眼主塔，建筑高度407m，结构高度381.8m，地上81层，地下4层，为抗震设防烈度8 度区建筑高度超400m 的超高层建筑之一。1~9层为商业区域,，10~63 层为办公区域,，64~76 层为酒店区域，77 层及以上为观光楼层、设备层和塔冠。主楼平面由低区三角形逐渐向高区呈三叶草形状变化，主楼底部平面尺寸约为61m×61m。

主楼采用“巨型支撑框架-钢筋混凝土核心筒”结构体系。考虑到地震烈度较高,在不同部位设置了屈曲约束支撑(BRB)及黏滞阻尼器以提高结构的抗震性能。BRB 在受拉和受压时都可屈服而不屈曲，克服了传统支撑体系的缺点,能够先于其余支撑构件屈服，控制支撑受力。

▲  结构体系组成示意图

主楼外框采用巨型支撑框架结构（图中H0 为支撑区段高度），主要由巨柱、巨型支撑、转换桁架、边柱及框架梁组成。巨柱在平面3 个角部成对设置（共6 根），采用异形钢管混凝土柱,外形呈不规则五边形，巨柱截面尺寸沿竖向收分7 次，底部柱截面最大,截面面积约14.9m2，顶部柱截面最小,截面面积约1.7m2 。

巨型支撑为按贝壳支撑，沿主楼外立面曲面布置在外框表面，其支撑交叉点约位于支撑区段高度H0 的3/ 4 处。“贝克支撑”源自离散类型优化，与X支撑类似，只是中心节点出现在支撑模块3/4高度处，而非中间高度。

结构设计中在巨型支撑区段上端部设置了BRB 以控制各地震水准下的巨型支撑轴力，对巨型支撑形成有效保护的同时，通过减小外框在大震下的刚度,从而提高其他构件(如连梁、外框梁)的消能作用。

钢筋混凝土核心筒位于建筑平面中心,呈以六角形为中心的Y 形，其给主楼提供了较大抗侧刚度。核心筒沿建筑高度方向主要收分两次，首先在10、22、34 层依次收进Y 形核心筒的翼墙，然后在53层对收分后的六角形核心筒进行脱壳收分，形成尺寸更小的六角形核心筒。  

为了满足云南地区对超高层建筑减震耗能设计的要求，进一步提高超高层建筑物的抗震性能，8~51 层每对巨柱之间设置单斜杆形式（跨3层）的黏滞阻尼器，在设备层(52 及63 层)的核心筒角部与每个巨柱之间布置悬臂桁架及黏滞阻尼器，每个悬臂桁架端部布置有两个黏滞阻尼器。 目前塔楼施工至11层左右。

12 武汉长江中心

状态：塔楼施工至8层

武汉长江中心，建筑高度380m，结构高度370.9m，地上83层，地下三层。平面尺寸55m×55m，核心筒尺寸为28m×29m，顶部收进至28m×25m。

结构体系采用“密柱框架-核心筒”结构体系。密柱外框由48根异形CFT柱组成，柱距为4.5m，裙梁高度为0.9m，裙梁跨高比为5，外框开洞率为67%。

由于外框的开洞率较大，外框空间作用较弱，底层外框架分担的倾覆力矩约为27%。

考虑到建筑幕墙设计与结构的结合，在满足结构设计的同时保持建筑外观效果，设计中将外框柱局部凸出室外跟随幕墙造型，框架梁柱节点偏心布置，实现了良好的建筑效果。

目前塔楼核心筒施工至23层，外框施工至8层。

13 深圳恒大中心

状态：停工

深圳恒大中心，建筑高度393.9m，结构高度387m，地上71层，地下6层。设计概念以“天圆地方”这一中国传统文化思想作为出发点，通过建筑语言对其进行了诠释。塔楼平面为圆角正方形，底部为63mx63m，顶部平面为55mx55m。底层平面各方向的直段长度51m，随建筑高度逐渐减小为27.4m。底层平面转角半径为6m，随建筑高度逐渐增大至13.8m。建筑形态自下而上逐渐收分，底部方正，顶部圆润，挺拔而充满张力展现传统而又多元的城市形象。

