免責聲明：文章來源DCStructure 作者：唐波

在城市發展趨勢中，超高層項目不再是一個單純的建築結構需求，而是要成為真正多功能建築，是城市商業化、工業化發展趨勢。科學技術發展為超高層建築的發展提供了技術條件和物質基礎。國民經濟持續穩定的發展，為超高層建築的發展提供了經濟保障。

世界高層建築與都市人居學會CTBUH公布的數據顯示，2020年，全球共有106座200米以上建築竣工，與2019年的133座相比下降了20%。同時，CTBUH預測，2021年建成的高層建築數量将在125座至150座之間增長，其中大部分位于中國。

從整體數量上看，2011-2020年10年時間，高層建築數量大幅攀升，全球200米以上高層建築竣工數量達1123座。截至2020年，全球高層建築數量達1733座，CTBUH預測，2021年，全球高層建築數量約達1858-1883座。

我國的超高層建築發展始于上世紀90年代，經過二十多年的發展建設，我國的超高層建築也獲得了迅猛發展。我國已經形成了比較完善的超高層建築結構設計、施工的規範和标準體系，對保證工程質量起了巨大的作用。全國各地的200m 超高層建築如雨後春筍般落地建成，成為了一個個地标性建築。

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世茂緊跟我國超高層建築發展腳步，基于世茂多元業務的整合能力，已為城市貢獻近30座超200m地标，以突破性技術築就超級工程，打造城市獨有名片。

下面一起來看看世茂的這些300m超高層建築結構是如何設計的，篇幅有限，僅以下述項目為例進行介紹。

1. 長沙世茂環球金融中心（348m）

結構體系：鋼管混凝土框架-核心筒-伸臂桁架-環桁架

本項目主塔樓為地上75層，地下4層，建築總高度為348.3m，結構高度335.3m，是世茂集團目前已建成的最高超高層建築。

主塔樓采用鋼管混凝土框架 鋼筋砼核心筒 伸臂桁架 環桁架的混合雙重抗側力結構體系，以鋼筋混凝土核心筒為第一道防線，以鋼管混凝土框架、伸臂桁架和環桁架組成第二道防線共同抵抗風和地震産生的水平作用，結合建築的設備層與避難層，設置伸臂桁架與環形桁架。

框架柱采用鋼管混凝土柱，由于與伸臂連接的角部八根鋼管混凝土柱承受的豎向力巨大，且有一定的抗側剛度需求，角部設置巨柱，使得伸臂的工作效率最大化，較大的提高塔樓的抗側剛度，八個中柱按普通柱設計。

核芯筒由方形筒組成，平面基本呈正方形，位置居中，質心與剛心基本一緻。核芯筒采用内含鋼骨的鋼筋混凝土剪力牆結構。核芯筒的混凝土等級主要采用C60（底部C70），提高構件抗壓、抗剪承載力的同時，可有效降低結構自重及地震質量，外伸臂的鋼構件貫穿翼牆。

結合建築的避難層與機電層，本工程采用三道伸臂桁架，并在核芯筒的牆體内貫通設置鋼桁架，形成整體傳力體系，優化結構效能。3道環形桁架也分别位于F22層、F38層、F52層。屋面頂層由于受建築立面和使用功能的影響，加之計算亦不需要，故無需在外框架周邊設置環形桁架。

加強層三維軸測圖

加強層平面布置圖

建成實景圖

結構體系：巨型框架-核心筒

上海世茂廣場主樓地上60層，地下3層，高度為333米，主樓屋面高約246m。其中1-6層為商場，7-60層為酒店，是世茂集團最早建成的超高層建築。

主樓采用巨型框架-核心筒結構體系，平面形狀為直角等腰三角形，中部設芯筒，周邊三面為巨型框架。1～11層采用鋼筋混凝土框筒，12層以上外周邊為巨型框架結構，利用11、28、47層的設備層配置周邊巨型桁架，其餘角部的巨型柱形成巨型框架結構體系。為進一步增加結構的剛度，減少樓層側移，在周邊桁架的相應樓層還設置外伸臂桁架。周邊桁架之間則設置鋼框架，作為二次結構。這樣既增加了巨型結構的剛度，也利于樓面梁的布置。采用巨型結構體系，不僅解決了上下各個豎向荷載的傳遞問題，而且能減少外圍柱之間的豎向變形差異。由于12層以上角部巨型柱外移了1.5m，設計中采用了斜柱轉換的方式。

