·756 工程科学学报，第40卷，第6期 表1胶粉聚苯颗粒外墙外保温涂料饰面材料热力学参数 Table 1 Thermodynamic parameters of paint finish exterior wall extemal insulation with adhesive powder polystyrene particles 厚度， 密度，pl 比热容，c/ 导热系数，A/ 热变形系数， 弹性模量， 材料名称 △x/mm (kg'm-3) (kg1℃) 泊松比， (Wm1.℃1) a/(10-6℃-1) E/GPa 内饰面层 2 1300 1050 0.60 10.0 2.0000 0.28 基层墙体 200 2300 920 1.74 10.0 20.0000 0.20 界面砂浆 2 1500 1050 0.76 8.5 2.7600 0.28 保温浆料 60 250 1070 0.06 8.5 0.0001 0.25 抗裂砂浆 5 1600 1050 0.81 8.5 1.5000 0.25 涂料饰面 1100 1050 0.50 8.5 2.0000 0.28 7]可得求解温度应力的基本公式： m2.℃-1，墙体外表面与室外空气换热系数为19.0 Wm-2.℃-1. 0, 外墙保温施工一般在春季或秋季，平均温度为 0 E 15℃左右，把这一温度设为墙体初始温度，参数的 不分 (1+u)(1-2） 物理含义为墙体各功能层内温度应力为零时的温度 值.温度荷载参考规定的中的系统耐候性试验方 法取值如下：热冷循环3次，每次24h.具体做法：升 \Ta 温阶段，升温1h（-20~48℃)+恒温7h(48℃)=总 1-u 0 0 0 时间8h;降温阶段，降温0.6h(48~0℃)+降温 1-μ 0 0 0 2.4h(0~-20℃)=3h,恒温13h（-20℃)，总时 1-μ 0 0 0 E,-aAT 间16h.室内温度取为恒温25℃. 0 0 0 1-2丝 2 0 0 -a47 Y 0 0 0 0 1-2Ψ 0 Ya 0 0 0 0 (2) 式中：△T为计算温差μ为拉梅常数；oσ，o:为 直角坐标系中正应力分量；T,T:T为直角坐标系 中切应力分量：E、e,、E:为直角坐标系中正应变分 量y,Y,Y为直角坐标系中切应变分量.墙体结 图2模型网格划分 构的温度应力，可根据式(2)得出. Fig.2 Model mesh 外墙外保温墙体模型采用三维热耦合实体单 2计算结果和分析 元，单元为8节点六面体，可用于计算热结构直接耦 合问题.模型采用扫掠技术划分网格，可得到具有 2.1温度场结果分析 规则形状的六面体网格单元，从而减小计算代价，计 图3为胶粉聚苯颗粒外墙外保温墙体在热冷环 算精度通常比自由网格划分更高，模型划分后的单 境下温度稳定变化后一个周期内(24h)涂料饰面 元网格如图2所示.墙体模型长度与高度分别为3 层、保温浆料层及内饰面层温度变化曲线。可以看 m和2m.计算中选取沿墙体高度方向为x轴，沿墙 出，墙体内温度变化幅度与墙体各功能层位置有关， 体厚度方向为y轴，沿墙体长度方向为z轴，坐标原 各功能层温度由外向里变化幅度逐渐减小.使用保 点位于墙体内表面的左下角. 温材料使墙体与外界环境的热量传递显著降低，且 外墙外保温墙体内外表面与周围空气的接触作 明显减小了外界温度变化对室内温度造成的影响. 用属于固体和流体间热交换问题，用换热系数进行 越靠近保温墙体外侧的节点，其温度变化越容易受 表征，采用热分析中的第三类边界条件.换热系数 到环境影响.墙体涂料饰面层温度随时间变化幅度 按照规范图选取：墙体内表面换热系数为8.7W· 最大，在热冷循环中，日温度变化范围为-18.1~工程科学学报，第 40 卷，第 6 期 表 1 胶粉聚苯颗粒外墙外保温涂料饰面材料热力学参数 Table 1 Thermodynamic parameters of paint finish exterior wall external insulation with adhesive powder polystyrene particles 材料名称 厚度， Δx /mm 密度，ρ / ( kg·m － 3 ) 比热容，c/ ( J·kg － 1·℃ － 1 ) 导热系数，λ / ( W·m － 1·℃ － 1 ) 热变形系数， α/( 10 － 6℃ － 1 ) 弹性模量， E/GPa 泊松比，ν 内饰面层 2 1300 1050 0. 