第一章 绪论
1.1 选题依据与研究意义
1.1.1 选题依据
随着全球经济与科技的高速发展，现代建筑技术也进入了高速发展时代，尤其是高层及超高层建筑，在短短几十年里如雨后春笋般出现。面对城市人口的剧增，高层及超高层建筑不仅能够有效利用空间，减少建筑物用地面积，能够在一定程度上缩短城市内部交通路线距离，缩短设备管线等公共设施的修筑长度，从而降低城市建设投资。高层及超高层建筑使居民活动分布呈现三维空间化，能有效提高人群交流、交通效率。高层及超高层建筑将节省的建筑占地面积转化为城市绿化及公共设施建设，保证房屋具有良好的采光和通风，改善居民生活和办公环境[1]。
在建筑行业成本管理控制中，设计阶段显得尤为重要，方案设计成果的好坏直接关系到项目的设计质量和经济成本的优劣，对工程全过程管理起到指导性、决定性的作用。在设计阶段，建筑设计使建筑满足一定的功能要求，结构设计使结构达到建筑功能的要求同时还需确保结构能够满足规范“安全性、适用性、耐久性”的要求，结构设计需进行多因素综合考虑。结构方案设计是一个具有综合性复杂性的科学决策行为。
居住型公寓是近年来快速发展起来的一种新型居住式建筑形式，集合了公寓与普通住宅二者各自特点的一种新型建筑。居住型公寓一般由较多的户数围绕集中的交通核构成，其平面宽度一般较宽，因此可实现较高的建筑高度，国内已兴建起越来越多建筑高度超过 100 米的超高层居住型公寓，探索此类型结构的设计规律是有必要的，而针对此类型建筑结构设计的国内外研究相对较少。
..............................
1.2 结构设计综合评价方法的国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
改革开放以来我国高层、超高层建筑如雨后春笋般建成，出现了大量复杂的结构体系和结构类型。近年来，国内高层建筑从建筑高度、体型复杂程度两个方向不断突破发展，结构设计分析工作从过去的单项研究分析逐渐向综合系统研究发展。针对结构选型自身的复杂性和综合性，近年来，国内学者在结构选型决策方法研究上已取得一定的研究成果。
中国建筑科学研究院何广乾[4]提出采用模糊综合评判法进行结构选型。他认为高层建筑结构体系选择是一个多因素综合决策的问题，且影响结构选型的因素大多是不确定或具有模糊性的，结合研究成果，建立了综合模糊评判模型。
哈尔滨工业大学王光远院士[5,6]认为结构选型是对结构功能、结构可靠度和造价、社会效益都有重大影响的决策。由于结构选型包含大量的不确定因素，具有强烈的综合性，可以利用模糊综合评判或模糊随机决策方法来进行选型决策。
同济大学李国强[7]以上海地区三栋功能相同的高层建筑为例，以工程的上部造价、地基基础的处理费用、建筑有效使用面积以及结构施工工期等因素对整体成本的影响作了定量分析，提出高层建筑结构选型问题要讲求综合经济效益。高层建筑结构选型不仅要考虑土建造价，同时还要结合结构安全、适用、耐久、施工等方面的要求进行综合评价。
刘大海[1]等提出高层建筑结构设计过程首要是选择最优的结构方案，他以结构方案优化为主线，系统地分析了高层建筑结构的设计特点、静载下竖构件差异缩短的计算等，并系统地阐述它们的构件组成、结构特征，力学特性、变形性质等。
清华大学刘西拉和李楚舒[8-13]结合结构初步设计的内容和目标，在研究高层建筑结构设计的基本原理基础上，研发了人工智能技术 CBR 用于储存和应用专家经验知识，提出了基于神经网络的高层建筑结构体系的选择方法，并提出了基于事例推理的结构初步设计专家智能系统 HIPRED，以帮助设计人员提高设计质量和效率。
........................
第二章 研究对象主要特点及结构造价影响因素分析
2.1 国内 100-150 米高度居住型公寓的主要设计特点
2.1.1 超高层公寓的设计特点
根据我国《民用建筑设计统一标准》GB 50352-2019，民用建筑按地上建筑高度或层数进行分类应符合下列规定：（1）建筑高度不大于 27 米的住宅建筑、建筑高度不大于 24 米的公共建筑及建筑高度大于 24 米的单层公共建筑为低层或多层民用建筑；（2）建筑高度大于 27 米的住宅建筑和建筑高度大于 24 米的非单层公共建筑，且高度不大于100 米的，为高层民用建筑；（3）建筑高度大于 100 米为超高层建筑[45]。
100 米高度以上的超高层公寓多为塔式，其竖向贯通的垂直电梯及侯梯厅、疏散楼梯、水电设备井通常集中组成一个交通核，为使结构受力合理和疏散距离的合理设计，超高层建筑交通核一般采取中置式布置[46]。建筑交通核的外墙至建筑外墙通常为 8~15米，周围设置环形疏散走道将布置在外围的住户与交通核联系成一个整体[47]。超高层建筑需严格进行防火设计，根据国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014 （2018年版），100 米以上的超高层建筑需按区段设置避难层[48]。
居住型公寓的层高一般在 3 米到 5.5 米之间，按单元平面设计分为平层式公寓和LOFT 型公寓。在牛津字典中“LOFT”一词解释为“在屋顶之下、存放东西的阁楼”。LOFT公寓是在层高足够高时，将内部使用空间设计为复式和跃层等形式的居住型公寓；平层公寓则指相对于 LOFT 公寓而言，房屋的厅、卧、卫和厨等房间都处在一个平面的居住型公寓。
...........................
