MCI模板复合现浇混凝土剪力墙自保温体系的构造优化与温度效应研究

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目前,夏热冬冷地区的节能技术大多照搬北方做法,很少结合当地环境气候特点进行研究。本文立足于湖南地区,通过对国内外建筑节能与结构一体化技术对比和经验借鉴,提出MCI模板复合现浇混凝土剪力墙自保温体系。  结合长沙地区气候特征,提出温度荷载的四种工况。通过对空气综合温度的一阶傅里叶级数取极值,得到四种工况下最不利空气综合温度取值。运用傅里叶热传导微分方程,求出MCI体系四种工况下的温度场并确定MCI体系各构造层的最大年温度荷载。在温度场分析的基础上,分别就MCI体系表面结露和内部结露展开分析,根据分析结果给出结露预防的途径和具体措施。  通过对MCI体系热工性能研究,确定最小XPS板厚度;借助ABAQUS有限元软件,采用“控制变量法”,主要针对 MCI模板的规格尺寸、保温渐变层的材料选用和设置、挤塑板开槽设计以及外贴面砖的可行性等体系构造设计和材料选用上可能引起开裂问题的因素逐一进行数值分析。根据分析结果,提出MCI模板构造优化和材料选用建议,为节能结构一体化技术的优化设计提供参考。  选取长沙市某高层剪力墙结构体系一面带窗洞口外墙作研究对象。采用ABAQUS有限元软件,模拟该地区最不利温度荷载作用下MCI体系的温度效应,重点研究窗洞口四周温度场、应力场和变形的分布规律,探讨MCI体系裂缝成因和重点抗裂防护区。主要研究成果有:(1)发现MCI体系温度场在立面和厚度方向的分布规律,验证了保温层和保温渐变层的保温隔热性能;(2)总结了MCI体系最大主应力的分布规律,并通过对窗洞口8个方向最大主应力分布规律的研究,定量地确定窗洞口四周的抗裂防护范围。(3)通过对六个应力分量的研究,分析体系产生开裂空鼓的原因并确定水平裂缝、竖向裂缝和斜裂缝可能出现的位置;(4)通过对应力分量沿体系厚度方向分布规律的研究,发现开裂风险较大的构造层和界面位置;(5)从水平变形、竖向变形、厚度变形和总变形四个方面对体系在立面和厚度方向的形变进行全方位研究,总结变形规律并提出变形控制的建议。
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