超高层结构设计和成本控制

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。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、地帐震作白用主傻要是秩由结诸构自兆重产怒生的惯性害力。主要鹿影响次因素粒为：皱结构骡自重草、结鞭构刚缠度以损及结旨构的颜阻尼涌比。炎在高折烈度撇地震拳区（窑如北极京、乡丰西安拉、昆盲明、揭海口烈等8度区咱）以村及Ⅳ类场鸣地的7度区脖（上扰海、吓天津困部分侍地区眠），爱地震春作用总起主势导。对结愉构的浓要求帜是在梢具备填一定喷刚度醋的同锡时应拥尽量晃减小匪结构姑的自安重。3、在顽沿海为地区候，深命圳、础厦门鸭、三殊亚等码地区城，由尚于风岸荷载依较大董，对堤超高失层其诊主要塘作用诞的是沙风荷洋载。肚主要估是10慈0年一槽遇对吹结构专变形尿的影迷响以规及10年一病遇对毙结构副舒适云度的尿影响关。对结结构的虹要求灭是具仿有足鼠够的匪结构贷刚度券。三、沟超高耀层的醋结构底体系超高若层从董抗侧宵力的查角度蜂主要扫有：1、框忠架；2、剪伸力墙福（含毁筒体泡）；3、支脂撑三寒类构哲件。一般悟需要爱设置旋两道悠防线水。常庸用的捏组合妖为：1+晌2、1+盾3、1+画2+阿3三种聋。按材丽料划烛分主杀要有筐：a、钢沃筋砼经结构纵；b、钢宿结构默；c、钢—砼混滋合结胶构。上述1+沈2体系尽多采邮用a；1+芬3体系筛多采峡用b；1+透2、1+殊2+酱3体系榆多采退用c。1、钢牺筋砼阵框架—筒体瓦结构独（a，1+辩2）在虚较低堤的超钳高层哗（20竹0米以差下）太中应愤用较暮为普千遍。系它具群有：1）刚俱度大堪；2）结钥构自伶重较惕大（淹大于20独KN糕/㎡岁)；3）阻芦尼比群大（0.心05）；4）造纲价相浴对低沿廉等气特点甩。在8度以哪下地苍区采出用优友势较领为明殿显。样目前描，即践使超较过30货0米的僚结构越仍然扰有一帮定优程势。隶例如看：深糕圳的惩汉国乔大厦稼。高31聚1.骨9米，75层。蜘由于李核心畏筒距皂离外述框架元柱跨竖度较英小（9米）秧，采螺用砼林体系纸仍然态较为灾经济功。按蛛施工潮图统严计，寸结构奸造价芳约27食00元/㎡。深圳狭汉国节大厦提高峰结构泪的刚顶度是喊本工归程的死主要害目标读。设些计时蚀以控通制风盛荷载万位移撤为目寒标，徒同时险验算斩结构追在不啄同目靠标风吉速下炊的加指速度根。混凝岩土楼辟盖和乡丰钢结耕构组考合楼岭盖的鄙比较——材料长用量材料类型构件

组合楼盖

混凝土楼盖

混凝土/组合方案

混凝土(m3)墙2915829158

柱80028002

梁-8598

楼板(包含核心筒梁)

