装配式日光温室柔性复合墙体性能测试与分析

为解决装配式日光温室柔性墙体蓄热能力不足的问题,该研究通过在墙体内侧附加蓄热层的方式,设计了一种集蓄热、保温和防水多功能于一体的装配式柔性复合墙体。首先,通过对多种材料进行综合性能评估,筛选出优质的表层材料和保温材料,将其复合制成柔性保温墙体;其次,将水、沙子、相变水凝胶(phase change hydrogel,PCH)作为蓄热层固定在柔性保温墙体内侧,从而形成柔性复合墙体;最后,在4个模型温室中分别对墙体进行性能测试,以未附加蓄热层的柔性保温墙体为对照(CK),分析试验墙体的蓄热和保温性能。单一墙体材料的性能测试结果表明,表层材料中镀铝编织布、黑色淋膜毡抗拉性能好且不透水,断裂强力分别为1.06、0.56 kN,断裂伸长率分别为30.99%、65.91%;保温材料中再生棉、太空棉和空气柱保温效果较好且使用成本低,热阻值分别为0.30、0.50、0.76(m^(2)·℃)/W。柔性复合墙体的性能测试结果表明,所有处理中5 kg/m^(2) PCH柔性复合墙体的蓄热和保温性能最佳,热阻值为2.50(m^(2)·℃)/W,单位面积累计吸热量与放热量分别为1.48、1.13 MJ/m^(2);在典型晴天和阴天条件下,该处理的夜间室内平均温度分别比CK提高了3.08、1.87℃。上述分析结果表明,通过在柔性保温墙体内侧附加相变蓄热层的方式,能够增强墙体的蓄热和保温性能。研究结果可为今后装配式日光温室柔性复合墙体设计及材料选择提供理论依据。

模卡砌块组合保温墙体热工性能及其经济性分析

随着超低能耗建筑、近零能耗及零能耗建筑的发展,新型外墙围护结构引起广泛地研究和重视.模卡砌块作为一种新型外墙自保温技术,开始在上海、江苏等国内一些发达地区被试点和应用,但目前暂无相应规范指导,其热工性能及经济性仍缺乏系统性研究.文中以夏热冬冷地区某公共建筑为例,采用DeST能耗模拟软件,建立了传统外保温墙体、模卡砌块组合保温墙体三维分析模型,研究了膨胀聚苯板、岩棉板、聚氨酯板、挤塑聚苯板4种不同类型保温材料及6种不同厚度(30、50、70、90、110、130 mm)下模卡砌块组合保温墙体的热工性能.进一步,采用净现值法,对不同工况下的砌块组合保温墙体进行了经济性分析.研究表明:在相同外墙保温厚度下,聚氨酯板的保温效果最佳;不同保温材料厚度对应的净现值都呈现出先上升后下降的趋势,结合净现值和节能率,其最优厚度分别为70、70、40、60 mm,对应的节能率分别在达到我国建筑节能65%的标准上再降低7.08%、6.81%、5.1%、6.5%.

相变墙体应用于办公建筑的多目标优化设计

以寒冷地区某办公建筑为例,基于TRNSYS建立了相变材料应用于建筑南外墙内侧的仿真模型,利用jEPlus+EA平台的NSGA-Ⅱ算法对建筑冷、热负荷进行了多目标优化设计,应用乌托邦点法对帕累托前沿解集进行了均衡决策,并对优化方案的相变时间和节能率进行了分析。结果表明:寒冷地区典型办公建筑合理的相变温度范围为17~25℃;以南外墙内侧采用相变材料的房间为计算基准的年均节能率可达7.2%,建筑冷、热负荷可分别减小7.78%、6.04%;最优解方案对于建筑热负荷的增益更高。

