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度鳳梨型誘導(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(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(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度鳳梨型誘導(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，且變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元不僅在長度方向縮短，而且其橫截面的直徑也在縮小，從而能限制支撐的低階屈曲模態(tài)，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：

一種端部具有變長度鳳梨型誘導(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)變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元沿著支撐的軸線方向組成；所述變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元是由m個(gè)變長度鳳梨型子單元沿環(huán)向依次排列形成一個(gè)截面為正2m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)；變長度鳳梨型子單元為由在同一平面內(nèi)的六個(gè)等腰三角形板經(jīng)過折疊形成的空間體，六個(gè)三角形板兩兩共線并相交于一頂點(diǎn)，按照逆時(shí)針分別為三角形板一、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、第四公共邊、第五公共邊和第六公共邊；所述第一公共邊和第四公共邊為峰線，第二公共邊、第三公共邊、第五公共邊和第六公共邊為谷線；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，向內(nèi)折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小；所述第一公共邊和第四公共邊的長度之和與變長度鳳梨型子單元的三角形板三的自由邊不相等，變長度鳳梨型子單元的三角形板三的自由邊和變長度鳳梨型子單元的三角形板六的自由邊相等。

所述變長度鳳梨型子單元的三角形板四的自由邊與沿軸向相鄰的變長度鳳梨型子單元的三角形板一的自由邊重合，變長度鳳梨型子單元的三角形板五的自由邊與沿軸向相鄰的變長度鳳梨型子單元的三角形板二的自由邊重合。

與所述耗能段端連接的變長度鳳梨型子單元的端部為通過一垂直于軸線方向且過變長度鳳梨型子單元一頂點(diǎn)的橫截面截去的平面。

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。

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)大于等于3。

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)也為大于等于3。

有益效果：

本發(fā)明一種端部具有變長度鳳梨型誘導(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。支撐中采用變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元，具有更多明顯的優(yōu)點(diǎn)：一、變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元中具有多條折痕，能夠耗散更多的能量。二、變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元在變形過程中不僅在長度方向縮短，而且其橫截面的直徑也在縮小，從而能限制支撐的低階屈曲模態(tài)，使其塑性發(fā)展更充分，增加支撐的耗能能力。三、變長度鳳梨型子單元的第一公共邊和第四公共邊的長度之和與變長度鳳梨型子單元的一自由邊的長度不相等，使支撐在受力過程中更加容易產(chǎn)生軸向變形，從而防止支撐過早發(fā)生整體屈曲。四、該變長度鳳梨型誘導(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，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。通過改變支撐平直段的長度與屈曲誘導(dǎo)段中變長度鳳梨型誘導(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(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。端部具有變長度鳳梨型誘導(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為四邊形鋼板示意圖；

圖6為T型短鋼梁示意圖；

圖7為連接板示意圖；

圖8為變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元示意圖；

圖9為變長度鳳梨型子單元示意圖；

圖10為變長度鳳梨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)一步的說明。

圖1為端部具有變長度鳳梨型誘導(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，四邊形鋼板4焊接在耗能段2端部，兩根T型短鋼梁5與四邊形鋼板4焊接連接，四邊形鋼板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由六個(gè)變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元7沿著支撐的軸線方向組成，同時(shí)通過一垂直于軸線方向且過變長度鳳梨型子單元一頂點(diǎn)27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。變長度鳳梨型子單元8的三角形板四的自由邊25與沿軸向相鄰的變長度鳳梨型子單元8的三角形板一的自由邊23重合，變長度鳳梨型子單元8的三角形板五的自由邊26與沿軸向相鄰的變長度鳳梨型子單元8的三角形板二的自由邊24重合。如圖8所示，變長度鳳梨型誘導(dǎo)單元7由六個(gè)相同的變長度鳳梨型子單元8沿環(huán)向依次排列形成一個(gè)截面為正十二邊形的空間體。如圖9所示，鳳梨型子單元8由在同一平面內(nèi)的六個(gè)等腰三角形板經(jīng)過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)，按照逆時(shí)針分別為三角形板一9、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，其中他們之間的公共邊分別為第一公共邊15、第二公共邊16、第三公共邊17、第四公共邊18、第五公共邊19和第六公共邊20。所述的第一公共邊15和第四公共邊18為峰線，第二公共邊16、第三公共邊17、第五公共邊19和第六公共邊20為谷線；向外折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變大，向內(nèi)折疊是指相鄰的三角形板的外法線之間的夾角變小。第一公共邊15和第四公共邊18的長度之和與變長度鳳梨型子單元三角形板三的自由邊21長度不相等，變長度鳳梨型子單元三角形板三的自由邊21和變長度鳳梨型子單元三角形板六的自由邊22長度相等。

如圖4所示，支撐平直段3由四邊形截面的鋼支撐28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28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。