筒体结构代表建筑

筒体结构实例分析

广州珠江新城西塔高432m，矗立在城市的新中轴线上，其所在的广场距珠江最近的距离只有200多m，在我国乃至世界都属于较高的建筑钢结构之一，该结构设计新颖，造型扰美、线条流畅、结构独特，具有广泛的实用性和观赏性，她的建成，不仅成为广州市的城市标志性建筑，也是当前世界经典建筑中具有时代性的标志性建筑，不仅为广州市增加了一道亮丽的风景线，同时也是我国在国际地位与实力的显示。珠江新城西塔钢结构外筒是—个不规则网筒结构，其横截面沿整个建筑高度是连续变化的。主塔楼地面以上103层，高432m，其中1~3层为大厅，4~67层为办公室，67层以上是高级酒店及客房，最高处设有直升机平台。在办公楼层，采用钢管混凝土斜交网格柱外筒和钢筋混凝土内筒的筒中筒结构体系，上升至酒店层时，混凝土内筒不再向上延伸，由钢柱锚入核心筒墙内，形成钢结构内框架-斜撑核心筒，结构体系为斜交网格柱外筒加内框架加斜撑的结构体系。钢结构外筒是结构的主要抗侧力体系，钢管混凝土立柱共30根．由地下四层柱定位点起呈倾斜状沿直线至塔顶相应的柱定位点，各柱的倾角不相同，柱钢管截面的直径与壁厚均沿高度变化，由底部外径1800mm、壁厚50mm缩至顶部外径700mm、壁厚20mm，钢材材质为Q345GJC钢、Q345B钢，管内充填高强混凝土。

北京银泰中心（Beijing Yintai Centre）位于建国门外大街2号，地处北京中央商务区(CBD)核心地带，北临长安街，东接三环路，踞国贸桥“金十字”西南角。根据首都规划委员会规划，长安街两边建筑限高250米，北京银泰中心中央主楼高249.9米、63层，是长安街上的最高建筑。其建设与规划，经国务院总理办公会审批，曾连续多年列为北京市重点建设项目。其结构类型中央主楼纯钢结构，东西两侧写字楼钢、钢筋混凝土结构。建筑高度 249.90米，占地面积：31,305平方米北京银泰中心拥有的凯悦酒店及度假村集团在大中华地区首家精品酒店——北京柏悦酒店，是凯悦集团在中国投资并全盘管理的第一个项目，

与一般建筑不同，北京银泰中心把酒店服务式公寓和酒店统一设置在整个建筑群

的中央主楼，完美诠释“王者必居天下之中”的居住理念。把三幢塔楼连接在一起，将其变成全新概念的高品位商业、休闲、健康、美食及娱乐生活目的地，总面积52,199平方米，其中4层(地上3层、地下1层)近25,000平方米的商业配套设施荟萃顶级奢华品牌旗舰店、会议宴会设施、中西餐饮和健身休闲等设施。银泰中心东西两栋智能5A甲级写字楼，东侧写字楼已由中国人民财产保险股份有限公司（PICC）整幢购买。西侧的银泰写字楼以其显赫的位置、独特的空中环廊大堂、4米的办公层高、高效快速的双层轿箱电梯、具有架空地板的综合布线系统、精心设计的变频恒温恒湿新风对流系统，体现着北京银泰中心写字楼对最高质量的追求。

上海金茂大厦

1999年初，上海市又一座标志性建

筑傲然屹立黄浦江畔，人们期待已久的

世界第四、亚洲第二、中国内地第二（上海环球金融中心刷新的历史）的88层

金茂大厦（Jinmao Tower）终于推向市场，这幢集现代办公楼、豪华五星级酒店、

商业会展、高档宴会、观光、娱乐、商场等综合设施于一体，深富中华民族文化

内涵，溶汇西方建筑艺术的智慧型摩天大楼，已成为当今沪上最方便舒适、最灵

活安全的办公、金融、商贸、娱乐和餐饮的理想活动场所。

金茂大厦于1992年12月17日被批准立项，1994年5月10日动工，1997年8月28日结构封顶，至1999年3月18日开张营业，当年8月28日全面营业。金茂大厦占地2.3公顷，塔楼高420.5米，总建筑面积29万平方米。