主樓立面圖

結構典型平面布置圖

主樓屋面高88m的桅杆是設計的又一挑戰。設計采用圓形鋼管截面，從下至上分為三段。為确定風荷載進行了氣彈模型風洞試驗，其結果揭示高頻抖振是确定等效靜風荷載的主導因素。抗震計算時，将桅杆帶入整體結構模型以考慮鞭梢效應的影響。根據上海地區氣象資料，對常遇風作用下鋼管疲勞強度作了分析，疲勞應力可以滿足設計要求。對柱腳的錨固，考慮将桅杆鋼管套在下面樓層的巨型柱外，向下插入2個樓層，同時将作為嵌固端的屋面層樓闆加厚，并設置SRC梁拉結巨型柱。有限元分析結果證實這一設計可以保證桅杆鋼管的可靠錨固。施工時采用了自爬式提升系統，完成高空吊裝的難題。

結構體系：筒中筒

T1 綜合塔樓的抗側力體系為内筒與外框筒組成的筒中筒結構，内筒由鋼筋混凝土剪力牆構成，外框筒由鋼骨（型鋼）混凝土柱與鋼梁構成，外框筒底部樓層通過斜柱、轉換桁架等将柱距加大。由于本工程縱橫兩個方向的剛度相差較大，為加大結構橫向（Y向）剛度，在26層、46層（均為避難層）内筒的兩個端部沿Y向設置鋼結構伸臂桁架，形成結構加強層。

外框筒的柱位置是按建築圖的要求确定的，外框筒的外形較建築外形有局部内收，這樣就可通過樓闆外挑長度的變化來滿足建築立面變化的需要。外框筒的基本柱距為5.1m，由于本建築的高度和高寬比都較大，通過分析表明其受力特點仍接近框筒，與框架差異較大。為滿足建築功能要求，在底部建築物兩端通過設置斜柱将中間柱距加大，在上、下兩側則通過鋼桁架做轉換構件使L4及以下樓層的柱距加大一倍。在L54以上建築物兩側各向内收進1.4m，為避免豎向構件的不連續，在L53及L54采用斜柱方案。

由于本工程高度較大，超限較多，為滿足抗震設防要求且做到經濟合理，本工程的框筒柱主要采用鋼骨（型鋼）混凝土柱，框筒梁主要采用鋼梁，但在以下部位，根據本工程的特點又有所變化：為使結構具有良好的受力性能且構造簡單、施工方便，L5及以下各層的框支柱采用了鋼管混凝土結構；為節省投資并方便施工，L41至L54的框筒柱采用了鋼筋混凝土結構（内加構造鋼骨）；L55、L56和L57的柱子采用鋼結構；

内筒的平面形狀為切角菱形，由于高度較大，寬度方向的高寬比也過大，使得寬度方向的抗側剛度較小。為提高寬度方向的抗側剛度，結合建築功能，在27層以下将内筒的寬度加大，同時加大了剪力牆的厚度。由于本建築外框筒的抗側剛度較一般的外筒要小一些，計算表明本工程内筒承受的樓層剪力和傾覆力矩還是比較大，因此内筒仍然是本工程最主要的抗側力結構。為滿足抗震設防要求且做到經濟合理，内筒在底部加強部位剪力牆的邊緣構件内設置鋼骨（型鋼），在底部加強部位以上剪力牆的周邊轉角及與樓面剛接鋼梁相連處也設置鋼骨（型鋼）。

低區标準層平面布置圖

轉換層平面布置圖

轉換桁架節點圖

結構體系：鋼管混凝土框架-核心筒

本項目是集商業、辦公一體的超高層寫字樓，地下4層，地上69層，屋面高305.4m，建築高度320m。

結合建築平面功能、立面造型、抗震（風）性能要求、施工周期以及造價合理等因素，本工程塔樓的結構受力體系分别由外框架 伸臂桁架 腰桁架與核心筒組成，共同構成多道設防結構體系，提供結構必要的重力荷載承載能力和抗側剛度。

加強層示意圖

框架部分采用圓鋼管混凝土柱 型鋼梁的結構形式。配合建築造型的需要，從B4層至55層沿建築周邊共布置17根鋼管混凝土柱，由于立面收進，56層東北角A-F軸柱被取消，周邊變成16根柱，61層西南角A-B軸柱被取消，周邊變成15根柱。外框柱基本均為斜柱，但傾斜角度較小，在0.1~2.9度之間。在傾斜角度或傾斜方向變化的樓層，根據柱軸壓力計算水平分力直接傳給樓面鋼梁由框架梁平衡。

核心筒由外圍牆肢、中部牆肢組成，為提高牆體的抗傾覆能力，外圍采用較厚的牆肢，中部牆肢為了減輕結構自重，厚度較薄。核心筒剪力牆在39、54、67層有不同程度的收進。