塔楼结构体系采用“巨型框架-核心筒-伸臂桁架**”**，并利用各区避难层/设备层设置环带桁架兼作转换桁架，同时为加强结构抗侧刚度而设置一道伸臂桁架。外框架由八根巨柱、各区避难层/设备层设置环带桁架组成，承担结构的水平荷载和竖向荷载，为结构提供部分抗侧刚度和抗扭刚度。环带桁架同时作为重力柱的吊点或支承点，即兼作转换桁架。

巨柱采用异形钢管混凝土，为了满足建筑功能及外幕墙立面划分的需求,巨柱截面底层采用复杂的五边形，11~71 层采用相对简单四边形,巨柱截面由异型五边形变化为四边形的过程需要在10 个楼层内完成。

核心筒平面总体呈矩形,并偏心布置。底层核心筒平面尺寸为34.9m×27.15m，相对塔楼平面中心的向北偏置约2m，核心筒的高宽比约14.3。核心筒在中区和高区逐步收进，且仅取消南侧的部分核心筒，导致核心筒进一步向北偏置,相对塔楼平面中心的向北偏置约7. 5m。低区、中区和高区的偏心量分别约 1.7m、5.2m 和 7.0m，偏心量达到 3.0%、9.6%和 13.2%。

目前项目基坑开挖完成，整体项目处于停工状态。

14 招商太子湾大厦

状态：底板施工

招商太子湾大厦，建筑高度371m，结构高度282.7m，塔冠高91.3m，地上59层，地下5层。塔楼低区平面接近方形，平面尺寸约为48.4X48.4m，到高区平面接近为圆形。

塔楼结构体系采用“巨柱框架-核心筒-环带桁架”，分别在F29、F37~F39M、F46层设置三道环带桁架，其中位于F37~39M的两层高的环带桁架兼做转换桁架，将酒店区的16根框架柱转换为八根巨柱。

塔楼低区核心筒尺寸为26x29.4m，在F39M~41层，核心筒双向收进，收进后尺寸为23.86x25.75m，东西方向最大收进斜率为1：4.2，斜墙段受力较为复杂。外墙尺寸为1400~600mm，内墙尺寸为600~350mm。

F39M层既是转换桁架的上弦楼层，也是斜墙段的起始楼层，该层楼板受力复杂，根据楼板应力分析结果，该层楼板采用了钢板组合楼板以保证核心筒与外框之间水平荷载的顺利传递。

15 中信金融中心

状态：核心筒施工至5层

▲  深圳中信金融中心 （@GENSLER）

中信金融中心，建筑高度300m，结构高度289m，地上62层，地下5层。塔楼建筑平面底部为标准的正方形，建筑平面角部沿高度逐渐切角。首层建筑平面尺寸为54.7m×54.7m，高宽比为5.3:1。

当结构对刚度需求不大时，利用环带桁架的“虚拟伸臂”效应来提供刚度，可最大程度减小传统的伸臂桁架对建筑使用功能的影响，也减缓了结构加强层出的刚度突变。环带桁架上下弦的楼板是核心筒与外框之间剪力传递的重要构件，是环带桁架“虚拟伸臂”效应的重要保证。因此，需采用合理的分析方法来确定加强层的楼板厚度。虚拟伸臂的具体原理及分析可参加论文《超高层建筑结构环带桁架的研究与设计》或  上一篇文章  。

小结

▲  国内正在施工的超高层建筑

可以发现，大多数的超高层建筑采用的结构体系依然是“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”，通过伸臂桁架与环带桁架，使巨型框架与核心筒发挥协同作用，共同抵抗水平荷载。这与之前统计的已建成的超高层结构案例的比例相似。