结构类型及特点

大厦采用超高层建筑史上首次运用的最新结构技术，整幢大楼垂直偏差仅2厘米，楼顶部的晃动连半米都不到，这是世界高楼中最出色的，还可以保证12级大风不倒，同时能抗7级地震。大厦的外墙由大块的玻璃墙组成，反射出似银非银、深浅不一、变化无穷的色彩。该玻璃墙由美国进口，每平方米500美金，玻璃分为两层，中间有低温传导器，外面的气温不会影响到内部。金茂大厦共有79台电梯，观光高速电梯一次可乘35人，速度为每秒9.1米，由下到上只要45秒。

金茂大厦的大厅采用圆拱式的门框，给人高大宽敞明亮的感觉；墙面选用地中海有孔大理石，能起到良好隔音效果；地面大理石光而不亮，平而不滑。前厅内的八幅铜雕壁画集中体现了中国传统的书法艺术，它通过汉字，从甲骨文、钟鼎文，一直到篆、隶、楷、草的演变，反映了中国上下五千年的文明史。通往宴会厅的走廊，更是一条艺术长廊，体现出一种高雅的品位和豪华的气派。

1、商品砼和散装水泥应用技术

该技术应用于地下连续墙，钻孔灌注桩，基坑围护、支撑，主楼核心商、复合巨型柱。楼板等工程部位。应用的总量达到了157000立方米。金茂大厦使用的商品砼用散装水泥。机械上料、自动称量、计算机控制技术，外加剂和掺合料“双掺”技术，搅拌车运输和泵送浇筑技术，不但提高了土建施工生产的机械化和专业化程度，而且增强了施工现场的文明标准化程度。并创下了一次性泵送混凝土382．5米高度的世界记录。

2、粗直径钢筋连接技术

金茂大厦的核心筒和巨型柱的模板均采用定型加工的钢大模，所以在核心筒与楼面梁的钢筋连接处，主楼旅馆区环板与核心筒钢筋连接处，巨型柱与楼面梁的钢筋连接处，采用锥螺纹连接的施工技术。

整个工程锥纹接头共计58296只，通过对接头的试验及抽检结果均符

合A级水平。应用数量见下表：

新型钢筋冷轧锥螺纹工艺从七个方面改进了钢筋冷轧锥螺纹工艺：改进刀具、滚丝轮的材质；改进了工具夹；增加自动定位装置；设置滚动上料架；端头冷处理，提高强度，保证A级接头标准。使应用达到了高速、优质、低耗的目的。

3、新型模板与脚手架应用技术

金茂大厦的主体结构层高变化多，还存在墙体收分和体型变化。共有3．2米、4米、5．2米等共8种高度，53层以上取消了原有的井字型内剪力墙，墙体厚度由850毫米逐步分四次收分至450毫米。尤其在24～26、51～53、85～87层设有三道外仲钢桁架，给模板脚手的设计及超高层施工作业安全性带来了极大的难度。为此，我们在主楼核心筒施工中，自行设计制造了“分体组合自动调平整体提升式钢平台模板体系”。与国外先进模板比较，各项性能毫不逊色，同时节约成本约1000万元人民币。成功地完成了高空解体和组装，解了利用一种模板体系在两种不同结构的施工技术，创新地采用了电脑自动调平技术控制系统提升的施工技术，及采用全封闭模板体系，使施工安全可靠，操作简便、创造了一个月施工13层的施工速度。电脑自动调平技术已获得国家专利（专利号：ZL952465391．1）。该模板体系的研究和应用成果已获得上海市科技进步一等奖。

在巨型柱施工中，我们创新设计制造了“跳提式爬模系统”，成功地解决了巨型柱施工时。上部钢梁已安装就位，传统的模板脚手体系均无法圆满完成混凝土施工后的爬升问题。

该体系创新设计了伸缩吊臂，斜面滑板，顶伸式伸缩架，翻转开启式附墙等一系列专门的构件，使爬架能顺利跨越钢梁。通过这些新型模板脚手的研究和应用，安全、可靠地完成了主楼核心筒和复合巨型柱连续施工。经专家鉴定，该模板脚手体系的技术水平达到了国际领先水平。

