钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、绿色可持续发展等优点，在改革开放后 30 年内得到了迅速发展。近 10 年来,住宅建筑、工业上楼等高层建筑中采用钢结构的比例大幅提高, 在超高层建筑中各类钢结构体系也得到新的发展。抗震性能化设计、消能减震（振）技术以及高性能钢材的推广应用，使得钢结构在高层建筑中发挥出更大的优势。然而，和国外先进技术相比，我国高层建筑钢结构在材料性能、结构设计方法和经济性等方面尚有不小差距，需要全产业链互动并进一步研发相关技术。

从 20 世纪 80 年代以来的 30 多年间，我国高层钢结构建筑经历了从无到有、从借鉴国外经验到自行、自主设计和施工，并成为全球高层钢结构建筑的大国之一。我国高层建筑钢结构发展一方面得益于我国经济发展、钢产量的逐步增长和建筑用钢政策的适应性调整，另一方面与我国在该领域的设计、施工水平、材料性能的逐步提高密切相关。随着我国钢结构产量的逐年增加，从 20 世纪五六十年代国家限制采用钢结构，到 80 年代合理采用钢结构，再到 90 年代中期的积极采用钢结构，以至近年来鼓励采用装配化建筑，这些政策变化使得我国高层建筑钢结构迎来了大力发展的春天^[1] 。

20 世纪 80 年代， 国内总共建造了 11 幢高层钢结构建筑，其中北京 5 幢，上海 5 幢， 深圳 1 幢， 大部分为纯钢结构，主要功能为酒店和办公建筑，在中国掀起了高层钢结构的热潮。但在设计领域，仍未迈出借鉴和模仿阶段^[2] 。上海金沙江大酒店（38.0 m，14 层）系国内设计、制造和施工的第一幢高层建筑钢结构，深圳发展中心（154 m，40 层）是我国第一座自主承担结构设计与施工， 建筑高度在 150 m 以上的超高层钢- 混凝土混合结构建筑（图1），京广中心（208 m，53 层）为首栋建筑高度超过200 m 的超高层建筑钢结构( 图 2 )， 上海希尔顿酒店（143 m，43 层）是国内第一幢钢框架-混凝土核心筒混合结构^[3] （图 3）。

经济特区的开发建设，我国出现高层钢结构建设热潮。经过 20 多年的超常速度的发展，上海、深圳已经成为世界上高层建筑数量最多、建筑平均高度最高的城市之一。钢-混凝土混合结构体系在国内迅速发展，被认为是符合我国国情的一种新型结构体系。90 年代建造的高层建筑几乎全都采用了这种形式，如上海森茂国际大厦、国际航运大厦以及新金桥大厦等一批高度 150 ~ 200 m 的高层建筑。同时期高度超过 300 m 的超高层建筑也采用了混合结构体系，其中建成于 1996 年的深圳地王大厦（325 m， 69 层）是国内第一幢建筑高度超过 300 m 的摩天大楼（图 4），建成于 1999 年的上海金茂大厦（420 m， 88 层）是第一幢建筑高度超过 400 m 的摩天大楼 （图 5）。深圳赛格广场是这一时期采用钢管混凝土柱组合框架+钢筋混凝土核心筒结构的世界最高建筑^[4] （图 6）。

进入到 21 世纪，我国的高层钢结构建筑高度更高、高宽比更大、建筑体型多样、新体系不断涌现、单体建筑钢结构用量大、材料高强轻质化以及大量采用了消能减震(振) 控制技术。上海环球金融中心和上海中心大厦分别在不同时期占据了国内高层建筑的最高楼榜首^[5-6] （图 7），台北 101 大厦则是首座高度 500 m 以上纯钢结构超高层建筑^[7] (图 8)。北京 CCTV 新台址主楼是我国 8 度地震区高层建筑钢结构的代表之一，标志着我国在复杂建筑体型高层钢结构设计和施工水平达到了新的高度^[8] (图 9)。

天津津塔（337 m，75 层，图 10） 是目前全球最高的考虑钢板张力场效应的钢板剪力墙结构^[9] 。广州珠江城（309 m，71 层，图 11） 是我国第一个将风力发电和太阳能发电首次运用于超高层建筑的工程^[7] ，钢结构现场安装采用全螺栓连接在我国超高层钢结构建筑史上还是第一次。远大“ T30A 塔式酒店” （99.9 m，30 层， 图 12 ） 采用了一种新型模块化钢结构装配式技术，以短短 15 d 内完成结构施工而全球闻名^[10] 。

