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围护结构热工参数与中庭类建筑冷负荷相关性分析

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暖通空调 2017年第1期47卷 46-50页

作者：杨延萍李峰郑林涛广州大学华南理工大学

以广州某一设有中庭的大型建筑为对象建立模型,采用正交分析方法,研究了建筑外围护结构平均窗墙面积比、中庭屋顶天窗面积比、建筑外围护结构平均热惰性指标、建筑外围护结构平均传热系数与建筑冷负荷、中庭冷负荷的相关性。结果表明,... 详细信息

以广州某一设有中庭的大型建筑为对象建立模型,采用正交分析方法,研究了建筑外围护结构平均窗墙面积比、中庭屋顶天窗面积比、建筑外围护结构平均热惰性指标、建筑外围护结构平均传热系数与建筑冷负荷、中庭冷负荷的相关性。结果表明,建筑外围护结构平均传热系数与建筑能耗中度相关,与中庭能耗低度相关。影响中庭能耗的主要因素是中庭屋顶天窗面积比。

关键词：围护结构热工参数中庭冷负荷建筑冷负荷相关性

深基坑围护结构的变形规律及地震响应模拟分析

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应用力学学报 2019年第4期36卷 839-846,996页

作者：吴凤元樊赟赟万阳王庆贺沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 吉林大学建设工程学院长春130012 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 中国葛洲坝集团第六工程有限公司武汉430000

为实现深基坑围护结构在地震作用下的响应分析,以沈阳地铁10号线长青桥站深基坑为工程背景,应用数值模拟软件FLAC3D,对该深基坑工程开挖过程进行了数值模拟,并实施了现场监测,将两种结果进行了比对。本文选取该深基坑工程典型剖面,分析... 详细信息

为实现深基坑围护结构在地震作用下的响应分析,以沈阳地铁10号线长青桥站深基坑为工程背景,应用数值模拟软件FLAC3D,对该深基坑工程开挖过程进行了数值模拟,并实施了现场监测,将两种结果进行了比对。本文选取该深基坑工程典型剖面,分析了其在三种不同地震波作用下围护结构的动力响应。结果发现:所得围护结构的水平位移和钢支撑轴力变化模拟结果与现场监测结果在数值上变化趋势基本一致。这表明本文模型建立、参数选取及计算方法总体上是合理的。本文还对计算模拟存在的一些差异给出了解释。该深基坑工程在开挖过程中和地震作用下围护结构的水平位移模拟结果均未超过设计报警值,从而验证了该深基坑工程设计的安全可靠性。本文结果可为沈阳地区地铁车站深基坑设计和施工提供参考。

关键词：深基坑围护结构地震响应数值模拟

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道口古镇传统民居围护结构热工性能研究

道口古镇传统民居围护结构热工性能研究

作者：张恒钰郑州大学

学位级别：硕士

传统民居是历史城镇风貌延续的重要物质载体,同时也是历史城镇居民重要的生活场所。因此,在传统民居保护中如何有效改善其热工性能,提高居住舒适性,是历史城镇可持续发展中亟需解决的问题。本文以国家级历史文化名镇——道口古镇的传统... 详细信息

传统民居是历史城镇风貌延续的重要物质载体,同时也是历史城镇居民重要的生活场所。因此,在传统民居保护中如何有效改善其热工性能,提高居住舒适性,是历史城镇可持续发展中亟需解决的问题。本文以国家级历史文化名镇——道口古镇的传统民居作为研究对象,首先,对道口古镇77处传统民居的院落空间、建筑单体、围护结构形式及构造做法进行普查,总结了道口古镇传统民居典型的院落及建筑特征,发现普遍存在围护结构保温性能和气密性较差等问题;其次,选择一处院落作为典型研究对象,使用Design Builder对其进行全年能耗与室内热环境模拟;同时,在其室内布设了热环境实测仪器,开展了冬季、夏季各三个月的现场实测,取得温度、湿度和风速实测数据;再次,在模拟分析与实测数据分析的基础上,提出传统民居的屋面、外墙、门窗的保护性改造构造设计,以提升传统民居的围护结构热工性能;最后,对改造项目进行节能和投资经济性分析,其采暖节能率超60%,改造投资回收期为10年左右,验证了本研究提出的改造措施对节能和热舒适的提升效果和经济可行性。本文以道口古镇传统民居为例,较为深入地研究了河南寒冷地区历史城镇的典型传统民居围护结构热工性能问题,并提出了切实可行的保护性提升方案。研究对于河南寒冷地区历史城镇传统民居的保护性改造提供了可借鉴的方法。