2.2 国内 100-150 米高度居住型公寓的结构体系选择
2.2.1 超高层结构体系选型概述
根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010 的规定，建筑高度超过 100米时称为超高层建筑[49]。1969 年，Khan 提出了基于建筑高度的高层、超高层建筑结构体系分类方法，根据结构体系的不同特点对钢结构和钢筋混凝土结构建立了如图 2-2 所示的分类表[50]。
图 2-2 基于高度的高层建筑体系分类方法
第三章 关于研究对象综合评价方法的探讨................................... 17
3.1 综合评价方法概述 ............................... 17
3.2 层次分析法 ......................... 17
第四章 主体结构成本影响因素的结构模型分析............................. 24
4.1 分析模型的建立 .................................... 24
4.1.1 基础分析模型概况 ................................ 24
4.1.2 材料强度概况 .................. 25
第五章 主体结构成本影响因素的灰色关联度分析 ........................... 62
5.1 灰色关联度分析的主要步骤 ................................ 62
5.2 MATLAB 程序简介 ........................ 62
第六章 关于地基基础成本影响因素的研究
6.1 项目案例
6.1.1 项目概况
项目位于广东省广州市番禺区迎宾大道北侧（长隆欢乐世界旁）。
开发地块拟建 5 栋住宅、1 栋人才公寓、一栋幼儿园及配套用房若干，其中，3-1#住宅 96.6 米 27 层，3-2#住宅 99.6 米 28 层， 3-3#住宅 130 米 38 层， 3-4#住宅 128 米39 层， 3-5#住宅 130 米 40 层， 3-6#人才公寓 130 米 38 层，幼儿园 15.75 米 3 层，地下室层数 3 层（北侧局部 2 层），深度约 13.65m。项目总平面规划布置图如图 6-1。
图 6-1 项目总平面规划布置图
结论与展望
1 结论
本文在论述国内建设 100-150 米高度居住型公寓的设计特点基础上，分析了影响结构主体成本造价的主要因素，为探讨综合造价受各个影响因素影响的敏感度，对常用的运筹学最优化技术方法论进行了研究，选择了以灰色系统理论体系作为主要研究手段。
为研究各个主要影响因素与主体结构评价指标的关联度，本文首先建立了一个有代表性的基础设计模型，然后以每个影响因素作为变量展开为多个分析模型定性分析进行对比，每个模型分析得出一组数据作为一个样本，最后将结构分析模型得出的多组数据利用 MATLAB 数学软件构建灰色关联度计算矩阵模型，分析得到各个影响因素的灰色关联度系数，并通过工程实例验证了分析结论。
本文进而以广东番禺一建设项目的基础方案比选分析为例，对地基基础成本影响因素进行展开分析，阐述了影响基础成本的主要因素包括为地质条件、主体结构条件、环境条件、施工条件四方面的因素，其中地质条件为主要影响因素。
本文分析结果对实际工程初步方案设计具有一定的指导意义。
本文的有关结论总结如下：
（1）通过钢结构与钢筋混凝土结构体系的经济性、适应性、材料性能比较，现阶段在我国建设 100-150 米超高层公寓主体结构选用钢筋混凝土结构较优。
（2）我国建设 100-150 米超高层公寓主体结构成本主要影响因素包括建筑高度、风荷载作用、地震作用、建筑层高、建筑平面体型 5 个因素。
（3）在各个影响因素变化条件下，100-150 米超高层公寓主体结构采用框架核心筒结构体系的建设成本均高于采用剪力墙结构体系。
（4）国内 100-150 米高度居住型公寓主体结构的建设成本影响，建筑高度（因素 A）、风荷载作用（因素 B）、地震作用（因素 C）、建筑层高（因素 D）、建筑平面体型（因素 E）5 个影响因素的灰色关联度排序为：C＞D＞E＞A＞B，框架核心筒结构与剪力墙结构相比地震作用影响敏感度更为突出。
参考文献（略）