基于多孔介质热质传输理论竹材结构建筑热湿应力的研究

《基于多孔介质热质传输理论竹材结构建筑热湿应力的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ThermalandmoisturestressanalysisofbamboobuildingsbasedonheatandmasstransfermethodofporousmediumByLONGJiboM．S．(GuangzhouUniVersity)2005Adissenationsubmittedinpartialsatisf．actionoftheRequirementsforthede铲eeofDoctorofEngineeringlnHeating，Ventilation&AirConditioningintheGraduateSchoolofHunanUniversit

2、ySuperVisorProfessorLINianpingNov．16，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：掂淑液日期：阳俜年彦月，o日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可

3、以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密d。(请在以上相应方框内打“√”)日期：九心年肛月，o日日期：州弓年／娟f，日基于多孔介质热质传输理论的竹材结构建筑热湿应力研究摘要随着世界人口增加和建筑业的发展，建筑业能源与材料的需求也日益增大，建筑业对自然环境的直接或间接破坏已成为人类对自然环境的损害的重要因素。竹材作为一种新型建筑材料，在一些建筑结构中逐渐成为混凝土、砖、钢材等传统建筑材料的替代材料。根据多孔介质的定义及其结构具有的固体骨架和孔隙空隙特点，建筑中使用

4、的竹材属于典型的多孔介质材料。当环境温、湿度变化时，竹材结构内热湿传递使结构产生热胀冷缩变形和湿胀干缩变形，当这种变形受到约束在结构内产生热湿应力。影响竹材结构热湿应力的温度与湿度虽然在竹材内传递的作用机理不同，但对竹材结构的伸缩变化具有相同的结果。因此，对竹材结构的热湿应力问题展开研究，开发和应用新型竹材，减少以及防止热湿应力对建筑的破坏是当今建筑节能中的一项重要工作。然而，在建筑结构热、湿应力的研究中，通常分析热应力的影响，对热湿耦合作用下的热湿应力的研究较少，没有考虑温度场与湿度场对热应力与湿应力的相互影响。由于缺乏多孔介质材料的湿胀干缩性能参数，特别是材料的湿膨胀系数，工程设计中还

5、缺乏相应的设计标准和可靠的参考数据。因此，本文从竹材的多孔介质特性、竹材结构内的热湿耦合传输入手，以竹集成板、竹篾胶合板、竹筋混凝土复合结构等为主要研究对象，揭示热湿环境下温度、湿度、材料热湿膨胀特性对竹材的热工特性和热湿应力变化规律，为竹材等多孔介质结构的进一步应用研究提供基础。本文的研究工作和成果主要包括：(1)详细介绍了竹材的多孔介质特点、竹材结构内部的热、湿变化原因和热、湿传递机理，重点阐述了竹材在热湿耦合作用下的热湿变形机理与热湿应力特性，提出了多孔介质湿应力基本概念，介绍了多孔介质湿应力的数学微分方程及其物理意义，为后续章节的热湿应力分析阐明了理论基础。(2)通过对多孔介质宏观

6、结构的假设，以单位长度微元体为对象，分析了多孔介质结构热湿传递中的热湿弹性行为，阐明了竹材结构热湿应变与应力的分析方法，建立了热湿应力的数学模型，进一步以竹材结构墙体为研究对象，分析了墙体热湿应变与热湿应力的变化特性。阐明了竹材结构墙体热湿应力变化的影响因素，指出温度与含湿量变化是影响热湿应力变化的最重要因素。(3)阐述了影响竹材结构热湿应力的孔隙率、有效导热系数、热湿膨胀系数等基本物理力学性能参数。采用吸渗法测试了建筑竹材的有效孔隙率，指出常温下竹材试件的有效孔隙率为32．1％～33．7％。提出了竹材湿膨胀系数的概念，采用电阻应变法测试了建筑竹材的热膨胀系数和湿膨胀系数，指出竹材试件的热

7、膨胀II博士学位论文系数为纵向9．67×10。6℃～、横向22．30×lO击℃～，湿膨胀系数为横向55．28x10‘6IIl／(m·％)、纵向11．64×10击In／(m·％)，横向热膨胀系数为纵向的2．3l倍，横向湿膨胀系数为纵向的4．75倍。分析了竹材含湿量变化对有效导热系数、有效比热容、温度波延时系数等竹材结构墙体热工性能参数的影响，进一步分析了含湿总量变化与墙体总热阻的关系，为竹材结构热湿应力分析提供了基本的物理