基于有限差分法与Ansys的外墙外保温结构温度场与温度应力分析.pdfVIP

第37卷第6期四川轻化工自然科学版Vol.37No.6

2024年12月JournalofSichuanUniversiScienceEnginNaturalScienceEdition)Dec.2024

文章编号：2096-7543(2024)06-0074-09DOl:10.11863/j.suse.2024.06.09

基于有限差分法与Ansys的外墙外保温结构

温度场与温度应力分析

王申奥1.2，李

举舒1.2，王佳璃1.2

230601)

（1.安徽建筑大学土木工程学院，合肥230009；2.清华大学合肥公共安全研究院，合肥

要：夏热冬冷地区常用的聚苯乙烯泡沫（ExpandedPolystyrene,EPS）板外墙外保温系统

摘要

往往存在耐久性问题，本文通过数值计算和模拟分析，研究了外保温系统在不同环境下的温度

场和温度应力分布规律。研究发现，在常见的温度条件下，外墙外保温系统都能很好地阻隔外

界的热量，保证室内温度的宜人。但会出现温度应力集中于墙体中间部位、最大位移发生于墙

体四周和边角处的现象，易发生板材中间空鼓、膨胀，而四周开裂、脱粘甚至脱落的老化损伤。

分析结果表明，外墙外侧的温度每减小10℃，结构的最大温度应力平均下降23.71%，最大位移

平均下降23.63%。同时随着季节温度的变化，墙体的应力和位移也会发生变化，最显著的现象

就是应力方向和位移方向发生了改变。根据分析结果得出的一系列结论，对于改进外墙外保温

系统的材料和施工工艺，以及提高系统的可靠性和安全性具有重要意义。

关键词：数值模拟；外墙外保温结构；温度场；温度应力

中图分类号：TU364文献标志码：A

成的[2],长时间的使用后产生的开裂、空鼓甚至脱落

引言

等老化损伤现象在现实中较为普遍[3]。目前针对外

由于我国大部分地区夏季酷热、冬季严寒，单墙外保温系统的研究主要集中在材料问题、施工技

纯靠室内制冷制热方式来调节气候会造成能源的术以及事故发生原因的分析和处理措施上[4-5],对于

巨大消耗，因此在建筑物上普遍采取外墙外保温系系统整体受温度影响而发生的变形、损伤和损失演

统进行节能。聚苯乙烯泡沫（Expanded变规律的研究较少。然而，温度是对外墙外保温结

Polystyrene,EPS）板作为外墙外保温系统中常用的构产生影响时间最久、程度最大的因素之一。因

保温材料，具有导热系数低、重量轻、施工方便等优此，对EPS板外墙外保温系统开展温度场和温度应

点，因此成为了工程中的首选材料之一。然而EPS力的分析和研究很有必要

板外墙外保温系统本身是由多种单一材料通过胶国内外学者们对外墙外保温结构做了详细的

粘剂粘贴或锚固的方式固定在基层结构上制作而调查和研究。Kumar等[6]对不同保温材料的力学性

收稿日期：2023-12-15

基金项目：安徽省重点研发计划面上攻关项目(202104

通信作者：李舒(1984-),男，高级工程师，博士,研究方向为结构安全监测,(E-mail)lishu@

第37卷第6期王申奥有限差分法与An的外墙外保温结构温度场与温度应力分析75

能进行了比较分析。于立栋[7]对3种保温材料进行由多层材料组合而成的实际墙体外保温系统

了理论分析和风化实验，结果表明，温度的突然变如图1所示，图中每层材料的各种参数不同。实际

化对外保温墙体的影响较大，保温系统在热桥处的