第二十三届全国高层建筑结构会议论文 2014年 超高层建筑的结构体系 赵西安 （中国建筑科学研究院北京 100013 提要中国已经是已建和在建超高层建筑最多的国家，超高层建筑常采用混凝土结构或混凝土一钢材混合结构.
混凝土 的强度等级一般在C70以上，最高的已用C100.钢管混凝土、型钢混凝土和钢板剪力境等组合构件大量运用.
混凝土结构多采用核心筒加剪力墙的体系：面混合结构则采用核心筒加外围大截面柱、巨柱再加伸臂析架加强 层的结构体系，必要时还加上周边钢支撑.
关键词超高层建筑 高强混凝土混凝土-钢混合结构 1.中国是超高层建筑最多的国家 近二十年来，随着中国经济实力的高速增长，城市化进程加快，基建投资也急剧增多，超大规模、超 高度的建筑如南后春笋在各城市拔地而起.
中国迅速超过关国，成为世界上超高层建筑最多的国家.
2011年1月，美国《新闻周刊》发表了如下的统计数字： 世界总人口：68.96亿： 已建成200m以上的建筑：634座 其中一些国家和地区的人口和超高层建筑的分布见表一.
表1 一些国家和地区的人口和超高层建筑的分布 （2011年1月） 中国 印度 中东 美国 欧洲 人口（亿） 13.4 12.2 0.07 3.1 7.4 % 19.5 17.8 0.1 4.5 10.7 200m以上建筑（座） 212 2 49 162 24 % 33.4 0 7.7 25.6 3.8 笔者根据手头资料的不完全统计，截至2014年8月，包括已经立项、设计中、施工中和已经建成的超高 层建筑，数量分布见表2.
其中，至少完成基础施工和已经建成的超高层建筑，数量分布见表3.
表2 立项、设计、施工中和建成的超高层建筑的分布（至2014年8月） 高度（m） 全世界 中国大陆 港台 600m以上 27 13 0 500m以上 52 34 1 400m以上 128 80 3 300m以上 416 268 12 赵西安，男，1940.7出生，研究员
第二十三届全国高层建筑结构会议论文 2014年 表3 在建和建成的超高层建筑的分布（至2014年8月） 高度（m） 全世界 中国大陆 港台 600m以上 10 6 0 500m以上 24 15 1 400m以上 74 46 3 300m以上 183 06 12 由表2、表3可见，在300m以上的超高层建筑中，无论哪一个高度，我国均占全部数量的一半左右.
2.高度500m以上的摩天大楼不采用纯钢结构 2.1水平位移成为超高摩天大楼选用材料的制约因素 “全钢结构优于混凝土结构，适合于超高层建筑”，这是上一个世纪六七十年代的普遍共识.
这个 时期大量建造了300m以上的钢结构高层建筑，如1971年建成的纽约世界贸易中心双塔（412m）、1974 年建成的芝加哥西尔斯大厦（442m）.到了八九十年代，人们发现纯钢结构已经不能满足建筑高度进一步 升高的要求，其原因在于钢结构的侧向刚度提高难以跟上高度的迅速增长.
从此以后，钢筋混凝土核心筒 加外围钢结构或外围混合结构就成为超高层建筑的基本形式.
我国如上海金茂大厦（1997，420m）、台北 101（1998，448m）、香港国际金融（2010、420m）、广州西塔（2010，460m）、广州塔（2009，460m）、 上海环球金融（2009、492m）、上海中心（2014、632m），深圳平安保险（在建，660m）等，均无一例 外.
哈利法塔作了前所未有重大突破，采用了下部混凝土结构、上部钢结构的全新结构体系.
-30m~601m 为钢筋混凝土剪力墙体系：601m~828m为钢结构，其中601m~760m采用带斜撑的钢框架.
我们可以比较 一下：前纽约世贸中心纯钢结构，412m处的最大侧移1000mm：而哈利法塔混凝土结构，601m处的最大 侧移450mm.
即使从哈利法塔本身来看，到混凝土结构的顶点601m处，最大位移仅450mm：到了钢框架顶点760m 处，位移就迅速增大至1250mm：到钢榄杆顶点828m处，位移就达到1450mm了.所以哈利法塔把酒店 和公寓都布置在601m以下的混凝土结构部分：而将601m以上的钢结构部分作为办公楼使用.
因此，目前世界最高建筑，正在施工的吉达沙特王国大厦，高度1007m，965m以下采用混凝土结构.
目前在建和已经建成的500m以上的建筑，没有一座是采用纯钢结构的（表1）.
