在結(jié)構(gòu)收進(jìn)部位豎向剛度不連續(xù)，會造成剪力和層的抗剪承載力突變，應(yīng)力集中，從而形成結(jié)構(gòu)的薄弱部位。以往對收進(jìn)結(jié)構(gòu)的分析主要基于彈性反應(yīng)譜分析作為設(shè)計(jì)的主要手段，更多的考慮承載力方面的因素，性能化設(shè)計(jì)的目的在于小震、中震、大震下具有不同的性能設(shè)計(jì)目標(biāo)；通過中大震作用，了解結(jié)構(gòu)的薄弱部位；但在完全反映結(jié)構(gòu)大震下薄弱部位的破壞以及性能化表現(xiàn)。

本文分別采用Midas和SAUSAGE對某體型收進(jìn)形高層建筑進(jìn)行了中震彈性反應(yīng)譜分析和大震非線性時(shí)程分析。研究了結(jié)構(gòu)采用不同的收進(jìn)方式對中震反應(yīng)譜分析中應(yīng)力分布和大震作用下結(jié)構(gòu)損傷破壞以及性能化的影響；根據(jù)結(jié)構(gòu)薄弱部位的受力特點(diǎn)和破壞模式提出了相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

某辦公樓項(xiàng)目地上50層。上部結(jié)構(gòu)采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，外框柱采用型鋼混凝土柱?？拐鹪O(shè)防烈度為7度（0.10g），設(shè)計(jì)地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，場地類別為IV類，特征周期為0.90s。如下圖所示，結(jié)構(gòu)底部空間較大，在21層與35層有兩次結(jié)構(gòu)核心筒收進(jìn)，結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生較大變化。在收進(jìn)部位的轉(zhuǎn)換梁中部有柱子，造成水平和豎向受力復(fù)雜。

首層結(jié)構(gòu)平面圖

結(jié)構(gòu)空間模型

為提高核心筒的強(qiáng)度和延性，核心筒收進(jìn)位置局部布置鋼板或型鋼，外框柱采用鋼骨混凝土，并在柱間布置鋼斜撐，以提高關(guān)鍵和薄弱位置的抗剪承載力；同時(shí)提高核心筒墻體的抗震等級，適當(dāng)增加底部和收進(jìn)部位邊緣構(gòu)件配筋率。

使用PKPM-SAUSAGE進(jìn)行大震下動力彈塑性分析并用Abaqus進(jìn)行驗(yàn)證。比較了結(jié)構(gòu)分別采用梁式轉(zhuǎn)換、墻式轉(zhuǎn)換的受力特性。結(jié)構(gòu)質(zhì)量與振型結(jié)果對比從表中看出周期比較接近。

按一般的結(jié)構(gòu)概念，在轉(zhuǎn)換連接位置增加結(jié)構(gòu)剛度會使得結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)更合理。但是收進(jìn)結(jié)構(gòu)本身有兩個特點(diǎn)：

首先是結(jié)構(gòu)的豎向剛度不連續(xù)，上下部分的剛心有偏心，在水平地震力作用下會沿連接部位豎向產(chǎn)生劈裂效果，造成這部分的豎向剪切力比較大；

其次中大震下結(jié)構(gòu)的薄弱部位會首先破壞，這樣會產(chǎn)生內(nèi)力重分布，尤其是大震下結(jié)構(gòu)往往會在往復(fù)荷載作用下產(chǎn)生連續(xù)損傷，很大程度上改變了結(jié)構(gòu)的剛度和受力狀態(tài)。

從彈性局部應(yīng)力分析結(jié)果看，接近梁式轉(zhuǎn)換破壞形式為剪切，有利于形成塑性鉸，但是上下容易造成結(jié)構(gòu)體系不連續(xù)。墻式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)整體性好，但是大震下轉(zhuǎn)換部位剛度較大，吸收地震能量大，造成構(gòu)件抗剪設(shè)計(jì)不容易通過?？傮w表現(xiàn)出加大梁高對抵抗小震中震，減少應(yīng)力集中更有利。