4、高强混凝土技术

金茂大厦工程采用了C60和C50的高强度混凝土，基础底板均采用C50混凝土。主楼核心筒从地下至31层为C60混凝土，主楼核心筒从32层至62层为C50混凝土。巨型柱从地下室至31层为C60混凝土，巨型柱从32层至62层为C50混凝土。C60混凝土17488立方米，C50混凝土33708立方米。其中主楼基

础承台厚度4米，为13500立方米C50高标号混凝土，并一次性连续浇捣完成。在如此大的高标号混凝土连续浇捣中，选择合理的材料及配合比设计，并采用“内散外蓄法”养护，内设冷却水管，薄膜草包覆盖，及电脑测温系统。将混凝土内部温升峰值控制在100℃以内，使内外温差小于25℃。加快了混凝土内部的降温速率，缩短了施工周期，只用了二个星期就完成了养护。

5、建筑节能技术

金茂大厦主要填充墙、防火分区隔墙等均采用空心砌块。其中，120mm厚砌块4901平方米，190mm厚砌块49742平方米，250mm厚砌块1098平方米，300mm厚砌块3493平方米。

金茂大厦裙房屋面、主楼局部屋面也采用了屋面保温层。其中，裙房屋面约7500平方米，主楼局部屋面约2500平方米。

6、硬聚氯乙烯塑料管的应用技术

在金茂大厦裙房基础底板施工中，采用了国内首次出现的大面积静力释放层技术。φ100PVC管1184米，φ150PVC管511米。将地下水通过大面积滤水层集中排到集水井，再通过泵抽至地面来释放和消减地下水对底板的浮力。此项技术在纵横交错的盲沟中设置多孔PVC滤水管。大面积静力释放层技术的应用，使裙房基础底板的厚度仅为0．6米左右，而按传统设计基础底板厚度至少要1 ．5－2．0米，比传统做法薄0．9m左右。

7、粉煤灰综合利用技术

金茂大厦主楼基础承台为C50高标号混凝土，方量13500立方米。在配合比设计中，我们掺入了一定量的磨细粉煤灰，发挥其“滚珠效应”以改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性。并因此取代部分水泥，降低混凝土的水化热。同时，在砌筑砂浆拌制过程中，也掺入一定量的粉煤灰。粉煤灰的用量约4500吨，达到节能、高效的目的。

8、建筑防水工程新技术

设计要求在金茂大厦基础底板下施工防水层。防水材料采用美国胶体公司的纤维装单夹防咸水CR膨润土防水膜、膨润土填缝剂和多用途膨润土粉粒。防水膜用于大面积铺贴，填缝剂和多用途粉粒用于嵌缝、填补空洞。CR膨润上的用量约23608平方米。CR型膨润土防水系列材料是一种柔性的高强度聚丙烯纺织

物和火山灰钠基膨润土的复合物，它的技术特点是：遇水膨胀，柔软、高强度，抗污染，抗老化。它的应用，丰富和发展了国内防水材料的种类，为今后新型防水材料的研究和应用提供了实践经验。

9、现代管理技术与计算机应用

金茂大厦工程的信息量大、范围广，针对这种情况，在施工管理过程中，计算机技术得到了广泛的应用。财务管理、合同预算、人事档案管理、施工计划管理、施工方案的设计和编制、施工翻样图的绘制、深化图纸的设计等均采用了计算机管理软件。

10、其他新技术的应用

在金茂大厦的施工过程中，我们还应用了“超大超深基坑的支护技术”、“高精度测量技术”、“大型垂直运输机械应用技术”等一系列新技术。

金茂大厦地下室开挖面积近2万平方米，基坑周长570米，开挖深度19．65米，土方量达到了32万立方米，是上海地区软土地基施工中开挖面积最大，开挖深度最深的基础。在基坑围护方面，我们设计了空间桁架式全现浇钢筋混凝土内支撑技术，既保证了工程质量和安全，又缩短了施工工期，提高了经济效益。

测量工作是工程建设中的“眼睛”，尤其在金茂大厦这样规模的建筑物施工中，测量工作的重要性就更显突出。我们在施工中采用WILDT2经纬仪、DII600激光测距仪等高精度测量仪器，采用极坐标结合直角坐标法进行轴线放样，用天顶倒锥体法进行严格的测量复核，用往返水准控制高程。针对钢和混凝土两种材料不同的压缩、收缩和沉降，采用预先控制的修正补偿，达到了很好的效果。

