【成本管理】超高层结构设计和成本控制

深圳汉国大厦
提高结构的刚度是 本工程的主要目标。 设计时以控制风荷 载位移为目标，同 时验算结构在不同 目标风速下的加速 度。
混凝土楼盖和钢结构组合楼盖的比较 —— 材料用
量
材料 类型
构件
组合楼盖 混凝土楼盖 混凝土 / 组合方案
混凝土 (m3)
墙 柱 梁 楼板 (包含核心筒梁)
29158 8002
-
19820
29158 8002 8598
19820
总计 平均 (m3/m2) 压型钢板 (m2)
56979 0.50 81500
65577 0.58
-
115.1% 115.1%
用钢量 (t)
F15以下墙体内埋
柱 伸臂桁架 梁 总计 平均 (kg/m2)
666
6979 3907 7303 18855 167
• 选择最适合场地施工、质量易控制的桩型。
• 综合考虑桩基和承台的成本。
• 主楼范围外的地下室抗浮方案对成本影响 较大。
五、影响结构成本的几个主要因素
• 1、基坑支护。 • 超高层结构由于埋深的要求，地下室较深。
90年代超高层代表
超过400米高层一览
• 从结构设计的角度，一般认为超过 《高层建筑混凝土结构技术规程》 高度限值规定的高层称之为“超高 层”。
二、超高层结构的特点
• 1、超高层的主要受力特点：影响结构布置和结构 构件尺寸的主要因素是水平力的作用——地震作 用和风作用。
• 2、地震作用主要是由结构自重产生的惯性力。 主要影响因素为：结构自重、结构刚度以及结 构的阻尼比。在高烈度地震区（如北京、西安、 昆明、海口等8度区）以及Ⅳ类场地的7度区 （上海、天津部分地区），地震作用起主导。 对结构的要求是在具备一定刚度的同时应尽量 减小结构的自重。
结构体系
第一道防线 核心筒
第二道防线 框架
• 2、选择恰当的楼盖体系
• 钢筋砼结构体系宜选择钢筋砼主次梁楼盖。 跨度一般在10米以内较为经济。选择宽扁 梁，钢筋用量一般增加20%左右。也有采 用空心平板体系，跨度在9米以内可考虑。
• 混合结构、钢结构一般选择钢梁—组合楼 板体系。主要是发挥钢结构施工速度快的 特点。对于跨度大于12米的情况，经济性 明显。组合楼盖主要有楼承板、钢筋桁架 板、钢筋砼预制现浇叠合板等形式。
建筑均采用此种体系。我所设计的安徽国 际金融中心（57层，224米）采用此体系， 钢结构用量76Kg/㎡、钢筋用量46Kg/㎡； 砼用量为0.46m3/㎡。结构造价较便宜。
安徽国际金融中心
四、超高层结构设计考虑的主要因素
• 1、选择恰当的抗侧力体系 • 1）保证足够的抗侧刚度； • 2）保证两道抗震防线—筒体、框架； • 3）保证结构的舒适度。
• 北京银泰用钢量168Kg/㎡；
• 天津津塔用钢量191Kg/㎡。
• 结构造价超过3000元/㎡
北京银泰
津塔
银泰平面 津塔平面
• 3、钢—砼混合结构体系主要是指框架的梁、 柱为钢梁、钢管砼柱或型钢砼柱；核心筒 为钢筋砼筒体。应用范围较广。具有：1） 刚度大；2）自重适中（17~18KN/㎡）；3） 阻尼比0.035~0.04；4）造价介于砼和钢结 构之间。目前，国内高度前几位的超高层
• 3、在沿海地区，深圳、厦门、三亚等地区， 由于风荷载较大，对超高层其主要作用的是风 荷载。主要是100年一遇对结构变形的影响以 及10年一遇对结构舒适度的影响。对结构的要 求是具有足够的结构刚度。
三、超高层的结构体系
• 超高层从抗侧力的角度主要有：1、框架； 2、剪力墙（含筒体）；3、支撑三类构件。
76(51)74(54) 150(130)
100
几种组合楼板型式
65(40) 110
闭口式楼承板组合楼板
开口式楼承板组合楼板
51 110
缩口式楼承板组合楼板
钢筋桁架混凝土楼板
• 3、选择恰当的构件组合型式
• 采用钢筋砼柱时，一般采用钢筋砼梁；
• 采用型钢砼柱时，可采用钢梁和钢筋砼梁 均可。取决于楼盖体系。
• 采用钢管砼柱（圆形、方形）时，应尽量 考虑采用钢梁。采用砼梁时应注意节点的 处理方式：砼环梁节点影响建筑立面。目 前有采用钢管开孔的节点型式，虽有试验 结论，尚未形成规范。
节点实例ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 4、选择恰当的基础型式
• 基础型式主要取决于地质条件。恰当的基 础型式造价仅占主体造价的10%以内。
• 选择合理的持力层；如：强风化承载力低、 埋藏浅；微风化承载力高、埋藏深。应进 行经济分析。
• 一般需要设置两道防线。常用的组合为： 1+2、1+3、1+2+3三种。
• 按材料划分主要有：a、钢筋砼结构；b、 钢结构；c、钢—砼混合结构。
• 上述1+2体系多采用a；1+3体系多采用b； • 1+2、1+2+3体系多采用c。
• 1、钢筋砼框架—筒体结构（a，1+2）在较低 的超高层（200米以下）中应用较为普遍。它 具有：1）刚度大；2）结构自重较大（大于 20KN/㎡)；3）阻尼比大（0.05）；4）造价 相对低廉等特点。在8度以下地区采用优势较 为明显。目前，即使超过300米的结构仍然有 一定优势。例如：深圳的汉国大厦。高311.9 米，75层。由于核心筒距离外框架柱跨度较 小（9米），采用砼体系仍然较为经济。按施 工图统计，结构造价约2700元/㎡。
666
6979 3907
11553
102
61.3% 61.3%
• 2、钢框架—支撑体系（b,1+3体系）。
• 具有： 1）刚度较大；2）结构自重轻 （10~13KN/㎡）；3）阻尼比小（0.02）；4）造 价相对较高等特点。在8度及以上地区采用优势较 为明显。例如：天津津塔、北京银泰中心等。由 于构件尺寸较小，节省较多建筑空间。北京银泰 高250米，标准层仅为40米X40米；在使用空间相 同的情况下，比一般的砼结构的45米X45米的平 面节省面积26.5%。
超高层结构设计和成本控制
广州容柏生建筑结构设计事务所 魏捷
2010年8月27日
一、超高层的定义
• 我国90年代初期超高层的定义是超过 100米的建筑。90年代末期深圳出现了 地王大厦324.8米、赛格广场278.8米的 超高层，上海也建成了金茂大厦420米。
• 进入21世纪的十年，高度被不断刷新， 已建成最高的建筑是上海环球金融中心， 高度为492米。