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長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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(guò)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(wèn)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(duì)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(qǐng)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(qǐng)?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(qǐng)?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(qǐng)人在2016年6月1日提出了一種端部具有對(duì)稱初始缺陷單元的耗能型屈曲約束支撐（申請(qǐng)?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(qǐng)?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(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種端部具有變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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(guò)早發(fā)生整體屈曲，且變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元具有較多的折痕，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：

一種端部具有變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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(gè)變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元沿著支撐的軸線方向組成，所述變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元是由m個(gè)變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元沿環(huán)向依次排列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)；變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元為由在同一平面內(nèi)的六個(gè)三角形板和六個(gè)梯形板經(jīng)過(guò)折疊形成的空間體，六個(gè)三角形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，六塊梯形板圍繞在六塊三角形板的外側(cè)，內(nèi)層按照逆時(shí)針?lè)謩e為三角形板一、三角形板二、三角形板三、三角形板四、三角形板五和三角形板六，其中三角形板二和三角形板三的公共邊、三角形板三和三角形板四的公共邊、三角形板五和三角形板六的公共邊、三角形板四和三角形板五的公共邊為峰線，三角形板一和三角形板二的公共邊和三角形板四和三角形板五的公共邊為谷線，外層按照逆時(shí)針?lè)謩e為梯形板一、梯形板二、梯形板三、梯形板四、梯形板五和梯形板六，其中梯形板一和梯形板二的公共邊和梯形板四和梯形板五的公共邊為峰線，梯形板二和梯形板三的公共邊、梯形板三和梯形板四的公共邊、梯形板五和梯形板六的公共邊、梯形板六和梯形板一的公共邊為谷線；所述內(nèi)層三角形板與外層梯形板之間的所有公共邊都是谷線；相鄰的板塊沿著峰線向外折疊，沿著谷線向內(nèi)折疊；所述向外折疊是指相鄰的板塊的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的板塊的外法線之間的夾角變??；所述變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元中的梯形板三的自由邊長(zhǎng)度和變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元內(nèi)層的兩條谷線與外層的兩條峰線長(zhǎng)度之和不相等；變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元中的梯形板三的自由邊長(zhǎng)度和梯形板五的自由邊長(zhǎng)度相等。

所述變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元的梯形板四的自由邊與沿軸向相鄰的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元的梯形板一的自由邊重合并形成一峰線，變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元的梯形板五的自由邊與沿軸向相鄰的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元的梯形板二的自由邊重合并形成一峰線。

所述耗能段在所有折痕處開(kāi)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。

與所述耗能段連接的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元端部為通過(guò)一垂直于軸線方向且過(guò)變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元一頂點(diǎn)的橫截面截去的平面。

所述端部約束段由正多邊形鋼板、T型短鋼梁和連接板組成，正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正多邊形的鋼管和正多邊形鋼板組成，正多邊形鋼板焊接在正多邊形截面的鋼管的端部，耗能段與正多邊形鋼板焊接連接，所述鋼管截面的邊數(shù)大于等于3。

有益效果：

本發(fā)明一種端部具有變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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。支撐中采用變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元，具有更多明顯的優(yōu)點(diǎn)：一、該誘導(dǎo)單元可以通過(guò)改變內(nèi)層與外層之間的夾角、改變內(nèi)層的兩條谷線與外層的兩條峰線的長(zhǎng)度之和，使支撐首先發(fā)生局部屈曲耗能。二、變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元具有較多的折痕，而且折痕分為兩級(jí)，能夠耗散更多的能量。三、變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元中的梯形板三的自由邊長(zhǎng)度和變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元內(nèi)層的兩條谷線與外層的兩條峰線長(zhǎng)度之和不相等，使支撐在受力過(guò)程中更加容易產(chǎn)生軸向變形，從而防止支撐過(guò)早發(fā)生整體屈曲。四、該誘導(dǎo)單元通過(guò)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(kāi)孔洞，更加容易誘導(dǎo)支撐在地震作用下，產(chǎn)生高階屈曲模態(tài)，提升支撐的耗能能力。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(guò)改變支撐平直段的長(zhǎng)度與屈曲誘導(dǎo)段中變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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(guò)程，簡(jiǎn)化了加工制作過(guò)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(chǎng)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(chǎng)的濕作業(yè)工作量，節(jié)能環(huán)保。端部具有變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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)，又可以控制支撐的屈曲形式，同時(shí)能夠避免在核心耗能構(gòu)件外部加上套筒以及灌漿等過(guò)程，有效的簡(jiǎn)化加工工序，具有良好的推廣效益。