60 10. 0 2. 0000 0. 28 基层墙体 200 2300 920 1. 74 10. 0 20. 0000 0. 20 界面砂浆 2 1500 1050 0. 76 8. 5 2. 7600 0. 28 保温浆料 60 250 1070 0. 06 8. 5 0. 0001 0. 25 抗裂砂浆 5 1600 1050 0. 81 8. 5 1. 5000 0. 25 涂料饰面 3 1100 1050 0. 50 8. 5 2. 0000 0. 28 ［17］可得求解温度应力的基本公式: σx σy σz τxy τyz τ                   zx = E ( 1 + μ) ( 1 － 2μ) · 1 － μ μ μ 0 0 0 μ 1 － μ μ 0 0 0 μ μ 1 － μ 0 0 0 0 0 0 1 － 2μ 2 0 0 0 0 0 0 1 － 2μ 2 0 0 0 0 0 0 1 － 2μ                        2  εx － αΔT εy － αΔT εz － αΔT γxy γyz γ                   zx ( 2) 式中: ΔT 为计算温差; μ 为拉梅常数; σx、σy、σz 为 直角坐标系中正应力分量; τxy、τyz、τzx为直角坐标系 中切应力分量; εx、εy、εz 为直角坐标系中正应变分 量; γxy、γyz、γzx为直角坐标系中切应变分量． 墙体结 构的温度应力，可根据式( 2) 得出． 外墙外保温墙体模型采用三维热耦合实体单 元，单元为 8 节点六面体，可用于计算热结构直接耦 合问题． 模型采用扫掠技术划分网格，可得到具有 规则形状的六面体网格单元，从而减小计算代价，计 算精度通常比自由网格划分更高，模型划分后的单 元网格如图 2 所示． 墙体模型长度与高度分别为 3 m 和 2 m． 计算中选取沿墙体高度方向为 x 轴，沿墙 体厚度方向为 y 轴，沿墙体长度方向为 z 轴，坐标原 点位于墙体内表面的左下角． 外墙外保温墙体内外表面与周围空气的接触作 用属于固体和流体间热交换问题，用换热系数进行 表征，采用热分析中的第三类边界条件． 换热系数 按照规范［18］选取: 墙体内表面换热系数为 8. 7 W· m － 2·℃ － 1，墙体外表面与室外空气换热系数为 19. 0 W·m － 2·℃ － 1 ． 外墙保温施工一般在春季或秋季，平均温度为 15 ℃左右，把这一温度设为墙体初始温度，参数的 物理含义为墙体各功能层内温度应力为零时的温度 值． 温度荷载参考规定［15］中的系统耐候性试验方 法取值如下: 热冷循环 3 次，每次 24 h． 具体做法: 升 温阶段，升温1 h ( － 20 ～ 48℃) +恒温7 h ( 48℃) =总 时间 8 h; 降温阶段，降温 0. 6 h ( 48 ～ 0 ℃ ) + 降温 2. 4 h ( 0 ～ － 20 ℃ ) = 3 h，恒温 13 h ( － 20 ℃ ) ，总时 间 16 h． 室内温度取为恒温 25 ℃ ． 图 2 模型网格划分 Fig． 2 Model mesh 2 计算结果和分析 2. 1 温度场结果分析 图 3 为胶粉聚苯颗粒外墙外保温墙体在热冷环 境下温度稳定变化后一个周期内( 24 h) 涂料饰面 层、保温浆料层及内饰面层温度变化曲线． 可以看 出，墙体内温度变化幅度与墙体各功能层位置有关， 各功能层温度由外向里变化幅度逐渐减小． 使用保 温材料使墙体与外界环境的热量传递显著降低，且 明显减小了外界温度变化对室内温度造成的影响． 越靠近保温墙体外侧的节点，其温度变化越容易受 到环境影响． 墙体涂料饰面层温度随时间变化幅度 最大，在热冷循环中，日温度变化范围为 － 18. 1 ～ · 657 ·