低區結構平面布置圖

高區結構平面布置圖

結構體系：鋼管混凝土斜柱框架-核心筒

本項目是集商業和辦公于一體的超高層綜合體，其中辦公塔樓地上63層，建築高度294.3m，結構主屋面高度為285.72m，頂部為塔冠，塔冠在中間開槽形成雙坡屋面。

塔樓建築體型由下至上均勻旋轉上升，且逐漸内收，外立面為向建築内傾的扭曲面。為配合建築體型，并滿足幕牆的要求，結構外框柱需随外立面一起旋轉内傾，為方便結構計算，将外框柱簡化為若幹直線段相連，其中底部首段與地面夾角為4.1度，中間段相互夾角約為179.25度。塔樓首層建築平面尺寸為52.5m×52.5m，由下至上旋轉的同時逐漸内收，至屋面層建築平面尺寸約為46.5m×46.5m，該項目是國内最高的扭轉建築。

外框示意圖

根據建築設計理念及建築特點，結合結構性能要求、經濟合理以及施工方面等因素，經過多種結構方案的分析和比選，塔樓采用鋼管混凝土斜柱框架 核心筒混合結構。四周有16根均布的鋼管混凝土柱，鋼管混凝土柱内混凝土采用C70，核心筒外圍牆厚度由低到高逐步減小。

結構體系

核心筒典型平面布置圖

扭轉外框的水平向分力通過梁柱節點向樓闆傳遞，傳遞過程中，該力首先轉化為外框梁的軸力，再通過梁上的栓釘傳遞到樓闆。在力的傳遞過程中，節點附近的樓闆受力較大，向遠離節點的區域擴散，并逐步降低。因此需要對節點區域的樓闆做配筋加強。另外，在外框梁設置加強闆帶，與混凝土共同分擔由外框梁傳遞來的力。

豎向荷載分解示意

外框梁柱節點與樓闆之間力的傳遞

節點區域受力擴散及加強措施

根據本項目抗震性能目标的要求，節點在豎向荷載、風荷載、小震組合下滿足彈性設計要求，在中震組合工況下滿足彈性設計要求，在大震組合工況下滿足不屈服設計要求。有限元分析中對彈性設計工況、不屈服設計工況分别選取最不利組合，對角柱節點和邊柱節點做分析，角柱計算結果如下圖所示。

彈性設計組合下，鋼材的最大應力小于鋼材的設計強度；混凝土壓應力小于C70混凝土的抗壓強度設計值。不屈服設計組合下，鋼材的最大應力小于鋼材的強度标準值；混凝土壓應力小于C70混凝土的抗壓強度标準值。

角柱節點彈性設計組合應力雲圖

角柱節點不屈服設計組合應力雲圖

結構體系：辦公塔樓采用框架-核心筒，公寓塔樓采用框架-剪力牆

南京世茂國際中心集商業、酒店、辦公和公寓一體的超高層綜合體，其中辦公/酒店塔樓地上64層，總高約300m(含20m高塔冠)，公寓塔樓地上66層，總高約260m（含10m高塔冠）。

辦公塔樓采用框架核心筒結構體系，四周有16根均布的框架柱，辦公區柱距12.6m，酒店區柱距11m。

辦公區典型平面布置圖（低中區）

酒店區典型平面布置圖（高區）

核心筒典型平面布置圖

辦公塔樓頂部塔冠，東西兩側頂部幕牆“内凹”，采用斜柱 斜撐的結構形式，為了配合建築的塔冠造型，在塔冠四周設鋼立柱以及在頂部設弧形空間鋼構架共同支撐幕牆和抵抗風荷載。

公寓塔樓采用框架剪力牆結構體系，主要的抗側力體系由居中的矩形鋼筋混凝土剪力牆和四周的鋼筋混凝土框架組成，四周有16根均布的框架柱，柱距10.8m和9m，柱截面為長方形。

低區平面布置圖

高區平面布置圖

結構體系：框架-核心筒

塔樓主要功能為辦公，地上57層，地下4層，建築高度302m，結構大屋面高度263m，塔冠高度39m。滿足建築設計與功能的要求下，同時基于安全、适用和經濟的原則，并考慮結構抗側剛度、抗震性能、重量和施工可建性等問題的要求。結合本項目特點，塔樓可采用的結構抗側體系主要有：帶伸臂巨型框架-核心筒（混合結構）、帶伸臂稀柱框架-核心筒（混合結構）、稀柱框架-核心筒（混凝土結構）等結構體系。

