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草砖―混凝土复合砌块的传热研究 　　摘要：草砖建筑是一种环保节能的新型建筑，在重庆的运用还未开始。本文旨在通过热力学模型计算出复合砌块连接墙体的综合K值并与《民用建筑热工设计规范》中允许的外墙最大K值进行比较，判断本文设计的四种复合砌块墙体能否达到保温要求，从而为重庆农村建筑草砖复合砌体的推广运用构建理论依据。并且仿真结果也表明，草砖―混凝土复合砌块组成的外墙K值小于《民用建筑热工设计规范》【1】所规定的限值，满足设计要求。 　　关键词：草砖;复合砌块;热工模型;有限元分析 　　0 引言 　　重庆农村建筑大量使用混凝土砌块砌筑外墙，其保温性能差，如要改善建筑的保温性能，还需要另做保温层，使得建造成本增加。例如用EPS板外墙外保温体系，其综合导热系数在0.55-0.65的范围内，虽说能够达到规范要求，但是保温性能不佳，室内壁的温度常常在露点以下，造成室内空气潮湿。并且EPS板造价高昂，难以在重庆农村建筑中推广普及。因此，解决混凝土砌块承重墙的保温问题，研究兼有保温和承重功能的混凝土复合砌块，是今后建筑节能的发展方向。 　　在本文中，研究了三种不同组合的草砖-混凝土复合砌块外墙保温复合模式，即外墙外保温、外墙内保温、回字形外墙保温三种不同的系统，并同时引入回字形空心外墙作为对比项，列出了这四种不同形式的复合砌体外墙保温能力的优劣。本文的分析方法是，首先根据承载力求出复合砌体中混凝土的部分尺寸，然后根据实际施工经验和单块砌块重量确定复合砌块的整体尺寸，并假定出保温层部分的尺寸。最后根据热工模型和软件仿真确定草砖部分的尺寸并进行对比分析，完成对混凝土复合砌体尺寸大小的优化设计。 　　1 复合砌块厚度研究 　　1.1混凝土部分厚度的确定 　　由于混凝土在复合砌体中起承重的作用，所以混凝土的厚度由房屋的荷载决定。在本文中，为简化模型，将其看成是单一的无筋砌体受压构件。重庆的农村建筑一般是1-2层砌体结构，砌体结构按照承载能力进行设计时，应该按下列公式进行最不利组合计算【2】： （1） 　　 式中：――结构重要性系数，对安全等级为一、二、三级及相应使用年限为50年以上、50年、1―5年的结构构件，分别不应小于1.1、1.0和0.9; 　　 、、――分别为永久荷载在基本组合中起控制作用的一个可变荷载和i个可变荷载标准值的效应; 　　 ――第i个可变荷载的组合值系数，一般情况下取0.7; 　　 ――第i个可变荷载的分项系数; 　　 ――结构构件的抗力函数 　　它在轴心受压时的承载力的计算公式为： 　　（2） 　　（3） 　　 式中，――为经试验统计分析得到的与砂浆强度等级和构件高厚比有关的轴心受压稳定系数; 　　 ――砌体抗压强度设计值; 　　 ――构件截面面积; 　　 ――构件高厚比 　　 ――与砂浆有关的系数，当砂浆强度等级为M2.5时，相应为0.002。 　　联立（1）、（2）、（3）三式，得出。 　　得到需要的砌体部分的截面面积A，最后确定复合砌块的混凝土部分厚度。 　　1.2混合砌块整体尺寸的确定 　　 根据现有的规范和资料可以查出，混凝土由于配比不同，材料不同，它的密度并不确定（也不尽相同）。本文根据实际运用最多的情况，取混凝土的平均密度为2500kg/m3，根据对文献中草砖材料的介绍 ，草砖的平均密度取为100kg/m3， 【3】砂浆平均密度取为1800kg/m3。根据实际施工情况，砌块质量在2-4kg之间且形状规则最利于工人的操作。而且，在重庆市农村地区，砌体结构房屋外墙的厚度一般为200mm。综合以上条件，可以建立一个正方体砌块模型，它的长度为210mm，宽度为210mm，高为190mm（不包括10mm的连接砂浆）。 　　1.3混合砌块综合导热系数的确定 　　由于复合墙体传热具有不连续性，其综合传热系数不能运用热工规范中的外墙平均导热系数的计算公式，根据热传导的基本定律【4】：（5） 　　式中，Q为时间t内的热流量;为导热系数;T为墙内外两侧的温度;A为热流方向垂直的传热面积;d为传热面的厚度。由此可以得到墙体的综合导热系数k的计算公式：（6） 　　2 结论与建议 　　通过计算，对数据做取整处理，得到在此计算条件下，外墙外保温综合K值为0.4023。同理计算，内墙外保温系统的综合K值为0.5544，草砖夹层形式外保温系统的综合K值为0.4620，空气夹层形式外保温系统的综合K值为1.3020。按照《民用建筑热工设计规范》对于体形系数小于0.3的建筑，综合热传导系数小于0.65的要求，前三种组合外墙保温系统满足热工要求，空气夹层形式外保温系统不满足要求。这说明由于有热桥的作用，即便是外墙内壁温度达到保温要求，综合K值也有可能不能满足要求。 　　从本文设计的模型