本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐，適用于帶屈曲約束支撐的鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在鋼結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用過程中，普通支撐受壓會產(chǎn)生屈曲現(xiàn)象，當(dāng)支撐受壓屈曲后，剛度和承載力急劇降低。在地震或風(fēng)的作用下，支撐的內(nèi)力在受壓和受拉兩種狀態(tài)下往復(fù)變化。當(dāng)支撐由壓曲狀態(tài)逐漸變至受拉狀態(tài)時，支撐的內(nèi)力以及剛度接近為零。因而普通支撐在反復(fù)荷載作用下滯回性能較差。為解決普通支撐受壓屈曲以及滯回性能差的問題，在支撐外部設(shè)置套管，約束支撐的受壓屈曲，構(gòu)成屈曲約束支撐僅芯板與其他構(gòu)件連接，所受的荷載全部由芯板承擔(dān)，外套筒和填充材料僅約束芯板受壓屈曲，使芯板在受拉和受壓下均能進(jìn)入屈服，因而，屈曲約束支撐的滯回性能優(yōu)良。屈曲約束支撐一方面可以避免普通支撐拉壓承載力差異顯著的缺陷，另一方面具有金屬阻尼器的耗能能力，可以在結(jié)構(gòu)中充當(dāng)“保險絲”，使得主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性范圍內(nèi)。因此，屈曲約束支撐的應(yīng)用，可以全面提高傳統(tǒng)的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。但是傳統(tǒng)屈曲約束支撐通常采用鋼與混凝土組成的外圍約束，導(dǎo)致制作要求精度高，自重大且施工難度大，對核心單元本身存在較大附加荷載，使其推廣和使用范圍受到很大限制。

申請人在2016年6月1日提出了一種端部具有雙向金字塔型耗能單元的屈曲控制支撐（申請?zhí)枮?01610380805.2）和一種端部具有交錯金字塔型耗能單元的屈曲控制支撐（申請?zhí)枮?01610384216.1）的基本耗能單元是金字塔型，金字塔型耗能單元是非剛性可展；所以屈曲控制支撐按高階屈曲模態(tài)耗能的難度較大。申請人在2016年6月1日提出了一種端部具有對稱初始缺陷單元的耗能型屈曲約束支撐（申請?zhí)枮?01610383430.5）和一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐（申請?zhí)枮?01610380804.8）的幾何構(gòu)型是固定的，設(shè)計(jì)靈活性小。且上述支撐中耗能單元在折痕處的構(gòu)造、板厚等和非折痕處一致，不利于在折痕處產(chǎn)生塑性鉸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(dǎo)支撐。該誘導(dǎo)單元可以誘導(dǎo)支撐發(fā)生高階模態(tài)屈服，避免支撐過早發(fā)生整體屈曲，且角部凹陷型誘導(dǎo)單元保證足夠的承載能力時，通過角部折痕充分發(fā)揮支撐的耗能能力，此外與此單元相連接的平直段又能保證支撐的軸向剛度，具有良好的承載能力。

發(fā)明目的：由于現(xiàn)有屈曲約束支撐有芯板、外套筒和填充材料等構(gòu)成，制作工藝復(fù)雜，且與傳統(tǒng)屈曲約束支撐相連接的構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)受力較大；為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明將引入角部凹陷型誘導(dǎo)單元到傳統(tǒng)的普通支撐上，形成一種端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐，是工程結(jié)構(gòu)中選用屈曲約束支撐時的優(yōu)先選擇。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐，包括約束段和耗能段，其特征在于：還包括一支撐平直段，所述耗能段設(shè)置在所述支撐平直段兩端，在所述耗能段的另一端設(shè)置所述的約束段，耗能段由至少一個角部凹陷型誘導(dǎo)單元沿著支撐的軸線方向組成，所述的角部凹陷型誘導(dǎo)單元是由m個角部凹陷型子單元沿環(huán)向依次排列形成一個截面為正多邊形的空間體，所述正多邊形的邊數(shù)m為大于等于3的整數(shù)；角部凹陷型子單元為由位于同一平面內(nèi)的兩塊梯形板和四塊三角形板兩兩共線折疊形成的空間體，兩塊梯形板和四塊三角形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，按照逆時針分別為梯形板一、三角形板一、三角形板二、梯形板二、三角形板三、三角形板四，其中梯形板一和三角形板一、三角形板二和梯形板二、梯形板二和三角形板三、三角形板四和梯形板一的公共邊為峰線，三角形板一和三角板二、三角形板三和三角形板四的公共邊為谷線。相鄰的兩塊板沿著峰線向外折疊，沿著谷線向內(nèi)折疊，所述向外折疊是指相鄰的兩塊板的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的兩塊板的外法線之間的夾角變?。辉谳S線方向上，每個所述角部凹陷型子單元中的三角形板四與相鄰角部凹陷型子單元的三角形板一在同一平面內(nèi)且三角形板四的自由邊和三角形板一的自由邊重合，角部凹陷型子單元中的的三角形板三與相鄰角部凹陷型子單元的三角形板二在同一平面內(nèi)且三角形板三的自由邊和三角形板二的自由邊重合。

所述端部約束段由多邊形鋼板、T型短鋼梁和連接板組成，多邊形鋼板焊接在耗能段端部，兩根T型短鋼梁與正多邊形鋼板焊接連接，連接板夾在兩根T型短鋼梁中間，連接板與T型短鋼梁用高強(qiáng)螺栓連接，所述的鋼板的邊數(shù)也為m。

