分层装配式支撑钢框架结构体系在瑞园项目中的应用

一、项目概况

宝业四季园瑞园项目位于浙江省绍兴市越城区宝业四季园西北角，项目地上建筑面积22950㎡，地下建筑面积16442.66㎡，由9幢4层住宅组成，建筑类型为多层住宅，共201户。

项目采用国际先进开放建筑和SI住宅支撑体与填充体分离的建筑体系，使住宅成为寿命期长、耐久性高、长久优良性能的保值型产品，以其适应性与可更新性，既可长期使用，又方便更新改造，从而减少环境负荷和废弃物的产生。项目在建造过程中充分发挥宝业全产业链建造与产业化集成技术优势，以创新设计建造方法推动了节能、节地、节水、节材和环保等绿色低碳集成技术，全面提升了住宅建设的安全化、舒适化、绿色化、智慧化水平，为系统推进好房子建设起到了示范作用。

二、分层装配式支撑钢框架结构体系抗震性能

项目在2#、4#、7#、8#、9#住宅楼中，采用了分层装配式支撑钢框架结构体系。该体系由贯通式H型梁、分层式方钢管柱和扁钢柔性支撑等标准化构件组成，所有连接节点均采用螺栓连接，如图2所示。与传统框架相比，分层装配式支撑钢框架结构体系通过逐层施工，大大减少钢结构施工时间。在传力路径方面，竖向荷载由立柱承担，主要抗侧和耗能构件由扁钢柔性交叉支撑承担，呈现出“弱柱强梁”的特点。支撑在地震作用下先行屈服并耗散地震能量，震后可通过重新张紧或更换支撑快速恢复结构原有功能。

图2 分层装配式支撑钢框架结构体系

该结构体系在新农村等不大于3层的单幢建筑中应用较为广泛，但在4层及以上的多户住宅中应用较少。同时，其在震后通过支撑张紧修复后的结构性能研究较为欠缺，整体结构在动力作用下的支撑损伤演化及层间分布特点方面的研究不足，影响了该体系震后性能评估及修复决策的制定。本项目委托同济大学开展抗震性能试验，对分层装配式支撑钢框架的抗震能力及修复性能进行研究，为本工程的顺利建设提供技术支撑。

试验类型为拟静力试验，采用三种不同加载制度进行滞回加载试验，模拟结构经历近场或远场中震后，经支撑张紧简易修复后的结构抗震性能。工况01(Case-01)中，施加递增的位移角以探索柔性支撑框架的抗震性能。工况02(Case-02)和工况03(Case-03)中，首先施加最大范围为1%的递增和递减的位移角，然后重新张紧柔性支撑。之后，施加类似于工况01的加载协议直至最终失效。通过比较三种工况的试验结果，分析结构整体滞回行为和失效模式、不同加载制度下的滞回曲线、变形和内力演化以及考虑张紧修复策略下的滞回特性。

图3为试验构件构造，图4为拟静力试验加载装置，图5为三种工况下构件的滞回曲线。研究结果表明，柔性支撑的仅受拉特性导致了指向最大变形点的滞回曲线，随着层间位移角的增大，节点塑性铰的作用也增大，试验框架表现出良好的滞回变形能力，在层间位移角小于5%的情况下，框架抗侧力没有明显降低。在结构承受最大层间位移角为1%的滞回加载后，重新张紧柔性支撑成功地恢复了结构的初始刚度和屈服抗力，且没有明显的延性损失。试验结果表明了分层装配式支撑钢框架体系具备了优秀的抗震能力及良好的修复性能。

图3 试验试件构造

图4 拟静力试验加载装置

图5 试验构件在工况1-3作用下的滞回曲线

三、分层装配式支撑钢框架结构体系楼板振动性能

为了实现面向全龄家庭全生命周期户型可变，项目对方管柱的位置进行了调整，客厅两侧的方管柱分别向南面移动了1200mm的距离，如图6所示。方管柱位置的调整改变了梁的跨度，且本项目客厅区域跨度较大，人在楼板上行走时可能会产生振动，从而降低居住舒适度，并可能间接造成上下楼邻里矛盾。为此，项目将楼板厚度增加到150mm，通过增加楼板的刚度来降低楼板振动的可能性。增加楼板厚度的同时也提高了楼板的隔声性能，进一步提高了居住舒适度和品质。