上海中心大厦 - 真实第25小时 - 腾讯视频
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上海中心大厦
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现代版皇帝新衣酷毙了！想知道632米的上海中心大厦结构是啥样的不？_中建八局科技网-爱微帮
&& &&& 酷毙了！想知道632米的上海中心大厦结构…
1 工程概况上海中心塔楼地上124 层，结构屋面高度580m，建筑塔顶高度632m，地下5 层。塔楼采用巨型框架-核心筒-外伸臂结构体系，结构高宽比为7. 0。地上建筑面积约38 万m2 ，地下室建筑面积约14 万m2。建筑沿高度共分9 个区，1 ～ 6 区为办公室，7～ 8区为酒店，建筑顶部为观光层及塔冠。本工程塔楼结构设计由Thornton Tomasetti 以及同济大学建筑设计研究院承担。受上海中心大厦建设发展有限公司委托，华东院承担了结构设计全过程的第三方独立审核，包括结构概念设计、初步设计和抗震超限审查、施工图设计以及施工过程的咨询。第三方独立审核对结构的安全性、经济性以及施工可行性进行复核和评价，并提出审核和咨询意见，供业主和设计方参考。2 结构体型及体系对于高度超过400m 的超高层建筑，仔细考虑风荷载和地震作用等水平荷载作用对结构的影响是至关重要的。合理的结构体型和结构体系是确保结构安全性和经济性的前提。2.1 结构体型上海中心塔楼结构平面为圆形(图2)，沿高度由底部直径83. 6m 逐渐收进并减小至42m。中央核心筒底部为30m×30m 正方形钢筋混凝土筒体，从5区开始，核心筒四个角部被削掉，逐渐变化为十字形，直至建筑顶部。塔楼外部幕墙呈三角形旋转上升，每层旋转1°，共旋转120°。塔楼结构平面布置基本对称、规则，立面均匀变化呈截锥形，有利于结构抗震和结构整体稳定。建筑外形呈流线形且螺旋上升，可减小风荷载体型系数。另外，结构在横风向的漩涡脱落频率随斯脱罗哈数以及建筑宽度变化而变化，因此，通过扭转以及逐渐内收的体型，建筑宽度在不断改变，从而使漩涡脱落不能有效组织起来，可有效降低结构横风向荷载和横风向结构顶部加速度。风洞试验结果表明螺旋扭转体型可比常规体型降低风荷载40%，10年一遇风荷载作用下顶部加速度为0.08m /s?;而国内另一幢类似结构体系、高度及高宽比的规则体型的超高层建筑顶部风振加速度为0.20m/s?。由于外幕墙结构为附属结构，不参与抵抗风荷载，主体结构建筑体型与结构抗侧力体系布置不对称，在风荷载作用下结构将产生较大扭转，在结构抗风设计时应特别重视。2.2 结构体系目前国内外建筑高度400m 及以上的超高层建筑的结构体系主要有巨型空间框架-核心筒-外伸臂结构体系(简称体系1)以及巨型框架支撑-核心筒-外伸臂结构体系(简称体系2) 两种(表1)。结构布置基本呈现以下特点: 构件超大巨型且周边布置，空间结构、抗侧力结构与竖向承重结构相结合，尽可能让抵抗侧向力的构件处于轴压状态而不是受拉和受弯等。上海中心大厦是陆家嘴金融区的第三幢高度超过400m 的超高层建筑。其结构体系与已建成的金茂大厦、上海环球金融中心有相似之处，如均采用了钢-混凝土混合结构体系和伸臂桁架系统，核心筒均为钢筋混凝土剪力墙，巨柱均采用SRC 柱。该结构体系较好地满足了建筑低区办公、高区酒店的混合建筑功能需求，也适应了我国建筑材料和施工技术的特点。工程实践表明，在高度400m 及以上的超高层建筑中普遍采用巨型框架-核心筒-外伸臂结构体系。该体系是超高层建筑结构体系发展的趋势之一，结构效率较高，能适应综合建筑功能的需求，在国内有一定的设计、施工经验可以借鉴。因此，上海中心大厦结构体系是成熟可行的。