轻钢龙骨外墙节能设计方案研究

为进一步探讨优化轻钢龙骨复合墙体节能设计的有效途径,扩大其在我国严寒地区应用,采用热电偶测温方法进行腹板开孔、带外保温层腹板开孔两个方案的轻钢龙骨复合墙体传热性能的试验研究,重点考察墙体的传热系数和测点温度。试验结果表明:腹板开孔节能设计方法可以降低轻钢龙骨墙体的热损失,削弱龙骨所在部位的热桥效应,显著提高墙体的保温性能。两种试验方案的墙体传热系数分别为0.315,0.250 W/(m2.K),可以满足我国严寒地区居住建筑围护结构节能50%的传热系数限值要求。选用JG/T182—2005《低层轻型钢结构装配式住宅技术要求》推荐的轻钢龙骨规格,组成标准轻钢龙骨复合墙体,采用ANSYS有限元模拟对比分析4类墙体的平均传热系数、温度场,进行墙体的经济性比较,提出符合我国严寒地区(如哈尔滨市)建筑节能标准的轻钢龙骨复合外墙节能设计方案。     

新型腹板开孔HF2轻钢龙骨复合墙体传热参数数值分析

以腹板开孔及不开孔HF2轻钢龙骨复合墙体作为研究对象,通过ANSYS数值模拟分析龙骨高度、厚度、闭合区高度比对传热及热桥效应的影响。对HF2轻钢龙骨复合墙体承载力、保温性、耐久性进行简述。同时,对影响墙体传热性能的三个孔洞参数进行分析,包括:孔的长度、孔的宽度、腹板开孔排数。研究结果表明:腹板开孔能够有效地减少HF2轻钢龙骨复合墙体热量损失,降低热桥效应;龙骨高度增大,厚度减小,闭合区高度比减小均能使墙体传热系数减小,以满足保温要求。孔洞长度、开孔排数对墙体传热性能有较大影响,孔洞宽度几乎无影响。     

腹板开孔轻钢龙骨墙体的传热性能

以腹板开孔轻钢龙骨复合墙体为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立了开孔轻钢龙骨墙体传热性能的有限元分析模型。对比分析了相同条件下开孔轻钢龙骨墙体与不开孔轻钢龙骨墙体的传热系数,在此基础上对孔洞排数、孔洞几何尺寸进行了参数分析,得到孔洞排数与孔洞长度是影响腹板开孔轻钢龙骨墙体传热性能主要参数的结论,上述研究可为轻钢龙骨墙体在我国寒冷地区的应用提供设计参考。     

轻型竹木复合墙体的热工性能试验研究

为研究轻型竹墙的热工性能,促进推广此类新型轻质墙材在节能建筑中的应用,设计并制作了2片轻型竹墙、1片轻型木墙以及1片轻型竹木复合墙,并进行了墙体的防护热箱试验,实测获取了墙体的热阻和传热系数。结合已有文献中轻钢龙骨墙体的热工性能的试验研究结果,对轻型竹墙、轻型木墙以及竹木复合墙体等的热工性能进行了比较研究。根据ISO 6946:2007的平均传热系数计算方法对轻型竹墙、轻型木墙以及轻型竹木复合墙体的稳态传热性能进行了计算和有限元分析,验证了有限元分析的可行性。基于有限元模型分别以材料的导热系数、龙骨间距、龙骨厚度及墙内钉间距为参数对3种轻型竹木墙体的热工性能进行了模拟分析。结果表明：轻钢龙骨墙体的传热系数最大,轻型竹墙与木墙的传热系数相近,说明以竹代木的设计理念是可行的;龙骨材料的导热系数垂直积层方向变化对墙体的热工性能影响较大;增加龙骨间距可适当减小墙体的传热系数,而增大龙骨厚度则可大幅减小墙体的传热系数;墙体热工性能受墙内钉间距影响较小,钉间距超过150mm时可忽略其影响。     