干式装配式墙体非均匀性传热规律

干式连接的装配式建筑因连接缝的存在会造成接缝与墙体间的传热不均,对墙体传热及建筑能耗产生重要影响。分析了干式装配外墙的非均匀传热特征,提出外墙内表面的累计温差比T′来评价墙体的传热非均匀性,确定了干式装配墙体传热的非均匀判定准则。提出用热桥影响区域等效传热系数K′_(T)来评价接缝非均匀传热影响区域,分析了非均匀性传热对建筑采暖能耗的影响。结果表明,装配式墙体在接缝两侧的温度波动较大,且墙体构造越复杂波动越显著。干式装配墙体接缝的非均匀影响区域明显大于传统砖混建筑。T′越大墙体传热越不均,建筑采暖能耗越大。接缝宽每增加5 mm导致的墙体传热不均使得建筑能耗变化约为3%~4%,含空气层的预制墙体变化尤为大,约为3.2%~6.7%。

模块化冷弯薄壁型钢结构体系低层村镇住宅设计研究

在传统冷弯薄壁型钢结构体系的基础上,从模块化、装配化角度出发,提出了一种适用于低层村镇住宅的新型结构体系——模块化冷弯薄壁型钢结构体系。首先,简述了墙体模块单元的构成,给出了7种通用标准化墙体模块单元,并介绍了基于通用标准化模块单元的村镇模块化户型构建原则及过程;其次,详述了便于快速装配安装的标准墙体单元间模块化连接方式,对模块连接节点进行了受力分析及数值模拟,并给出了模块化冷弯薄壁型钢结构体系构建的原则;最后,重点介绍了适用于所有冷弯薄壁型钢结构体系的抗剪墙长简化设计方法以及基于模块化冷弯薄壁结构体系的抗剪墙长设计方法,并通过实际案例详述了墙长确定过程,同时对比了不同计算方法的抗剪墙长,进一步验证了所提出的抗剪墙长简化设计方法的可行性。结果表明:所提出的模块化冷弯薄壁型钢结构体系可大幅提高冷弯薄壁型钢结构低层村镇住宅的工业化和产品化水平,大幅缩减了工期;所提出的抗剪墙长简化设计方法可显著降低设计门槛,便于该类体系的推广应用。

“结构-隔热”一体化墙体粮食侧压力下力学性能影响因素分析

“结构-隔热”一体化墙体是一种新型粮食平房仓构件.为研究墙体参数对其在粮食荷载作用下的力学性能影响,通过有限元模拟分析,探究了连接件的直径、间距、墙体厚度及保温板厚度对墙体挠度、应力的影响.结果表明:在常用范围内,连接件直径及墙体厚度对“结构-隔热”一体化墙体的挠度和应力影响较为显著,连接件的间距及保温板的厚度影响较小.墙体挠度随连接件直径的增大而减小,但易出现应力集中、突变现象.墙体挠度随墙厚度的增大而减小,且内外叶墙单独受力,内叶墙在一定范围内越厚使连接件扭曲越小,对结构越有利.研究成果为“结构-隔热”一体化墙体在实际工程中的设计及优化提供参考.

