我国高度250m以上超高层建筑结构现状与分析进展_丁洁民

层区布置 6 道两层高的外伸臂桁架和 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。在建的深圳平安中心大厦（ 图 7） ，采用巨型 斜撑框架-核心筒-外伸臂体系。结构设置了 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，改善结构的承载性能，增加了承载冗余 度和结构抗侧刚度。7 道空间双桁架均匀布置于每 区避难 / 机电层，用于连接巨柱，将结构的外围形成 巨型框架，承担大部分由侧向力引起的倾覆力矩［2］。
的超高层建筑土建工程造价约占建安造价的3035当高度超过600时土建工程造价将超过建安造价的35超高层建筑地下部分与地上部分土建造价之比约超高层建筑实际工程造价统计figconstructioncostsuperhighrisebuildings10上海中心大厦土建工程各部分单位面积造价fig10comparisonvariousconstructiondivisionsshanghaitower抗风优化设计研究随着建筑高度不断增加结构抗侧刚度趋于变柔阻尼降低结构对风作用更加敏感因此建筑形态成为超高层建筑结构设计中一个重要的控制因素
作者简介： 丁洁民（ 1957— ） ，男，江苏泰兴人，工学博士，教授。E-mail： djm@ tjadri. com 收稿日期： 2013 年 9 月
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0 引言
近几十年来，我国陆续建成了一批超高层建筑， 包括金茂大厦（ 地上 88 层，总高度 420 m） 、广州西塔 （ 地上 103 层，总高度 432 m） 、上海环球金融中心（ 地 上 101 层，总高度 492 m） 。随着社会经济的发展，超 高层建筑正向着更高的方向迈进，比如上海中心（ 地 上 124 层，总高度 632 m） 、武汉绿地中心 （ 地上 125 层，总高度 606 m） 、深圳平安国际金融中心（ 地上 120 层，总高度 648 m） 。超高层建筑的结构体系的创新 不仅对超高 层 建 筑 的 安 全 性 和 经 济 性 影 响 较 大，而 且对开拓建筑空间形式和使用功能具有重要作用， 是超高层建筑设计及建造中的核心技术。在超高层 建筑迅速发 展 的 同 时，结 构 的 分 析 和 设 计 面 临 新 的 挑战。
1 我国超高层建筑发展现状
1. 1 建筑高度 截至 2012 年底，我国共建成高度超过 250 m 的
超高层建筑 94 幢，其高度分布比例如图 1 所示。高 度 250 ～ 300 m 的超高层建筑数量最多，约占建筑总 数的 59% ； 高度 500 m 以上超高层建筑仅 1 幢； 港澳 地区超高层建筑共计 18 幢，约占总数的 20% 。这一 阶段国内典型超高层建筑，有上海环球金融中心（ 高 度 492 m） 和深圳京基金融中心（ 高度 442 m） 。
2013—2018 年，我 国 计 划 建 成 高 度 250 m 以 上 的超高层建筑共计 164 幢，如图 2 所示。与图 1 相 比，高度 300 ～ 400 m 的超高层建筑数量显著增多，约 占总数的 43% 。港澳地区超高层建筑共 2 幢，约占 总数的 1. 2% 。
除超高层建筑数量增多外，超高层建筑 的高度 近年来不断增加。高度 500 m 以上的超高层建筑增 多，部分建筑高度已突破 600 m。如上海中心大厦， 总高度 632 m。建成之后将与高度 420 m 的金茂大 厦、492 m 的环球金融中心共同构成浦东陆家嘴金融 城的新三角。建造中的深圳平安金融中心塔楼桅杆 顶高度为 648 m。 1. 2 分布地区
巨型框架-核 心 筒-巨 型 支 撑 结 构 具 有 多 道 抗 震 防线。设置 巨 型 支 撑 可 提 高 结 构 抗 侧 刚 度，且 减 小 刚度突变； 水平地震作用下，巨型支撑可提高外框架 刚度，使框架底部剪力和弯矩明显提高。
图 6 上海中心大厦结构体系 Fig． 6 Structural system of the Shanghai Tower
图 5 各结构体系在不同高度超高层建筑中的分布 （ 截至 2018 年底）
Fig． 5 Application of various structural systems in different heights （ by 2018）
图3 Fig． 3
我国已建成超高层建筑分布（ 截至 2012 年底） Distribution of completed super high-rise buildings
in China （ by 2012）
图 4 我国计划建设的超高层建筑分布（ 2013—2018 年） Fig． 4 Distribution of planned super high-rise buildings in China （ 2013—2018）
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我国高度 250 m 以上超高层建筑结构现状与分析进展
丁洁民，吴宏磊，赵 昕 （ 同济大学建筑设计研究院（ 集团） 有限公司，上海 200092）
摘要： 我国 250 m 以上超高层建筑数量日益增加，超高层建筑由长三角、珠三角地区逐渐向全国其他区域扩展，其中环渤海 地区以及部分二线城市中超高层建筑发展迅速。对不同高度的超高层建筑，其常用的结构体系为： 框架-核心筒、框筒-核心 筒、巨型框架-核心筒和巨型框架-核心筒-巨型支撑结构。分析表明： 随着结构高度的增加，巨型框架和巨型支撑应用较多， 混合结构在超高层建筑结构中广泛应用。通过实际工程造价分析，研究了建筑高度、抗震设防烈度、结构材料对超高层建 筑工程造价的影响。分别从超高层建筑形态空气动力学优化和长周期响应方面，阐明了超高层建筑结构分析、设计中的关 键问题。采用黏滞阻尼器可有效降低超高层建筑结构地震响应，对黏滞阻尼器在实际超高层建筑中的应用现状及发展前 景进行了简要介绍。 关键词： 超高层建筑结构； 结构体系； 抗风设计； 长周期地震作用； 耗能减震 中图分类号： TU318 TU973. 14 文献标志码： A
