[发明专利]一种端部具有斜向螺旋型诱导单元的屈曲诱导支撑

说明书

本发明公开了一种端部具有斜向螺旋型诱导单元的屈曲诱导支撑，包括约束段和耗能段，还包括一支撑平直段，耗能段设置在所述支撑平直段两端，耗能段由至少一个斜向螺旋型诱导单元沿着支撑的轴线方向组成；斜向螺旋型诱导单元是由m个斜向螺旋型子单元沿斜向依次排列形成一个截面为螺旋线的空间体，所述斜向螺旋型子单元为由位于平面内的两块三角形板折叠而成的空间结构。本发明屈曲诱导支撑，在小震作用下，本屈曲诱导支撑保持弹性，在中震或大震作用时，屈曲诱导支撑进入屈服阶段，其良好的滞回耗能性能又可以起到阻尼器的效果。与传统屈曲约束支撑相比，本发明减小了现场施工作业工作量，节能环保。

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，特别是涉及一种端部具有斜向螺旋型诱导单元的屈曲诱导支撑，适用于带屈曲约束支撑的钢结构或者混凝土结构。

背景技术

在钢结构或者钢筋混凝土结构使用过程中，普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差。为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。屈曲约束支撑一方面可以避免普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构中充当“保险丝”，使得主体结构基本处于弹性范围内。因此，屈曲约束支撑的应用，可以全面提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能。但是传统屈曲约束支撑通常采用钢与混凝土组成的外围约束，导致制作要求精度高，自重大且施工难度大，对核心单元本身存在较大附加荷载，使其推广和使用范围受到很大限制。

申请人在2016年6月1日提出了一种端部具有双向金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑(申请号为201610380805.2)和一种端部具有交错金字塔型耗能单元的屈曲控制支撑(申请号为201610384216.1)的基本耗能单元是金字塔型，金字塔型耗能单元是非刚性可展；所以屈曲控制支撑按高阶屈曲模态耗能的难度较大。申请人在2016年6月1日提出了一种端部具有对称初始缺陷单元的耗能型屈曲约束支撑(申请号为201610383430.5)和一种端部具有钻石型耗能单元的屈曲控制支撑(申请号为201610380804.8)的几何构型是固定的，设计灵活性小。且上述支撑中耗能单元在折痕处的构造、板厚等和非折痕处一致，不利于在折痕处产生塑性铰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种端部具有斜向螺旋型诱导单元的耗能型屈曲诱导支撑。该诱导单元可以诱导支撑发生高阶模态屈服，避免支撑过早发生整体屈曲，且变角度四折痕型诱导单元中沿截面方面相邻折痕间的角度不相同，更能充分发挥单元的塑性性能，同时与此单元相连接的平直段又能保证支撑的轴向刚度，具有良好的承载能力。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种端部具有斜向螺旋型诱导单元的屈曲诱导支撑，包括约束段和耗能段，其特征在于：还包括一支撑平直段，所述耗能段设置在所述支撑平直段两端，在所述耗能段的另一端设置所述的约束段，耗能段由至少一个斜向螺旋型诱导单元沿着支撑的轴线方向组成，同时通过一垂直于轴线方向且过斜向螺旋型诱导子单元一顶点的横截面，使耗能段端部所有边在同一平面上；所述的斜向螺旋型诱导单元是由m个斜向螺旋型子单元沿斜向依次排列形成一个截面为螺旋线的空间体，所述螺旋线从轴向方向投影到垂直于轴线方向的截面上的边数为m-1，m为大于等于3的整数；所述斜向螺旋型子单元为由位于平面内的两块三角形板折叠而成的空间结构，两块三角形板在平面内成平行四边形，两块三角板分别为三角形板一和三角形板二，其中三角形板一和三角形板二的公共边为谷线；三角形板沿着谷线向内折叠，所述向内折叠是指相邻的三角形板的外法线之间的夹角变小；所述螺旋线的起点处的斜向螺旋型诱导子单元一顶点和螺旋线的终点处的斜向螺旋型诱导子单元一顶点重合。