3 风荷载上海中心结构高度接近600m，高宽比达到7，结构自振周期达到9s，对如此细柔的超高层建筑，风荷载是结构控制性荷载之一。风荷载作用下的结构动力响应极其敏感，有必要进行细致的风洞试验，并与规范计算风荷载进行对比。3.1 规范计算的风荷载与风洞试验结果对比风洞试验采用的风剖面和《建筑结构荷载规范》( GB 5) ( 简称荷载规范)风剖面的比较见图3。根据加拿大RWDI 公司提供的风洞试验报告，100年回归期梯度高度(500m处)的平均风速为50m/s，换算成荷载规范的10min 平均风速约为53.2m/s。总体上图2 中两条曲线变化趋势相近，数值大小比较接近，可以认为风洞试验和荷载规范的风剖面是基本吻合的。但两者仍存在一定的区别: 1 ) 梯度高度的差异，风洞试验梯度高度为500m，荷载规范梯度高度为400m; 2) 梯度高度以上，荷载规范风速不再变化，风洞试验的风速则继续增大; 3) 大部分高度(0～ 540m) ，风洞试验的风速比荷载规范的小5%～10%，由于风压与风速之间为平方关系，风洞试验的风压系数将比荷载规范的小10% ～ 20%。上海中心形状介于截角三角形和圆形之间，假设体型系数取截角三角形和圆形的平均值。考虑到上海中心平面沿高度扭转120°，对于同一风向，不同高度处体型系数会有所差别，在顺风向风荷载计算时，取正反两个方向(0.89 和0.75)的平均值，即体型系数取0.82。荷载规范风荷载与风洞试验结果对比见表2，顺风向荷载相差较少，横风向荷载差异较大，主要原因是复杂体型建筑的横风向作用理论研究尚未成熟，荷载规范的横风向计算主要针对规则体型。3.2 阻尼比取值根据大量超高层建筑在风荷载作用下结构阻尼比实测值统计结果来看，高度大于250m 建筑结构的阻尼比在0.5%～1%之间，且有随着结构高度的增加，阻尼比呈逐步下降的趋势。上海环球金融中心的阻尼比实测值表明，结构前3 阶振型的阻尼比分别为0.43%，0.46%和1.08% ，前21 阶振型的阻尼比在0.13% ～ 1. 21% 之间。在结构设计中，由于结构固有阻尼比较难精确估计，因此一般采用较低阻尼比来保守地计算分析结构风荷载以及舒适度，并通过加大结构刚度来满足动力响应。另一途径就是增加补偿阻尼，如采用TMD 或是其他粘滞阻尼来获得结构确定的阻尼，减小风荷载作用下的结构动力效应。我国规范建议的混凝土结构阻尼比5%、混合结构阻尼比3. 5%、钢结构阻尼比2% 仅适用于地震作用，应用在超高层风荷载设计中是不合适的，主要因为在地震作用下结构允许局部破坏吸收能量来获得阻尼，而风荷载相对持续时间较长，且不允许结构进入塑性变形时间较长从而导致疲劳失效。原设计采用的100 年一遇、4% 阻尼比( 用于结构承载力计算) ，高估了结构自身的阻尼比。根据风洞试验结果，4% 阻尼比的风荷载取值与2% 阻尼比相比减小30% 左右，对结构变形控制、强度校核均有不利影响。考虑到我国规范对超高层建筑的层间位移等限值要求较严，参照北美地区对层间位移的设计要求，对正常使用极限状态的验算( 如层间位移计算) ，其阻尼比采用4%是可以接受的。4 基础设计上海中心大厦塔楼采用钻孔灌注桩，桩基直径1m，有效桩长51. 2m，桩端入土深度约82m，桩端持力层为层⑨2-1粉细砂层，采用桩端后注浆，单桩承载力特征值10 000kN，共有955 根桩。塔楼基础筏板面积8 623m2 ，厚度6m，基础埋深30. 8m。基础筏板的沉降和内力分析采用华东院自主研发的《高层建筑桩箱、桩筏底板沉降及内力计算高精度有限元程序》( PWMI) 。该软件在弹性范围内对桩-土、筏板、上部结构墙体分别采用群桩相互作用理论、厚板理论、梁单元模型模拟进行分析。