轻钢龙骨墙体经济性研究

采用黑龙江省相关定额作为计价依据,进行了轻钢龙骨复合墙体价格组成分析。为使轻钢龙骨复合墙体满足哈尔滨地区建筑外墙节能标准,依据保温性能相近原则,进行了轻钢龙骨墙体与8种常用墙体的造价、自重和占用空间对比分析。分析表明,轻钢龙骨复合墙体的价格在100～180元/m2之间,其中材料价格组成中岩棉所占比重最大,占总价格的40%～50%;龙骨腹板开孔后墙体材料价格升高0.4%～0.5%,加20mm厚苯板外保温后墙体材料价格升高13%～20%。对比分析表明,轻钢龙骨墙体具有保温性能优越、价格适中、墙体厚度小等特点,综合效益突出,具有在哈尔滨地区推广使用的前景。     

轻钢龙骨秸秆复合板双层墙体隔热性能研究

采用秸秆芯板复合无机面层形成的秸秆复合墙板具有有效利用可再生资源、保温性能好、适应工业化生产的特点,与轻钢结构结合,能充分发挥其装配化构件的特性,具有良好的发展前景。对结合轻钢龙骨,两侧安装秸秆复合墙板的双层墙体隔热性能进行了试验研究,双层秸秆复合墙体具有良好的隔热性能,添加聚氨酯保温层的秸秆板双层墙体传热系数达到0.34 W/(m~2·K),符合建筑节能75%的要求,节能性能优异。     

国内钢结构住宅外围护体系应用现状

本文以5个钢结构住宅工程案例为对象,介绍了ALC板、DK保温复合板、太空板、轻钢龙骨整体挂板以及轻钢龙骨灌浆墙体5种外墙系统,并将其归纳为嵌挂结合式、整体外挂式以及轻钢龙骨灌浆式三种类型。并重点介绍了每种类型外围护体系的优缺点以及应用范围,从施工安装速度、防雨性能、保温性能等方面分析了三类外墙系统的优缺点,指出整体外挂式的最大优势在于施工速度快,轻钢龙骨灌浆墙体的最大优势是防雨性能较好,而嵌挂结合式外墙的各项性能比较平均。     

HF2轻钢龙骨复合墙体传热分析

以腹板开孔HF2轻钢龙骨复合墙体作为研究对象,进行传热性能分析,通过对比腹板开孔及不开孔HF2轻钢龙骨复合墙体的温度场、热流密度场及龙骨影响范围等,来研究腹板开孔对该墙体传热性能的影响,同时,对截面参数:龙骨高度、龙骨厚度、龙骨截面参数进行传热分析。研究表明,腹板开孔能有效降低热量损失;龙骨高度越大,龙骨厚度越小,利于提高墙体保温隔热性能;龙骨截面宽度不宜过大或过小。     

双C型冷弯薄壁复合墙板系统抗火性能研究

为研究双C型冷弯薄壁复合墙板系统的抗火性能,运用经试验验证的复合墙板系统温度场的ANSYS分析方法,分析了不同影响因素对复合墙板在火灾下轻钢龙骨的升温规律的影响.结果表明,防火面板厚度、防火面板材料、墙体填充物和墙体厚度对轻钢龙骨升温影响较大,而轻钢龙骨厚度、轻钢龙骨间距对轻钢龙骨升温影响较小.对81个不同影响因素的复...     

