高楼钢结构体系优势及实例：长江中心大厦、世贸大厦、金茂大厦

从第1章表1-8与表1-11、表1-12、表1-20和表1-27所列高层建筑的对比情况可以看出，20世纪80年代以前，以全钢结构居多；20世纪90年代以来则多采用钢-混凝土混合结构、型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。高楼结构类型的这一时代特征说明，随着技术的进步，混合结构日益显露出它的优越性。

1.混合结构的优势

全钢结构高楼除了大型支撑等少数结构体系外，抗推刚度均偏小，建于台风侵袭地区时，为了控制大楼风振加速度，使其不致引起居住者的不适感，往往需要安装“调频质量阻尼器”等阻尼装置。若利用大楼的电梯井、管道井、公用服务面积等拼成的核心区的可封闭性，设置型钢混凝土或钢筋混凝土芯筒，作为大楼结构的主要抗侧力构件，配以外圈钢框架，组成混合结构体系，则具有很大的抗推刚度，在强风作用下的结构振动加速度一般均能控制在20Gal以下。

钢-混凝土混合结构高楼的结构阻尼比约为4%，比全钢结构2%的阻尼比增大一倍，从而可以减小结构的风振响应和地震反应。

利用型钢混凝土筒体内的型钢骨架，与外圈钢框架先行组装成的大楼钢构架，可以兼作混凝土楼板和芯筒的施工操作平台，因而其整体施工速度比全钢结构慢的并不多。

钢-混凝土混合结构的总用钢量，约为全钢结构的一半，若外圈钢框架柱再采用在圆形或矩形钢管内填灌高强、高性能混凝土的钢管混凝土柱，结构抗推刚度将进一步增大，用钢量进一步减小。

2.典型实例

（1）大连市于1996年兴建的世界贸易大厦，地下4层，地上51层，高202m，总建筑面积为9.6×10⁴m²。大楼主体结构采用由钢筋混凝土芯筒与外圈钢框架组成的芯筒-框架混合结构体系。其典型层结构平面如图2-39所示。总用钢量为7000t，单位建筑面积用钢量为73kg/m²。

（2）香港于1998年建成的长江中心大厦，地上62层，高283m，采用方形建筑平面，外轮廓尺寸为47.2m×47.2m。大厦是采用钢-混凝土混合结构，楼面内部为钢筋混凝土芯筒，外圈框架由钢梁与钢管混凝土柱组成，其典型层结构平面见图2-40。大厦的高宽比为6，纵、横向基本周期分别为5.7s（强轴）和7.6s（弱轴）；按加拿大建筑规范计算，大风作用下大厦顶层的振动加速度分别为11Gal（强轴）和13Gal（弱轴），均远小于20Gal的限值。(www.xing528.com)

（3）上海浦东1999年建成的金茂大厦，地下3层，地上88层，高421m，也是采用钢-混凝土混合结构。大楼的主要抗侧力构件为八边形钢筋混凝土芯筒、楼面外圈的八根型钢混凝土巨型翼柱与纵、横刚性伸臂桁架联合组成的大型立体构件，其典型层结构平面（52层以下）见图2-41。计算结果显示：7度地震作用下，结构顶点侧移角和最大层间侧移角分别为1/845和1/750；风荷载作用下，结构顶点侧移角和最大层间侧移角分别为1/760和1/730，表现出大楼结构具有很大的抗推刚度。

图2-39 大连世界贸易大厦典型层结构平面

图2-40 香港长江中心大厦典型层结构平面

图2-41 金茂大厦典型层结构平面