在结构竖向荷载作用下，最大桩顶沉降为153mm( 核心筒区域) ，最小桩顶沉降为105mm( 角柱边缘) ; 最大桩顶反力8 310kN( 核心筒区域) ，最小桩顶反力5900kN( 角柱边缘) 。根据PWMI 计算得到的桩顶反力与位移，可以初步反算得到每根桩的弹簧刚度。为了便于计算，将其取值进行归并后分为两个区域，即核心筒区和其他区域( 图4) ，两个区域的桩基弹簧刚度分别为55，65kN /mm。原设计采用的桩基弹簧刚度分别为97. 5，152kN /mm，其最大桩顶沉降为72mm。第三方独立审核采用的桩基弹簧刚度比原设计偏小，导致基础沉降以及筏板弯矩值偏大。笔者建议基础底板沉降计算采用规范沉降计算经验系数，并参考与本工程桩长和桩端持力层接近的实际工程的沉降实测值。5 巨型框架巨型框架由8 根巨柱( 结构6 区以下增加4 根角柱) 和位于设备层的环带桁架组成，是塔楼抗侧力结构体系和承重结构体系的重要一环。巨型框架由于构件截面巨大，长度( 或跨度) 较大，与常规梁柱刚接的框架结构受力有较大区别，其构件的布置与设计也有其特殊性。5．1 巨型框架承担内力由巨柱组成的巨型框架在结构的抗侧力体系中贡献较大，巨型框架在风荷载、地震作用下承担的基底剪力与倾覆弯矩占到总内力的50% 与70% 以上。多遇地震作用下各层剪力值及其分配如图5所示。 从图中可以明显看出在伸臂层剪力墙剪力反号的特点。值得注意的是地震作用下的剪力分配，由于采用地震反应谱分析所得内力结果恒为正值，故选取反应谱分析所得地震剪力按静力施加于结构各层得到各层剪力分配。本工程巨型框架底层承担的基底剪力占总剪力的50%左右，与常规框架-核心筒结构中框架承担剪力比例不到10% 相比，差异显著。主要原因有以下两点:1) 外框巨柱总的截面面积与核心筒剪力墙的截面面积基本相当，两者抗剪刚度相差无几; 2)由于6 道伸臂桁架的作用，巨柱在水平荷载作用下产生较大轴力。以底层巨柱为例，多遇地震下巨柱的轴力为100MN 左右。巨柱倾斜角度为86.7°，巨柱轴力由于柱子倾斜分解产生的水平分力约为楼层水平总剪力值的28% ～ 43%。因此，巨型框架承担的水平剪力主要为倾斜巨柱的轴力贡献量。5.2 巨柱设计5.2.1 巨柱受力特点在水平荷载或竖向荷载作用下，巨柱以承受竖向轴力为主，单荷载工况下巨柱轴力分布见图6。从图中可看出: 1) 在重力荷载(恒载+ 活载) 作用下，在各区环形桁架处由于上部转换荷载的增加，巨柱轴力突然增加; 2 ) 在小震组合下，由于伸臂桁架的协同作用，巨柱轴力在加强层处也突然增大; 3 )在小震组合下，巨柱均未出现受拉情况; 4 ) 在中震组合下，自2 区开始巨柱出现受拉情况，但拉力与截面抗拉承载力的比例基本小于0. 5; 5 ) 巨柱截面分别采用线单元与Solid 实体单元模拟，对塔楼的受力性能如刚度、内力分布等差别不大，在整体结构分析时可以简化。5.2.2 承载力校核巨柱采用型钢混凝土矩形截面(SRC柱)截面尺寸由下至上从3. 7m × 5.3m 至1. 9m×2.4m 逐渐变化。典型巨柱截面布置如图7 所示，由三个H型钢通过两块腹板连接，形成“目字形”截面，巨柱含钢率约为4%～5%。巨柱在水平荷载组合下为双向偏压构件，承载力校核时直接采用承载力三维空间曲面进行校核。以楼板提供的侧向刚度作为巨柱的弹性约束，对巨柱进行弹性屈曲分析，根据计算得到的屈曲荷载反算巨柱的计算长度。计算结果表明，有限的楼板刚度对巨柱平动提供的侧向约束，虽不能保证巨柱的计算长度取为楼层高度，但可满足巨柱临界计算长度的刚度要求。因此，承载力校核时不考虑轴向力的偏心距增大系数，即取η = 1. 0;但按《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中6. 1. 5 条的规定考虑两个受弯方向的附加偏心距ea。