冷弯薄壁型钢-竹胶板组合墙体传热性能试验研究

以冷弯薄壁C型钢与其两侧竹板条为组合龙骨,龙骨上下顶面与竹胶板采用胶黏剂复合,并通过内填和外贴保温隔热材料形成节能环保型钢-竹组合墙体。以墙体夹芯层填充材料种类、有无设置外保温系统及试件厚度为基本参数,对13个组合墙体试件进行传热性能试验研究,观察墙体龙骨处热桥效应和试件表面的温度变化,分析填充材料、试件厚度、挤塑聚苯板外保温系统等因素对墙体保温性能的影响,并在此基础上进行组合墙体传热性能试验值和理论值的比较分析。结果表明,内填保温玻璃棉和聚氨酯发泡的钢-竹组合墙体均具有良好的保温效果,其传热系数为0.145~0.387 W/(m~2·℃),聚氨酯型墙体保温性能优于玻璃棉型墙体,挤塑聚苯板外保温系统可降低组合墙体的热量损失,从而削弱组合龙骨所在部位的热桥效应,其影响随着保温效果的提高逐渐减弱。利用防护热板法测量墙体主要材料的导热系数,据此计算墙体传热系数,其计算结果与实测结果吻合良好,平均误差约为5%,说明可通过理论分析获得较可靠的钢-竹组合墙体传热性能评价结果。     

纤维增强水泥板-EPS轻质混凝土复合整体式隔墙板

普通建筑条板因接缝材料、施工工艺等原因易出现墙体开裂,一种采用轻钢龙骨和纤维增强水泥板为骨架内填充EPS轻质混凝土复合而成的整体隔墙具有突出的防裂、抗震性能,同时兼具保温隔热、隔声、防火等综合性能的实心墙体.文章介绍了整体隔墙的施工过程及相关性能,并进行了社会经济效益分析.     

设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体受力性能试验研究

为达到节约钢材和满足节能建筑保温要求的双重目的,提出一种设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体。墙体采用蒙皮板作为永久模板,轻钢龙骨为骨架,现浇不同密度(300、400kg/m³)的泡沫混凝土后成型。分别对采用钢网片蒙皮板的轻钢龙骨蒙皮板复合墙体以及带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行单调加载试验,对带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行低周反复加载试验。研究结果表明:相较于高强度水泥压力板,钢网片作为蒙皮板能够有效提高墙体的受剪承载力和延性;泡沫混凝土能够改善轻钢龙骨蒙皮板复合墙体的延性,并且可以将墙体的受剪承载力提高50%左右;泡沫混凝土密度在300~400kg/m³范围内增大,墙体的受剪承载力与延性均显著提高,承载力退化变慢,耗能能力增强,抗震性能提高。提出了保温和承重双控理念,可根据墙厚和受剪承载力要求选取不同的泡沫混凝土密度。     

预制轻钢混凝土外挂墙板抗弯性能试验

新型预制轻钢复合混凝土外挂墙板是一种结构保温一体化预制外挂墙体系统,以轻钢龙骨为骨架,以高性能混凝土板作为外面板与龙骨通过剪力钉连接,内填保温材料并辅以水泥纤维板为内面板形成一体化墙板,工厂预制,现场吊装,起到建筑外围护作用。通过对该组合墙板四点弯曲试验结果与有限元模拟结果的对比,得出了不同构造对组合墙板抗弯性能的影响规律。试验结果表明:该墙板具有良好的整体受力性能,墙体中的轻钢龙骨对整体的抗弯承载力贡献较大,可明显提高组合墙板的刚度。有限元模拟结果表明:增加混凝土厚度可以提高墙板整体受力性能,但提升幅度不大;为提高墙板保温性能而设置的保温层的厚度对墙板承载力有较大影响。     

轻钢龙骨复合墙体抗侧性能试验研究

通过对四片轻钢龙骨复合墙体在低周往复水平荷载作用下的试验，对轻钢龙骨复合墙体的抗侧性能进行了研究，分析了洞＇口，斜支撑、蒙皮对墙体抗侧力的影响，推荐了开洞复合墙体抗侧力影响系数的计算公式。研究表明，在考虑蒙皮作用下，轻钢龙骨复合墙体具有良好的抗侧性能，这种结构形式可以完全应用于多层住宅。     

轻钢龙骨复合墙体三维导热有限元分析

本文利用有限元软件ANSYS对C型轻钢龙骨复合墙体进行了三维导热数值模拟，着重进行了腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的导热计算，根据模拟得到的墙体热流量场、温度场，分析了开孔排数、开孔的长度、宽度、孔的横向间距和纵向间距以及龙骨翼缘宽度对墙体导热性能的影响情况和热桥问题。模拟分析结果表明：基于腹板开孔的轻钢龙骨复合墙体能有效降低热桥效应，合理选取开孔参数，即可使其平均传热系数很好地满足寒冷地区的节能使用要求，使其在我国寒冷地区作为住宅外墙推广应用成为可能。     

