一種具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導支撐的制作方法

本發明屬于建筑結構技術領域，特別是涉及一種具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導支撐，適用于帶屈曲約束支撐的鋼結構或者混凝土結構。

背景技術：

在鋼結構或者鋼筋混凝土結構使用過程中，普通支撐受壓會產生屈曲現象，當支撐受壓屈曲后，剛度和承載力急劇降低。在地震或風的作用下，支撐的內力在受壓和受拉兩種狀態下往復變化。當支撐由壓曲狀態逐漸變至受拉狀態時，支撐的內力以及剛度接近為零。因而普通支撐在反復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，在支撐外部設置套管，約束支撐的受壓屈曲，構成屈曲約束屈曲約束支撐僅芯板與其他構件連接，所受的荷載全部由芯板承擔，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入屈服，因而，屈曲約束支撐的滯回性能優良。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，可以在結構中充當“保險絲”，使得主體結構基本處于彈性范圍內。因此，屈曲約束支撐的應用，可以全面提高傳統的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。

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（申請號為201610380805.2）和一種端部具有交錯金字塔型耗能單元的屈曲控制支撐（申請號為201610384216.1）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（申請號為201610383430.5）和一種端部具有鉆石型耗能單元的屈曲控制支撐（申請號為201610380804.8）的幾何構型是固定的，設計靈活性小。且上述支撐中耗能單元在折痕處板的厚度、構造等和非折痕處一致，不利于在折痕處產生塑性鉸。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，而屈曲段內側沒有支撐，容易產生向內側的低階失穩，從而減弱支撐的耗能能力。

技術實現要素：

發明目的：由于現有屈曲約束支撐在反復荷載作用下，與屈曲約束支撐相連接的構件或節點受力較大；且在地震作用下，現有屈曲約束支撐屈服變形位置具有隨機性，為了克服現有技術存在的問題，本發明將引入刻槽型誘導單元到傳統的普通支撐上，形成一種具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導支撐，是工程結構中選用約束防屈曲支撐時的優先選擇。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導支撐，由端部約束段、屈曲誘導段、內套管和外套管組成，所述端部約束段位于所述屈曲誘導段的兩端，所述屈曲誘導段夾在內套管與外套管之間，所述內套管與外套管分別與一個端部約束段連接，其特征在于：屈曲誘導段由至少一個刻槽型誘導單元沿著支撐的軸線方向組成，所述單個刻槽型誘導單元由m個相同的刻槽型誘導子單元沿環向依次排列形成一個截面為多邊形的空間體，所述多邊形的邊數為2m，m為大于等于2的整數；所述刻槽型誘導子單元為由位于同一平面內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。

所述端部約束段由方形鋼板、T型短鋼梁和梁柱等構件預留的連接板組成，方形鋼板焊接在屈曲誘導段端部，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型短鋼梁用高強螺栓連接。

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

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

有益效果：

本發明一種具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導支撐，由端部約束段、屈曲誘導段、內套管和外套管構成。屈曲誘導段中采用的刻槽型誘導單元，構型簡單，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，支撐發生局部屈曲后，將會在折痕處產生塑性鉸，從而使折痕之間的板件發生轉動，從而產生良好的滯回耗能性能。該屈曲誘導段中由多個刻槽型誘導單元組成，刻槽型誘導單元通過在板內刻槽，誘導支撐在地震作用下，只會發生預設的高階模態屈服，同時可以在折痕處能發生較大的應變從而形成塑性鉸線，達到耗散地震能量的目的。在屈曲誘導段內外側分別設置內套管和外套管使刻槽處與折痕處的塑性鉸線擴大為塑性區，比普通支撐具有更好的耗能能力。而且內外套管還能給屈曲誘導段中折痕提供側向支撐，有效地提高了支撐的軸向承載能力。本發明能夠在工廠加工，到現場只需要用螺栓與梁柱等構件的預埋件連接，既保證了構件質量，又減小了現場的濕作業工作量，節能環保。具有刻槽型誘導單元的套管屈曲誘導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點，又可以解決與屈曲約束支撐相連接的構件或節點受力較大等問題，具有良好的推廣效益。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的結構的剖面圖（主視）；

圖3為端部約束段示意圖；

圖4為屈曲誘導段示意圖；

圖5為內套管示意圖；

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型短鋼梁示意圖；

圖10為連接板示意圖；

圖11為刻槽型誘導單元示意圖；

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。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1、2所示，由端部約束段1、屈曲誘導段2、內套管3和外套管4組成。端部約束段1固定于屈曲誘導段2的兩端。內套管的左端與左側端部約束段1的方形鋼板5焊接連接，內套管的右端與右側端部約束段的方形鋼板有一段距離，距離不小于屈曲誘導段長度的1/40；外套管的右端與右側端部約束段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段長度的1/40。如圖5~7所示，屈曲誘導段2夾在內套管3與外套管4之間，屈曲誘導段與內套管及外套管之間的間隙不超過3mm，內套管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和梁柱等構件預留的連接板7組成，方形鋼板5焊接在屈曲誘導段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用高強螺栓連接，其中連接板7見圖10所示。

根據圖4所示，屈曲誘導段2由45個刻槽型誘導單元8沿著支撐的軸線方向組成。如圖11中，單個刻槽型誘導單元8是由兩個相同的刻槽型誘導子單元9沿環向依次排列形成的一個截面為四邊形的空間體。根據圖12、圖13所示，刻槽型誘導子單元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，圖中字母A表示一側為外表面一側，字母B表示一側為內表面一側。