巨柱内力按照有关规范要求进行了内力调整，如结构重要性系数、楼层剪力调整系数等。巨柱承载力校核见图8，从校核结果可以得出如下结论:1)中震组合下的巨柱内力一般均大于风荷载、小震组合下的内力; 2)每区的底层柱由于轴力较大，考虑附加偏心距后的弯矩也较大，承载力要求比每区的顶层柱高;3)风荷载、小震与中震组合下的巨柱内力点均位于其三维空间承载力面内，巨柱的承载力基本满足要求。5. 3 环带桁架布置塔楼从下至上在每个区的设备层均设置了环带桁架。环带桁架主要有两个作用: 1) 作为结构次框架柱的转换桁架以及设备层径向桁架的支点;2) 与外侧巨柱一起形成巨型框架，参与抵抗水平荷载。塔楼结构平面为圆形，巨柱与角柱之间的环带桁架为环形，最大跨度为25m。计算分析表明，在各荷载组合中，环带桁架杆件的内力中竖向荷载作用占较大的比例，且环带桁架存在较大扭矩。原设计的环带桁架采用双榀桁架的布置方式，以形成空间作用。该布置形式一方面加强环带桁架的抗扭刚度和承载力，提高竖向荷载下的结构冗余度，另一方面也增强了环带桁架参与抗侧力结构体系的作用。但其双榀空间桁架的负面作用也是显而易见的: 1) 各区的次框架柱支承于外侧环带桁架，对整体空间桁架而言有较大的偏心作用，反而形成更大的扭矩;2)由于双榀桁架间距仅为1. 5m，为了形成空间作用，在两榀桁架上下弦以及腹杆之间设置连接钢板，节点构造和施工极其复杂，且影响了设备层的建筑使用空间。笔者认为，对本工程来说采用单榀环带桁架更为合理，受力更加明确连接构造简洁，也可以节约桁架用钢量上千吨，主要基于以下考虑: 1)由于在塔楼底下6 个区域增加了4根角柱，环带桁架跨度大为减少，在竖向荷载作用下的桁架扭矩也相应减小; 2) 在塔楼抗侧力体系中，对抗侧刚度贡献最大的是巨柱、核心筒以及伸臂桁架系统，环带桁架仅起虚拟伸臂作用，作用相对较小。加强环带桁架刚度对提高整体结构的抗侧刚度作用效率不高。计算表明，双榀环带桁架与单榀环带桁架相比，结构自振周期以及结构顶点位移的变化在5% 以内; 3 ) 单榀环带桁架与上下弦楼盖共同作用也可以形成空间作用，共同抵抗扭矩。对上述两个不同结构布置形式的环带桁架进行竖向荷载下的对比分析。其中模型1 在内外侧环形桁架的上下弦杆以及竖腹杆之间设置了30mm 厚的钢板，使内外圈桁架能够形成箱体，抵抗扭矩的作用; 模型2 仅设外侧桁架，去除了内侧桁架。分析结果表明，模型1 与模型2 在桁架上弦与桁架下弦( 桁架跨中位置) 沿径向水平变形差异很小，而桁架上弦的竖向变形相差大约30%。此对比结果说明桁架的扭转变形差异较小，竖向变形差异较大主要是桁架抗弯刚度的区别，由于模型1 中内外侧两榀桁架参与抗弯，而模型2 中仅外侧单榀桁架参与抗弯，而非桁架扭转变形增大引起的差异。造成此种现象的主要原因是环带桁架下弦与设备层楼盖( 楼板厚度加强为200mm) 连接，上弦与径向桁架的上弦杆以及楼盖连接。径向桁架的上弦杆以及楼盖受拉，与环形桁架下弦杆连接的楼板受压，共同抵抗竖向荷载产生的扭矩。由此共同作用产生的抗扭刚度占环形桁架整体抗扭刚度的大部分，而内外侧双榀桁架共同作用形成的抗扭刚度反而作用较小。6 钢桁架节点连接本工程伸臂桁架、环带桁架以及径向桁架等钢构件截面大，钢板厚度超100mm，给构件的制作、运输和现场安装带来了极大难度。原设计要求桁架杆件的现场连接节点均采用高强螺栓连接。如伸臂桁架斜杆采用H 形截面，最大的截面尺寸为H×100 ×100。现场拼接采用双剪形式的摩擦型高强螺栓连接( 高强螺栓为M30，10.9 级，摩擦系数0. 5) 。按杆件设防烈度地震内力要求，节点轴力设计值约为90 000kN，需设置高强螺栓240个;按杆件屈服强度的1. 2 倍设计需设置高强螺栓257 个( 高强螺栓抗剪承载力取极限承载力).节点连接板长度接近2000mm。