本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有刻槽型誘導(dǎo)單元的套管屈曲誘導(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。

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(chēng)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板的厚度、構(gòu)造等和非折痕處一致，不利于在折痕處產(chǎn)生塑性鉸。另外，這些支撐由端部約束段、屈曲段和套管組成，套管在屈曲段的外側(cè)，而屈曲段內(nèi)側(cè)沒(méi)有支撐，容易產(chǎn)生向內(nèi)側(cè)的低階失穩(wěn)，從而減弱支撐的耗能能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：由于現(xiàn)有屈曲約束支撐在反復(fù)荷載作用下，與屈曲約束支撐相連接的構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)受力較大；且在地震作用下，現(xiàn)有屈曲約束支撐屈服變形位置具有隨機(jī)性，為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明將引入刻槽型誘導(dǎo)單元到傳統(tǒng)的普通支撐上，形成一種具有刻槽型誘導(dǎo)單元的套管屈曲誘導(dǎo)支撐，是工程結(jié)構(gòu)中選用約束防屈曲支撐時(shí)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：

一種具有刻槽型誘導(dǎo)單元的套管屈曲誘導(dǎo)支撐，由端部約束段、屈曲誘導(dǎo)段、內(nèi)套管和外套管組成，所述端部約束段位于所述屈曲誘導(dǎo)段的兩端，所述屈曲誘導(dǎo)段夾在內(nèi)套管與外套管之間，所述內(nèi)套管與外套管分別與一個(gè)端部約束段連接，其特征在于：屈曲誘導(dǎo)段由至少一個(gè)刻槽型誘導(dǎo)單元沿著支撐的軸線方向組成，所述單個(gè)刻槽型誘導(dǎo)單元由m個(gè)相同的刻槽型誘導(dǎo)子單元沿環(huán)向依次排列形成一個(gè)截面為多邊形的空間體，所述多邊形的邊數(shù)為2m，m為大于等于2的整數(shù)；所述刻槽型誘導(dǎo)子單元為由位于同一平面內(nèi)的四塊三角形板折疊而成的空間體，四塊三角形板分別為三角形板一、三角形板二、三角形板三和三角形板四，他們之間的公共邊分別為第一公共邊、第二公共邊和第三公共邊，其中第二公共邊為峰線，第一公共邊和第三公共邊為刻槽；三角形板沿著峰線向外折疊；所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大；所述的刻槽處板的厚度是三角形板厚的一半，寬度等于刻槽處板的厚度，刻槽處厚度變化在外表面一側(cè)。

所述端部約束段由方形鋼板、T型短鋼梁和梁柱等構(gòu)件預(yù)留的連接板組成，方形鋼板焊接在屈曲誘導(dǎo)段端部，兩根T型短鋼梁與方形鋼板焊接連接，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。

所述內(nèi)套管的左端與左側(cè)端部約束段的方形鋼板焊接連接，內(nèi)套管的右端與右側(cè)端部約束段的方形鋼板有一段不小于屈曲誘導(dǎo)段長(zhǎng)度的1/40的距離；所述外套管的右端與右側(cè)端部約束段的方形鋼板焊接連接，外套管的左端與左側(cè)端部約束段的方形鋼板有一段不小于屈曲誘導(dǎo)段長(zhǎng)度的1/40的距離。

