装配整体式住宅热桥部位的温度效应有限元分析

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装配整体式住宅是现今广泛应用的建筑形式。本文通过使用ANSYS有限元软件对西安地区装配整体式住宅的热桥部位进行了温度效应的有限元分析,其中热桥部位包括不同保温形式和保温材料的T型、L型剪力墙热桥节点以及四种不同窗框安装位置的预制夹心保温外墙板。模拟内容包括温度场、热流密度场、等效应力场以及合位移场。通过模拟不同保温形式的T型和L型剪力墙热桥节点的温度场和热流密度场可以得出在热桥节点混凝土与填充材料交接处的热流密度很大,这是热量流失的主要部位。通过有限元分析得知在保温层间断处的节能效果很差,甚至低于同样位置的无保温体系。同时也发现外保温是三种保温方式中最好的保温方式,建议墙体保温应优先采用外保温。此外通过模拟不同保温形式的T型和L型剪力墙热桥节点的等效应力场和合位移场可以得出外保温体系能有效减小主体结构外墙表面的温度应力并降低由热胀冷缩引起的墙体外表面的变形问题。通过模拟不同保温材料的T型和L型剪力墙热桥节点的温度场,热流密度场,等效应力场和合位移场可以得出硬泡聚氨酯保温材料对L型以及T型节点的保温节能性能最好,并且能有效减少因外界温度变化对节点的热工性能产生的不利影响。此外硬泡聚氨酯对L型以及T型节点混凝土剪力墙部分的保护效果很好,均能较大幅度的减小剪力墙内外表面产生的温度应力以及位移,但是在L型节点填充墙内表面产生的温度应力较大。通过模拟四种不同窗框安装位置的预制夹心保温外墙板的温度场以及热流密度场可以得出,使用第一种窗框安装位置进行安装窗框,外墙板的保温节能效果最好。此外通过模拟四种不同窗框安装位置的预制夹心保温外墙板的等效应力场以及合位移场可以得出,在第一种窗框安装位置下,窗洞口四周产生的温度应力大大减小,并有效地抑制了窗洞口四周温度裂缝的产生,延长了预制夹心保温外墙板的使用寿命,提高了墙体的耐久性能。本文对装配整体式住宅的热桥部位进行了深入的研究分析,结论可以为西安地区高层混凝土结构热桥的保温研究及设计工作提供参考依据。
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