夏季极端环境下住宅墙体EPS保温体系热结构耦合分析VIP专享VIP免费

2010年��7月郑州大学学报(工学版)Ju.l�2010第31卷�第4期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vol�31�No�4��收稿日期:2010-01-11;修订日期:2010-03-08��基金项目:河南省重大公益科研计划项目(081100910400);郑州市重大技术研究与开发项目(082SGZS32079);郑州大学研究生科学研究基金(重点类A181).��作者简介:任玲玲(1983-),女,河南郑州人,郑州大学硕士研究生,主要从事建筑节能方面的研究,E-mai:lrll200202405@163.com.��文章编号:1671-6833(2010)04-0015-04夏季极端环境下住宅墙体EPS保温体系热结构耦合分析任玲玲,童丽萍(郑州大学土木工程学院,河南郑州450001)摘�要:以居住建筑保温工程中一个典型开间的外墙为研究对象,采用有限元数值模拟方法,分析了EPS板薄抹灰外墙外保温复合墙体在夏季极端高温、骤降暴雨环境下的热结构耦合反应,结果表明:外界不利环境是引起裂缝或脱落的主要因素之一;聚苯板具有良好的隔热效果;窗洞四角变形较大,是容易出现问题的地方,应当引起重视;由于砂浆与EPS板的交界处变形不协调,裂缝会首先出现在砂浆层或者与EPS板的交界处.关键词:EPS外保温复合墙体;极端高温;热结构耦合;数值分析中图分类号:TU111.4+9���文献标识码:A0�引言我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3[1],建筑能耗高已经成为我国经济发展的软肋,建筑节能已成为制约我国现阶段经济发展亟待解决的社会问题.EPS板薄抹灰外墙外保温体系凭借其保温性能良好、避免产生�热桥�、施工方便等优势,在建筑节能改造中应用广泛.然而,EPS板薄抹灰外墙外保温体系自身的材料性能及与主体结构的材料性能差异较大,在外界不利环境因素及气候条件不断变化下很容易出现裂缝、甚至脱落等问题,特别是在夏季高温时经历暴雨,温度骤降,门窗等洞口附近发生裂缝几率较大.雨水进入裂缝后会危害保温系统,进而影响墙体保温隔热效果.目前有关裂缝脱落问题在材料质量、施工控制及黏结强度等方面已有研究,但从热结构耦合反应角度上的机理分析还不多见.笔者将针对中原地区住宅建筑中普遍采用的EPS板薄抹灰外墙外保温复合墙体进行研究,选取实际工程中某多层砌体结构住宅外墙中的一个带窗户洞口的典型开间为研究对象,采用有限元数值模拟方法探讨在夏季极端高温、骤降暴雨环境下的热结构耦合反应,进一步研究窗洞附近裂缝成因,为解决裂缝问题提供理论依据.1�模型建立1.1�尺寸选取选取郑州市某多层砌体结构住宅建筑保温工程中的EPS板薄抹灰外墙外保温复合墙体,其构成方式如图1所示.图1�EPS板外保温复合墙体基本构造Fig.1�BasicstructureofthewallcomposedwithexternalthermalinsulationsystemwithEPSboard��基质墙体采用黏土多孔砖,各材料层厚度、方向、尺寸见图1标注,3.3m开间外墙立面尺寸如图2所示.计算中选取沿外墙水平方向为x轴,沿外墙垂直方向为y轴,沿墙体厚度方向为z轴,坐标原点位于所选模型立面下方楼板中点墙体的内表面.16�郑州大学学报(工学版)2010年1.2�材料特性本工程基层为砌体结构,黏土多孔砖性能参数依据设计规范[2]中砌体计算指标计算得到.当选取砖强度等级MU15、砂浆强度等级M7.5时,砌体弹性模量为3312MPa,线膨胀系数为5�10-6/�,泊松比0.25,见表1中所示.��目前保温工程中所用的聚苯板和砂浆的弹性模量、泊松比及线膨胀系数在结构上还没有明确的规定,故采用文献[3]中耐候性试验的数据.1.3�基本假定(1)各层材料为均匀连续、各向同性材料,且材料层间紧密,层间热阻忽略不计.因为笔者探讨图2�模型立面尺寸Fig.2�Theverticalsizeofthemodel表1�材料性能参数Tab.1�ThepropertiesofVariousmaterials内抹灰黏土多孔砖黏结砂浆聚苯板抹面砂浆玻璃厚度/mm202401050510密度/(kg�m-3)1800140018003018002500弹性模量E/Pa4.9�1093.312�1094.9�1099.1�1064.9�1093.1�109泊松比0.280.250.280.10.280.2线膨胀系数�/�-11.2�10-55.0�10-51.2�10-56�10-51.2�10-52�10-7导热系数�/(W�m-1�K-1)0.930.580.930.0420.930.76比热容C/(J�kg-1�K-1)10501050105013801050840�注:各种材料的密度、导热系数及比热容指标引自文献[4]中附录四建筑材料热物理性能计算参数.的是外保温...