笔者认为,高强螺栓连接可靠性较好，施工速度快，施工质量易保证且易检验，在构件板厚适中的前提下是应优先考虑的节点形式。但在本工程桁架构件分段较多、构件板厚超厚的情况下，有以下几个问题需要探讨:1) 上述节点连接板与板件的总厚度为330mm，大于螺栓直径的10 倍，应用经验较少，按《钢结构设计规范》(GB 5)要求，宜在工程中进行试验以确定施工时的相关技术参数( 高强螺栓预紧力、摩擦面的处理和摩擦系数) 以及螺栓抗剪承载力的取值。螺栓群的剪力分布和传力机制需详细研究; 2) 高强螺栓数量较多时，孔前摩擦力传递较少，需考虑螺栓孔对杆件截面的削弱作用，容易造成杆件净截面的承载力不足，需对杆件进行净截面的强度校核，或对杆件加厚板厚;3)大量超长、超厚连接板的用钢量大幅增加，同时节点区的增大使杆件的截面特性发生变化，从而对结构刚度和内力传递产生影响;4)本工程现场拼接节点数多、螺栓连接数量巨大、螺栓施工空间小等特点对钢结构加工、安装精度要求较高，施工较为困难。由于上述原因，笔者认为在板厚较厚的节点采用焊接形式更为合理。造船技术广泛采用焊接，鸟巢( 国家体育场) 、CCTV 新台址大楼以及上海环球金融中心等工程的厚板焊接技术和经验可以借鉴和参考。当然，焊接残余变形、应力等对节点的延性、施工质量影响，高空焊接以及易受天气因素制约等也需要仔细考虑。最终桁架节点连接采用了焊接和螺栓混合应用，在板件厚度较厚时采用焊接，板件厚度较小时采用螺栓连接，取得了保证施工质量、施工速度、可靠性和结构造价的平衡。7 结论上海中心大厦的抗侧力结构体系成熟可行，竖向承重结构荷载传力途径明确清晰，结构体型有利于减小风荷载。总体而言，结构设计安全、合理可靠。从第三方独立审核的角度，笔者认为以下几点可以进一步探讨:(1)复杂的超高层建筑体型是双刃剑。本工程特殊的建筑外形在减小风荷载的同时增加了幕墙支撑结构设计和施工的难度、建筑能耗以及造价，需要慎重平衡。(2)现行规范中用于风荷载计算分析的阻尼比取值对于超过400m高度的超高层建筑偏于不安全。大量的研究和实测结果表明类似结构阻尼比为2%是合适的。风洞试验结果建议得到有关方面的认可和审核。(3)基础筏板的沉降和内力分析建议采用规范沉降计算经验系数，且参考与本工程桩长和桩端持力层接近的实际工程的沉降实测值。4)双层带状桁架的设置加强了结构的空间整体性和抗扭性能，但带来了竖向荷载作用下的额外偏心和桁架节点连接的复杂性。单层带状桁架通过上下弦的楼盖作用形成空间作用，抗扭受力性能与双层桁架相当。(5)巨型框架受力性能有其特殊性，如地震作用下外框承担的倾覆力矩和剪力比例等。巨柱等构件的刚度模拟、承载力设计以及构造与常规尺寸的构件有区别，如计算假定、手段和计算长度等。(6)第三方独立审核在国外工程界应用较广，而在国内应用相对较少。在上海中心大厦的建设过程中，结构第三方独立审核的部分建议得到了设计方和业主的采纳，如风荷载取值、桁架连接节点形式以及巨柱的设计等，审核结果也大多验证了结构设计的合理性和可靠性。尽管由于种种原因，有些建议未被接受，但为今后类似工程的设计提供了依据和基础。(7)在重大工程中，在原设计的基础上采用第三方独立审核是必要也是有意义的。上海中心大厦结构第三方独立审核的经验对今后重大工程的设计也可起到一定借鉴作用。笔者参与审核全过程超过三年，体会良多，对如何开展第三方独立审核提几点建议:1)审核单位应具有广阔的国际视野和丰富的工程经验和业界声望;2)越在设计前期参与第三方审核，审核的效果越好，对业主和设计团队的帮助越大;3)如条件许可，审核单位与设计单位可多沟通和交流，避免背靠背的工作;4)审核单位应充分尊重原设计团队的成果，取长补短、求同存异，实现项目的最大利益化是第三方独立审核工作的出发点和价值所在。(来源:汪大绥， 包联进， 姜文伟， 王建， 周建龙——《上海中心大厦结构第三方独立审核》。“建筑结构土木在线”编辑整理。转载请注明前述文字。)
