腹板开孔轻钢龙骨围护墙体保温性能研究

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轻钢龙骨墙体具有装配化程度高、施工快捷、节能环保等优势,已在欧美等发达国家得到广泛应用,在我国南方也有大量应用。但冷弯薄壁型钢的导热系数远大于岩棉的导热系数,致使该类墙体在钢龙骨处易形成热桥,较大程度地增加了建筑能耗。为削弱建筑热桥的影响,加拿大学者提出龙骨腹板开孔的方法,国内外学者对腹板开孔轻钢龙骨标准单元的传热规律及保温性能进行了研究。但上述研究多针对承重墙体,开孔排数相对较少,且研究对象多为轻钢龙骨标准单元,未考虑实际墙体中门窗洞口的影响。本文针对腹板开孔轻钢龙骨外围护墙体,基于非承重墙体的特点,采用试验研究与有限元分析的研究手段,分析了腹板开孔排数、龙骨间距、窗墙面积比、材料导热系数等参数对非承重腹板开孔轻钢龙骨墙体保温性能的影响规律,并提出了腹板开孔轻钢龙骨墙体传热系数计算公式。具体研究内容如下:(1)腹板开孔轻钢龙骨墙体保温性能试验研究进行6片轻钢龙骨墙体标定热箱试验,试验中量测轻钢龙骨墙体表面温度分布以探求龙骨热桥效应;量测龙骨腹板温度分布,研究开设孔洞对龙骨腹板温度分布的影响;通过热箱中热量平衡求得墙体的传热系数,以对比分析腹板高度、开孔排数、开窗与否等因素对墙体保温性能的影响。(2)腹板开孔轻钢龙骨墙体有限元分析基于ABAQUS建立腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元有限元分析模型,并用本文及国内外相关试验数据验证模型的可靠性。在此基础上,分析腹板开孔轻钢龙骨墙体传热机理,研究腹板开孔端距、开孔比例、龙骨间距等因素对墙体保温性能的影响,据此提出合理的开孔形式和布置。(3)腹板开孔轻钢龙骨墙体保温性能参数分析基于本文整片墙体的试验数据及国内外相关试验,验证腹板开孔轻钢龙骨墙体整体模型的正确性,并以此分析墙体厚度、窗墙面积比、龙骨比重、材料热工性能等因素对墙体保温性能影响,进而提出腹板开孔轻钢龙骨墙体传热系数简化计算公式。根据国家和地方节能标准对墙体传热系数限制要求,结合本文研究成果,提出各地区满足保温性能要求的墙体形式,以期为工程应用提供参考。
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