表1 部分超500m高度高层建筑的结构形式 建筑物名称 地点 高度m 层数 结构 外围结构的类型 沙特王国大厦 吉达 1007 208 965m以下钢筋混凝土 剪力墙 哈利法塔 迪拜 828 186 610m以下钢筋混凝土 剪力墙 中南中心 苏州 729 147 混合 巨型柱加框架柱 平安金融中心 深圳 660 129 混合 巨型柱、框架柱、斜撑 上海中心 上海 632 127 混合 巨型柱、框架柱 绿地中心 武汉 606 119 混合 巨型柱、框架柱、斜撑
第二十三届全国高层建筑结构会议论文 2014年 皇家钟楼酒店 麦加 601 400m以下混凝土 框架柱 广州塔 广州 600 88 混合 钢斜柱双向交叉网筒 高银117 天津 597 117 混合 巨型柱、框架柱、大斜撑 宝能国际金融中心 沈阳 565 混合 巨型柱，框架柱 恒大国际金融中心 济南 560 135 混合 框架柱 乐天大厦 首尔 555 123 混合 型钢混凝土柱 世界贸易中心 纽约 550 105 混合 钢框架柱、钢斜撑 周大福中心（东塔） 广州 539 116 混合 巨型柱、框架柱、斜撑 周大福中心 天津 530 101 混合 巨型柱、框架柱 中国尊 北京 529 100 混合 巨型柱、框架柱、斜撑 佳兆业中心 深圳 518 混合 钢管混凝土柱 水星城 莫斯科 510 70 混合 框架柱 乐天大厦 釜山 510 115 混合 框架柱 联邦大厦 莫斯科 506 6 350m以下混凝土 混凝土框架柱 101大楼 台北 505 101 混合 方钢管混凝土柱 富力广发 天津 500 6 混合 框架柱 2.2大多数超高摩天大楼采用混合结构 高度500m以上的超高摩天大楼，大多数采用混合结构的形式.
一部分采用混凝土结构，另一部分则 采用钢结构，充分发挥两种材料各自的力学性能.
混凝土结构包括钢筋混凝土和型钢混凝土的梁、柱、剪 力墙，钢管混凝土柱和钢板混凝土剪力墙.
钢结构多用于外围周边的梁、柱和斜撑.
2.2.1核心筒 高度500m以上的超高层建筑，在其平面的中间部位都会布置一个刚度很大的核心筒.
核心筒是 抵抗水平力的主要构件，承受水平力产生的巨大剪力和倾覆力矩，通常采用混凝土结构.
迪拜哈利法塔，钢筋混凝土核心筒高达601m，底部厚度为800mm，C80，配筋非常密集（图1）.
核心筒除了可以采用常规的钢筋混凝土剪力墙外，还可以采用型钢混凝土剪力墙，型钢柱一般布置在 剪力墙交叉和转角处，还可布置在门洞边：受力较大的连梁也可以采用型钢配置（图2）.
钢板剪力墙近年在国内的工程中得到广泛的应用.
带有销钉的钢板布置在剪力墙的中间，在墙肢交叉 和转角部位可布置型钢柱加强（图3）.
钢板上的销钉可以加强钢板和混凝土墙体之间的拉结力，使两者 可以共同工作（图4）.
第二十三届全国高层建筑结构会议论文 2014年 图1 迪拜哈利法塔，828m，钢筋混凝土剪力墙核心简的配筋和核心简外观 2 型钢混凝土核心筒的型钢柱配在转角和门洞边 图 3 钢板剪力墙，钢板均匀铺设在剪力墙的当中 图4 深圳平安金融中心剪力墙钢板上的销钉保证钢板与混凝土共同工作 超高层建筑目前大量采用钢板剪力墙作为核心筒（图5~图7）.
广州东塔则首次采用了双层钢板剪 力墙，每片钢板厚度为35mm，采用双层钢板后，剪力墙厚度大大减小，增加有效使用面积超过1000m²（图 8). 除了常规多采用方形或矩形核心筒外，也可根据建筑平面采用异形的核心筒（图7、图9）.
第二十三届全国高层建筑结构会议论文 2014年 图5 上海中心，632m，组装好的钢板剪力境（左）和钢板剪力境核心筒（中、右） 图 6 深圳平安金融中心，660m，钢板剪力墙核心筒 图7武汉绿地中心，606m，三叉形钢板剪力墙 图8广州东塔，539m，双层钢板剪力墙 图9广州塔，600m，桶圆形核心筒
