【摘 要】
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正交胶合木（Cross-laminated timber,CLT）是土木工程领域的一种新兴建材,它凭借其优良的力学性能和尺寸稳定性,在欧美地区广泛应用于多高层装配式木结构建筑。为了推动该类结构形式在我国的发展,一种新兴竹木复合材料——正交胶合竹木（Cross-laminated bamboo and timber,CLBT）被发明以解决我国多竹稀木的资源状况。本课题设计了结合外墙外保温系统的两片墙
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正交胶合木（Cross-laminated timber,CLT）是土木工程领域的一种新兴建材,它凭借其优良的力学性能和尺寸稳定性,在欧美地区广泛应用于多高层装配式木结构建筑。为了推动该类结构形式在我国的发展,一种新兴竹木复合材料——正交胶合竹木（Cross-laminated bamboo and timber,CLBT）被发明以解决我国多竹稀木的资源状况。本课题设计了结合外墙外保温系统的两片墙体:CLT外墙与CLBT外墙,旨在研究它们的热工性能并推广其在我国不同热工分区下的应用。除了结构层不同之外,它们由室内到室外的构造层次依次为:内饰面层（石膏板）、隔气层（PE膜）、结构层（CLT或CLBT板）、防水透气层（防潮纸）、保温层（XPS挤塑板）和外饰面层（Stucco抹面灰泥）。完成了组成墙体各材料的防护热板试验,测试出了CLT板、CLBT板、XPS挤塑板和抹面灰泥在不同温度工况下的导热系数;同时还完成了CLT墙体与CLBT墙体的防护热箱试验,测定了不同温度工况下两片墙体的传热系数和总热阻。另一方面,通过ISO6946计算方法与ANSYS有限元软件对试验墙体进行了数值分析,以验证试验结果的可靠性和模型的准确性,并基于参数化有限元模型研究了不同因素对墙体热工性能的影响,给出了不同热工分区的适用性墙体构造。本文的主要研究结果如下:（1）材料的导热系数与测试温度有关。随着温度的增加,CLT、CLBT和XPS的导热系数都先下降后上涨,而Stucco的导热系数随温度的升高不断上涨。另一方面,不同材料导热系数对于温度的敏感区间也不一样,即不同材料导热系数最大变化幅度所对应的温度区间也不一样。CLT的温度敏感区间为15℃～25℃与35℃～45℃,CLBT的温度敏感区间为35℃～45℃,Stucco的温度敏感区间为25℃～35℃,XPS的温度敏感区间为25℃～35℃。（2）材料的导热系数与材料密度有关。CLT随密度的增大而单调增大,CLBT在20℃～30℃工况下与密度存在单调关系,其余工况下表现出随密度增加先增大后降低的规律;Stucco在40℃～50℃工况下与密度存在单调关系,其余工况下表现出随密度增加先增大后降低的规律;XPS材料本身密度很小,导热系数随密度的变化波动很大,未观察出一般规律。（3）CLT与CLBT墙体的试验结果显示:所有工况下的CLBT墙体的传热系数均高于CLT墙体,平均传热系数高出17%。另一方面,墙体的热工性能还与环境温度存在一定变化规律,随着温度的升高,墙体的传热系数越高,保温隔热性能越差。对于我国0℃以下的寒冷地区而言,墙体的隔热性能达到最佳状态。（4）ANSYS有限元模拟结果表明:墙体材料的各向异性对墙体传热性能影响很小,与各向同性的模拟结果差别仅为0.3%左右;各层次厚度均会影响墙体的热工性能,导热系数越小的材料,厚度改变带来的影响越明显;自攻螺钉的使用对墙体热工性能的影响很小,是否含有螺钉的模型结果差别仅为3.3%。
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