附圖說(shuō)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為四邊形鋼板示意圖；

圖6為T(mén)型短鋼梁示意圖；

圖7為連接板示意圖；

圖8為變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元示意圖；

圖9為變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元示意圖；

圖10為變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹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(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為端部具有變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(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由四邊形鋼板4、T型短鋼梁5和梁柱等構(gòu)件預(yù)留的連接板6組成，六邊形鋼板4焊接在耗能段2端部，兩根T型短鋼梁5與六邊形鋼板4焊接連接，六邊形鋼板4和T型短鋼梁5分別見(jiàn)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(jiàn)圖7所示。

圖3中，耗能段2由六個(gè)變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元7沿著支撐的軸線方向組成，同時(shí)通過(guò)一垂直于軸線方向且過(guò)變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元一頂點(diǎn)30的橫截面截去耗能段2的端部鋸齒段部分，則耗能段端部所有邊在同一平面上；變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8的梯形板四的自由邊25與沿軸向相鄰的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8的梯形板一的自由邊23重合并形成一峰線21，變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8的梯形板五的自由邊26與沿軸向相鄰的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8的梯形板二的自由邊24重合并形成一峰線21。如圖8所示，變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型誘導(dǎo)單元7由六個(gè)相同的變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8沿環(huán)向依次排列形成一個(gè)截面為正六邊形的空間體。如圖9所示，變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8由在同一平面內(nèi)的六個(gè)等腰三角形板和六個(gè)梯形板經(jīng)過(guò)折疊形成的空間體組成，六個(gè)三角形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，六塊梯形板圍繞在六塊三角形板的外側(cè)，內(nèi)層按照逆時(shí)針?lè)謩e為三角形板一9、三角形板二10、三角形板三11、三角形板四12、三角形板五13和三角形板六14，其中三角形板二10和三角形板三11的公共邊、三角形板三11和三角形板四12的公共邊、三角形板五13和三角形板六14的公共邊、三角形板四14和三角形板五9的公共邊為峰線21，三角形板一9和三角形板二10的公共邊和三角形板四12和三角形板五13的公共邊為谷線22，外層按照逆時(shí)針?lè)謩e為梯形板一15、梯形板二16、梯形板三17、梯形板四18、梯形板五19和梯形板六20，其中梯形板一15和梯形板二16的公共邊和梯形板四18和梯形板五19的公共邊為峰線21，梯形板二16和梯形板三17的公共邊、梯形板三17和梯形板四18的公共邊、梯形板五19和梯形板六20的公共邊、梯形板六20和梯形板一15的公共邊為谷線22；內(nèi)層三角形板與外層梯形板之間的所有公共邊都是谷線22；相鄰的板塊沿著峰線21向外折疊，沿著谷線22向內(nèi)折疊；向外折疊是指相鄰的板塊的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的板塊的外法線之間的夾角變??；變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8中的梯形板三的自由邊27長(zhǎng)度與變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8內(nèi)層的兩條谷線22與外層的兩條峰線21長(zhǎng)度之和不相等；變長(zhǎng)度雙層內(nèi)凹型子單元8中的梯形板三的自由邊27長(zhǎng)度和梯形板五的自由邊28長(zhǎng)度相等。

如圖4所示，支撐平直段3由四邊形截面的鋼支撐29和四邊形鋼板4組成，四邊形鋼板4焊接在四邊形截面的鋼支撐29的端部，耗能段2與四邊形鋼板4焊接連接。

如圖11、圖12所示，耗能段2中折痕處等距離開(kāi)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。