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　　框架- 核心筒結構是目前高層及超高層結構中應用最廣泛的結構形式之一。由于有實腹筒存在，我國《高層建筑混凝土結構技術規程》將其歸入筒體結構。核心筒除了四周的剪力墻外，內部還有樓、電梯間的分隔墻，核心筒的剛度和承載力都較大，成為抗側力的主體，框架承受的水平剪力較小。為了使周邊框架柱參與抗傾覆、增大結構抗傾覆的能力，在核心筒和框架柱之間可設置水平伸臂構件。伸臂構件使一側框架柱受壓、另一側框架柱受拉，對核心筒形成反彎，減小結構的側移和伸臂構件所在樓層以下核心筒各截面的彎矩。設置水平伸臂構件的樓層成為加強層。

　　為了進一步增大結構的剛度，使周邊的框架柱都參與抗傾覆，可在設置伸臂構件的樓層設置周邊環帶構件。設置加強層后，框架-核心筒結構的建造高度與筒中筒結構的建造高度接近。

　　用框筒作為外筒，將樓(電)梯間、管道豎井等服務設施集中在建筑平面的中心做成內筒，就成為筒中筒結構。采用鋼筋混凝土結構體系時，一般外筒采用框筒，內筒采用剪力墻圍成的井筒;采用鋼結構體系時，外筒用框筒，內筒一般也采用鋼框筒或鋼支撐框架。框筒- 核心筒結構是雙重抗側力體系，在水平力作用下，內外筒協同工作，其側移曲線類似于框架- 剪力墻結構，呈彎剪型。

　　外框筒的平面尺寸大，有利于抵抗水平力產生的傾覆力矩（詞條“力矩”由行業大百科提供）和扭矩;內筒采用鋼筋混凝土（詞條“鋼筋混凝土”由行業大百科提供）墻或支撐框架，具有比較大的抵抗水平剪力的能力。

　　巨型結構的概念產生于上世紀60 年代末，由梁式轉化層結構發展而成。巨型結構體系是由巨型構件組成的簡單而巨型的桁架或框架等結構，作為超高層建筑的主體結構，是與其他次結構共同工作的，從而獲得更大的靈活性和更高的效能。

　　巨型框架- 核心筒- 巨型支撐結構由巨型鋼框架、巨型支撐、鋼筋混凝土核心筒和伸臂桁架組成，具有多道抗震（詞條“抗震”由行業大百科提供）防線。設置巨型支撐可提高結構抗側剛度且緩解剛度突變;水平地震作用（詞條“地震作用”由行業大百科提供）下，巨型支撐直接提高外框架剛度，使框架底部剪力和彎矩都明顯增大，滿足“第二道防線”的要求。

　　在建的上海中心大廈(圖6)塔樓建筑高度632m(結構高度為580m)，共124 層。塔樓抗側力體系為巨型框架- 核心筒- 外伸臂結構體系。在8 個機電層區布置多達6 道兩層高外伸臂桁架和8 道箱形空間環形桁架，由箱形空間環形桁架和巨柱形成外圍巨型框架。此抗側力系統已超出一般意義上的由少量外伸臂桁架及巨柱構成的核心筒- 巨型柱- 外伸臂結構體系，形成了巨型框架- 核心筒-外伸臂抗側力體系。無論是從抗側效率還是結構的安全度方面，均有一定的提高及創新。

　　在建的深圳平安中心大廈(圖7)塔樓高度648m，共104 層，采用巨型斜撐框架- 核心筒- 鋼外伸臂體系，主要由型鋼混凝土巨柱、鋼筋混凝土核心筒、鋼外伸臂、空間周邊雙榀桁架、巨型斜撐以及角部巨型V 形支撐等部分組成。沿塔樓全高設置4 道鋼外伸臂，將核心筒與巨柱有效地連接在一起，從而控制層間位移，改善結構的性能和冗余度，增加結構抗側剛度。7 道空間雙桁架及單角桁架均勻布置于每區避難/ 機電層，連接巨柱，將塔樓的外圍形成巨型框架，承擔大部分由側向力引起的傾覆力矩。