木结构墙体空气声隔声性能

【目的】研究全频段范围内木结构墙体空气声隔声性能,明确限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈,揭示设置隔声垫层、改变骨架类型、设置窗体等设计参数对墙体隔声性能的影响规律,提出高空气声隔声等级的木结构墙体体系,为木结构墙体在装配式建筑中的高效应用提供技术支撑。【方法】通过小尺寸材料层面的阻抗管法试验,比较分析60~6300 Hz频率范围内工业级弹性橡胶板(橡胶板)、聚氨酯橡胶隔音减震板(聚氨酯板)和聚苯乙烯挤塑板(XPS板)等隔声垫层的隔声性能;基于实验室法开展全尺寸墙体在100~5000 Hz频率范围内的隔声试验,通过1/3倍频程频段18个中心频率对应的单值隔声量,得到墙体计权隔声量(R_(w))、频谱修正量和隔声等级,并与装配式建筑中广泛应用的蒸压加气混凝土(ALC)墙体和正交胶合木(CLT)墙体进行比较。【结果】相较同一厚度的聚氨酯板和XPS板,全频段范围内橡胶板的隔声量较高,且其隔声性能随板厚增加而提高,试验范围内,10 mm厚橡胶板隔声效率最高。常规构造木骨架墙体的隔声量整体上随声波频率增加而提高,该墙体体系在125和3150 Hz处分别出现明显的共振隔声低谷和吻合隔声低谷,其R_(w)为43 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为4和3级;在墙骨架和定向刨花板(OSB)间设置10 mm厚橡胶板后,受制于木龙骨的声桥作用,墙体隔声性能提升有限,R_(w)增至45 dB,隔声等级未发生改变,常规构造和设置橡胶板的木骨架墙体体系均不满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。当墙骨架采用轻钢骨架且轻钢骨架两侧均覆面双层石膏板(GB)时,该墙体体系的R_(w)增至50 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级;在石膏板和轻钢骨架间设置10 mm压缩玻璃棉条后,R_(w)增至51 dB,隔声等级未发生改变,该轻钢骨架墙体体系满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。与200 mm厚单层和复合ALC墙体相比,试验范围内轻钢骨架墙体的厚度和面密度分别降低35%和70%,但空气声隔声性能更高;针对道路交通、企业生产经营和日常生活等噪音对应的频率范围(160~630 Hz),该轻钢骨架墙体体系的隔声性能增加明显。在常规构造木骨架墙体基础上开洞安装R_(w)为33 dB的窗体,墙体在全频段范围内的隔声频谱特性曲线未发生明显变化,其R_(w)达44 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为5和4级;常规构造木骨架墙体一侧的GB由单层增至双层、木骨架和OSB间设置10 mm厚橡胶板、木骨架和GB间设置金属减震龙骨制成复合墙体,在复合墙体上安装窗体,该墙体的R_(w)增至48 dB,且在低频段下的共振隔声低谷和高频段下的吻合效应低谷消除或明显变浅,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级,满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。【结果】与木骨架墙体相比,CLT墙体的空气声隔声性能较低;共振隔声低谷、吻合隔声低谷和声桥效应是限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈因素,导致该墙体体系不能满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。将木骨架替换为轻钢骨架,并设置隔声垫层、增加墙面板数量,能够有效提高墙体的空气声隔声性能。

某高层建筑墙体裂缝成因分析及探讨

为探明高层住宅填充墙裂缝产生的原因,阻止裂缝进一步发展,结合太原市某小区高层住宅房屋,开展裂缝的现场实际分布调查研究,并通过统计学的方法,得出结果:墙体损伤为非承重结构构件(填充墙)损伤,裂缝主要为加气混凝土砌块(填充墙)与混凝土剪力墙(承重墙)之间的竖向裂缝、墙体线管位置裂缝、窗角下裂缝和隔墙(非承重构件)裂缝。这些裂缝对主体结构安全性不造成影响,但局部墙体漏雨以及玻璃崩裂,影响观感,且会对使用功能产生影响。建议对产生裂缝的墙体进行封闭处理,避免漏雨对墙体的侵蚀,进而提出裂缝的预防措施,以此提高工程墙体结构的质量。

寒冷地区光伏墙体综合传热特性的数值模拟研究

近年来BIPV项目逐渐增多,对光伏墙体的研究多以光伏组件电热性能为重点,少有结合节能墙体热工性能对不同构造光伏墙体的综合传热特性优化开展的研究。以天津地区为应用场景,分别建立符合天津市居住建筑四步节能设计技术指标的基础墙体、普通光伏墙体和嵌入保温隔热一体化板的新型光伏墙体的传热模型,采用ANSYS FLUENT软件对其温度分布、表面热流密度进行数值模拟,对模拟结果进一步分析获得不同类型墙体的传热系数和光伏组件的电性能。结果表明:较基础墙体,夏季普通光伏墙体内表面得热量可增加46.88%,冬季普通光伏墙体内表面失热量可减少5.47%;新型光伏墙体中的保温隔热层厚度宜不小于20 mm,此时,夏季新型光伏墙体内表面得热量最大可增加18.16%,冬季新型光伏墙体内表面失热量最小可减少20.07%。基于计算结果,寒冷地区的建筑外墙应用光伏组件时,散热构造措施可简化。

