摘要?：本文基于《建筑结构概念设计及案例》中的高层建筑案例，重点分析了厦门国际银行大厦和上海中心大厦的结构设计、创新点及实际应用效果，并与香港中国银行大楼和上海金茂大厦等传统案例进行对比。论文旨在探讨现代超高层建筑如何通过新技术应对复杂荷载挑战，同时满足经济性、模数化设计等规范要求。分析表明，现代案例在结构体系集成、动态控制技术和可持续性方面显著进步，而传统案例在结构合理性和规范符合性上奠定基础。通过对比，揭示了超高层建筑从“被动抵抗”到“主动控制”的技术演进，以及规范从 prescriptive 向 performance-based 的发展趋势。本研究为未来超高层建筑的设计提供理论参考和实践启示。

词​：超高层建筑；结构创新；平面扭转不规则；风荷载控制；调谐质量阻尼器；混合结构；经济性；模数化设

1. 引言

超高层建筑的结构设计是土木工程领域的核心挑战，《建筑结构概念设计及案例》系统梳理了多种结构体系的发展。20 世纪末的香港中国银行大楼和上海金茂大厦代表了传统设计理念，通过几何优化和材料强度提升实现结构合理性与规范符合性的统一，强调经济性和模数化设计，但在应对复杂动力荷载方面存在不足。

进入 21 世纪，厦门国际银行大厦和上海中心大厦采用创新技术方案。前者通过集成混合结构和调谐质量阻尼器（TMD）控制扭转效应；后者以螺旋造型和巨型 TMD 系统实现风荷载控制。这些现代案例解决了传统设计难题，推动了结构工程向智能化发展。

本文选取上述四个案例进行深度分析，原因在于：香港中国银行大楼和上海金茂大厦作为传统代表，体现了结构合理性与规范适配的成熟经验；厦门国际银行大厦和上海中心大厦则展示了新技术在应对现代挑战中的应用。通过对比，可以清晰揭示超高层建筑在结构体系、技术应用、经济性和规范演进等方面的区别与联系。本研究采用案例分析和比较法，结合结构力学原理和规范要求，探讨这些案例的设计理念、创新点及实际效果，以期为未来超高层建筑的设计提供借鉴。

2. 案例分析与评价

2.1 厦门国际银行大厦：应对平面扭转不规则的创新实践

该建筑采用非对称平面设计，易产生扭转不规则问题。项目采用巨型框架-核心筒 - 伸臂桁架混合结构体系，结合 TMD 进行动态控制。结构设计上，核心筒截面 25m×25m ，墙厚 800-500mm ；外围 8 个巨型组合柱通过伸臂桁架与核心筒连接。TMD 系统质量块重 300 吨，可有效吸收振动能量。BIM 技术和风洞试验优化了柱位布置， 4.5m 的模数设计提高了预制化程度。实际应用中，扭转角控制在 0.001rad 以内，TMD 将顶部加速度降低 30% ，显著提升舒适度。用钢量控制在 160kg/m² ，符合经济性要求。

2.2 上海中心大厦：超高层建筑与风荷载的共舞

上海中心大厦（高 632 米，128 层）位于上海软土地基区，其螺旋形造型虽减少了约 24% 的风压，但引入了涡激振动等复杂风致效应。项目采用巨型框架 - 核心筒 - 伸臂桁架混合结构体系，并集成了世界上最大的调谐质量阻尼器（TMD）系统。项目采用螺旋造型减少风压，但面临涡激振动挑战。结构体系集成巨型框架 - 核心筒 - 伸臂桁架和 1000 吨 TMD 系统。核心筒 30m×30m ，与 8 个巨型复合柱通过 6 道伸臂桁架连接。风洞试验指导造型优化， 4.2m 模数设计提升施工效率。实际运行中，TMD 将风致摆动降低 40% ，顶部加速度控制在 0.15m/s² 以内，获得LEED 铂金认证。用钢量约 180kg/m² ，经济合理。