所述屈曲誘導(dǎo)段與內(nèi)套管及外套管之間的間隙不超過(guò)3mm；所述內(nèi)套管和外套管都是由圓形截面的空心鋼管組成。

有益效果：

本發(fā)明一種具有刻槽型誘導(dǎo)單元的套管屈曲誘導(dǎo)支撐，由端部約束段、屈曲誘導(dǎo)段、內(nèi)套管和外套管構(gòu)成。屈曲誘導(dǎo)段中采用的刻槽型誘導(dǎo)單元，構(gòu)型簡(jiǎn)單，適用于矩形、圓形、多邊形等各種截面形狀的支撐。此支撐比普通支撐具有較大的軸向剛度和良好的承載能力。另外，支撐發(fā)生局部屈曲后，將會(huì)在折痕處產(chǎn)生塑性鉸，從而使折痕之間的板件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生良好的滯回耗能性能。該屈曲誘導(dǎo)段中由多個(gè)刻槽型誘導(dǎo)單元組成，刻槽型誘導(dǎo)單元通過(guò)在板內(nèi)刻槽，誘導(dǎo)支撐在地震作用下，只會(huì)發(fā)生預(yù)設(shè)的高階模態(tài)屈服，同時(shí)可以在折痕處能發(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。在屈曲誘導(dǎo)段內(nèi)外側(cè)分別設(shè)置內(nèi)套管和外套管使刻槽處與折痕處的塑性鉸線擴(kuò)大為塑性區(qū)，比普通支撐具有更好的耗能能力。而且內(nèi)外套管還能給屈曲誘導(dǎo)段中折痕提供側(cè)向支撐，有效地提高了支撐的軸向承載能力。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。具有刻槽型誘導(dǎo)單元的套管屈曲誘導(dǎo)支撐既具有一般約束防屈曲支撐的布置靈活，能更有效地耗散地震能量等優(yōu)點(diǎn)，又可以解決與屈曲約束支撐相連接的構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)受力較大等問(wèn)題，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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的剖面圖（主視）；

圖3為端部約束段示意圖；

圖4為屈曲誘導(dǎo)段示意圖；

圖5為內(nèi)套管示意圖；

圖6為外套管示意圖；

圖7為圖1中A-A剖面放大圖；

圖8為方形鋼板示意圖；

圖9為T(mén)型短鋼梁示意圖；

圖10為連接板示意圖；

圖11為刻槽型誘導(dǎo)單元示意圖；

圖12為刻槽型型子單元示意圖；

圖13為刻槽型誘導(dǎo)子單元折疊前平面示意圖；

圖14為刻槽處板厚示意圖。

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。

如圖1、2所示，由端部約束段1、屈曲誘導(dǎo)段2、內(nèi)套管3和外套管4組成。端部約束段1固定于屈曲誘導(dǎo)段2的兩端。內(nèi)套管的左端與左側(cè)端部約束段1的方形鋼板5焊接連接，內(nèi)套管的右端與右側(cè)端部約束段的方形鋼板有一段距離，距離不小于屈曲誘導(dǎo)段長(zhǎng)度的1/40；外套管的右端與右側(cè)端部約束段1的方形鋼板5焊接連接，外套管的左端與左側(cè)端部約束段的方形鋼板有一段距離，距離也不小于屈曲誘導(dǎo)段長(zhǎng)度的1/40。如圖5~7所示，屈曲誘導(dǎo)段2夾在內(nèi)套管3與外套管4之間，屈曲誘導(dǎo)段與內(nèi)套管及外套管之間的間隙不超過(guò)3mm，內(nèi)套管3和外套管4都是由圓形截面的空心鋼管組成。

如圖3所示，端部約束段1由方形鋼板5、T型短鋼梁6和梁柱等構(gòu)件預(yù)留的連接板7組成，方形鋼板5焊接在屈曲誘導(dǎo)段2端部，兩根T型短鋼梁6與方形鋼板7焊接連接，方形鋼板5和T型短鋼梁6分別見(jiàn)圖8、9所示。連接板7夾在兩根T型短鋼梁6中間，連接板7與T型短鋼梁6用高強(qiáng)螺栓連接，其中連接板7見(jiàn)圖10所示。

根據(jù)圖4所示，屈曲誘導(dǎo)段2由45個(gè)刻槽型誘導(dǎo)單元8沿著支撐的軸線方向組成。如圖11中，單個(gè)刻槽型誘導(dǎo)單元8是由兩個(gè)相同的刻槽型誘導(dǎo)子單元9沿環(huán)向依次排列形成的一個(gè)截面為四邊形的空間體。根據(jù)圖12、圖13所示，刻槽型誘導(dǎo)子單元9由四塊三角形板組成，分別為三角形板一10、三角形板二11、三角形板三12和三角形板四13，他們之間的公共邊分別為第一公共邊14、第二公共邊15和第三公共邊16，其中第二公共邊15為峰線，第一公共邊14和第三公共邊16為刻槽。三角形板沿著峰線向外折疊；所述向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大；如圖14所示，刻槽處板的厚度是三角形板厚的一半，寬度等于刻槽處板的厚度，刻槽處厚度變化在外表面一側(cè)，圖中字母A表示一側(cè)為外表面一側(cè)，字母B表示一側(cè)為內(nèi)表面一側(cè)。