关键词：道口古镇传统民居围护结构热工性能 Design Builder软件

高层办公建筑围护结构自适应模式节能潜力研究

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高层办公建筑围护结构自适应模式节能潜力研究

作者：聂子川华南理工大学

学位级别：硕士

经过近四十年的建筑节能工作,我国的建筑围护结构的热工性能得到很大提升,但建筑围护结构大多具有固定不变的性能,既不能适应基于日循环和季节循环变化的室外气候条件,也不能适应使用者对内部环境的变化的需要,这在很大程度上已不能满... 详细信息

经过近四十年的建筑节能工作,我国的建筑围护结构的热工性能得到很大提升,但建筑围护结构大多具有固定不变的性能,既不能适应基于日循环和季节循环变化的室外气候条件,也不能适应使用者对内部环境的变化的需要,这在很大程度上已不能满足现代建筑节能的需求,尤其是近零能耗高层建筑的需求。本文以我国高层办公建筑为研究对象,针对建筑非透明围护结构、透明围护结构提出自适应模式分析方法,总结了我国五个热工分区典型城市的自适应模式并对其节能潜力进行分析。主要工作如下:(1)基于非透明围护结构传热过程,确定逐月变化的太阳辐射吸收系数(ρ值)、传热系数(K值)作为非透明围护结构自适应模式的可变性能参数。通过j EPlus调用Energy Plus实现批量化模拟,利用Python批量处理模拟结果,最终形成热工性能逐月变化的非透明围护结构自适应模式。(2)基于透明围护结构的传热过程,确定逐时变化的传热系数(K值)、太阳得热系数与可见光透射比(SHGC/τ值)作为透明围护结构自适应模式的可变性能参数。通过Energy Plus与Python耦合实现了自动修改csv文件、批量运行Energy Plus模拟、对比每个工作日工作时间各工况下的综合能耗等功能。在后处理阶段,将逐时气象参数和对应最佳工况结合形成热工性能逐时变化的透明围护结构自适应模式。(3)对非透明围护结构,冬季各城市均需维持保温模式;夏季哈尔滨、北京、昆明各朝向工况变化相似,大部分时间维持散热模式即可,南昌、广州需要结合室外气温和太阳辐射在散热模式与隔热模式之间切换。哈尔滨、北京、南昌、广州、昆明非透明围护结构自适应模式节能率依次为1.2%、2.2%、3.5%、5.2%、2.8%。(4)对透明围护结构,逐时最佳K值、SHGC/τ值工况与对应时刻的室外气温、太阳辐射强度之间有较强的关联性。通过分析逐时最佳工况,可以总结出各气象条件下的自适应模式。哈尔滨、北京、南昌、昆明、广州K值可变自适应模式节能率分别为6.6%、6.4%、5.1%、6.7%、2.2%,SHGC/τ值可变自适应模式节能率分别为13.5%、15.7%、10.7%、17.0%、12.4%。本文从性能出发,探究了围护结构自适应模式数值模拟方法,总结了各热工分区的自适应模式,对未来围护结构自适应技术的研发和设计具有指导意义。

关键词：高层办公建筑围护结构自适应模式建筑节能数值模拟

土石混合深回填区明挖车站围护结构变形受力特征研究

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土石混合深回填区明挖车站围护结构变形受力特征研究

作者：聂紫珩重庆大学

学位级别：硕士

城市轨道交通的建设和发展,可以大大缓解地面交通拥堵的压力,国内许多城市都相继进入到城市轨道交通建设的行列当中。城市轨道交通地下车站可以实现对地下空间的开发和利用,随着地下车站数量的增多,深大基坑工程越来越多,施工风险、环... 详细信息