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上海中心大厦之建筑与结构
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　　同济大学校长助理，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司总裁、总工程师，国家一级注册结构工程师。中国勘察设计协会建筑设计分会副会长，英国结构工程师协会中国分会主席。设计代表作品：上海中心大厦、上海世博会主题馆、温州市大剧院、东方体育中心、北京大学体育馆、复旦大学正大体育馆、同济大学教学科研综合楼等。中国论文网 /8/view-3758034.htm　　1 工程概况　　上海中心大厦工程位于上海市银城中路501 号，上海浦东新区陆家嘴金融中心区Z3-1，Z3-2 地块。建成后的上海中心将成为上海新的制高点，同时，与金茂大厦、上海环球金融中心组成“品”字形关系的建筑群，构成陆家嘴金融商业贸易区新的天际线。　　2 建筑设计　　2.1 建筑布置与功能划分　　上海中心为一多功能的摩天大楼，主要用于办公用途，同时配有酒店、商业、观光等其他公共设施。塔楼地上124 层，地下5 层，建筑高度为632m，裙房地上7 层，建筑高度为38m，整个建筑地上总面积约38万m2，地下总面积约14 万m2。塔楼地上部分沿竖向共分为9 个区，其中，1区（包括裙房）是高档商场、餐饮以及大型会议厅，2~6区为办公楼，7区和8 区为五星级的酒店，9区为观光层。　　上海中心建筑组成包括以下几部分：内部主体楼层、内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙和柔性支撑体系。其中，塔楼内部主体标准楼层呈圆形，圆心沿高度方向对齐，楼面半径逐渐收缩。在每个区段的顶部外侧与内侧玻璃幕墙之间，布置有一个空中大堂。　　上海中心突出了“垂直城市”的高层建筑设计理念，采用了创新的中庭解决方案，在每个区布置了空中花园，类似于城市中的广场，这些中庭为建筑提供了互动交往的空间，内部布置有餐厅、咖啡厅、商店等，同时，中庭内种植了大量的绿色植物，提高了交流的品质。这种新型中庭的布置方式对传统的层叠式功能结构理念提出了新的挑战，从而将高质量的空中城市生活概念引入到高层建筑中，打造了一座立体城市。　　2.2 建筑外立面造型设计　　上海中心建筑设计的一个重要思考内容是如何与金茂大厦的节节宝塔、环球金融中心的锐利边角造型形成完整而和谐的关系。建筑师采用旋转上升的建筑造型，这一构思来源于哲学中“螺旋式发展”的逻辑概念。在此理念的基础上，上海中心与金茂大厦、环球金融中心形成了“过去、现在、未来”的时空联系。　　建筑外立面的基本几何图形为倒圆角的三角形，通过改变三角形沿竖向的旋转角度和缩放比例实现整个外立面的变化，因此，如何确定三角形的旋转角度成为参数化设计的关键。　　由于上海地区的风荷载较大，同时，风荷载对超高层建筑结构设计的影响巨大，所以建筑师与风工程专家对上海中心外立面幕墙进行了多方案的对比。比较发现，当外幕墙采用120°的旋转角度时，整个塔楼不仅具有动态的美感，而且相比普通的方形塔楼，旋转塔楼承担的风荷载减小了24%，从而大大降低了塔楼的结构造价。　　3 结构设计　　3.1 结构体系选型　　上海中心独特的建筑造型、超高的建筑高度、复杂的建筑环境给塔楼的结构设计带来了巨大的挑战，许多结构设计问题没有现成的答案可寻。同时，上海中心结构设计不仅要保证其安全性，而且需要综合考虑结构造价以及施工的可行性，更重要的是如何满足建筑理念以及使用功能的要求，真正成就建筑之美。　　