[发明专利]一种新型的分形防屈曲支撑及其设计方法

说明书

本发明涉及建筑结构加固领域，具体是一种新型的分形防屈曲支撑及其设计方法，所述新型的分形防屈曲支撑包括：分形核心单元，所述分形核心单元的中部为削弱部，所述削弱部的截面包含多个依次连接的分形点，所述分形点通过分形维数获得，其中，分形维数为1.2；约束单元，一组所述约束单元相对安装在削弱部的外侧，另一组所述约束单元相对安装在分形核心单元的两侧；以及填充单元和连接单元，所述填充单元设置在削弱部与对应的约束单元之间，填充单元支撑分形核心单元。有益效果是：分形防屈曲支撑将传统的防屈曲支撑与分形维数理论相融合，简化了连接处的复杂加劲设计，在其受到轴向外力时，提前于其他构件屈服，起到了“保险丝”作用。

技术领域

本发明涉及建筑结构加固领域，具体是一种新型的分形防屈曲支撑及其设计方法。

背景技术

分形维数被誉为大自然的几何学的分形(Fractal)理论，是现代数学的一个新分支，但其本质却是一种新的世界观和方法论。分维反映了复杂形体占有空间的有效性，它是复杂形体不规则性的量度。它与动力系统的混沌理论交叉结合，相辅相成。它承认世界的局部可能在一定条件下或过程中，在某一方面(形态，结构，信息，功能，时间，能量等)表现出与整体的相似性，它承认空间维数的变化既可以是离散的也可以是连续的，进而拓展了视野。

现有建筑结构加固方法一般采用传统的钢筋混凝土防屈曲支撑，因为其研究相对比较成熟，实践证明可用在结构加固中。但是这种加固方法不仅自重大、浪费人力财力、而且施工速度也慢。此外，不易更换等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的分形防屈曲支撑及其设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型的分形防屈曲支撑，包括：分形核心单元，所述分形核心单元的中部为削弱部，所述削弱部的截面包含多个依次连接的分形点，所述分形点通过分形维数获得，其中，分形维数为1.2；约束单元，一组所述约束单元相对安装在削弱部的外侧，另一组所述约束单元相对安装在分形核心单元的两侧；以及填充单元和连接单元，所述填充单元设置在削弱部与对应的约束单元之间，填充单元支撑分形核心单元；所述连接单元连接所述分形核心单元与约束单元及外部结构。

作为本发明进一步的方案：所述约束单元包括相对安装在削弱部外侧的约束垫块、及相对安装在分形核心单元两侧的约束钢板。

作为本发明再进一步的方案：所述分形核心单元与连接单元之间设有过渡部，用于传递连接单元所受的力至分形核心单元。

作为本发明再进一步的方案：所述填充单元的填充材料为橡胶材料。

作为本发明再进一步的方案：所述连接单元包括与分形核心单元呈十字型连接的若干连接部。

作为本发明再进一步的方案：与所述削弱部对应的约束单元与连接单元之间安装有弹性元件，用于限位支撑所述的与所述削弱部对应的约束单元。

作为本发明提供的另一个技术方案：一种新型的分形防屈曲支撑的设计方法，包括以下步骤：设计分形核心单元，选定分形防屈曲支撑的分形维数，根据分形维数利用MATLAB软件提取分形点；根据分形点利用制图软件绘制分形核心单元一维图形；根据分形核心单元一维图形利用模拟软件绘制分形核心单元雏形，并生成分形核心单元的三维图形；设计约束单元和连接单元，由分形核心单元的三维图形模拟出约束单元及连接单元的三维图形。

作为本发明再进一步的方案：所述分形维数选定为1.2。

作为本发明再进一步的方案：所述制图软件采用AutoCAD 2014。

作为本发明再进一步的方案：所述模拟软件采用ABAQUS 2017。