本項目位于風荷載起控制作用的深圳地區，地基基礎采用承載力較高的嵌岩樁的形式，對結構自重敏感性較小，經造價經濟性分析表明混凝土結構具有一定優勢，且本項目建築高寬比不大，伸臂桁架的設置對建築功能及施工進度影響較大，經綜合評價後，采用混凝土框架-核心筒結構體系。

塔樓采用框架核心筒結構體系，四周有12根均布的框架柱，框架柱根據建築外形的變化采用分段折柱的形式，按建築分區分六段折柱。角柱折角大于邊柱的折角，每一區與相鄰區的框架柱折角控制不大于1°。

核心筒收進示意圖

結構體系：框架-核心筒

本工程為商業綜合體，包括A、B兩座超高層建築和裙樓。A塔建築功能包括soho及辦公，B塔建築功能包括辦公及五星級商務酒店，裙房為商業、影院及酒店配套餐飲。A塔64層，主屋面高度249米，屋頂鋼架頂高度300米。B塔55層，主屋面高度249.9米，屋頂鋼架頂高度300米。

本工程A塔、B塔結構體系基本相似，均采用勁性混凝土柱、鋼-砼組合梁和鋼筋混凝土核心筒構成的框架—核心筒混合結構體系，為提高建築整體剛度，利用建築避難層沿高度方向設置兩道腰桁架，同時适當加大各層外框架環梁的尺寸，以增大外框架的整體剛度。外框架和中心筒體共同抵抗水平風力和地震力産生的傾覆彎矩，承擔水平地震剪力。

外框柱采用勁性混凝土框架柱，柱截面沿建築高度逐級減小。由于建築立面造型需要，A、B兩塔各有一邊的外框柱為斜率較小的斜柱。

A塔、B塔核心筒平面均為近似三角形，A塔在29層、B塔在37層核心筒的一邊内收。

标準層結構布置圖

加強層結構布置圖

結構體系：型鋼混凝土框架-核心筒

本項目主樓部分地上54層，大屋面标高為218.85m，總高度為280m。218.85m至280m無使用功能，僅為建築外形需要，建築外立面呈台階式對稱内收，頂部23m為針狀造型。

主樓主要抗側力系統由内部的鋼筋混凝土核心筒、外圍框架(型鋼混凝土柱與鋼梁)及連接鋼筋混凝土核心筒與外圍框架的外伸臂桁架組成。核心筒外牆是閉合式的，提供建築大部分的扭轉剛度。型鋼混凝土柱的截面形式為圓形混凝土加十字形鋼骨，通過在16和37層設備層布置的外伸臂鋼桁架與核心筒連接在一起。外圍型鋼混凝土柱在上述兩層各有一道帶狀桁架在外圍連接，從而使柱子更加均勻地受力，增強了結構的整體性，提高了結構的冗餘度。

标準層結構布置圖

由于主樓Y向體形較薄，風荷載下水平位移較大，利用三個設備層設置伸臂桁架及周邊帶狀桁架是很有效的方法。但加強層的施工較為困難并且用鋼量大，對建築使用空間有影響，為此做了4個方案進行對比：

可看出方案三的整體剛度比較合适，與方案一、方案二相比更有效控制了水平位移，與方案四相比減少了一層加強層，用鋼量減少，施工難度也減小，位移控制也在可接受範圍，故采用了方案三的加強層設置方案。

加強層結構布置圖

結構體系：帶斜撐的巨型框架-核心筒

本項目由2棟63層的塔樓（A、B樓），1棟19層的塔樓（C樓）及1棟獨立3層附樓（D樓）及1棟獨立2層附樓（E樓）共5棟樓以及三層地下室組成的城市綜合體。A、B樓為5A級甲級寫字樓，建築高度279.160m（檐口）。

A、B塔樓結構體系基本類似，均采用帶斜撐的巨型框架-筒體結構，周邊的帶斜撐組合框架和核心筒一起抵抗側力，塔樓均設置2道環桁架。周邊帶斜撐框架由鋼斜撐，型鋼混凝土巨柱及環桁架組成，核心筒采用混凝土結構。

結構體系示意圖

本結構體系的周邊框架由每邊各2根帶箱形型鋼的鋼筋混凝土組合柱（SRC柱），以及單向的鋼斜撐，在立面上形成豎向桁架，以抵抗側向力。每邊兩根巨柱避開角部布置，使得角部窗口空間完全打開，實現建築要求的無柱窗口。