城市轨道交通的建设和发展,可以大大缓解地面交通拥堵的压力,国内许多城市都相继进入到城市轨道交通建设的行列当中。城市轨道交通地下车站可以实现对地下空间的开发和利用,随着地下车站数量的增多,深大基坑工程越来越多,施工风险、环境风险和社会风险越来越大,准确把握基坑开挖与支护过程中的相关规律很有必要。本文以重庆轨道交通18号线奥体中心站基坑工程为依托,采用室内试验、基于弹性支点法的结构计算和有限元数值模拟相结合的方式,对土石混合深回填土区明挖车站围护结构变形受力特征及与之相关的地表竖向位移进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)于车站基坑现场采集土石混合体土样,通过筛分试验对土样进行分析、处理,通过大型三轴固结排水试验,对试样固结及开裂变形情况进行分析,获得了饱水条件下土石混合体的强度指标。(2)采用弹性支点法,对深基坑典型断面围护结构不同工况下的变形和受力特征进行计算分析。结果表明:1)围护结构水平位移最大值因开挖而增大,因支撑的施作而有所减小,这种增幅和减幅随着开挖土层和支撑位置所处的深度的增大而减小。2)围护结构的弯矩最大值(绝对值)因开挖而增大,因支撑的施作而减小;围护结构的剪力最大值(绝对值)因开挖而增大,因支撑的施作而减小。3)基坑的开挖导致邻近开挖面支撑的轴力出现较大增幅。空间上,随着支撑所处深度的增加,其轴力增幅表现为先增大后减小。当支撑所处深度较小时,施作下一层支撑后的开挖行为导致上一层支撑的轴力发生“卸载”,当所处深度逐步增大,这种“卸载”现象则逐步转变为“加载”现象。(3)通过考虑基坑施工过程的三维有限元模拟,对不同工况下坑周土体竖向位移、围护结构的变形受力特征进行分析。结果表明:1)地表竖向位移随着开挖与支护的进行趋于收敛,基坑开挖边线长度越长,对周边地表的影响程度和影响范围越大。2)围护结构水平位移最大值随开挖深度增加而增大,并逐渐趋于收敛,最大值出现的位置逐渐向下移动。3)围护结构外围侧向土压力随开挖的进行逐渐减小,即由“静止”转为“主动”;支撑轴力变化特征同弹性支点法分析结果一致,并且“加载”量表现出了收敛的性质。4)围护结构剪力发生明显变化的部位出现在开挖土层所在位置,且随着开挖土层所在位置深度的增加,围护结构开挖部位的剪力变化幅度会越来越小,已经“变化”过的部位会在后续的施工阶段中趋于稳定;当开挖至一定深度,围护结构底部会出现一个明显的反弯点,开挖会使得反弯点逐渐向下移动。剪力最大值和弯矩最大值(绝对值)在整个施工过程中的增长速率逐渐减小,最大值趋于稳定。

关键词：围护结构土石混合体大型三轴试验弹性支点法有限元模拟

密闭式蛋鸡舍外围护结构冬季保温性能分析与试验

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农业工程学报 2017年第7期33卷 190-196页

作者：王阳李保明中国农业大学农业部设施农业工程重点实验室北京100083 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

蛋鸡舍围护结构的保温隔热性能是影响鸡舍温度的稳定性,进而影响蛋鸡健康和生产性能的关键因素。由于蛋鸡舍一般不采暖,依靠蛋鸡的自身显热产热量来维持冬季蛋鸡舍内温度,因此如果蛋鸡舍冬季饲养密度较低、通风过度或围护结构保温性能不... 详细信息

蛋鸡舍围护结构的保温隔热性能是影响鸡舍温度的稳定性,进而影响蛋鸡健康和生产性能的关键因素。由于蛋鸡舍一般不采暖,依靠蛋鸡的自身显热产热量来维持冬季蛋鸡舍内温度,因此如果蛋鸡舍冬季饲养密度较低、通风过度或围护结构保温性能不足,都难以满足蛋鸡舍温度环境的要求。如何确定不同气候区鸡舍围护结构必要的保温性能和饲养密度要求是解决蛋鸡舍冬季通风和保温矛盾问题的关键。该文通过建立蛋鸡舍动态热平衡理论模型,系统分析了不同气候区鸡舍围护结构的最低热阻需求,得出不同气候区鸡舍围护结构的保温性能要求与蛋鸡饲养方式(密度)的关系。结果表明:冬季舍外计算温度分别为-25℃(东北、内蒙古)、-15℃(华北、西北)、0℃(长江以南)的地区,蛋鸡舍墙体、屋面的最小热阻应分别不小于0.778、0.972;0.573、0.716;0.266、0.333(m^2·℃)/W;对应3层全阶梯笼养、4层半阶梯笼养和4层叠层、6层叠层、8层叠层笼养等饲养模式最大饲养密度下,所能够适应的围护结构冬季室外计算温度应分别不低于-14、-17、-19、-22、-23℃。研究结果为不同气候地区选择适宜饲养模式以及密闭式蛋鸡舍围护结构保温系统的设计提供了理论依据。