　　天津高銀117 大廈(圖8)建筑高度597m，共117 層，采用巨型框架- 核心筒- 巨型支撐結構體系。巨型框架構成的周邊結構構成了多道設防的結構體系，提供了強大的側向剛度。底部節間考慮建筑主入口要求為人字支撐，其余節間采用交叉支撐，以最大程度地發揮構件效率。由于建筑方面要求弱化交叉支撐的視覺效果，避免斜支撐及邊梁柱相互交叉導致傳力路徑不清晰，設計中采取了將斜撐與周邊框架在平面上錯開的方案，兩者相互獨立。

　　進一步從材料角度分析超高層建筑結構體系的發展。國外高層、超高層建筑以純鋼結構為主，而我國以鋼- 混凝土混合結構居多。圖9 以材料為分類標準，統計了我國250m 以上各超高層建筑結構體系的使用率。鋼- 混凝土混合結構之所以得到較大發展，是因為其可有效地將鋼、混凝土構件進行組合，既具有鋼結構的技術優勢又具有混凝土造價相對低廉的特點。如上海環球金融中心及金茂大廈內部均為鋼筋混凝土核心筒，外框為型鋼混凝土柱及鋼柱;正在建設中的上海中心采用了巨型框架- 核心筒- 外伸臂結構體系(混合結構)。

　　3 我國超高層建筑經濟性的分析

　　超高層建筑作為一個地區的標志性事物，不僅承擔著重要的使用功能作用，而且組成了一個城市的天際線。因此，超高層建筑設計不能僅從建筑方面考慮，也不能僅從結構效率方面出發，它是一個綜合的產物，需要各方面的協調。超高層建筑結構工程造價的影響因素主要包括：建筑造型與平面布置、建筑物所在地區的地震烈度、

　　結構體系選型以及各個國家結構設計規范等。

　　本節統計了上海(地震設防烈度7 度)、鄭州(地震設防烈度7 度半)及蘭州(地震設防烈度8 度)地區共7 座超高層建筑的建安造價和土建造價，以分析建筑高度、結構體系、地震烈度對工程造價的影響。圖10 為7 座超高層建筑建造安裝與土建工程的單位面積造價。圖11 以上海中心為例，給出其土建工程各部分造價及其占土建工程總造價的百分比。

　　圖10 和圖11 表明：1) 超高層建筑高度增加，工程造價隨之增加;

　　2)混合結構造價高于鋼筋混凝土結構;3)地震烈度增加，工程造價隨之增加;4)對于高度250~300m 的超高層建筑，土建工程造價約占建安造價的30%~35%，高度超過600m 時，土建工程造價將超過建安造價的35%;5)超高層建筑地下部分與地上部分的結構造價之比約4:6。

　　4 總結

　　由本文的數據分析結構可得到如下結論：

　　(1)我國超高層建筑的數量和高度都在迅速發展。

　　(2)我國超高層建筑的分布地域明顯由長三角、珠三角地區向全國其他區域擴展，環渤海地區以及部分二線城市超高層建筑發展快速。

　　(3)我國超高層建筑結構體系與塔樓高度有一定關系，隨著塔樓高度的增加，巨型框架和巨型支撐應用較多。

　　(4)我國混合結構是超高層建筑結構材料應用的主流。

　　(5)我國超高層建筑的結構造價占總造價的30%~40%，隨著塔樓高度的增加，結構造價將有所提高。

　　本文作者：

　　丁潔民

　　同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司總裁、總工程師。

　　代表作品：上海中心大廈、上海世博會主題館、溫州市大劇院、東方體育中心、北京大學體育館、同濟大學教學科研綜合樓等。

　　吳宏磊

　　同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司結構工程師。

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