1982019820

总计5697965577115.1%平均(m3/m2)0.500.58115.1%用钢量

(t)压型钢板(m2)81500-F15以下墙体内埋666666

柱69796979

伸臂桁架39073907

梁7303-

总计188551155361.3%平均(kg/m2)16710261.3%2、钢皆框架—支撑皮体系扬（b,铁1+某3体系沫）。具有观：1）刚蒸度较缝大；2）结夕构自肝重轻蠢（10扑~1还3K状N/迈㎡）；3）阻眠尼比撑小（0.狼02）；4）造松价相守对较技高等偏特点吩。在8度及慎以上菠地区困采用悦优势趁较为俊明显锻。例训如：桶天津舟津塔是、北疲京银闯泰中耽心等改。由纵于构榜件尺交寸较彻小，寻节省汪较多闯建筑乌空间省。北扎京银恢泰高25遣0米，壤标准兴层仅凑为40米X4煮0米；胜在使贫用空标间相怜同的悔情况大下，涂比一从般的父砼结务构的45米X4稼5米的警平面节省伍面积26树.5靠%。北京距银泰授用钢取量16念8K惹g/捆㎡；天津么津塔碑用钢涌量19明1K匆g/扩㎡。结构亦造价必超过30逆00元/㎡北京痒银泰肯津宵塔银泰姨平面骗津迟塔平例面3、钢—砼混黑合结锻构体编系主斤要是易指框舌架的坑梁、衬柱为锯钢梁匪、钢果管砼照柱或俩型钢馆砼柱道；核铲心筒刻为钢笛筋砼峰筒体尺。应匪用范舱围较铅广。渗具有赚：1）刚茫度大滔；2）自诊重适传中（17筹~1廊8K滴N/冰㎡）；3）阻盟尼比0.匀03奥5~爷0.春04；4）造虏价介纲于砼符和钢迟结构史之间赶。目旦前，股国内停高度汽前几滥位的僻超高游层建白筑均虽采用真此种洗体系鬼。我记所设锻计的歼安徽茄国际栗金融餐中心界（57层，22求4米）郑采用骆此体洁系，惕钢结黑构用取量76抵Kg办/㎡、钢苹筋用种量46碌Kg瘦/㎡；砼配用量屈为0.稍46涝m3/㎡。结提构造亡价较晃便宜携。安徽执国际愉金融斑中心四、写超高孟层结帮构设漫计考摄虑的缸主要桂因素1、选戒择恰阻当的箩抗侧牺力体沫系1）保泻证足假够的陵抗侧辅刚度障；2）保累证两留道抗箭震防描线—筒体五、框棋架；3）保帐证结饰构的敲舒适胆度。结构帐体系第一茂道防绑线核往心筒第二美道防协线框摸架2、选还择恰伶当的炉楼盖隐体系钢筋届砼结约构体治系宜跌选择麻钢筋瓶砼主奴次梁全楼盖对。跨兴度一习般在10米以践内较动为经塌济。牌选择碌宽扁尖梁，夕钢筋肯用量敲一般残增加20怠%左右偏。也丹有采须用空淡心平排板体挖系，驼跨度塘在9米以丙内可池考虑梅。混合做结构虚、钢忠结构曲一般眼选择神钢梁—组合役楼板贝体系坛。主窝要是指发挥乐钢结胁构施木工速搅度快桥的特虫点。稿对于仙跨度姿大于12米的虾情况演，经根济性扰明显虚。组轮合楼徒盖主倚要有艇楼承苗板、虫钢筋掌桁架挂板、普钢筋治砼预蔬制现看浇叠翻合板歪等形览式。几种慈组合有楼板朽型式3、选俗择恰忍当的金构件句组合若型式采用会钢筋享砼柱漂时，务一般昼采用站钢筋渡砼梁树；采用亿型钢柳砼柱情时，贝可采耗用钢锋梁和报钢筋够砼梁寒均可纱。取断决于屠楼盖竟体系聋。采用渡钢管黑砼柱盆（圆溉形、迈方形童）时掠，应杯尽量倚考虑户采用傅钢梁邮。采伶用砼闲梁时检应注银意节沫点的税处理征方式立：砼影环梁压节点姐影响颠建筑该立面块。目大前有创采用摧钢管厉开孔炎的节由点型匪式，坐虽有弟试验复结论顿，尚落未形码成规普范。节点烘实例4、选渴择恰获当的翻基础晕型式基础凉型式逢主要猛取决胳于地蹄质条侨件。电恰当北的基助础型友式造切价仅擦占主扛体造姑价的10训%以内魔。选择超合理缎的持护力层再；如娘：强送风化叨承载益力低汤、埋家藏浅年；微脱风化园承载牵力高木、埋锹藏深拔。应连进行障经济彼分析宋。选择蒙最适卖合场询地施梨工、傲质量墨易控尚制的盯桩型多。综合深考虑登桩基胀和承女台的乖成本把。主楼裹范围原外的梅地下卷室抗桑浮方境案对忠成本病影响它较大扑。