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變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(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(huì)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(shí)，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(xiǎn)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(cuò)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變角度四折痕型誘導(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，且變角度四折痕型誘導(dǎo)單元中沿截面方向相鄰折痕間的角度不相同，更能充分發(fā)揮單元的塑性性能，同時(shí)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。

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：

一種端部具有變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(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(gè)變角度四折痕型誘導(dǎo)單元沿著支撐的軸線方向組成；所述單個(gè)變角度四折痕型誘導(dǎo)單元是由m個(gè)相同的變角度四折痕子單元沿環(huán)向依次排列形成的一個(gè)截面為正多邊形的空間體，所述正多邊形的邊數(shù)為2m，m為大于等于2的整數(shù)；所述變角度四折痕子單元是由在同一平面內(nèi)的四個(gè)梯形板經(jīng)過折疊形成的空間體；所述四個(gè)梯形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，按照逆時(shí)針分別為第一梯形板、第二梯形板、第三梯形板和第四梯形板，他們之間的公共邊分別為第一公共邊、第二公共邊、第三公共邊和第四公共邊。所述的第二公共邊、第三公共邊和第四公共邊為峰線，第一公共邊為谷線，相鄰的四邊形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梯形板的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的梯形板的內(nèi)法線之間的夾角變大；所述第一梯形板在第一公共邊兩側(cè)的邊線與第一公共邊的夾角分別為第一夾角和第二夾角；所述第二梯形板在第三公共邊兩側(cè)的邊線與第三公共邊的夾角分別為第三夾角和第四夾角；第一夾角和第四夾角互為補(bǔ)角，第二夾角與第三夾角互為補(bǔ)角；且第二夾角和第四夾角不相等。

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；所述多邊形鋼板的邊數(shù)大于等于3。

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)大于等于3。

所述的耗能段在所有的折痕處開孔洞，所述的孔洞直徑為d，d等于板塊厚度；孔洞之間的距離是相等的，所述的距離等于5倍孔洞直徑。

有益效果：

本發(fā)明一種端部具有變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(dǎo)支撐，由端部約束段、耗能段和支撐平直段構(gòu)成。支撐中采用變角度四折痕型誘導(dǎo)單元，具有更多明顯的優(yōu)點(diǎn)：一、截面設(shè)計(jì)更加靈活，在設(shè)計(jì)支撐的橫截面時(shí)，通過改變變角度四折痕型子單元的個(gè)數(shù)，則橫截面的邊數(shù)的值也會(huì)改變，其值為子單元個(gè)數(shù)的兩倍；二、由于相鄰誘導(dǎo)單元的角度不相同，使構(gòu)件在變形時(shí)的塑性發(fā)展更加充分，從而具有良好的耗能性能。三、該變角度四折痕型誘導(dǎo)單元通過預(yù)先設(shè)置的由峰線和谷線形成的折痕，同時(shí)在折痕處開孔洞，削弱折痕處的剛度，更容易誘導(dǎo)支撐在地震作用下的高階屈曲模態(tài)，在折痕處發(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。四、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)段中變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的個(gè)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(jià)。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。端部具有變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(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(shí)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為耗能段示意圖；

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為變角度四折痕型誘導(dǎo)單元示意圖；

圖9為變角度四折痕子單元示意圖；

圖10為變角度四折痕子單元折疊前平面示意圖；

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為端部具有變角度四折痕型誘導(dǎo)單元的耗能型屈曲誘導(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由五個(gè)變角度四折痕型誘導(dǎo)單元7沿著支撐的軸線方向組成。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，孔洞之間的距離為五倍的板塊厚度。圖8為變角度四折痕型誘導(dǎo)單元示意圖，單個(gè)變角度四折痕型誘導(dǎo)單元7由六個(gè)相同的變角度四折痕子單元8沿著環(huán)向依次排列組成。變角度四折痕子單元8是由在同一平面內(nèi)的四個(gè)梯形板經(jīng)過折疊形成的空間體；所述四個(gè)梯形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，按照逆時(shí)針分別為第一梯形板9、第二梯形板10、第三梯形板11和第四梯形板12，他們之間的公共邊分別為第一公共邊13、第二公共邊14、第三公共邊15和第四公共邊16。所述的第二公共邊14、第三公共邊15和第四公共邊16為峰線17，第一公共邊13為谷線，相鄰的四邊形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梯形板的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的梯形板的內(nèi)法線之間的夾角變大。所述的第一梯形板9在第一公共邊兩側(cè)的邊線與第一公共邊13的夾角分別為第一夾角17和第二夾角18；所述第二梯形板10在第三公共邊兩側(cè)的邊線與第三公共邊15的夾角分別為第三夾角19和第四夾角20；第一夾角17和第四夾角20互為補(bǔ)角，第二夾角18與第三夾角19互為補(bǔ)角；且第二夾角18和第四夾角20不相等。

如圖4中，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。