同時，周邊帶斜撐的框架給塔樓提供了相當大的側向剛度，承擔了很大部分的側向力，這使得核心筒可以做的很小，牆很薄。另外，斜撐對于豎向力也有很好的傳遞作用。巨柱之間的小柱子上的重力大部分都可以通過斜撐傳遞到較大的SRC柱上，因此這些小柱子，截面都可以很小，任何一個小柱子，或者某根支撐的破壞，均不至導緻結構倒塌，結構冗餘度很好。

在外圍部分，除了有斜撐之外，A、B塔樓利用避難層空間設置了2道環桁架，避難層樓闆也進行了加強，環桁架與加強的避難層樓闆有效地将核心筒與周邊框架聯系起來共同抗側。

由于周邊帶斜撐的巨型框架給塔樓提供了較大的側向剛度，因此塔樓可以采用較小的核心筒也能滿足結構設計要求。A塔樓核心筒的尺寸約為17.9m×18.9m，B塔樓核心筒的尺寸約為23.0m×22.2m。

A塔标準層結構布置圖

B塔标準層結構布置圖

建成實景圖

結構體系：鋼管混凝土框架-核心筒-伸臂桁架-環帶桁架

本項目由酒店、辦公、公寓式辦公、商業等四大功能部分構成。主樓地上58層，地下3層，屋頂标高245.35米，屋架頂标高273米。

主樓的主要抗側力系統由内部的鋼筋混凝土核心筒和外圍鋼管混凝土柱與鋼梁組成的框架組成。核心筒系統位于主樓的中心，包括電梯、電梯廳、疏散樓梯的牆體。鋼筋混凝土的連梁将連接相鄰的剪力牆。核心筒的外牆是閉合式的，從而提供建築大部分的扭轉剛度。外圍由鋼管混凝土柱組成，并通過在19和47層的9.0米高設備層布置的外伸鋼桁架與巨型核心筒連接在一起。外圍鋼管柱在上述兩層各有一道鋼的邊桁架在外圍連接，從而使柱子更加均勻地受力。主樓的第二道抗側力體系是位于建築外圍的鋼框架。建築從上到下，外圍鋼梁在每層與外圍鋼管混凝土柱剛性連接形成第二道抗側力體系。這個系統為建築總體提供了附加的扭轉剛度，增強了結構的整體性，提高了結構的冗餘度。

建築立面圖

标準層結構布置圖

由于主樓高度較高,福州地區的風載又特别大,在整體計算中為了控制主樓在風和地震荷載作用下産生的側移增加了外伸桁架和帶狀桁架,帶來了很大的實用效果,不過由此也引起了豎向剛度的不規則。外伸桁架及帶狀桁架位于主樓的以下位置：19至20層之間、47至48層之間。

為了盡量減少建築在風及地震作用下的位移，在整個建築高度内，利用建築設備層設置了2組9.0米高的鋼結構外伸桁架将周邊的鋼管混凝土柱與内部的鋼筋混凝土核心筒相聯系。設置加強層後，結構的樓層位移減小接近50％。這主要是因為外伸與帶狀桁架把周邊柱和核心筒連接在一起，增大了結構抵抗傾覆彎矩的力臂，與此相應，周邊柱會因為風荷載或地震水平作用受到較大的軸向力。

加強層結構布置圖

結構體系：鋼管混凝土框架-核心筒

本項目主塔樓為地上51層，地下3層，建築總高度為241m，結構高度210.9m。

主塔樓采用鋼管混凝土框架 鋼筋砼核心筒結構體系。主樓标準層平面根據景觀朝向選用三角形平面，保證最多房間可以看到湘江景觀，核心筒置于中間，外圍一周為房間，體型勻稱，這種對稱的平面布局對超高層建築較為有利。

框架柱采用鋼管混凝土柱，均勻布置在三角形平面的三邊，共18柱。結合建築平面功能，采用三角形核芯筒。

标準層結構布置圖

參考文獻：

[1]長沙世茂廣場塔樓結構設計[J]. 建築鋼結構進展，2019.

[2]世茂國際廣場主樓結構設計[J]. 建築結構，2007.

[3]煙台世茂T1綜合塔樓結構設計[J]. 城市建設理論研究，2012.

[4]深圳前海世茂金融中心塔樓結構設計及分析[J]. 建築結構，2015.

[5]廈門世茂海峽大廈結構設計的研究[J]. 城市建設理論研究，2012.

[6]紹興世茂天際中心超高層建築施工技術[J]. 上海建設科技，2011.

[7]杭州世茂智慧之門結構設計問題探讨[J]. 建築鋼結構進展，2019.

[8]長沙世茂塔樓結構設計[C]//第二十三屆全國高層建築結構學術會議論文集，2014.

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