所述支撐平直段由截面為多邊形的鋼管和多邊形鋼板組成，多邊形鋼板焊接在多邊形截面的鋼管的端部，耗能段與多邊形鋼板焊接連接，所述鋼管截面的邊數(shù)也為m。

所述耗能段在所有折痕處開孔洞，所述孔洞直徑為d，d等于板塊厚度；孔洞之間的距離是相等的，所述距離等于5倍孔洞直徑。

有益效果：

本發(fā)明一種端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐，由端部約束段、耗能段和支撐平直段構(gòu)成。支撐中采用角部凹陷型誘導(dǎo)單元，具有更多明顯的優(yōu)點(diǎn)：一、折痕布置在支撐截面的角部，使支撐在角部更加容易發(fā)生局部屈曲，從而在截面角部產(chǎn)生塑性鉸耗能。二、塑性應(yīng)變只發(fā)生在角部，支撐的大部分區(qū)域處于彈性階段，在耗能的同時，能夠保證支撐的承載能力。三、通過改變角部凹陷型子單元中各個折痕之間夾角，調(diào)整支撐的耗能能力。四、該誘導(dǎo)單元通過預(yù)先設(shè)置的由谷線和峰線形成的折痕，同時在折痕處開孔洞，更加容易誘導(dǎo)支撐在地震作用下，只會沿著支撐的軸向方向變形，發(fā)生預(yù)設(shè)的高階模態(tài)屈服，同時能夠在折痕處能發(fā)生較大的應(yīng)變從而形成塑性鉸線，達(dá)到耗散地震能量的目的。五、與屈曲誘導(dǎo)段相結(jié)合的支撐平直段，可以保證支撐所需的軸向剛度。通過改變支撐平直段的長度與屈曲誘導(dǎo)段中角部凹陷型誘導(dǎo)單元的個數(shù)，可以調(diào)整本支撐的軸向剛度與耗能能力的關(guān)系。本發(fā)明在制作工藝上避免了在核心耗能構(gòu)件外部加套筒、在套筒與核心耗能構(gòu)件之間灌漿等過程，簡化了加工制作過程，減小了工程造價。而且本發(fā)明能夠在工廠加工，到現(xiàn)場只需要用螺栓與梁柱等構(gòu)件的預(yù)埋件連接，既保證了構(gòu)件質(zhì)量，又減小了現(xiàn)場的濕作業(yè)工作量，節(jié)能環(huán)保。端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐既具有一般屈曲約束支撐的布置靈活，良好的耗能性能等優(yōu)點(diǎn)，又可以通過預(yù)先設(shè)置的折痕，控制支撐的屈曲形式，防止構(gòu)件過早發(fā)生整體屈曲，同時可以避免在核心耗能構(gòu)件外部加上套筒以及灌漿等過程，有效的簡化加工工序，具有良好的推廣效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為端部約束段示意圖；

圖3為屈曲段示意圖；

圖4為支撐平直段示意圖；

圖5為方形鋼板示意圖；

圖6為T型短鋼梁示意圖；

圖7為連接板示意圖；

圖8為角部凹陷型誘導(dǎo)單元示意圖；

圖9為角部凹陷型子單元示意圖；

圖10為角部凹陷型子單元平面示意圖；

圖11為折痕處孔洞平面示意圖；

圖12為圖11中A-A剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

圖1為端部具有角部凹陷型誘導(dǎo)單元的屈曲誘導(dǎo)支撐的結(jié)構(gòu)示意圖，由端部約束段1、耗能段2和支撐平直段3組成，端部約束段1固定在梁柱節(jié)點(diǎn)與耗能段2之間，耗能段2固定在支撐平直段3兩端。

如圖2所示，端部約束段1由方形鋼板4、T型短鋼梁5和梁柱等構(gòu)件預(yù)留的連接板6組成，方形鋼板4焊接在耗能段2端部，兩根T型短鋼梁5與方形鋼板4焊接連接，方形鋼板4和T型短鋼梁5分別見圖5、6所示。連接板6夾在兩根T型短鋼梁5中間，連接板6與T型短鋼梁5用高強(qiáng)螺栓連接，其中連接板6見圖7所示。

圖3中，耗能段2由八個角部凹陷型誘導(dǎo)單元7沿著支撐的軸線方向組成。如圖8所示，角部凹陷型誘導(dǎo)單元7由4個相同的角部凹陷型子單元8沿環(huán)向依次排列形成一個截面為正四邊形的空間體，其中每個角部凹陷型子單元8中的三角形板四14與相鄰角部凹陷型子單元8的三角形板一10在同一平面內(nèi)且三角形板四14的自由邊20和三角形板一10的自由邊17重合，角部凹陷型子單元8中的的三角形板三13與相鄰角部凹陷型子單元8的三角形板二11在同一平面內(nèi)且三角形板三13的自由邊19和三角形板二11的自由邊18重合。如圖9、圖10所示，角部凹陷型子單元8由兩塊梯形板和四塊三角形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，按照逆時針分別為梯形板一9、三角形板一10、三角形板二11、梯形板二12、三角形板三13、三角形板四14，其中梯形板一9和三角形板一10、三角形板二11和梯形板二12、梯形板二12和三角形板三13、三角形板四14和梯形板一9的公共邊為峰線15，三角形板一10和三角板二11、三角形板三13和三角形板四14的公共邊為谷線16。相鄰的兩塊板沿著峰線15向外折疊，沿著谷線16向內(nèi)折疊。所述向外折疊是指相鄰的兩塊板的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的兩塊板的外法線之間的夾角變小。

如圖4所示，支撐平直段3由方形截面的鋼支撐21和方形鋼板4組成，方形鋼板4焊接在方形截面的鋼支撐21的端部，耗能段2與方形鋼板4焊接連接。

如圖11、圖12所示，耗能段2中折痕處等距離開孔洞，孔洞直徑為板塊的厚度d，孔洞之間的距離為5d。