武漢某250m超高層建筑混凝土結構和混合結構設計方案及造價對比

丁路通

（宋騰添瑪沙帝建筑工程設計咨詢（北京）有限公司，北京 100004）

1 引言

本工程位于湖北省武漢市洪山區楊春湖高鐵商務區，T1塔樓地上共57層，建筑高度275m，結構高度為249.2m。其中，首層至34層（建筑高度157.2m）主要功能為辦公；34層以上為高端酒店，地上總建筑面積約為100 000m2。塔樓建筑平面隨高度均勻收進，整樓為一個下大上小的錐形體，建筑效果圖及典型平面如圖1所示。

2 混凝土結構和混合結構方案介紹

塔樓的抗側力結構體系一般采用 “框架+核心筒”體系[1]，框架柱可采用型鋼混凝土柱或者鋼管混凝土柱，框架梁可采用混凝土梁或鋼梁。在方案比選階段，設計了2種結構方案，結構方案說明如表1所示。

3 核心筒方案

高層建筑需要大量電梯以滿足使用功能需要，同樣出于建筑需要，用于辦公和酒店的面積均勻分布于建筑外周邊，所以眾多電梯井通常布置于平面的中央，利用電梯井設置核心筒成為自然而合理的選擇。

圖1 建筑效果圖及典型平面

表1 結構方案說明

本項目采用鋼筋混凝土核心筒方案，核心筒從底部至22層為一個約24.8m×24.8m的正方形，在23～30層核心筒角部部分翼墻取消，變為一個L形筒體，在31層及以上最外側翼墻取消，核心筒變為約17.1m×17.1m的正方形。核心筒翼墻底部的厚度約為750mm（個別墻肢厚度約為900mm），往上逐漸減薄至300mm；腹墻在底部的厚度約為600mm，往上逐漸減薄至250mm。通過以上巧妙的轉化實現了核心筒的最小化和使用空間的最大化，同時保持了核心筒結構的連續性和高效性。

4 框架柱方案對比

塔樓在平面上擁有16個框架柱，每邊框架柱的中心距離約9m，兼顧酒店區客房的劃分。應建筑要求，為創造塔樓大堂入口大空間，塔樓西側和北側12根框架柱在L6～L12層逐漸傾斜，在L5層2根框架柱合并為1根，將柱距拓寬至約21m。底部合并后的框架柱尺寸約2 500mm × 2 500mm。典型框架柱在低區的尺寸約為1 800mm ×1 800mm，往上逐漸縮小到800mm×800mm。底部外框柱受力較大，因此在1～18層采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱，19層及以上采用鋼筋混凝土柱。建筑外包柱截面相同時，鋼管混凝土柱因防火要求，每邊需扣除50mm防火涂料。

本項目由剛重比控制，外框柱對比分析時，按外框柱軸向剛度等價的原則，并考慮鋼管柱外包防火材料的要求，2種框架柱方案造價對比以及型鋼混凝土柱和鋼管混凝土柱優劣對比如表2和表3所示。

5 樓蓋方案對比

樓蓋體系包括梁及支撐于梁上的樓板，常用的樓板形式包括鋼筋混凝土樓板和組合樓板，組合樓板主要有開口型組合板、閉口型組合板、鋼筋桁架樓承板，通常采用組合樓板時樓面梁采用鋼梁。

1）鋼筋混凝土樓板：鋼筋混凝土樓板是最常見的樓面體系之一，混凝土板配合混凝土抗側力體系使用，梁高的一部分可以隱藏于樓板中，施工工藝簡單，并已廣泛使用于各種項目中。但是混凝土梁由于開洞不便，機電管線需要全部走梁下，因此，會占用部分凈高。

表2 外框柱方案造價對比（1～18層）

表3 型鋼混凝土柱和鋼管混凝土柱優劣勢對比

2）組合樓板：組合樓板、鋼梁和栓釘組成的樓面體系在各種高層建筑中，尤其是超高層建筑中得到廣泛應用。其自重較輕，可減少基礎造價和減少地震荷載；免支樓板底模，施工速度快；組合樓板和鋼梁通過栓釘形成組合鋼梁，如“T”形梁工作，可充分發揮混凝土抗壓強度高，鋼材抗拉強度高的材料特性；組合鋼梁適合跨度較大的樓面結構，可增加建筑凈高。

本項目結構方案1的樓蓋采用混凝土樓板體系和結構方案2的樓蓋采用鋼梁+組合樓板（鋼筋桁架樓承板）體系。根據計算統計，方案2 每平方米混凝土用量減少約0.06m3，每平方米鋼筋用量減少約20kg，每平方米鋼材用量增加約44kg，總計每平方米材料增加約300元，整棟塔樓增加造價約3 000萬元。

6 結語

綜合以上對比，采用方案1，外框柱及樓蓋體系可降低材料費用約3 919萬元，方案2為滿足結構整體剛度，需設置2道鋼環帶桁架，材料造價約800萬元，因此，2種方案相比，采用方案1可降低結構材料費用約4 700萬元，造價更為經濟。本項目綜合考慮各方面因素，最終采用方案1鋼筋混凝土結構體系進行設計，為甲方取得了很好的經濟效益。