在結構收進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，應力集中，從而形成結構的薄弱部位。以往對收進結構的分析主要基于彈性反應譜分析作為設計的主要手段，更多的考慮承載力方面的因素，性能化設計的目的在于小震、中震、大震下具有不同的性能設計目標；通過中大震作用，了解結構的薄弱部位；但在完全反映結構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對某體型收進形高層建筑進行了中震彈性反應譜分析和大震非線性時程分析。研究了結構采用不同的收進方式對中震反應譜分析中應力分布和大震作用下結構損傷破壞以及性能化的影響；根據(jù)結構薄弱部位的受力特點和破壞模式提出了相應的加強措施。

某辦公樓項目地上50層。上部結構采用框架-核心筒結構體系，外框柱采用型鋼混凝土柱?？拐鹪O防烈度為7度（0.10g），設計地震分組為第一組，抗震設防類別為標準設防類，場地類別為IV類，特征周期為0.90s。如下圖所示，結構底部空間較大，在21層與35層有兩次結構核心筒收進，結構剛度發(fā)生較大變化。在收進部位的轉換梁中部有柱子，造成水平和豎向受力復雜。

首層結構平面圖

結構空間模型

為提高核心筒的強度和延性，核心筒收進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，以提高關鍵和薄弱位置的抗剪承載力；同時提高核心筒墻體的抗震等級，適當增加底部和收進部位邊緣構件配筋率。

使用PKPM-SAUSAGE進行大震下動力彈塑性分析并用Abaqus進行驗證。比較了結構分別采用梁式轉換、墻式轉換的受力特性。結構質量與振型結果對比從表中看出周期比較接近。

按一般的結構概念，在轉換連接位置增加結構剛度會使得結構的受力狀態(tài)更合理。但是收進結構本身有兩個特點：

首先是結構的豎向剛度不連續(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；

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

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

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

對比結構的性能化水平，經(jīng)過剛度調(diào)整耗能模式后，結構吸收地震能量更合理，性能化表現(xiàn)更加理想。通過合理的結構剛度分配，不僅可以使得結構的局部破壞損傷減小，對于整體結構的性能化表現(xiàn)也有所改善。更進一步說明結構在大震下需要更多的從損傷破壞及能量的觀點考慮，進行更好的概念體系設計。單純的抗力概念僅能部分反映結構薄弱部位。

從結構的層間位移角變化趨勢看，層間位移在收進部位發(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構按預期的消耗地震能量起更主要的控制作用，小震反應譜分析的結果由于不能反映結構空間剛度分布，結構材料非線性，以及構件進入彈塑性后相應的結構變化，不能完全反映大震下結構的實際響應。

1、整體損傷分布

從損傷結果看，彈塑性分析明確的給出了結構薄弱部位的由于剛度及傳力途徑突變，造成在收進部位明顯的出現(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。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

同時樓板的損傷破壞體現(xiàn)了與彈性分析明顯不同的特點，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制，使破壞損傷先在連梁出現(xiàn)，由于連梁的損傷擴展到樓板，引起X向的樓板發(fā)生應力集中而損傷擴展。

彈性分析中由于構件保持彈性，體現(xiàn)不出大震下非線性造成內(nèi)力重分布的特點，不能直接反映結構薄弱部位。按通常的概念加強轉換連接部位的剛度（即增加連梁高度）會減小樓層位移并且減小連梁的應力。但在大震下設計思路更多的是從位移以及能量的考慮，使得結構的破壞按預期的方式發(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)性能化設計思想。通過在剛度集中部位適當?shù)拈_洞或降低連梁高度，會保證結構具有更好的延性。避免因剛度突變造成結構很大的破壞。