关键词：设施保温热阻环境控制密闭式蛋鸡舍围护结构耗热量饲养密度

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建筑围护结构内部设计风荷载研究

建筑结构学报 2016年第12期37卷 41-48页

作者：徐海巍楼文娟余世策浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

为研究建筑围护结构内部设计风荷载的合理取值方法,对4种不同开洞工况下的典型建筑进行了风洞试验。分析了建筑屋盖和纵墙内表面风压峰值因子和极值内压的分布,并与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》设计方法的计算结果进行了比较。在... 详细信息

为研究建筑围护结构内部设计风荷载的合理取值方法,对4种不同开洞工况下的典型建筑进行了风洞试验。分析了建筑屋盖和纵墙内表面风压峰值因子和极值内压的分布,并与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》设计方法的计算结果进行了比较。在此基础上,提出了改进的极值内压计算方法,并给出了相应的关键设计参数取值。研究结果表明:采用规范方法可得到沿高度变化的极值内压,而试验中测得的极值内压具有均匀分布的特点;现行规范设计方法中由于忽略了风荷载的非高斯特性从而低估内压的峰值因子;在全封闭工况下,采用规范方法计算高估了内压脉动响应,从而使设计内压值偏大;而对于单一开洞工况,即使将峰值因子提高到3.5,采用规范方法计算仍会低估纵墙较低区域的极值内压。

关键词：围护结构风洞试验极值内压峰值因子

太阳能富集区城镇零碳居住建筑围护结构热工设计参数研究

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太阳能富集区城镇零碳居住建筑围护结构热工设计参数研究

作者：王晓笑西安建筑科技大学

学位级别：硕士

我国太阳辐射总量很大的地区多处于建筑热工分区中有建筑采暖需求的严寒和寒冷地区。青藏高原地区为典型代表,其独特的高海拔气候为冬寒夏凉,采暖期长,室外采暖设计计算温度不低,单位面积供热负荷较小,有利用丰富的太阳能资源优先实现... 详细信息

我国太阳辐射总量很大的地区多处于建筑热工分区中有建筑采暖需求的严寒和寒冷地区。青藏高原地区为典型代表,其独特的高海拔气候为冬寒夏凉,采暖期长,室外采暖设计计算温度不低,单位面积供热负荷较小,有利用丰富的太阳能资源优先实现建筑零碳的优势。但和传统的北方城市不同,太阳能富集区常年有着高强度太阳辐射,所以该地区不同朝向的围护结构受到的热作用有着显著差异,因此,该地区围护结构热工设计应区别于其他严寒和寒冷地区。基于此,本研究将进行以下三点内容的研究:1)通过文献调研,充分了解太阳能富集区气候特点,在前人研究的基础上分析该地区建筑设计与气候条件的主要矛盾,并在太阳能资源丰富的优势下确立实现建筑运行零碳和全生命周期低碳的目标;总结城镇居住建筑现状,包括建筑的空间设计、体型设计和围护结构设计现状,结合当地相关建筑规范要求,借鉴可参考的建筑围护结构材料与构造形式,为后期建筑模型的建立奠定基础。2)确定太阳能富集区城镇居住建筑围护结构各向异性设计原则下的综合热工设计参数:以太阳能富集区城镇多层居住建筑为例,针对围护结构由保温构件提升为保温、集热、蓄热构件过程中的设计参数确定问题,采用敏感性分析的方法,探究不同朝向围护结构热工设计参数对建筑热负荷的影响规律,将太阳能富集区不同朝向围护结构热工设计参数划分重要等级,总结出太阳能富集区居住建筑围护结构在各向异性设计原则下的综合热工设计参数,为实现该地区城镇居住建筑运行零碳以及全生命周期低碳的参数优化奠定基础。3)太阳能富集区城镇零碳居住建筑围护结构热工设计参数优化:以屋面平铺光伏板和太阳能集热器为前提条件,采用逆向设计思路,提取各向异性设计原则下的综合热工设计参数作为设计变量,结合数值模拟,基于全生命周期理论建立多变量多目标优化模型,用遗传算法进行优化计算,分析获得该地区城镇零碳(运行零碳和全生命周期低碳)居住建筑围护结构热工设计参数推荐值。

