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带双梁的框架结构节能体系及其热工性能分析(2)

人气指数: 发布时间:2013-10-29 11:57  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 黄靓 王辉 蒋文龙
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  2.3分析结果及讨论

  采用有限元仿真软件Fluent分别对普通钢筋混凝土框架结构体系和带双梁的框架结构体系的典型单元进行计算分析,对两者的总传热量、单位面积传热量、热桥传热量、单位面积热桥传热量进行比较,两种结构及其梁、柱的温度场分布对比分别见图7~图9,计算对比结果见表2.

  (a)普通框架

  (b)带双梁框架

  从传热过程来看,由于室内外存在18℃的温差,热量从室内向室外传递,普通框架结构的梁、柱部分只有钢筋混凝土一种传热介质,是典型的热桥,热量在梁、柱部分损失很大.而对于带双梁的框架结构,热量在柱子部分的传递主要从钢筋混凝土柱子内壁到加气混凝土墙体内壁再传到室外,多了一层加气混凝土墙体保温层,热阻增加,传热减少;从梁部分传递主要是从钢筋混凝土梁内壁到中间的挤塑聚苯板,再传到外叶梁内壁,然后传到室外,中间多了一层挤塑聚苯板,热阻增大,传热减少.

  从上述的计算结果来看,普通框架结构的梁、柱总传热量占整个单元总传热量的71%,热桥的能量损耗很大,而带双梁的框架结构梁、柱总传热量的比例为37%,通过梁、柱的能量损失大幅降低,降幅为48%.在外界条件一致的情况下,带双梁的框架结构单位面积的热流量为15.8W/m2,与普通框架结构相比降低了59%,单元总的传热量明显降低;而带双梁的框架结构梁、柱单位面积热流量相较普通框架结构降低了79%,有效消除了梁、柱处的热桥影响,保温隔热效果显著.同样从温度场的分布图可以看出,普通框架结构的梁、柱是典型的热桥,而带双梁的框架结构梁、柱因经过处理,形成良好的隔断,消除了热桥的影响.

  瞿燕等人[12]对大量实际工程进行统计得出外墙热桥(如梁、柱、楼板等)部分占整个外墙的面积按照建筑层数分为4类:1)4~6层:40%;2)7~11层:80%;3)12~17层:90%;4)≥19层:96%.由此可看出由于高层建筑的结构形式主要为剪力墙结构,其外墙钢筋混凝土的面积远远大于主墙体的面积,即热桥面积随着建筑层数的升高而不断增大,热桥部分的能量损耗也会相应增大.由上文的分析可知,当梁、柱面积比为30%时,带双梁的框架结构总传热量相较普通框架结构降低了59%,若随着建筑层数上升,热桥面积比重达到90%时,带双梁的框架结构梁、柱处的节能比例将达到77.4%,节能效果显著.

  3结语

  带双梁的框架结构节能体系,是结合现今建筑市场发展需求和国家推进节能政策的创新科研产物.该结构体系的双梁中填充保温材料,柱子有新型保温隔热墙材包围并与外界隔绝,墙体采用新型保温隔热墙材,与普通框架结构相比节能59%,梁、柱部分的热流量降低了79%,有效消除了梁、柱处的热桥影响,节能保温效果显著.

  对带双梁的框架结构节能体系的设计方法及其性能的研究,为今后的新型节能体系的设计提供了新思路与依据,也有助于节能政策与新墙材的推广与应用.

  参考文献

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