【博牛结构优化】杭州超高层建筑结构选型及分析（干货）

随着我省经济的快速发展，超高层建筑每年呈递增趋势，特别是杭州作为“准一线”城市，更是加快了超高层建筑建设的步伐。虽然有诸多的案列可以参考，但每每遇到自己要设计或建造超高层建筑，还是疑惑重重。到底选用哪一种结构形式，哪一种结构体系，是设计前期重点考虑的问题。博牛以曾经服务过的超高层建筑为基础，结合现有的文献资料，对杭州地区超高层建筑的结构类型、优劣势以及成本进行分析，供同行参考。

超高层建筑结构类型

1

    杭州市区抗震设防烈度为7度（0.10g），萧山区、滨江区为6度设防，50年一遇基本风压值为0.45kN/m²，场地类别常见的为三类，局部区域为二类或四类。常见的高层结构体系按照高度分类如下：  

结构构件分类如下：

注：本表中型钢混凝土归类于混凝土结构，钢管混凝土归类于钢结构，型钢混凝土和钢管混凝土属于混合结构范畴。

  按规范，各结构体系适用高度如下：

 

200m以内超高层结构分析比较

2

    200m以内超高层建筑主要采用三种结构体系，A：框架核心筒结构方案、B：支撑结构方案、C：异型体系结构方案。

    A：框架核心筒结构方案。是指由外围梁柱组成的框架体系与中心筒体共同组成的结构体系，基本构成分为两种形式：a）型钢混凝土柱+混凝土梁+内置型钢混凝土核心筒、b）钢管混凝土柱+钢梁+内置型钢混凝土核心筒；

    B：支撑结构方案。支撑结构方案基本上以钢结构为主，总体刚度偏柔，一般需结合建筑体型布置支撑，需结合设备层情况设置刚臂桁架。支撑结构是一种高效的结构构成，基本构成分为两种形式：a）钢管混凝土柱+钢梁+内支撑+空间外支撑+刚臂桁架、b）钢管混凝土柱+钢梁+支撑内筒+刚臂桁架。

    C：异型体系结构方案。根据建筑造型及功能要求，结构体系在选型上必须结合建筑外形特色，结构构件既是承重和抗侧力构件，又兼做建筑装饰构件，这就衍生出了多样的结构体型形式，更加具有空间化特色，同时也加大了施工难度，一般建造成本较高。目前比较有代表性的有：钢管混凝土网格筒+钢骨混凝土核心筒。

工程造价及优缺点分析

3

    根据现有工程统计，针对不同高度，博牛分别对纯混凝土、纯钢结构以及混合结构的综合造价进行统计，得出下表：

从图表中我们能够概括以下 2 点：

1、对于100m以下的建筑，纯混凝土结构具有一定的经济优势，但总体上，三者相差不大。

2、超过100m的建筑，随着高度增加，混合结构造价优势越来越明显。

从目前工程实践反馈的情况来看，三者优缺点的对比如下：

总结

4

    随着建造高度的增加，钢的比重尤其是型钢的比重会越来越大，当建筑高度在100m以上时，由于混凝土的自重较大，墙柱所占的建筑面积越来越大，建筑自重很大，又增加了地震作用和基础造价成本，因此，建筑越高，越不适合采用纯混凝土结构；而纯钢结构因其刚度偏小，当高度较高时，舒适度和刚度的控制增加了建造成本；匹配度较好的混合结构能极大程度上兼顾两者的性能，是一种较好的结构构成形式。以目前的钢材价格及工程实践经验来看，在100m~200m的高度范围内，钢管混凝土柱+钢梁+钢骨混凝土核心筒（或支撑筒）是既能缩短建造周期又能节省建筑造价的最佳结构形式。

作者简介：

吴建军——博牛结构优化工程师，擅长多高层钢结构优化设计，对钢结构、复杂结构体系有深入的研究，主持完成国内外多项复杂钢结构工程的设计与优化工作。