结构—功能一体化复合相变楼板结构设计及性能研究

发布时间：2020-08-03 12:15

【摘要】：我国目前建筑发展需求大以及人民生活水平得到很大的提高,然而伴随着的问题却是全社会总能耗中有1/3左右来自建筑能耗,并呈现继续增加趋势。建筑能耗的增加以及人们对于建筑舒适性的需求,使得众多学者在节能建筑上进行了许多研究。相变材料在建筑中的应用成为了实现建筑节能的有效方法和研究方向之一。利用相变材料的潜热蓄热功能可以起到建筑调温、辅助蓄热、余热存储、太阳能存储等作用。本文利用实验与模拟相结合的方法,探究相变材料在建筑构件中的应用,开发一种新型楼板构件既能满足建筑结构功能上的要求又增加相变材料在建筑节能领域中应用的方式。本研究首先采用宏观封装相变材料的方法,将相变材料封装于薄壁钢球内,封装相变材料的质量约占封装后钢球总质量的67%,这种封装方法应用到围护结构中能大幅度提升相变材料在围护结构中的占有率。其次,结合空心板技术以封装有相变材料的薄壁钢球作为内置填充体制备复合相变楼板。重点研究了这种复合相变楼板调温性能和力学性能,同时利用COMSOL有限元软件进行建模分析,得出各个分析结果与实验对比,论证此复合楼板的研究价值和应用意义。主要包括:(1)通过设计和制作4种不同空心率的复合相变楼板和对照组实心楼板,进行热工性能检测实验,研究分析了这种复合楼板在升温降温的热循环中,相变材料对楼板和室内的调温效果,得出相变材料能降低楼板内表面温度峰值和室内温度峰值,并提高温度谷值,延缓温度上升和下降,对房屋的温度调控有一定效果。并引入平均温度波动值来评价其调温效果,比较不同类型楼板的调温差异。(2)在热工实验的基础上用COMSOL建模分析,在热工实验得到的边界条件下,比较COMSOL模拟复合楼板的调温效果和实验调温效果之间的差别。用实验与模拟相结合的方式,从多角度分析得到的结果,找出节能效果最优组合,为以后的建筑节能设计提供参考。(3)对制备得到的各类型复合相变楼板进行集中荷载作用下力学性能测试,并与实心板力学性能进行对比。描述了几种楼板的破坏形态,分析加载过程中,楼板的位移曲线、板内钢筋应力应变、板底裂缝开展情况,测得本复合相变楼板在设定厚度尺寸下的极限承载力。通过力学性能实验探究复合相变楼板与实心楼板之间的受力差别。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU318
【图文】：

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图 1-3 空心楼板组装图图 1-4 空心楼板内部构造图Fig.1-3 hollow floor assembly drawing Fig.1-4 The internal structure of a hollow floor图中球体为塑料球，起到减少混凝土用量，减轻建筑自重的作用。表 1.2 给出了此种空心板相关参数，可以看出楼板厚度为 280mm，塑料球直径为 225mm 的情况下，结构构件自重仅为 4.6kN/m2，而国内住宅楼楼板厚度一般在 100mm 左右[23]，其自重已达 3.9 kN/m2，如果按 280mm 计算其结构自重将达 10 kN/m2。从图 1-5可以看出在球与球之间形成型似肋梁的混凝土结构，塑料球将内部混凝土替代使楼板内部形成如密肋楼盖一样。综上所述，空心楼板相较于一般楼板，不仅在成本上花费较少，在结构性能上也较为优异，同时对于建筑外形来说，使用空心楼板则更美观，更整齐。

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空心楼板组装图图 1-4 空心楼板内部构ollow floor assembly drawing Fig.1-4 The internal structure of a塑料球，起到减少混凝土用量，减轻建筑自重的作用。表数，可以看出楼板厚度为 280mm，塑料球直径为 225mm为 4.6kN/m2，而国内住宅楼楼板厚度一般在 100mm 左右[如果按 280mm 计算其结构自重将达 10 kN/m2。从图 1-5可似肋梁的混凝土结构，塑料球将内部混凝土替代使楼板内上所述，空心楼板相较于一般楼板，不仅在成本上花费较异，同时对于建筑外形来说，使用空心楼板则更美观，更整

【参考文献】