超高層建筑標準層租賃及結構占比研究

肖 宇 航

(廣州大學建筑與城市規劃學院，廣東 廣州 511400)

0 引言

超高層建筑存在的意義，在于其地標性和節地性，但建成后的能耗及維護費用，則是依賴于建筑出租所獲得的租金。超高層建筑標準層的租賃面積，決定了建筑運營的走向。建筑師作為超高層建筑的主導者，結構發展過快與建筑發展緩慢的差異導致建筑師對結構尺寸誤讀的現象，這使得建筑師錯誤的估計標準層的租賃面積，設計方案和建成后的差別。這不利于后期的運營及投資人的利益。本文通過對建筑標準層面積、建筑結構及租賃面積占比的數據統計，研究超高層的建筑與結構的關系及其變化規律。

1 超高層建筑的結構特點

本文選擇的超高層研究對象為上海中心大廈(2016，結構高度580 m，118層)、廣州電視塔(2009，結構高度454 m，112層)、天津高銀117大廈(2016，結構高度597 m，117層)、平安國際金融中心(2015，結構高度592 m，118層)、上海環球金融中心(2014，結構高度492 m，100層)、廣州西塔(2009年，結構高度440 m，103層)、金茂大廈(1999，結構高度420 m，93層)，建成時間橫跨1999年—2016年，建筑結構高度為420 m～597 m。這些案例在國內一線城市，且均為地標建筑，具有代表意義。

超高層的結構體系主要分為四種類型：框筒結構、筒中筒結構、巨型框架核心筒結構以及巨型支撐框筒結構。框筒結構理論上可達220 m的結構高度；筒中筒結構理論上可達300 m的結構高度；巨型框架核心筒結構以及巨型支撐框筒結構理論上可達400 m以上高度，且結構上更為靈活。

本文所統計的七個案例的結構體系分別為：1)上海中心大廈為巨型框架核心筒結構，結合伸臂桁架抵抗側面剪力的體系；2)廣州電視塔為鋼筒—鋼筋混凝土核心筒的筒中筒結構，水平方向連接組合樓板結構的體系；3)天津高銀117大廈為巨型柱—巨型支撐的組合外框與鋼筋混凝土核心筒的結構體系；4)平安金融中心大廈為鋼斜撐、帶狀鋼桁架和鋼包混凝土柱外框，鋼筋混凝土核心筒的結構體系；5)上海環球金融中心為巨型鋼斜撐、巨型鋼柱和鋼桁架，鋼筋混凝土核心筒的結構體系；6)廣州西塔為斜狀鋼包混凝土巨柱和斜交鋼框架，鋼筋混凝土核心筒的結構體系；7)金茂大廈為復合型巨型鋼柱和鋼伸臂桁架，鋼筋混凝土核心筒的結構體系。

2 超高層標準層數據統計及分析

本文所有數據根據高度變化分為7段數據，每段數值按照數據的平均值進行統計，數據來源于各個超高層建筑的CAD平面圖測量得到。

2.1 標準層面積統計分析

分析的七個案例中,超高層標準層面積隨建筑立面形態的縮小方式而變化，標準層底層面積較大，面積根據超高層使用性質不同在1 900 m2～4 000 m2不等，中間段標準層面積隨高度變化趨于穩定，到頂部標準層面積隨抵抗風阻和外形原因而急劇縮小，面積基本維持在1 500 m2以上，廣州電視塔例外，見表1。

2.2 核心筒面積統計分析

超高層的核心筒面積只發生剪力墻厚度變化，其涵蓋電梯、管井、服務用房等面積從底層到高層基本不變，因此核心筒面積基本不變，400 m以上高層建筑核心筒大小在750 m2～900 m2范圍，見表2。

表1 超高層相對層數標準層面積 m2

表2 超高層核心筒面積 m2

2.3 柱子截面面積及占比分析

根據超高層結構的不同，巨柱體系的結構平面柱子面積占比從底層到頂層基本不變，在4%～5%范圍，如廣州電視塔的結構體系；其他結構體系的平面柱子面積占比則從底層的2.5%～5.6%范圍到頂層的0.9%～2.2%呈縮小趨勢。柱子截面總面積則從底部的75 m2～180 m2到頂部的20 m2～50 m2，總體截面面積均隨高度變化呈下降趨勢，見表3。

表3 柱子截面面積及其占比

2.4 租賃面積占比分析

超高層建筑的底部租賃面積占比，除了廣州塔的結構特殊之外，基本是在63%～72%的范圍內，頂部租賃面積占比，除了廣州塔及上海中心大廈形體特殊之外，基本是在47%～60%的范圍內。

上海中心大廈的租賃面積占比變化急劇，是由于其形態向上的收縮扭曲形變巨大，導致中上部的租賃面積占比從底部的70%縮小到頂部的37%；廣州電視塔的租賃面積維持在58%～84%之間，是由于其受力大都依賴于外部的巨型柱子，內部建筑使用空間受到結構的影響較小；天津高銀117大廈和金茂大廈屬于標準的方形平面，且形態無明顯變化，租賃面積基本從底部到頂部隨高度均勻變化，范圍在56%～66%之間；平安國際金融中心屬于方形平面向上曲線收縮，頂部租賃面積占比變化較大，從底部的72%到頂部的47%，中間段變化趨于穩定，在60%左右的范圍內；上海環球金融中心底部為方形平面，到頂部收縮為六邊形平面，其租賃面積占比從70%～58%；廣州西塔屬于弧邊三角形平面，向上呈曲線收縮，租賃面積占比從70%～53%，見圖1，表4。

表4 租賃面積占比 %

3 結語

400 m以上超高層核心筒面積基本維持在900 m2。巨柱型結構柱子占比全高度維持在4.5%～5%，非巨柱型結構從底部5%到頂部1.5%左右。弧形向上收縮形體租賃面積占比變化大，到頂部收縮為40%～45%左右。直線向上收縮形體租賃面積占比基本不變，基本保持在60%左右。結構外置對租賃面積占比有利。

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