设计师解析：对中国超高层建筑的现状分析和探讨

随着我国经济和科学技术的发展，超高层建筑逐渐盛行。建筑师越来越重视建筑个性化的体现。尤其近几年，各种新型复杂体型及复杂结构体系大量出现，截至2012 年，我国共建成超高层建筑94 幢。

2013~2018 年，我国计划建成250m 以上的超高层建筑共计164 幢，除超高层建筑数量不断增多外，其高度近年来也在不断刷新。500m 以上的超高层建筑增多，部分塔楼高度已突破600m，如上海中心大厦，其主体建筑结构高度为587m，总高度为632m。建成之后将成为世界第一绿色摩天高楼，并与420.5m 的金茂大厦、492m 的环球金融中心共同构成浦东陆家嘴金融城的新三角。正在设计中的深圳平安金融中心塔楼桅杆顶高度将超过600m。


我国已建成的超高层建筑高度统计（截至2012年）


我国计划建成的超高层建筑高度统计（2013~2018年）


我国已建成超高层建筑分布（截至2012年）


我国计划建成的超高层建筑分布（2013~2018年）

框架- 核心筒是目前高层及超高层结构中应用最广泛的结构形式之一。由于有实腹筒存在，我国《高层建筑混凝土结构技术规程》将其归入筒体结构。核心筒除了四周的剪力墙外，内部还有楼、电梯间的分隔墙，核心筒的刚度和承载力都较大，成为抗侧力的主体，框架承受的水平剪力较小。






250m以上超高层建筑结构体系类型分布


各结构体系在不同高度超高层建筑中的分布（截至2018年）



为了使周边框架柱参与抗倾覆、增大结构抗倾覆的能力，在核心筒和框架柱之间可设置水平伸臂构件。伸臂构件使一侧框架柱受压、另一侧框架柱受拉，对核心筒形成反弯，减小结构的侧移和伸臂构件所在楼层以下核心筒各截面的弯矩。设置水平伸臂构件的楼层成为加强层。为了进一步增大结构的刚度，使周边的框架柱都参与抗倾覆，可在设置伸臂构件的楼层设置周边环带构件。设置加强层后，框架- 核心筒结构的建造高度与筒中筒结构的建造高度接近。


上海中心大厦结构体系

扭拧的麻花，看121层上海中心大厦从开工到封顶全记录

http://bbs.co188.com/thread-8778501-1-1.html

在建的上海中心大厦塔楼建筑高度632m（结构高度为580m），共124 层。塔楼抗侧力体系为巨型框架- 核心筒- 外伸臂结构体系。在8 个机电层区布置多达6 道两层高外伸臂桁架和8 道箱形空间环形桁架，由箱形空间环形桁架和巨柱形成外围巨型框架。此抗侧力系统已超出一般意义上的由少量外伸臂桁架及巨柱构成的核心筒-巨型柱- 外伸臂结构体系，形成了巨型框架- 核心筒- 外伸臂抗侧力体系。无论是从抗侧效率还是结构的安全度方面，均有一定的提高及创新。


深圳平安金融中心结构体系


深圳平安金融中心结构体系分解

660米深圳平安金融大厦方案及施工现场(在建中)

http://bbs.co188.com/thread-8787542-1-1.html

在建的深圳平安中心大厦塔楼高度648m，共104 层，采用巨型斜撑框架- 核心筒- 钢外伸臂体系，主要由型钢混凝土巨柱、钢筋混凝土核心筒、钢外伸臂、空间周边双榀桁架、巨型斜撑以及角部巨型V 形支撑等部分组成。沿塔楼全高设置4 道钢外伸臂，将核心筒与巨柱有效地连接在一起，从而控制层间位移，改善结构的性能和冗余度，增加结构抗侧刚度。7 道空间双桁架及单角桁架均匀布置于每区避难/ 机电层，连接巨柱，将塔楼的外围形成巨型框架，承担大部分由侧向力引起的倾覆力矩。


天津高银117大厦结构体系

在建的597米天津高银金融117大厦(方案及施工)

http://bbs.co188.com/thread-8777417-1-1.html

天津高银117 大厦建筑高度597m，共117 层，采用巨型框架- 核心筒- 巨型支撑结构体系。巨型框架构成的周边结构构成了多道设防的结构体系，提供了强大的侧向刚度。底部节间考虑建筑主入口要求为人字支撑，其余节间采用交叉支撑，以求最大程度地发挥构件效率。由于建筑方面要求弱化交叉支撑的视觉效果，避免斜支撑及边梁柱相互交叉导致传力路径不清晰，设计中采取了将斜撑与周边框架在平面上错开的方案，两者相互独立。


250m以上超高层建筑材料类型（截至2018年，共258幢）

进一步从材料角度分析超高层建筑结构体系的发展。国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主，而我国以钢- 混凝土混合结构居多。以材料为分类标准，统计了我国250m 以上各超高层建筑结构体系的使用率。钢- 混凝土混合结构之所以得到较大发展，是因为其可有效地将钢、混凝土构件进行组合，既具有钢结构的技术优势，又具有混凝土造价相对低廉的特点。如上海环球金融中心及金茂大厦内部均为钢筋混凝土核心筒，外框为型钢混凝土柱及钢柱；正在建设中的上海中心采用了巨型框架- 核心筒- 外伸臂结构体系。


超高层建筑实际工程造价统计


上海中心大厦土建工程各部分造价对比（相对于塔楼总建筑面积）

超高层建筑作为体现一个地区的标志性的载体，不仅承担着重要的使用功能作用，而且组成了一个城市的天际线。因此，超高层建筑设计不能仅从建筑方面考虑，也不能仅从结构效率方面出发，它是一个综合的产物，需要各方面的协调。超高层建筑结构工程造价的影响因素主要包括：建筑造型与平面布置、建筑物所在地区的地震烈度、结构体系选型以及各个国家结构设计规范等。

设计师总结
由数据分析可得到如下结论：
（1）我国超高层建筑的数量和高度都在迅速发展。
（2）我国超高层建筑的分布地域明显由长三角、珠三角地区向全国其他区域扩展，环渤海地区以及部分二线城市超高层建筑发展快速。
（3）我国超高层建筑结构体系与塔楼高度有一定关系，随着塔楼高度的增加，巨型框架和巨型支撑应用较多。
（4）我国混合结构是超高层建筑结构材料应用的主流。
（5）我国超高层建筑的结构造价占总造价的30%~40%，随着塔楼高度的增加，结构造价将有所提高。

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