上海中心建筑高度632m，结构高度580m，底部外圈直径83m，结构高宽比7.0，内部核心筒尺寸为30m×30m，核心筒高宽比19.3，核心筒占底层平面面积的16.6%。经过对国内外多个超高层建筑进行分析，发现对于超高层建筑来说，结构整体高宽比、核心筒高宽比和核心筒所占面积比例是影响超高层建筑的关键因素。对于上海中心来说，由于核心筒尺寸较小，导致核心筒的抗侧刚度较弱，因此，如何有效提高外部框架结构参与塔楼整体工作，成为了结构体系选型的一个关键问题。　　通过对多方案的比较，上海中心采用了“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”结构体系，该结构体系突出的优点是一方面结构效率很高，可以充分利用结构材料抵抗重力和水平荷载，从而降低结构造价，另一方面，该体系为建筑创造了外立面大空间的感觉，从而最大限度地提高建筑外立面的通透度。　　结合建筑“垂直城市”的概念，结构设计从下到上也分为9 个相同区段。塔楼内部的核心筒与外围的巨型框架柱通过结构加强层（建筑设备层、避难层）中的伸臂桁架有效地联系在一起，从而形成了完整的结构体系。　　设计过程中采用BIM 技术将结构设计与建筑设计以及机电设计结合起来，从而大大提高了多个专业之间沟通的效率，降低了出错率。　　4 外幕墙支撑结构设计　　4.1 外幕墙支撑体系选型　　如何实现上海中心扭转上升的外立面幕墙是整个塔楼设计的一个关键，该幕墙突出的特点是几何造型非常复杂，同时，幕墙的视觉效果要求很高。在幕墙支撑体系的比选阶段，结构曾提出了刚性三向网格支撑方案，该方案的优点是结构变形小，施工难度较低，但是，该方案对建筑外立面影响较大。　　基于建筑幕墙轻盈的要求，最终采用了柔性吊挂支撑结构体系。幕墙支撑结构体系采用分区吊挂的形式，分设底部1 区幕墙、中部2~8 区幕墙（典型区）、顶部塔冠幕墙共三个独立区段。采用分区布置后，可有效降低幕墙支撑结构与主体结构的相互作用，从而减小结构构件内力，优化构件截面与形式。　　各区幕墙支撑体系均为独立的基本单元，并且采用相同的结构体系，具体为“悬挂钢结构+ 径向撑杆+ 水平斜撑”的幕墙支撑体系。根据建筑平面扭转形态，支撑结构为相应在平面尺寸向上逐步缩小并每层旋转1°的径向支撑，并通过环梁与吊杆悬挂于各区的设备层。　　4.2 关键节点设计　　该方案的优点是结构支撑构件布置与建筑幕墙分隔合二为一，结构与建筑协调统一，但是，该方案对结构设计以及施工提出了巨大的挑战。由于采用柔性体系，幕墙结构与主体结构之间在重力荷载以及水平荷载作用下会产生变形差，如果不能有效地释放该变形差，将会导致幕墙结构与主体结构发生碰撞，最终导致玻璃幕墙发生破坏。　　为解决变形差问题，结构设计在幕墙水平支撑以及吊杆底部采用了伸缩支座，该支座有效地释放了幕墙支撑结构与主体结构之间的变形差，从而保护了幕墙支撑结构自身的结构安全性。为了准确确定该伸缩支座的滑移量，结构分析过程中综合考虑了外幕墙在重力荷载、风荷载、地震作用、温度变形以及施工过程中的内力和变形情况，经过大量的分析与试验研究，最终完成了伸缩支座的设计，从而保证了上海中心外幕墙的安全性。　　5 结论　　上海中心大厦作为上海陆家嘴地区的一个标志性建筑，体现了建筑师独特的设计理念和大胆的设计创新，同时，结构工程师结合结构概念以及高性能的分析与设计手段，积极地与建筑师配合，从业主、建筑师的角度出发，不断寻求解决建筑与结构矛盾的方法，并有效地利用建筑师给予的条件，创新性地优化了整个塔楼的受力性能，丰富了结构表现手法，从而实现了结构即是建筑的目标。
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