2.1 钢结构应用新场景

2.1.1 材料本构

与钢筋混凝土结构相比，钢结构高层住宅在抗震性能、施工效率、建造能耗、材料重复再利用率等方面具有明显的优势。但传统钢结构在高层住宅应用中因室内梁柱外露、钢结构防腐防火、外围护体系防水等不足而制约了钢结构高层住宅的发展。针对梁柱外露的问题，国内近些年来研发了大量的结构体系，典型的有钢框架（钢框架-支撑）、钢板组合剪力墙等结构体系。

钢框架（钢框架-支撑） 结构常见的形式有异形钢管混凝土柱框架、宽扁矩形钢管混凝土柱框架，框架梁通常采用热轧或焊接窄翼缘 H 型钢梁，框架梁柱连接节点采用贴板式或水平内隔板贯通式梁柱刚性连接节点（图 13）；钢板组合剪力墙常见的形式有钢管束组合墙（图 14 ）、波形钢板组合剪力墙（图 15） 以及结构体箱型钢板组合墙（图 16 ） 等，墙体厚度一般在 130 ~ 250 mm 之间。钢板组合剪力墙体系在高烈度地区大于 100 m 的钢结构住宅项目中优势明显。模块化、交错桁架、空间网格等结构体系在高层钢结构住宅项目中也有应用案例。

2.1.2 工业上楼钢结构

为破解产业空间难题，解决城市用地紧张问题，提高工业用地利用效率，工业上楼项目成为近年来建设热点。与高层民用建筑相比，工业上楼建筑具有层高高、使用活荷载大、核心筒离散布置等特点。钢结构因其高强度、工业化程度高、空间布局灵活、温度作用效应低等特点，在工业上楼项目中被广泛使用，并体现出良好的综合效益^[11] 。

钢结构工业上楼项目通常采用钢结构框架或钢结构框架-支撑结构体系， 钢结构纯框架体系尽管具有建筑功能布置灵活，后期改造空间大等优势，但其抗侧效率较低。随着建筑高度的增加，结构抗侧需求不断提高，在核心筒部位设置钢支撑，形成钢结构-框架支撑结构体系，可有效提高结构的抗侧效率，减小框架梁、柱截面尺寸（图 17）。

2.1.3 连体建筑

连体建筑结构近 10 年来得到了越来越多的关注和应用，这种结构形式给予了建筑师在立面和平面上充分的创造空间，独特的造型能够带来强烈的视觉效果。钢结构因自重轻、连接体与塔楼间可实现多种形式连接、施工安装效率高等优势，已成为连体建筑连接体结构选型的主流。

南京金鹰天地广场由 3 栋高度均超过 300 m 的超高层建筑在 200 m 左右高空连体而形成，是目前世界上已建成的高度最高、连体跨度最大的非对称三塔强连接连体结构^[12] ，其中连接体共 6 层，底部设置整层高的转换钢桁架，承托上方 5 层的钢框架结构，周边 5 层设置连接体钢桁架（图 18）。

重庆来福士广场由 4 栋约 238 m 高的公寓（50 ~ 51 层） 在屋顶通过一座长达 300 m 的空中连桥彼此相连，形成四塔连体结构。空中连桥采用钢桁架结构，连桥由主桁架+次桁架+ 平面支撑构成，通过摩擦摆支座与塔楼连接（图 19）。

2.2 结构体系与发展

2.2.1纯钢结构

近 10 年来钢和混凝土组成的混合结构仍然是超高层建筑的主要结构体系，但也有不少项目采用纯钢结构，如北京泰康大厦、昆明俊发副塔、深圳汉京中心、广商中心等。在高烈度区或特殊形体的超高层建筑中， 纯钢体系具有较好的综合技术经济优势。

纯钢结构的核心筒结构布置要考虑门洞、设备管线进出核心筒的需求，通常采用钢框架偏心支撑结构。通过控制支撑截面宽度，墙体厚度可以比钢筋混凝土核心筒的墙厚更小，显著提高建筑的有效使用面积^[13] 。