新型轻钢龙骨板式结构体系的设计与研究

在分析各类冷弯薄壁轻钢结构体系的基础上,提出一种工业化程度较高的新型轻钢龙骨板式结构体系并进行实例设计.该体系采用自主研发的新型轻钢龙骨板式墙体,实现了轻钢桁架纵向、横向连接及结构保温一体化墙体体系;新型组合轻钢复合井字楼盖实现了结构-隔声-保温-设备管线一体化,装配化程度高,可在各类轻钢住宅中推广应用.     

轻钢骨架-石膏基砂浆复合墙体的工程应用研究

轻钢骨架-石膏基砂浆复合墙体是采用轻钢龙骨和钢板网作为骨架,以石膏基胶凝材料和聚苯颗粒为喷筑浆料,采用机械喷涂方法在轻钢骨架两侧整体喷筑复合而成的墙体。石膏基砂浆以脱硫石膏或磷石膏等工业废弃物为主要原材料,与聚苯颗粒通过科学配比配置出石膏基喷筑砂浆,具有利废减排的作用。喷筑形成的墙体具有良好的保温隔热、隔声、抗震等综合性能,喷筑施工效率高,机械化程度高,具有良好的经济效益和社会效益。     

轻钢龙骨复合墙体节能设计方法与研究进展

轻钢龙骨结构体系作为一种节能、环保、施工效率高的结构形式,近年来在住宅建筑中运用日益广泛。但由于钢材的高导热性,钢龙骨处极易形成热桥,导致墙体内表面温度低,容易结露。在严寒地区应用这种结构墙体,热桥现象更为突出,同时还会对人体造成较强的冷辐射,使人体感觉不舒适。因此,深入研究轻钢龙骨复合墙体的节能设计方法,对于在严寒地区推广应用这种结构体系具有重要意义。详细介绍轻钢龙骨复合墙体的两种常用节能设计方法（外保温法和轻钢龙骨腹板开孔法）和两类外墙传热性能的分析方法（数值方法和物理试验研究法）,最后介绍轻钢龙骨复合墙体传热性能的研究进展。     

开孔龙骨墙体标准单元抗弯性能分析

利用ABAQUS建立腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,在验证了模型可靠性的基础上,考虑腹板开孔排数、钢板厚度、腹板高度等参数的影响,对腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的抗弯性能进行分析,分析墙体的破坏模式并确定影响墙体抗弯性能的主要因素。分析表明,在开孔比例相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度显著提高,但抗弯承载力的提高幅度相对较小。综合考虑墙体造价与保温性能等因素,增加龙骨板件厚度是提高墙体抗弯刚度与抗弯承载力的最有效方式。天地龙骨腹板开孔不明显降低墙体抗弯性能,为提高墙体保温性能,可将天地龙骨腹板通长开孔。     

蒸压纤维水泥板覆面轻钢龙骨式复合墙体抗剪性能试验研究

为研究采用蒸压无石棉纤维素纤维水泥板(CCA板)覆面的轻钢龙骨式复合墙体的抗剪性能,进行了13片足尺墙体的水平单调加载和低周反复加载试验。试验结果表明,采用CCA板覆面轻钢龙骨式复合墙体的破坏主要表现为自攻螺钉连接处的CCA板拉裂或者螺钉拔出,最终CCA板失去传递剪力的能力而破坏,轻钢龙骨未发生明显破坏。基于试验结果,得到了各类CCA板覆面墙体的屈服荷载、最大荷载、破坏荷载以及位移延性系数等性能指标。最后,分析了CCA板厚度、密度以及加载方式对轻钢龙骨式复合墙体受剪性能的影响,并与OSB板、石膏板覆面墙体进行了比较。