(1)项目

名称：西尔

斯大厦

(2)工程

概况：西尔

斯大厦位于

美国伊利诺

伊州的芝加

哥市，是上

个世纪世界

最高的建筑

之一。它是

为西尔斯一娄巴克公司建造的，于1973年竣工。大厦高443米，是当今世界最高建筑物之一。总建筑面积418000平方米，地上110层，地下3层。底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。

(3)形式结构与特点：大厦结构工程师是1929年出生于达卡的美籍建筑师

F.卡恩。他为解决像西尔斯大厦这样的高层建筑的关键性抗风结构问题，提出了束筒结构体系的概念并付诸实践。整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。顶部设计风压为305千克力/平方米，设计允许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为460毫米。所有的塔楼宽度相同，但高度不一。大厦外面的黑色环带巧妙地遮盖了服务性设施区。大厦采用由钢框架构成的成束筒结构体系，外部用黑铝和镀层玻璃幕墙围护。其外形的特点是逐渐上收的，即1～50层为9个宽度为23.86米的方形筒组成的正方形平面；51～66层截去一对对角方筒单元；67～90层再截去另一对对角方筒单元，形成十字形；91～110层由两个方筒单元直升到顶。这样，既可减小风压，又取得外部造型的变化效果。西尔斯大厦顶部的设计风压为3千帕，容许位移为建筑物高度的1/500，即90厘米，建成后在最大风速下的实测位移为46厘米。

美国纽约世界貿易中心一期和二期(One & Two World Trade Center)

纽约世界貿易中心一期和二期(One & Two World Trade Center)，建于1973年，纽约世界贸易中心的一对姐妹楼落成。该高层采用框架筒结构内设黏弹性阻尼装置，其高度高达412m，110层。其简洁利落的造型有别于帝国大厦、克赖斯勒大楼繁复的装饰艺术风格，堪称建筑界的一项奇迹，内部舍弃钢架结构，而用内藏式的网笼支撑。建筑本身的重量，以至窗户都不大，只有最顶层才设计鸟瞰全景的窗户。两座塔楼都是110层高，加上另外5座建筑物，总面积达929000m2。两座塔楼都能提供75%的无柱出租空间，大大超过一般高层建筑52%的实用率。这两座姊妹塔于2001年9月11日遭到恐怖份子袭击倒塌。占地6.5公顷，由两座110层（另有6层地下室）高411.5米的塔式摩天楼和4幢办公楼及一座旅馆组成。摩天楼平面为正方形，边长63米，每摩天楼面积46.6万平方米。世界贸易中心由七座建筑组成，最明显的是117层、楼高417米（北塔）和415米（南塔）的摩天大楼。两座塔楼天线、尖顶高526.3米；屋顶高417米；最高楼层高413米。成为当时世界上最高的摩天大楼。大楼于1966年开工，历时7年，1973年竣工（北塔在1972年，而南塔在1973年完工）。1995年对外开放，有“世界之窗”之称。整个工程耗资7亿美元。它共包括7栋建筑物，主要是由两栋110层的塔楼（415.14米）组成，还有8层楼的海关大厦和豪华级玛里奥特饭店等。世界贸易中心摩天楼采用钢框架套筒体系，第9层以下承重外柱间距为3米。9层以上外柱间距为1米，标准层窗宽约0.55米，核心部位为电梯井，每座楼内设电梯108部。在第44层和78层设有银行、邮局和公共食堂等服务设施。第107层是瞭望层，可通过两部自动扶梯到110层屋顶。地下一层为综合商场，地下2层为地铁车站，地下3层及以下为地下车库，可停放汽车2000辆。