框架-核心筒结构是目前高层及超高层结构中应 用最广泛的结构形式之一。核心筒除了四周的剪力 墙外，内部 还 有 楼 梯 间、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。 为 使 周 边 框 架 柱 参 与 抗 倾 覆，增 大结构抗倾 覆 力 矩 的 能 力，在 核 心 筒 和 框 架 柱 之 间 设置水平伸臂 构 件。 伸 臂 桁 架 使 一 侧 框 架 柱 受 压、 另一侧框架 柱 受 拉，减 小 结 构 的 侧 移 和 伸 臂 构 件 所 在楼层以下核心筒的弯矩。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力矩，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。
2 超高层建筑结构发展新特点
2. 1 结构体系 高度超过 250 m 的超高层建筑结构，一般采用框
架-核心筒、框筒-核心筒、巨型框架-核心筒和巨型框 架-核心筒-巨型支撑 4 种结构体系，分别适用于不同 高度的超高 层 建 筑，如 图 5 所 示。框 架-核 心 筒、框 筒-核心筒适用于高度 250 ～ 400 m 的超高层建筑； 巨 型框架-核心 筒、巨 型 框 架-核 心 筒-巨 型 支 撑 适 用 于 高度 300 m 以上的超高层建筑。
Fig． 1 Statistics of completed super high-rise buildings （ 94 in total by 2012）
图 2 Байду номын сангаас国计划建成的超高层建筑高度统计 （ 2013—2018 年，共 164 幢）
Fig． 2 Statistics of super high-rise buildings in plan （ 164 in total from 2013 to 2018）
Abstract： In China，super high-rise buildings have got rapid development by far，which spread from Yantze Ｒiver delta and Pearl Ｒiver delta to other regions． More notably，in circum-Bohai-Sea region and some second-tier cities， super high-rise buildings show much more significant progress． For buildings with different heights，the frame-core tube，framed tube-core tube，mega frame-core tube and mega frame-core tube-mega brace are commonly adopted． With the increase of height，mega frame and mega brace have more application． Composite structure is the main structural system for super high-rise buildings． Through construction cost of collected projects，the influences of height，seismic intensity and structural material on cost of installation and civil engineering are analyzed． Issues of structural design and analysis，such as aerodynamics modification for wind-resistant and structural response on longperiod seismic action，are illustrated． With the aim of reducing seismic response，viscous damper is widely used as a energy-dissipated measure． Therefore，the applicaiton and prospect of viscous damper on super high-rise buildings are presented at last． Keywords： super high-rise building structure； structural system； wind-resistant design； long-period seismic action； seismic energy dissipation
DOI:10.14006/j.jzjgxb.2014.03.002
建筑结构学报 Journal of Building Structures 文章编号： 1000-6869（ 2014） 03-0001-07
第 35 卷 第 3 期 2014 年 3 月 Vol. 35 No. 3 Mar． 2014
Current situation and discussion of structural design for super high-rise buildings above 250 m in China
DING Jiemin，WU Honglei，ZHAO Xin （ Tongji Architectural Design （ Group） Co．，Ltd，Shanghai 200092，China）
鉴于此，本文针对不同高度的高层建筑，分析各 种结构体系的适用性； 研究超高层建筑工程造价的 影响因素； 探讨超高层建筑抗风优化设计和长周期 地震响应分析中的关键问题； 介绍耗能减震新技术 在超高层建筑结构抗震设计中的应用。
图 1 我国已建成的超高层建筑高度统计 （ 截至 2012 年底，共 94 幢）
截至 2012 年底，我国已建成高度 250 m 以上的 超高层建筑地域分布如图 3 所示，可见，超高层建筑
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主要集中在经济较发达的珠三角和长三角地区； 主 要城市包括上海、香港、广州和深圳。
2013—2018 年，我 国 计 划 建 设 高 度 250 m 以 上 的超高层建筑分布如图 4 所示，可见，超高层建筑分 布区域明显增加，其中环渤海地区将成为超高层建筑 的集中地，二线城市的超高层建筑数量亦显著增加。