2.3 香港中国银行大楼：传统巨型结构的典范

香港中国银行大楼（高 315 米，1990 年建成）采用巨型空间桁架结构，由4 个三角形桁架筒体组成，体现了传统设计的合理性。结构体系以钢桁架为核心，荷载通过桁架传递至 4 个角部的巨型组合柱；楼面系统采用钢梁和组合楼板。设计强调几何优化和材料强度利用，用钢量仅 140kg/m² ，经济性显著。该案例严格遵循当时的规范，抗侧刚度高，但在动态荷载控制方面依赖被动抵抗，缺乏主动控制技术。实际应用中，有效抵御了香港台风，但舒适度控制相对现代案例较弱。

2.4 上海金茂大厦：核心筒- 外伸桁架体系的代表

上海金茂大厦（高 420.5 米，1999 年建成）采用核心筒 - 外伸桁架 - 巨型柱体系，是钢筋混凝土 - 钢混合结构的早期应用。核心筒尺寸为 27m×27m ，与外围 8 个复合柱通过 3 道外伸桁架连接；楼盖采用钢梁 - 混凝土组合板。设计注重模数化（以 1.3m 为模数）和施工效率，用钢量约 160kg/m² 。该案例在软土地基上实现了稳定性和经济性，符合国家标准规范，但风振控制依赖结构刚度而非动态系统，限制了其在舒适度方面的表现。

3. 经典案例的比较与对比分析

现代案例（厦门国际银行大厦、上海中心大厦）与传统案例（香港中国银行大楼、上海金茂大厦）在结构体系、技术应用、经济性和规范符合性等方面存在显著区别与联系。

结构体系​：传统案例以单一材料体系为主，强调几何刚度和被动抵抗；现代案例则采用集成化混合结构，并加入动态控制系统，实现主动控制。例如，厦门国际银行大厦的伸臂桁架和 TMD 协同工作，有效解决扭转问题，而香港中银依赖桁架筒体的固有刚度。

技术应用​：传统案例有限使用新技术，主要依赖材料优化；现代案例广泛采用 BIM、风洞试验、TMD 和预制化技术。上海中心大厦的 TMD 系统是技术集成的典范，而香港中银则缺乏此类动态控制。

经济性​：传统案例通过材料最小化实现经济性；现代案例通过模数化设计和预制化降低全生命周期成。模数化在现代案例中从几何协调扩展到制造效率，如上海中心大厦的 4.2m 模数支持了快速施工。

规范符合性​：传统案例严格遵循规范下限；现代案例在规范基础上引入性能化设计，推动规范从 prescriptive 向 performance-based 演进。例如，上海中心大厦的风振控制超出了传统规范要求，但通过性能验证获得了认可。

联系与发展​：传统案例为现代设计奠定基础（如金茂的混合结构理念被现代案例继承），但现代案例通过技术创新解决了传统难以应对的挑战。发展轨迹显示，超高层建筑从“结构合理”向“智能高性能”演进，经济性定义从初始成本转向全生命周期优化。

4. 结论

首先，结构创新与规范适配是共生的：传统案例证明了合理性和规范符合性是安全的基础；现代案例表明，新技术能解决规范未覆盖的问题，并推动规范发展。这要求工程师既扎实掌握理论基础，又敢于创新。其次，经济性与技术集成需平衡：模数化设计与预制化、BIM 结合，降低创新技术的成本。上海中心大厦的 TMD 虽初期投资高，但通过改善舒适度提升了建筑价值，体现了全生命周期经济性思维。最后，动态控制和可持续发展是关键趋势：现代超高层建筑已成为”动态系统”，风工程和振动控制成为核心技能。上海中心大厦的案例显示，结构创新不仅为安全，还为舒适度和环保，拓展了工程师的角色。总之，这些案例展现了超高层建筑从”传统合理”到”现代创新”的演进。作为研究者，应掌握新技术，同时深刻理解规范内涵，以实现安全、经济、美观的统一。未来随着智能材料发展，超高层建筑结构设计将更加集成化和自适应。

参考文献：

[1]《建筑结构概念设计及案例》，高等教育出版社，2010 年。

[2] 中华人民共和国建设部. 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3] 中华人民共和国建设部. 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）. 北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]Smith， J. C.， & Zhang， L. （2015）. Advanced Structural Systems for TallBuildings. Journal of Structural Engineering， 141（5）， 04014134.