五、释影响蜂结构裙成本随的几何个主匹要因产素1、基被坑支志护。超高程层结拌构由误于埋猫深的退要求艰，地宝下室即较深爸。一堡般至抛少三文层，西深度悔在15米以胸上。钳目前梢深基俗坑主拜要分鞭桩锚盗体系昼和内含支撑盲体系答两大劫类。养其中治内支旁撑体州系中炼包含支“逆稳作法猾”。桩锚点体系冤造价宵较高环，安叶全性两差。待施工斑方便赵。内支冶撑体短系相闲对便舞宜，呀安全厌性好口。支流撑影关响上扮部结壤构施隐工。埋如可予采用拨逆作渗法，耍综合蹈效益嫌会比柔较明援显。内支抗撑体顿系15米的晓深基拢坑造获价在2.盛2~霞2.谊6万元/延长鼠米。诞根据50硬~6馅0层结演构项光目测渗算，尸按单凤栋10万平体米计旗算。妥基坑勒支护梳的造善价约修为80挺~1节20元/㎡。2、桩什基选思型除个亿别可栋以采觉用天篮然地梢基的腥情况俯外，简绝大毁多数阔超高车层结打构采看用桩末基。股桩基引分为驰预制泳桩和谦灌注管桩两息大类棒。1）超例高层别建筑携可以适采用师预应欠力管刊桩的榜情况抚较少谈。主见要采芹用钢桶管桩顽，如跪上海性金茂漫采用Φ9旨14的钢毯管桩曾。承见载力虫一般窗，造初价较奥高，滤施工谅速度型快。2）灌殿注桩布。按愁成孔率形式国分为损人工胸挖孔覆和机福械成围孔两逗类。爆按受酱力型搂式分岔为摩努擦桩胃和摩茅擦端辩承桩听。软土阅地质攻条件疗都是神摩擦割桩。街由于讨其承晌载力酸较低祝，一隶般按册群桩更和厚叛筏板庸共同悦工作翻的方铃式设贤计。肝其特科点是冲承台羊较厚掘。在斑受力额上，别布桩教与板乱厚的艺关系盼比较手密切久，需介要做材不同链的方酿案进羽行经光济比思较。岩层动埋藏紫较浅理的地趣质条陈件，出应首筹选大顷直径兼摩擦时端承晨桩。咐尽量驾做到芬一柱雀一桩般，核丛心筒借的桩萌布置纷在墙葵下。苹目的锯是减魄小承趣台厚呈度。根据仆经验凳统计困，灌讲注桩促的造贡价在10排0元/㎡老~1册50元/㎡之间拢。而珠筏板恳的厚在度不露同的顾方案看相差秀较大加，因泉此基始础选返型的忆成本图控制贸关键刻点是稻筏板卸，桩吨基是蓝相对买次要舒的。3、主疮体结呆构1）剪仅力墙超高岸层的够剪力玩墙一粮般抗锣震性掘能目肾标都危是将途底部皮加强鸟区设阀定为诉中震鄙弹性问。其股抗剪疲承载衡力是退小震基的2.榜8倍左耗右。萝墙体备的配哑筋率际一般晌在0.卖6%以上毕，暗纱柱一老般需序要设拒置型吊钢。虽底部软加强月区的兰范围私取结称构总挑高度屿的1/达8取整跨后再箩加一飘层的水高度急。设置蛋刚性乞加强站层的婆结构杂，其争加强陈层以耽及上膀下层勇也常拨常需副要设惭定为挠中震乎弹性刚。配训筋同闻底部盾加强养区。剪力干墙的耳造价夸在主刺体构糕件中重占35确%左右爬。底部直加强脑区刚性犯加强稀层非底帮部加却强区剪力叼墙部称位指垮示非底猫部加吼强区必，一哀般按冤构造芳配筋凭。分使布筋贿为0.择3%。2）框币架柱型钢琴砼柱回：在稠底部寨加强敢区按员中震老弹性仆设计宴。其沫余部躲位应灿按规摆范4%的最激小配抗钢率墓配置涉型钢或。钢管红砼柱歉：除趟底部块加强搅区外友，其住余部胁位应势按计呆算值说控制绣。在钢诸管或伶型钢活的设屿计中溜，应字特别俗注意扮材质份和钢指板厚鲜度的歼需选航择。普通扶的Q3林45拦B、C钢材厘其强寄度按粗厚度娘分组紧，厚境度超六过35头mm时，驾强度岁仅为26更5M规Pa，因列此厚奥钢板亭应优蹲先选廉择Q3间45密GJ的高防建钢烦，其姨强度寇不分耻组。此外喘，当栋钢板店厚度温超过40磁mm小于60满mm时，头必须大提供Z1环5的Z向性网能要割求；趋大于60驴mm时需爪要Z2胃5性能如。这海样的细材料愉价格形一般扇比中疮厚板长高15浮%~申20飘%，且灵有一棚定的互订货赞期。用设计寒中应宜尽量球避免菠采用练。当柱汁断面鸣较大骂时，屠应注态意核辫算每仁层型光钢或刷钢管县的重录量。领尽量父避免跌单件秀重量支过大饰的情六况，拐这往熔往是袜施工编选择守塔吊铺的决锅定因讯素。室