武汉某250m超高层建筑混凝土结构和混合结构设计方案及造价对比

丁路通

（宋腾添玛沙帝建筑工程设计咨询（北京）有限公司，北京 100004）

1 引言

本工程位于湖北省武汉市洪山区杨春湖高铁商务区，T1塔楼地上共57层，建筑高度275m，结构高度为249.2m。其中，首层至34层（建筑高度157.2m）主要功能为办公；34层以上为高端酒店，地上总建筑面积约为100 000m2。塔楼建筑平面随高度均匀收进，整楼为一个下大上小的锥形体，建筑效果图及典型平面如图1所示。

2 混凝土结构和混合结构方案介绍

塔楼的抗侧力结构体系一般采用 “框架+核心筒”体系[1]，框架柱可采用型钢混凝土柱或者钢管混凝土柱，框架梁可采用混凝土梁或钢梁。在方案比选阶段，设计了2种结构方案，结构方案说明如表1所示。

3 核心筒方案

高层建筑需要大量电梯以满足使用功能需要，同样出于建筑需要，用于办公和酒店的面积均匀分布于建筑外周边，所以众多电梯井通常布置于平面的中央，利用电梯井设置核心筒成为自然而合理的选择。

图1 建筑效果图及典型平面

表1 结构方案说明

本项目采用钢筋混凝土核心筒方案，核心筒从底部至22层为一个约24.8m×24.8m的正方形，在23～30层核心筒角部部分翼墙取消，变为一个L形筒体，在31层及以上最外侧翼墙取消，核心筒变为约17.1m×17.1m的正方形。核心筒翼墙底部的厚度约为750mm（个别墙肢厚度约为900mm），往上逐渐减薄至300mm；腹墙在底部的厚度约为600mm，往上逐渐减薄至250mm。通过以上巧妙的转化实现了核心筒的最小化和使用空间的最大化，同时保持了核心筒结构的连续性和高效性。

4 框架柱方案对比

塔楼在平面上拥有16个框架柱，每边框架柱的中心距离约9m，兼顾酒店区客房的划分。应建筑要求，为创造塔楼大堂入口大空间，塔楼西侧和北侧12根框架柱在L6～L12层逐渐倾斜，在L5层2根框架柱合并为1根，将柱距拓宽至约21m。底部合并后的框架柱尺寸约2 500mm × 2 500mm。典型框架柱在低区的尺寸约为1 800mm ×1 800mm，往上逐渐缩小到800mm×800mm。底部外框柱受力较大，因此在1～18层采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱，19层及以上采用钢筋混凝土柱。建筑外包柱截面相同时，钢管混凝土柱因防火要求，每边需扣除50mm防火涂料。

本项目由刚重比控制，外框柱对比分析时，按外框柱轴向刚度等价的原则，并考虑钢管柱外包防火材料的要求，2种框架柱方案造价对比以及型钢混凝土柱和钢管混凝土柱优劣对比如表2和表3所示。

5 楼盖方案对比

楼盖体系包括梁及支撑于梁上的楼板，常用的楼板形式包括钢筋混凝土楼板和组合楼板，组合楼板主要有开口型组合板、闭口型组合板、钢筋桁架楼承板，通常采用组合楼板时楼面梁采用钢梁。

1）钢筋混凝土楼板：钢筋混凝土楼板是最常见的楼面体系之一，混凝土板配合混凝土抗侧力体系使用，梁高的一部分可以隐藏于楼板中，施工工艺简单，并已广泛使用于各种项目中。但是混凝土梁由于开洞不便，机电管线需要全部走梁下，因此，会占用部分净高。

表2 外框柱方案造价对比（1～18层）

表3 型钢混凝土柱和钢管混凝土柱优劣势对比

2）组合楼板：组合楼板、钢梁和栓钉组成的楼面体系在各种高层建筑中，尤其是超高层建筑中得到广泛应用。其自重较轻，可减少基础造价和减少地震荷载；免支楼板底模，施工速度快；组合楼板和钢梁通过栓钉形成组合钢梁，如“T”形梁工作，可充分发挥混凝土抗压强度高，钢材抗拉强度高的材料特性；组合钢梁适合跨度较大的楼面结构，可增加建筑净高。

本项目结构方案1的楼盖采用混凝土楼板体系和结构方案2的楼盖采用钢梁+组合楼板（钢筋桁架楼承板）体系。根据计算统计，方案2 每平方米混凝土用量减少约0.06m3，每平方米钢筋用量减少约20kg，每平方米钢材用量增加约44kg，总计每平方米材料增加约300元，整栋塔楼增加造价约3 000万元。

6 结语

综合以上对比，采用方案1，外框柱及楼盖体系可降低材料费用约3 919万元，方案2为满足结构整体刚度，需设置2道钢环带桁架，材料造价约800万元，因此，2种方案相比，采用方案1可降低结构材料费用约4 700万元，造价更为经济。本项目综合考虑各方面因素，最终采用方案1钢筋混凝土结构体系进行设计，为甲方取得了很好的经济效益。