张 弛

(上海建工二建集团，上海 200080)

0 引 言

一个优秀的超高层建筑，不仅需要满足审美的要求，与周边环境和谐，也需要在功能、空间、使用和体型等诸多要素上统一[1]。

目前，超高层建筑的结构材料仍主要是钢筋-混凝土，但建筑的功能从单一体趋向于综合体。高度在250 m以上的超高层建筑主要有四种结构体系：框架-核心筒、框筒-核心筒、巨型框架-核心筒，以及巨型框架-核心筒-巨型支撑。高度在250～400 m的超高层建筑主要有两种结构体系：框架-核心筒和框筒核心筒。而高度超过400 m的超高层建筑的结构体系主要有巨型框架-核心筒和巨型框架-核心筒-巨型支撑。

我国在超高层建筑领域取得了举世瞩目的成就，但过快的发展与科技创新，也暴露了一些创新管理过程中的问题：首先是成本过高；其次是后期维护、消防以及电梯的使用上问题较多，安全隐患多，费用高，风险高；再次，过于复杂的截面设计和过高的楼层给以后的拆除增加难度。因此，我国已于2020年9月颁布了限高令。中国建筑科学院报告显示，未来五年(“十四五”期间)甚至更长时间内，暂时没有超过500 m的超高层建造申报。诸多原设计500 m以上的超高层建筑因被限高而降低了设计高度。未来，超高层建造领域将更关注既有建筑的改造更新和功能的提升，比如减隔震技术在超高层建筑改造中的应用，以及拆楼机在超高层建筑降高中的应用等。

因此，400 m级的内核心筒外框架超高层的研究，将很可能更关注于合理高宽比的确定、剪力的合理分配，以及核心筒的优化设计与结构优化等。具体的技术研究方向有：气动化技术研究、风振控制技术研究[2]、耗能减震技术研究、高性能材料的应用研究，以及数字化建造技术的应用研究[3]。以气动化技术研究和数字化建造技术研究为例：气动的优化主要包括平面外形优化(轮廓优化、角部修正)[1]、建筑物外形优化(锥形化立面、阶梯缩进平面、随高度渐变)、局部形态修正(附加开洞、附加扰流翼、塔冠形状)等；数字化建造研究包括建筑造型与结构设计、复杂设备层的协同设计、钢构件的设计与深化加工等。

目前，高度级别上的超高层建筑的破坏主要还是在核心筒部分，外钢框架结构表现良好。外钢框架是建筑工业化的典型成果，连接形式多样稳定，轻质高强，是建筑装配式的典范。相应的标准节与特殊节的安装也可以通过提前设计与制作达到很好地协同工作的效果[4]。

1 工程概况

本工程主楼高400 m，外立面为玻璃幕墙装饰，平面的截面形式为矩形，结构形式采用内核心筒外钢框架，核心筒采用框架-剪力墙钢筋混凝土结构，竖向支撑采用内嵌劲性H型钢骨柱的柱-墙体系，横向钢梁楼层板，采用桩筏基础，分区施工。

2 主体结构

该超高层建筑采用钢管混凝土柱外框-混凝土核心筒体系。外框柱采用型钢混凝土柱，外框柱距为2.9～3.8 m，外框柱与核心筒距离为10.0～13.5 m，外框梁采用型钢梁，楼板采用桁架板-混凝土组合楼板。核心筒面积为866.6 m2。该超高层建筑主体结构信息见表1。

表1 该超高层建筑主体结构信息

地上塔楼标准层层高为4.4 m，如图1～图4所示，外框架采用密集柱形式，异型截面，共48根钢柱，84根钢梁，核心筒内共56根钢骨柱。

图1 外框钢柱分布图

图2 幕墙分段系统

图3 办公塔楼标准层结构轴测图

图4 核心筒钢骨柱分布示意图

3 基坑与围护

如图5～图8所示，主楼工程桩采用φ1 200抗压工程桩，一部分桩端进入中风化泥岩9 m, 一部分桩端进入中风化细砂岩3.5 m，总桩数为331根。裙楼工程桩采用φ700钻孔灌注桩(其中含部分桩端后注浆)，桩长不小于25 m ，桩端持力层到5-3层细砂层，总桩数为4 770根。采用桩筏基础，承台厚度1.8～3.4 m。

图5 分界支撑

图6 围护与地连墙

图7 围护支撑与栈桥

图8 基坑支护

4 总结与展望

4.1 总结

采用矩形截面的400 m级的超高层建筑的结构合理，高宽比适中，内部空间利用率高，结构高度适中。自下而上，质量、刚度、强度分布均匀。内核心筒外钢框架的形式，通过核心筒内嵌劲性钢骨柱增加整体性与稳定性。桩筏基础设计形式灵活，可将主楼与裙楼桩基有效区分，承台统一，设计合理且经济效果好。

4.2 展望

未来，随着超高层建筑领域的新政的推行，相关超高层的研究，势必将更注重于使用率、功能性、空间利用和体型的研究。未来超高层建筑研究的创新点可能在于：设计业主需求的合适建筑层高、环带桁架体系的创新、钢板混凝土组合剪力墙、桩与筏板基础、高强材料、柔性悬挂幕墙，以及电涡流的TMD的应用等领域。目前超高层建筑发展的特点是建筑功能多样化、结构体系更为完善、结构材料更为丰富。

近些年，数字化进程加深了包括PKPM-BIM自主平台在内的适用于超高层建造设计与结构受力分析的软件和平台的发展。智能化技术(BIM技术)也已应用到图纸审查中，首先在湖南省试点。此外，碳纤维等新材料、结构的抗风技术以及建筑节能技术等，将仍为发展的热点与方向。