為了研究結(jié)構(gòu)在大震下彈塑性的特性。使用結(jié)構(gòu)動力彈塑性計(jì)算軟件PKPM-SAUSAGE進(jìn)行大震彈塑性動力分析。計(jì)算中使用上海規(guī)范規(guī)定的3條地面運(yùn)動加速度記錄，2條天然波，1條人工波。

對比結(jié)構(gòu)的性能化水平，經(jīng)過剛度調(diào)整耗能模式后，結(jié)構(gòu)吸收地震能量更合理，性能化表現(xiàn)更加理想。通過合理的結(jié)構(gòu)剛度分配，不僅可以使得結(jié)構(gòu)的局部破壞損傷減小，對于整體結(jié)構(gòu)的性能化表現(xiàn)也有所改善。更進(jìn)一步說明結(jié)構(gòu)在大震下需要更多的從損傷破壞及能量的觀點(diǎn)考慮，進(jìn)行更好的概念體系設(shè)計(jì)。單純的抗力概念僅能部分反映結(jié)構(gòu)薄弱部位。

從結(jié)構(gòu)的層間位移角變化趨勢看，層間位移在收進(jìn)部位發(fā)生明顯的突變。體現(xiàn)了相鄰層剛度變化較大的影響。使用較小的連梁在大震下層間位移反而更平均。體現(xiàn)了大震下更多是使結(jié)構(gòu)按預(yù)期的消耗地震能量起更主要的控制作用，小震反應(yīng)譜分析的結(jié)果由于不能反映結(jié)構(gòu)空間剛度分布，結(jié)構(gòu)材料非線性，以及構(gòu)件進(jìn)入彈塑性后相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變化，不能完全反映大震下結(jié)構(gòu)的實(shí)際響應(yīng)。

1、整體損傷分布

從損傷結(jié)果看，彈塑性分析明確的給出了結(jié)構(gòu)薄弱部位的由于剛度及傳力途徑突變，造成在收進(jìn)部位明顯的出現(xiàn)了損傷破壞。

整層損傷分布

采用整層連梁模型出現(xiàn)了非常明顯的剪切損傷，特別是沿連梁的邊緣部位出現(xiàn)明顯的豎向破壞發(fā)展趨勢，局部破壞嚴(yán)重。

2、連梁損傷

對于半層墻梁模型，損傷主要集中在連梁上兩側(cè)。體現(xiàn)了連梁在大震下耗能率先破壞，性能更合理。

整層連梁損傷分布

3、樓板損傷

同時(shí)樓板的損傷破壞體現(xiàn)了與彈性分析明顯不同的特點(diǎn)，特別是樓板的損傷發(fā)展方向體現(xiàn)了不規(guī)則形，沿平行于連梁方向出現(xiàn)，并且向角部擴(kuò)展。表明在地震力作用下，連梁剛度越大，吸收的地震力越大，可能造成更加集中的破壞。如果降低連梁的剛度，大震下形成較好的耗能機(jī)制，使破壞損傷先在連梁出現(xiàn)，由于連梁的損傷擴(kuò)展到樓板，引起X向的樓板發(fā)生應(yīng)力集中而損傷擴(kuò)展。

彈性分析中由于構(gòu)件保持彈性，體現(xiàn)不出大震下非線性造成內(nèi)力重分布的特點(diǎn)，不能直接反映結(jié)構(gòu)薄弱部位。按通常的概念加強(qiáng)轉(zhuǎn)換連接部位的剛度（即增加連梁高度）會減小樓層位移并且減小連梁的應(yīng)力。但在大震下設(shè)計(jì)思路更多的是從位移以及能量的考慮，使得結(jié)構(gòu)的破壞按預(yù)期的方式發(fā)生，將能量耗散集中到連梁的耗能部位。這樣才能更好的體現(xiàn)性能化設(shè)計(jì)思想。通過在剛度集中部位適當(dāng)?shù)拈_洞或降低連梁高度，會保證結(jié)構(gòu)具有更好的延性。避免因剛度突變造成結(jié)構(gòu)很大的破壞。