预制内外复合保温模壳拼装墙体热工性能研究

为探究预制内外复合保温模壳拼装墙体结构中的卡板连接件对墙体热工性能的影响,通过热工理论计算、试验研究、ANSYS有限元热分析模拟软件3种方法,对比分析了无连接件、不同数量连接件以及双面抹灰不同条件下墙体的传热系数。结果表明:在无连接件条件下,实际墙体热工试验测试值与热工理论计算值的误差较小;连接件数量越多,热桥效应越明显,墙体的热工性能越差;采用有限元模拟软件对墙体进行热工设计结果较精确,可作为设计依据;研究结果可为模壳拼装墙体在超低能耗建筑的应用及能耗分析提供借鉴。

框桁式墙体抗震性能试验及影响因素研究

为研究新型框桁式墙体抗震能力,设计4片框桁式墙体试件进行拟静力试验,对比分析了墙体试件的破坏形态、滞回曲线、承载力、延性及性能特征点。并应用ABAQUS软件建立墙体的非线性数值模型,考虑了轴压比、混凝土强度、配箍率和配筋率等因素的影响,计算得到了荷载-位移曲线,分析了承载力及延性变化特征。结果表明:各墙体试件破坏过程为,内部桁杆先于外框墙肢发生变形并耗能,而后桁杆与外墙肢的底部相交处形成塑性区并破坏;在桁式杆件中配置角钢、增大混凝土强度、配箍率和纵筋配筋率也可提高试件延性,而配置角钢时,配筋率对承载力的影响不明显,混凝土强度较高时,其延性不再明显提高;增大轴压比可提高试件的承载力,但会使试件的延性降低。研究结果可为框桁式墙体抗震设计提供依据。

粉煤灰泡沫混凝土墙体面外偏压承载力数值模拟及简化计算

目的 提出一种粉煤灰泡沫混凝土墙体结构,对墙体进行平面外偏压力学性能研究及参数分析,为该墙体在村镇低、多层建筑中的推广应用奠定基础。方法 设计3种粉煤灰泡沫混凝土墙体模型,采用ABAQUS有限元分析软件对墙体平面外偏压力学性能进行研究;建立104个墙体模型并展开参数化分析,研究高宽比、内置冷拔钢丝间距、冷弯薄壁C型钢厚度等关键参数对墙体平面外偏压力学性能的影响规律;最后建立适用于不同截面参数及高宽比的粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力简化计算式。结果 有限元分析所得墙体损伤位置基本与试验结吻合,墙体极限承载力有限元分析值与试验值之比在1.114~1.147;墙体截面参数中冷拔丝间距对平面外偏压承载力相关曲线的影响为正相关,高宽比、冷弯薄壁型C钢厚度为负相关。结论 平面外偏压承载力简化计算式计算结果基本位于有限元分析曲线内部且曲线趋势一致,可以较为准确地预测粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力,为墙体在工程实践中的设计提供一定理论依据。

农作物秸秆低碳墙体材料研究现状

综述了近年来国内外关于农作物秸秆在建筑墙体材料中的应用及研究进展,从生产技术、制备工艺、配合比设计等方面出发,重点介绍了农作物秸秆低碳墙体材料的力学性能、保温隔热性能、阻燃性能等优良特性,并对农作物秸秆低碳墙体材料现阶段所存在的缺陷和不足给出了合理建议,对其未来发展方向及应用前景做出了展望。

新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

墙体裂缝对建筑热湿环境及能耗的影响分析

建筑表面及内部会因为各种原因出现不同程度的损伤,结构的受损则会影响内部温湿度场的分布,对建筑总能耗也会产生影响。通过实验测试了混凝土及抹面胶无裂缝、1 mm和2 mm预制裂缝宽度试件的等效热湿物性参数,并使用WUFI-Plus仿真软件模拟建筑裂缝出现前后沈阳市室内热湿环境及能耗的变化情况。在裂缝密度为9.04×10^(-3)m^(-1)时,房间每月相对湿度增幅最大。墙体裂缝将导致房间的能耗降低,且随着裂缝宽度及裂缝密度的增大,建筑能耗下降幅度增大。