关键词：太阳能富集区城镇居住建筑零碳建筑围护结构各向异性综合热工设计参数多目标优化

寒冷地区节能75%居住建筑围护结构热工性能优化研究

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寒冷地区节能75%居住建筑围护结构热工性能优化研究

作者：李宁中国矿业大学

学位级别：硕士

目前我国建筑建造和运行用能占全社会总能耗的33%,二氧化碳排放占全社会总CO排放量的约38%,建筑业是我国节能减排、实现“碳达峰、碳中和”的主战场,提升围护结构热工性能是首要和关键性问题。寒冷地区居住建筑已开始执行75%节能标准,... 详细信息

目前我国建筑建造和运行用能占全社会总能耗的33%,二氧化碳排放占全社会总CO排放量的约38%,建筑业是我国节能减排、实现“碳达峰、碳中和”的主战场,提升围护结构热工性能是首要和关键性问题。寒冷地区居住建筑已开始执行75%节能标准,亟需进一步加强围护结构热工性能优化研究。在建筑围护结构节能发展状况调研的基础上,试验和数值模拟计算研究了热桥对建筑能耗的影响,提出了热桥部位能耗计算修正方法,基于均匀试验法运用Design Builder对两种外窗、四种保温层材料八种围护结构组合的典型居住建筑模型进行了能耗计算,建立了围护结构热工性能整体优化模型,对居住建筑围护结构热工性能进行了优化,主要结论如下:1)调研分析了寒冷地区居住建筑围护结构节能发展状况。对寒冷地区徐州市20个住宅小区和18个省市自治区建筑节能技术推广应用情况进行了调研,寒冷地区最常用的外墙保温系统为薄抹灰外墙外保温系统,XPS板、EPS板、PUR板和岩棉板为应用最为广泛的的四种保温材料;应用比例最高的外窗传热系数为2.2W/(m·K),需要适当提高外窗的保温性能。2)研究了热桥对建筑能耗的影响,提出了热桥部位能耗计算修正方法。试验测试了外墙-柱热桥部位的温度分布和热桥传热影响区域,验证了ANSYS Workbench用于建筑围护结构热桥传热数值模拟计算的可行性。数值模拟计算得到了不同保温层厚度的外保温外墙柱热桥对建筑能耗的影响,提出了考虑热桥影响的保温层有效导热系数的修正系数;屋面-内墙热桥部位对建筑能耗的影响较小,可以忽略不计。3)得到了典型居住建筑能耗随外墙、屋面和地下室顶板保温层厚度的变化规律,建立了全寿命周期费用计算模型和碳排放计算模型。基于均匀试验方法,设计了两种外窗、四种保温层材料类型八种围护结构组合的典型居住建筑能耗计算方案,用Design Builder进行建筑能耗模拟计算,数据拟合得到了不同计算方案建筑能耗随保温层厚度的变化规律,运用P-P经济模型,建立了全寿命周期费用计算模型,并给出了全寿命周期碳排放计算模型。4)建立了全寿命周期费用和“3E”(Energy,Economic and Environment)围护结构热工性能优化模型,对典型居住建筑的围护结构热工性能进行了优化,给出了八种围护结构组合在三种热源类型下的典型居住建筑围护结构最优热工性能参数。外墙、屋面和地下室顶板最优热工性能参数随热源类型、窗户类型、保温材料类型而变化。节能目标为75%时,与节能标准规定性指标相比,全寿命周期费用模型得到的围护结构最优组合全寿命周期费用均有所降低;“3E”优化模型得出的围护结构最优组合全寿命周期费用增加0.05%-1.85%,全寿命周期碳排放量降低1.5%-20.3%。全寿命周期费用和“3E”围护结构热工性能优化模型得到的最佳节能率范围分别71.2%-85.4%和80.4%-84.4%。该论文有图68幅,表39个,参考文献99篇。

关键词：寒冷地区围护结构节能75% 热工性能优化模型