混凝土夹芯复合墙板热工和力学性能研究（夏热冬冷地区）

论文摘要

建筑节能作为建筑可持续发展的一个最普通、最明显的特征,已成为我国建筑行业科技发展与产业建设的一个重要领域。推广建筑节能,主要是要提高建筑围护结构(包括墙、门窗、屋顶等)的保温性能。在建筑围护结构中,外墙是与室外环境接触最多的外围护结构,其保温隔热性能对建筑的能耗影响很大。采取比较合适的外墙保温措施,以减少建筑物与外界环境的热交换,达到保温隔热的作用,是外墙节能的主要内容。混凝土夹芯复合墙板是一种集保温和承重于一体的复合墙体。本文研究的主要内容是混凝土夹芯复合墙板的热工性能及其在竖向荷载和水平荷载作用下的力学性能。复合墙板的热工性能研究主要采用理论分析。结合墙板的传热过程和节能设计标准,分析了几组复合墙板的传热系数和热惰性指标。重点分析了混凝土层厚度、保温层厚度及斜向钢筋含量对复合墙板热工性能的影响。混凝土层厚度对墙板的蓄热能力影响较大,而穿过保温层的斜向钢筋的“热桥”效应非常明显。通过对比分析,提出满足浙江省夏热冬冷地区节能设计标准的墙板构造。复合墙板在竖向荷载和水平荷载作用下的力学性能,采用通用有限元程序ANSYS进行非线性有限元分析。分析了几组不同高宽比复合墙板的应力分布、变形特征和斜向钢筋应力。复合墙板两侧混凝土层由斜向钢筋连为一个整体承受外部荷载,其力学性能与两侧混凝土层厚度、斜向钢筋屈服强度和含量有很大关系。采用复合墙板的力学分析结果,设计了一幢以复合墙板为基础的十层住宅建筑。采用建筑空间结构分析软件SATWE和EPDA分别对其进行了整体和弹塑性时程分析,分析结果显示,结构能满足7度罕遇地震的变形要求,但由于墙体太多,其延性较差,对结构进行了适当优化,进一步提高其抗震性能。综合上述研究分析来看,混凝土夹芯复合墙板可以应用于浙江省等夏热冬冷地区的民用建筑中,符合国家“节能减排”政策,在我省的推广有很大潜力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 建筑节能的基本概念
• §1.3 我国建筑节能的现状及差距
• §1.4 国内外外墙保温的应用与研究
• §1.5 混凝土夹芯复合墙板的应用与研究
• §1.6 本文主要工作及研究方法
• 第二章 混凝土夹芯复合墙板热工性能分析
• §2.1 引言
• §2.2 建筑围护结构的传热过程
• §2.3 浙江省气候特征及节能标准
• §2.4 热工指标计算公式
• §2.5 混凝土夹芯复合墙板结构体系的构造
• §2.6 混凝土夹芯复合墙板热工性能分析
• §2.7 本章小结
• 第三章 非线性有限元分析原理
• §3.1 引言
• §3.2 有限元分析的假定及钢筋和材料的本构关系
• §3.3 分析方法、软件及特点
• §3.4 非线性有限元模型
• §3.5 整体计算模型的建立与验证
• 第四章 混凝土复合墙板非线性有限元分析
• §4.1 引言
• §4.2 竖向荷载作用下复合墙板的分析结果
• §4.3 竖向、水平荷载共同作用下复合墙板的分析结果
• §4.4 斜向钢筋对复合墙板力学性能的影响
• §4.5 结论
• 第五章 混凝土夹芯复合墙板结构体系工程实例
• §5.1 引言
• §5.2 工程实例分析
• §5.3 抗震性能分析及结论
• 第六章 结论与展望
• §6.1 结论
• §6.2 展望
• 参考文献
• 致谢