纯钢结构在地震和风荷载下的层间位移角限值较大，需在纯钢结构中引入消能减震技术，如  BRB、软钢阻尼器等，可以充分发挥阻尼器的耗能能力。

2.2.2 新型转换结构

钢桁架（或大梁）是高层和超高层建筑中最常用的转换结构，但近年来，为了兼顾建筑效果、空间布局以及结构受力的需求，斜柱转换、空腹桁架和悬挂结构等形式也得到越来越多的应用。

深圳乐信总部大厦底部平面角部切削后，采用巨型斜撑的形式，将上方两个立面共 5 个外框柱的荷载传给下部结构，实现底层开阔大空间和特殊的立面造型（图 20）。

上海新港务大厦外框采用密柱结构，框柱在底部西侧和南侧大堂外不落地，打造三层通高大堂并与户外景观连成一体。为保持立面连续性和整洁，塔楼西侧和南侧的外框密柱通过空腹结构传力于两边的巨柱（图 21）。

上海金桥国培中心为实现 4 层通透的景观长廊，4 个塔楼外框柱在 4 层不向下延伸，采用悬挂结构吊挂在顶部桁架上。其中 TA 塔楼一次悬挂 16层楼面，为国内外单次悬挂楼层数最多的悬挂结构之一（图 22） ^[14] 。

高强钢材在工业上楼项目中的应用具有得天独厚的优势，在金桥金谷工业上楼项目中采用了 Q420钢材，与 Q355 钢材相比节省钢材用量约 15%，实现了结构低碳设计。

为充分发挥高强钢强度高的优势，避免延性下降的不足，Q550 以上高强钢应用范围建议满足以下两个条件: 1） 罕遇地震下不屈服或进入塑性程度较低的构件和节点；2 ） 截面尺寸由强度控制， 而不是由稳定控制或刚度控制的构件和节点。

Q550 及以上高强钢的工程应用，尚需要结合结构受力特点开展专项研究，包括材料力学性能、构件和节点连接构造、焊接工艺和焊接热影响区等研究。

2. 4. 2 耐候钢

近年来，得益于掺入铬、镍及稀土金属等元素的焊接结构耐候钢的大力开发，我国桥梁工程已开始逐步应用耐候钢，但在建筑行业特别是主体工程中仍极为少见。上海华东电力设计院办公楼的大型室外螺旋坡道采用了桥梁用耐候钢，是见诸报道的国内首个耐候钢建筑工程（图 33）。此外，耐候钢也在塔架、光伏支架等工程中初步得到应用。

综上所述，近 10 年来我国在高层和超高层钢结构领域取得了长足发展，充分发挥出钢结构自重轻、承载力高、抗震延性好、装配化程度高以及绿色环保等特点。具体体现在各种钢结构体系的应用，在标准化程度较高的高层住宅和工业上楼建筑中得到了广泛使用，高强高性能钢材在建筑工程中的应用比例大幅提高，各类消能减震（振） 技术显著提高了高层建筑的韧性。但和国外先进技术相比，我国在高层建筑钢结构领域差距还很明显。笔者建议相关高校科研机构、设计、材料生产供应、钢结构总承包商等通力合作，打通产业链上下游，将科研和工程实践相结合，进一步提高高强钢材的性能、高层建筑钢结构的抗震设计水平和钢结构经济性。

1）完善高层钢结构设计、钢材以及制作加工安装等设计、施工相关标准的协调和配套工作，开发更加高效的钢结构设计、分析、深化设计软件，进一步扩大钢结构在公共建筑、高层住宅、工业上楼建筑、新能源基础设施（如重力储能塔） 应用场景以及高性能钢材、轧制型钢的应用比例。

2）提高高强钢的轧制水平， 在焊前免预热、钢材强度随钢板厚度增加不折减、可焊性以及碳排放量方面缩小与国外先进水平的差距，同时研发高强度、大尺寸重型轧制 H 型钢以及与高强钢材料配套的高强螺栓连接材料、防火涂料等。

3）加强适用于高层建筑的钢结构体系研发，如模块化钢结构、全螺栓连接钢结构、半刚性梁柱节点的钢框架结构、承重结构与抗侧力结构分离的多重抗侧力钢结构体系、高强钢-混凝土组合结构等。

4）改进高层建筑钢结构的抗震设计方法，发挥钢结构体系延性好的抗震优势；加大消能减震（振）技术在高层建筑钢结构中的应用，提高高层建筑的韧性和经济性。