【摘 要】
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绿色建造、节约资源、减少排放、保护环境以及提升建筑工程品质是当前中国建筑行业实现高质量发展、贯彻绿色发展理念的重要途径。轻钢体系建筑虽然从理论上可促进建筑行业可持续发展转型目标的实现,但在湿热地区的实践推广中却面临着受潮、发霉和锈蚀等耐久性问题。这不仅使其无法达到设计预期的建筑性能与使用寿命,还有可能导致更严重的建筑资源浪费。如今,尽管建筑耐久性和设计使用寿命的重要性已在学术研究领域形成共识,但在
【基金项目】
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住房和城乡建设部研究开发项目(2018-K9-079); 广州市国资委支持装配式建筑产业发展专项—— 装配式超低能耗岭南建筑关键技术研究及产业化应用
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绿色建造、节约资源、减少排放、保护环境以及提升建筑工程品质是当前中国建筑行业实现高质量发展、贯彻绿色发展理念的重要途径。轻钢体系建筑虽然从理论上可促进建筑行业可持续发展转型目标的实现,但在湿热地区的实践推广中却面临着受潮、发霉和锈蚀等耐久性问题。这不仅使其无法达到设计预期的建筑性能与使用寿命,还有可能导致更严重的建筑资源浪费。如今,尽管建筑耐久性和设计使用寿命的重要性已在学术研究领域形成共识,但在实践应用方面却仍未受到足够的重视,且缺少准确实用的预测评估方法。因此,本研究探究了导致轻钢体系建筑耐久性问题发生的原因及机制,明确了热湿性能与耐久性问题的关系,并针对性地提出热湿耐久性概念;通过热湿性能模拟模型的建立与校验,定量分析轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性的三个关键性评价指标——受潮时间(TOW)、发霉风险(RHTT)和轻钢龙骨预测使用寿命(Est.life)的引入,以及对热湿耐久性的相关影响要素及其作用机制的分析,最终总结并提出了一个轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性能评估方法。首先,针对湿热地区轻钢体系建筑外墙构造因热湿性能不足所导致的耐久性问题,通过文献调研与轻钢体系建筑技术的应用现状调研,以及论证“材料构造-热湿性能-耐久性能”三者的相互关联性,创新性地提出“热湿耐久性”概念(见第二章内容)。其次,为实现定量评估和预测轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性,研究通过对轻钢体系建筑外墙构造的热湿性能实测、热湿性能模拟与校验、热湿耐久性能评价指标分析,以及相关影响要素及其作用机制分析四个阶段的工作奠定了热湿耐久性评估方法的基础。第一,在文献与技术应用现状研究的基础上确定典型的轻钢体系建筑外墙构造(见第二章内容),再从中选择四种外墙构造作为实验试件进行为期12个月的实测实验,得到轻钢体系建筑外墙构造内部不同区域和界面在全年时间里不同室内外环境条件下的温度和相对湿度参数,并对比总结了不同轻钢体系建筑外墙构造的热湿性能特点(见第三章内容);第二,使用WUFI 2D软件建立上述四种典型轻钢外墙构造的热湿性能模拟模型,并用实测数据对模型的预测进行全面的准确性校验,验证了模拟模型的有效性(见第四章内容);第三,研究并引入TOW、RHTT以及Est.life三个关键性评价指标,定量分析轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性(见第五章内容);第四,为进一步确保热湿模拟与耐久性评估方法的稳健性,采用不确定性与敏感性分析法,对轻钢体系建筑设计与应用过程中可能出现的材料参数、气象参数、建筑环境以及气候与室内条件选择等影响要素进行分析,厘清各相关要素对轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性可能产生的影响及其作用机制,为湿热地区的轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性评估与应用提供更全面的参考与指导(见第六章内容)。最后,基于以上工作,提出了一个轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性评估方法,再根据评估方法和相关研究结果提出了一种有效适用于湿热地区轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性优化设计的流程框架,并总结了湿热地区轻钢体系建筑外墙构造的热湿耐久性设计原则(见第七章内容)。论文成果具有研究与应用的意义:在研究领域,为湿热气候乃至其它气候地区的轻钢体系建筑或类似的轻质复合建筑的外墙及其它围护构造的热湿耐久性能评估方法研究提供借鉴;在应用领域,为提高湿热地区的轻钢体系建筑的热湿耐久性提供指引,并为轻钢体系建筑外墙及其它围护构造的热湿耐久性设计提供参考和方法,从而确保轻钢体系建筑成为一种确实有效且可持续的解决方案,促进建筑行业的可持续性发展转型。
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