上海环球金融中心

上海环球金融中心工程是一幢以办公为主，集商贸、宾馆、观光、展览及其他公共设施于一体的大型超高层建筑，该楼地下3层，地上101层，净高492m （不含楼顶天线等高度），为世界净高第一高楼。上海环球金融中心位于上海市浦东新区：陆家嘴金融贸易中心区Z4-1街区，总建筑面积377300m 2,楼建筑总高度492m ，地上101层，地下3层，为钢骨钢筋混凝土核心筒和框架支撑钢结构。地面部分分为塔楼和裙房两部分。上海环球金融中心新建工程的主体结构为钢骨及钢筋混凝土混合结构。位于周边的巨型结构和中部核心筒是塔楼受力体系的核心部分。周边的巨型结构由巨型柱，带状桁架和巨型斜撑共同组成。周边巨型柱从地下室B3层开始设置，从第6层起，巨型柱之间每隔12层设有一道1层高的带状桁架，带状桁架之间通过巨型斜撑连接。中部核心筒79层以下主要为钢筋混凝土结构，在有伸臂桁架的部位，核心筒剪力墙内的钢骨架为型钢组成的桁架。中部核心筒与周边巨型结构之间通过伸臂桁架连接，伸臂桁架高3层，分别布置在28~31层、52~55层、88~91层之间。周边巨型结构和中部核心筒—起共同承

受大楼的水平荷载。塔楼91~101层，有—个三维的框架结构，既起到支撑观光缆车的作用，又连接周边巨型结构，起到顶压桁架的作用。

钢结构按其分布位置主要分为三部分：

1．核心筒外构件

主要包括周边巨型柱、巨型斜撑、带状桁架、伸臂桁架、周边小立柱、楼层钢梁等。

2．核心筒内构件

主要包括埋设在核心筒剪力墙内的钢柱、钢梁桁架、位于核心筒内的楼层钢梁、钢柱及转换桁架。

3．顶部构件

位于91层以上的顶部构件为全钢结构，包括支撑观光缆车的三维框架、连接桥、倒锥形旋转楼梯等。

广东国际大厦，主楼为框筒中筒现浇钢筋混凝土结构，采用天然地基片筏和条形基础。结构形式与特点

其外筒平面为35.1m×37m的矩形，由24根矩形柱和四根异形角柱组成；内筒平面为17m×23m的矩形，由电梯井和楼梯间等剪力墙组成。每层外围均设一根抗震周边大梁与楼板相连。内外筒之间的楼板从7-63层采用后张无粘结部分预应力钢筋混凝土平板，其余楼板为普通钢筋混凝土梁板式结构，主楼的23、42和60层均为技术层（兼作避难层），又做设备层，且是结构的刚性层，目的是减少主楼的水平位移。

迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯

迪拜塔，是位于阿拉伯联合酋

长国迪拜的一栋摩天大楼，于

2004年9月21日动工，是目

前世界第一高楼与建筑，为防

止竞争者超越，迪拜塔的最终

高度一直没有公布。2009年1

月23日迪拜塔封顶，最终高

度818米，共有162层。工程

由美国芝加哥公司的美国建

筑师阿德里安·史密斯

（Adrian Smith）设计，韩国

三星公司负责实施。建筑设计

采用了一种具有挑战性的单

式结构，由连为一体的管状多

塔组成，具有太空时代风格的

外形，基座周围采用了富有伊

斯兰建筑风格的几何图形

——六瓣的沙漠之花。楼面为

“Y”字形，并由三个建筑部份

逐渐连贯成一核心体，从沙漠

上升，以上螺旋的模式，减

少大楼的剖面使它更如直往

天际，至顶上，中央核心逐转化成尖塔，Y字形的楼面也使的迪拜塔有较大的视野享受。“迪拜塔”也为建筑科技掀开新的一页。为巩固建筑物结构，目前大厦已动用了超过31万m3的强化混凝土及6.2万t的强化钢筋，而且也是史无前例地把混凝土垂直泵上逾460m的地方，打破台北101大厦建造时的448m纪录。

深圳信兴广场地王大厦，高384m，69层，为钢框架-核心筒结构，用钢量达24500t。大楼建筑体形的设计灵感，来源于中世纪西方的教堂和中国古代文化中通、透、瘦的神髓，它的宽与高之比例为1：9。

深圳京基金融中心超高层建筑

深圳京基金融中心位于深圳市罗湖区蔡屋围金融中心区，建筑面积约28万m2，地上高93层，地下3层,建筑总高度为439m，建筑高宽比达9.5，有多项内容超

过目前国内设计规范相关的规定。