高效耐久保温复合墙的结构与节能一体化技术与性能

【摘要】：在世界能源危机的影响下，各行业节能工作紧锣密鼓的展开，建筑节能也逐渐被世界各国重视。建筑节能在我国起步晚，发展缓慢，虽然近年来推广力度加大，在部分城市卓有成效，但是由于建筑结构构造有缺陷、规程不完善等因素一直制约其发展，特别是关于节能建筑的研究一直处于各个专业单独探索，导致结构、热湿、防火、耐久性等问题的研究出现脱节现象。针对这一现象，本文基于“国家科技支撑计划项目课题——保温与结构一体化墙体及屋面材料制造与应用技术研究”（课题任务书编号——2011BAE14B05），提出实现结构与节能一体化的高效耐久保温复合墙体方案。 本文在总结了传统夹芯保温复合墙体缺点的基础上，研发了一种能实现结构与节能一体化的墙体，墙体由内至外分别为内叶承重墙、聚本乙烯泡沫塑料保温板、高保温性能的泡沫混凝土、自承重的外叶墙；研发了既有利于保温效果又满足力学要求、减小荷载效应的W型砌块；研发了节省材料并且有利于墙体保温效果的工字型拉结筋，同时为解决拉结筋与边缘构件约束钢筋在砂浆层中叠合的问题，提出了边缘构件的拉结筋与端部约束钢筋复合，并给出了复合钢筋的详图；研发了能有效减小楼板处热桥、提高墙体综合保温性能的预制槽型梁。 本文使用ANSYS软件建立了墙体主体部位的热分析模型、含楼板热桥（传统构造做法）的山墙模型、含楼板热桥（槽型梁做法）的山墙模型、同时含有楼板热桥与窗户位置热桥的墙体模型，提取数据分析，得到如下结论：在相同墙体厚度时，本文提出的高效耐久保温复合墙体的传热系数比传统墙体小，即保温性能好，在使用传统构造做法时，需要400mm厚的墙体才能达到节能65%的目标；槽型梁构造做法比传统悬挑板做法的保温效果好；当楼板与窗户位置均使用新型构造时，最小墙厚为380mm时即可达到节能65%的目标。 采用蒸汽渗透系数法进行墙体湿分析，得出如下结论：在高效耐久保温复合墙体中会产生水蒸气凝结现象，但是凝结量满足热工规范的要求；在楼板与窗户的热桥处根据不同的材料组合方式，蒸汽凝结范围不同。 通过以上分析可以得出结论，结构与节能一体化的墙体可以实现高效节能，是节能建筑外墙的最佳选择之一。 【关键词】：夹芯复合墙 结构与节能一体化 热湿分析 热桥 建筑构造
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU111.4;TU551
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.1.1 建筑节能的必要性9-10
• 1.1.2 建筑节能的意义和目标10-11
• 1.1.3 建筑节能的进展情况11
• 1.1.4 外墙保温性能在建筑节能中的地位11
• 1.2 国内外关于节能墙体的研究现状及应用11-15
• 1.2.1 国内关于节能墙体的研究现状及应用11-14
• 1.2.2 国外关于节能墙体的研究现状及应用14-15
• 1.3 高效耐久保温复合墙的结构与节能一体化的理念阐述15-17
• 1.3.1 实现结构与节能一体化的意义15-16
• 1.3.2 实现结构与节能一体化的方法16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 高效耐久保温复合墙体的构建18-41
• 2.1 传统夹芯保温复合墙体的主要问题18-26
• 2.1.1 热桥问题18-22
• 2.1.2 拉结筋问题22-24
• 2.1.3 保温板材拼接问题24-25
• 2.1.4 耐久性问题25
• 2.1.5 夹层厚度较大25
• 2.1.6 保温材料选择具有局限性25-26
• 2.2 高效耐久保温复合墙体的主要材料26-28
• 2.2.1 内叶墙26
• 2.2.2 外叶墙26
• 2.2.3 保温层26-28
• 2.3 高效耐久保温复合墙体的构建28-36
• 2.3.1 内叶墙体采用砌块整浇墙结构28-29
• 2.3.2 外叶墙采用 W 型砌块29-35
• 2.3.3 保温层选用苯板与现浇泡沫混凝土35-36
• 2.4 高效耐久保温复合墙体的拉结方法36-40
• 2.4.1 主体部位拉结方法36-38
• 2.4.2 边缘构件拉结方法38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第3章 高效耐久保温复合墙的主体部位热湿分析41-63
• 3.1 有限元模型的建立41-43
• 3.1.1 实际墙体概述41
• 3.1.2 模型中的基本假定41-42
• 3.1.3 模型单元的选取42
• 3.1.4 模型的边界条件42-43
• 3.2 有限元模型的验证43-50
• 3.2.1 材料参数的选取44
• 3.2.2 分区计算热阻法44-46
• 3.2.3 有限元分析46-49
• 3.2.4 比较分析49-50
• 3.3 主体部位热分析50-53
• 3.3.1 本文墙体与传统夹芯保温复合墙体保温性能对比分析50-51
• 3.3.2 两种保温材料不同厚度组合时墙体的传热系数51-53
• 3.4 主体部位湿分析53-62
• 3.4.1 湿分析的基本参数53-54
• 3.4.2 湿分析的理论计算54-62
• 3.5 本章小结62-63
• 第4章 高效耐久保温复合墙的热桥研究63-94
• 4.1 圈梁楼板处的构造做法63-65
• 4.1.1 构造做法的提出63-64
• 4.1.2 施工做法64-65
• 4.1.3 槽型梁做法的优点65
• 4.2 楼板圈梁处热湿分析65-84
• 4.2.1 模型的建立65-66
• 4.2.2 模型结果分析66-75
• 4.2.3 传统悬挑板做法与预制槽型梁做法保温性能对比75-79
• 4.2.4 楼板对悬挑梁温度分布的影响79-82
• 4.2.5 楼板圈梁处湿分析82-84
• 4.3 窗户处的热湿分析84-91
• 4.3.1 窗户处的构造做法84-86
• 4.3.2 窗户处热桥的热分析86-88
• 4.3.3 窗户处热桥的湿分析88-91
• 4.4 墙体综合传热系数分析91-92
• 4.5 本章小结92-94
• 结论94-96
• 参考文献96-101
• 致谢101

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