全钢架保温棉墙体轻简化日光温室的创新设计与建造

为有效解决传统温室造价高、用工多等问题,有效提高日光温室的建造效率,提升设施农业科技水平,创新设计了全钢架保温棉墙体轻简化日光温室。全钢架保温棉墙体轻简化日光温室是以轻质材料保温棉(玻璃丝棉)为墙体(包括后墙、山墙)、以全钢骨架组装配套的日光温室,相对于传统土墙温室,具有建造成本低、建造周期短、施工轻便、建造及拆卸方便,节省土地、不破坏自然环境,抗风、抗压能力强,空间大,有利于组装并应用智能水肥一体化、远程终端控制等物联网设施设备,便于设施园艺新产品、新技术的组装配套等优势。建造1座长70 m、跨度10 m的全钢架保温棉墙体轻简化日光温室,造价约为13.87万元,平均198.14元/m^(2),比传统土墙温室总成本减少3万元以上,适宜在河西走廊及西北地区的戈壁、耕地上推广,特别适合在戈壁荒漠地区开展葡萄、樱桃等园艺作物产品的提早、延迟上市栽培,及其他水果及蔬菜、花卉等园艺作物的1年2茬或周年生产及种苗繁育。

纤维对粉煤灰再生空心墙体抗震性能的影响研究

为了研究添加粉煤灰的再生混凝土墙体的抗震性能,通过对粉煤灰再生混凝土空心剪力墙进行拟静力加载试验,得到墙体在开始受力至产生形变期间,所受力与位移的关系,对比添加无纤维、聚丙烯纤维和聚丙烯-钢混合纤维制成混凝土相应的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。结果表明,使用添加混合纤维的粉煤灰的再生混凝土而制成的墙体具有刚度大、自重轻、抗震性能良好等优势,符合抗震要求,说明了添加粉煤灰的再生混凝土大空心墙体可以应用于普通低矮建筑中。

高层住宅建筑墙体裂缝损伤现场检测与鉴定

针对太原市某高层住宅建筑出现的墙体裂缝和玻璃崩裂现象,开展了现场检测与鉴定工作。分别开展了建筑设计与实际调查、损伤情况入户调查、结构混凝土强度及碳化深度检测、结构构件配筋状况及保护层厚度检测、损伤建筑沉降观测以及损伤建筑承载力验算等研究工作。现场检测与鉴定结果表明:该住宅建筑主体结构的安全性等级为Bsu级,安全性略低于标准中Asu级的要求,但不会显著影响整体承载性。

双层定型相变墙体在合肥地区传热特性的数值模拟

为探究双层相变墙体所使用的相变材料在不同季节下的相变表现,以合肥地区夏、冬两季室外温度数据为背景,基于Fluent焓-孔隙率法,对普通墙体和双层相变墙体的传热过程进行仿真计算。结果表明,在夏季工况下,外相变板的相变温度为36℃的相变墙体综合表现更好,墙体内表面热流密度与普通墙体相比降低了20.53%,平均延迟时间约为普通墙体的1.8倍。在冬季工况下,内相变板的相变温度为14℃的相变墙体内表面温度波幅较平缓,墙体内表面热流密度与普通墙体相比降低了16.25%,它的衰减倍数约为普通墙体的1.2倍。在合肥地区,使用相变温度为36℃的外相变层和相变温度为14℃的内相变层的墙体在制冷、采暖期单位面积可降低热/冷负荷分别为1.86 W、3.75 W,该种墙体具有很好的节能效果和经济效益。

浆纤维对模塑墙体装饰材料物理性能的影响

通过设计并实施一系列试验,评估不同掺量(0%、5%、10%)的浆纤维对模塑材料密度、抗压强度和吸水率的影响。研究发现,随着浆纤维掺量的增加,模塑材料的密度显著下降,从1.798g/cm^(3)下降到1.708g/cm^(3);抗压强度显著提升,从50.04MPa增加到54.72MPa;吸水率显著增加,从1.22%上升到1.78%。因此,浆纤维的掺入对模塑材料的物理性能具有重要影响,可以在材料应用中根据具体需求进行相应调整。