外墙整体化模板连接件密度及直径对系统传热的影响.doc

1、外墙整体化模板连接件密度及直径对系统传热的影响【摘要】节能减排已经成为当今社会发展的趋势，随着社会的进步及人们生活水平的提高，地球资源也已消耗殆尽，如何在以后的发展中节约能源的问题日显严峻，本文提出了整体化的概念并对其中的连接件的密度及直径对系统传热的影响做了详细的分析，整体化模板不同于传统的模板，是一种免拆的模板系统，它不仅施工进度快，整体造价低，具有良好的经济性能，而且兼有外墙保温的性能，在以后的推广中有很大的潜力，市场前景良好。 【关键词】整体化模板；连接件 中图分类号：C29 文献标识码：A 引言 外墙整体化模板是一种免拆卸的永久性模板，该模板不仅具有支撑成型的功能，而且可成为建筑结构

2、中的保留部分。此外模板还具有保温功能，大大节约了劳动量和装修费用。利用整体化模板可节约大量拆卸模板和倒运模板的费用，降低了工程造价。风荷载产生负压的破坏作用不容忽视，因此有必要采用连接加固来确保系统在不可预见情况下的安全性。要求制作连接件的材料为不锈钢或者表面经过防腐处理的金属;塑料套管和圆压盘应采用尼龙等材料制成。整体化保温板中的连接件存在热桥效应。由于不锈钢材质的连接件顶部大多数没有做防热桥处理，容易导致热桥部位水蒸气冷凝而使连接件锈蚀，在模板表面常可见连接件部位发黑、局部剥落直至影响整个模板体系的质量。另外，连接对整体化模板体系的紧固性和安全性也存在负面影响。首先，连接件对整体化模板面层

3、的抗开裂性有负面作用。在热应力作用下，整体化模板的各面层由于线胀系数不同导致热胀冷缩程度各不相同，面层的较大变形在受到相对较硬的圆盘的限制，圆盘周边较易开裂。其次，整体化模板受到负风压作用时，连接件这个刚性支点限制了整体化模板两个连接件之间的模板出现的弯曲变形，应力集中无法释放，使其中央部位弯曲变形增大，易造成外饰层的脱落。 连接件计算中基本假设 为了评价连接件对系统传热的影响，首先计算没有安装连接的系统的传热系数，然后在同一个系统中安装相应数量和直径的连接件，再计算其传热系数，上述传热系数的差值除以连接的个数，即得到单个连接件对系统传热贡献值的增加量。为了研究连接密度和连接件直径对系统传热贡

4、献值的影响，在不影响需要的精确性的前提下，做了如下假设:第一，连接件分别与 XPS 板、水泥砂浆和混凝土接触，但与 XPS 板结合面较大，故只考虑锚栓在 XPS 板内的部分作为研究对象，忽略 XPS 板与混凝土接触的部分；第二，忽略真个系统的纵向的传热，只考虑系统横向的传热系数;第三，连接在墙体上为均匀分布，每平方米上连接件个数相等；第四，连接件为各向同性材料，忽略塑料套管的影响，看成直径为D 的简单圆柱体，并假定连接件与 XPS 板接触紧密，没有空腔。 传热模型的推出 首先计算墙体各部分材料的热工参数，如表 3.1 所示。对于多层材料平行墙体，总热阻采用如下进行计算 ,其中，R 总为围护结构

5、总热阻，或传热阻; Ri 为内换热阻，取 =0. 11K/W;Rj 为第 J 层热阻;Re 为外换热阻，取 0. 04 K/W。对于一定面积的墙体，假设每平方米分布连接件的个数为 n，则连接件的密度为 n 个每平方米，热阻分别为，对于单位面积的墙体，由于保温层包含连接件和 XPS 板，属于复合材料构件，其热阻可视为并列关系：，连接件截面面积，则 XPS 保温板的面积,由此热阻的简化公式,传热系数为 计算结果及分析 利用以上所导出的公式，先分析连接件密度的对传热的影响，所得出的计算结果如表 4.1 所示。 表 4.1 传热系数计算表 连接件密度（个/) 系统传热系数（加连接件）W/（K） 系统传

6、热系数（无连接）W/（K） 单个连接件对系统传热贡献值W/（K） 是否满足标准 2 0.5363 0.5303 0.00302 是 3 0.5393 0.5303 0.00301 是 4 0.5423 0.5303 0.00301 是 5 0.5453 0.5303 0.00301 是 6 0.5483 0.5303 0.00301 是 7 0.5513 0.5303 0.00300 是 8 0.5543 0.5303 0.00300 是 9 0.5573 0.5303 0.00300 是 10 0.5603 0.5303 0.00300 是 20 0.5898 0.5303 0.00297

7、是 30 0.6189 0.5303 0.00295 是 40 0.6475 0.5303 0.00293 是 50 0.6758 0.5303 0.00291 是 由表中数据可见，随着连接件密度的增加，单个连接件对系统传热的贡献值是减小的趋势，可以得出，当连接件的密度为 2 个/m2 时，单个连接件对系统的传热贡献值为最大 0.00302W/（m2K） ，满足国家规范标准的要求。所以，钢钉形式的连接件是可以采用的。实际中所用的连接件的数量范围内，单个连接件对系统传热的贡献值基本稳定。随着连接件密度的增大，传热系数增加，基本上呈现线性关系。 如果改变连接件的直径，由推导出的公式得出的传热系数如

8、表 3.2所示。 4.2 传热系数计算表 连接件直径（mm) 系统传热系数（加连接件）W/（K） 系统传热系数（无连接件）W/（K） 单个连接件对系统传热贡献值W/（K） 是否满足标准 2 0.5343 0.5303 0.00079 是 2.2 0.5351 0.5303 0.00096 是 2.4 0.5360 0.5303 0.00114 是 2.6 0.5370 0.5303 0.00133 是 2.8 0.5380 0.5303 0.00155 是 3 0.5392 0.5303 0.00178 是 3.2 0.5404 0.5303 0.00202 是 3.4 0.5417 0.53

9、03 0.00228 是 3.6 0.5431 0.5303 0.00255 是 3.8 0.5445 0.5303 0.00284 是 4 0.5477 0.5303 0.00347 是 4.2 0.5477 0.5303 0.00347 是 4.4 0.5493 0.5303 0.00381 是 4.5 0.5502 0.5303 0.00398 是 4.6 0.5511 0.5303 0.00416 否 4.8 0.5529 0.5303 0.00453 否 注：计算连接件对传热贡献值得影响，以每平方米 5 个连接件的数量计算。 从上述表格可以看出，当连接件的直径在 3.4mm 以内时，

10、随着连接件直径的增加，单个连接件对系统传热的贡献值与其呈线性变化，当连接件的直径大于 3.4mm 时，随着直径的增加，单个连接件对系统传热的贡献值增加的速度加快，呈曲线上升的关系。当锚栓直径增加到 4.6mm时，单个连接件对系统传热增加值 0.00416W/(m2K） ，不满足小于国家标准规定值 0.004W/（m2K） ，所以，建议采用直径 4.6mm 以下的连接件。结论 本文提出了整体化模板的概念，它相对与传统模板有特有的优势。利用热阻知识分析了连接件密度和直径对系统传热的影响。分析表明，密度越大，单个连接件对系统传热贡献越小;直径越大，单个连接件对系统传热贡献越大，并且最终提出了采用 4.6mm 以下直径连接件的建议。