空心结构（通用11篇）
空心结构 篇1
摘要：在墙体改革中有一种新型的结构, 钢筋混凝土空心剪力墙结构。把它用到多层或者是一些高层的建筑中, 具有非常显著的意义, 不但能够降低建筑的自身重力, 同时还能够对其刚度等进行调节, 降低地震力的影响, 进而具有节约土地以及节约能源的功效。为了获取优秀的构造, 不但要确保其合乎运算规定, 除此之外, 还要切实的结合设定的构造规定来开展。对于双肢剪力墙结构的抗震设计, 要着重的维护墙肢不会出现倾斜现象, 而这个要素的获取主要是靠着提升连梁等的变形力。墙肢底部的屈服应在连梁屈服之后, 同时连梁的屈服也不是同步一次性的, 上述事项的获取都能够经由在各层连梁根部和墙肢底部采取一定的延性构造措施来保证。
关键词：剪力墙,构造措施,抗侧刚度
1 引言
现在, 国外的很多区域都已经不用粘土砖了, 他们使用全新的物质。针对那些承重墙来讲, 可以使用的材料非常多, 比如改良砖、砌块、墙板、复合墙体等四类。针对那些受力的墙体来讲, 一般是将混凝土和保温的物质放到一起。较成熟的承重墙板有泡沫塑料与混凝土的复合板、陶粒混凝土复合外墙板等。最近时间中, 非常受欢迎的是工厂浇筑复合墙。这种做法起源于澳大利亚、台湾, 其有着非常高的强度特征, 其总体的功效很好, 而且便于装饰, 在很多项目中都获取了优秀的成就。
2 我国的住宅构造系统
2.1 全现浇钢筋混凝土结构体系
全部的剪力墙都使用了大模板的形式, 使用的混凝土是清水模式的, 这样的话当拆模之后就不用再对其进行抹灰处理了。然而在过去的时候, 不仅要砌筑, 而且要对其抹灰之类的非常繁琐, 而且劳动量很大, 使用这种措施之后, 很显著地提升了建设的速率。其外墙使用保温工艺, 比内在的要好很多, 同时还能够显著地扩张建筑的规模。能够设计成非常宽的开间的体系, 对于应对地震来讲, 其益处非常多。
2.2“外砌内浇”剪力墙结构体系
对于外墙使用的是砌体的模式, 而对于内在的使用的是混凝土, 它的成本不是很高。外墙可用加气块、混凝上空心小型砌块或粘土多孔砖和其他土砖。不过其两侧都应该认真地抹灰处理, 还是无法彻底的和过去的那种不是很先进的工艺相分离, 非常的繁琐, 而且耗费体力。
2.3“外挂内浇”剪力墙结构体系
内墙均采用钢筋混凝土剪力墙大模板施工工艺, 外墙采用预制夹芯保温板, 其规定两方都应该是光面的形式, 无需抹灰处理。它的优势是不需要像是过去的那种方式一样进行繁琐的劳动, 此时非常的精简合理。不过其关注的是外墙和构造之间的连接技术, 此时就导致其发展扩大面对很多的不利现象。
2.4 钢筋混凝土框架结构
“框架轻板”是多层住宅的一种体系, 其外墙及内隔墙均采用预制轻型墙板。它的优势特征是它的隔断等的设计非常的灵巧, 不需要像是过去一样进行繁琐的劳动, 而且其工艺也很先进。不过由于各个区域的经济情况等并不是完全相同的, 所以在使用的时候, 应该认真地分析所在区域的具体状态。
2.5 钢结构体系
其在最近的几年中开始兴起, 它的需钢量并不是非常多, 而且布局合理, 能够有效地应对地震。不过它的成本非常高, 而且工艺也很繁琐, 估计在几年之中不会获取显著地成就。
3 关于空心剪力墙的结构方法
3.1 材料
为了保证结构在受到地震力的干扰的时候, 能够具有优秀的受力性特征, 最好不要将其设置的太矮了、剪力墙的混凝土强度等级不低于C25。
3.2 关于其尺寸
它的尺寸关键是靠着它的稳定性以及受力性和建设特征等来明确的。假如它的厚度非常小的话, 对于稳定性来讲非常不利, 同时也会阻碍到建设活动的开展。所以, 它的尺寸要认真的分析。如果尺寸是一样的话, 空心剪力墙的强度甚至超过实心剪力墙, 不过它的稳定性相对的要高一些。
3.3 关于门窗洞口的设置
通过分析我们发现, 如果门窗洞口设置的不合理的话, 就必然会导致应力聚集问题, 导致墙体受到干扰。假如其布局的合理, 层次规章, 可以获取非常好的墙肢等, 应力就会非常的合理。除此之外, 因为连梁的高程会对其带来一定的破坏力, 所以将其高度降低, 最好是使用低窗的形式, 当主体开展好之后, 再用物砌至建筑标高。
3.4 竖向孔洞
竖向孔洞对截面有削弱作用, 固孔洞率不能过高, 不宜超过30%。竖向孔洞的直径应不大于墙厚的一半, 其间距不宜小于150mm, 空心剪力墙中的竖向采用具有一定刚度的一次脱模形成为使钢筋混凝土空心剪力墙的截面尺寸变化不致过快, 应将相邻内模高低交错布置, 低于相邻内模150mm。
3.5 圈梁
它的存在能偶避免缝隙现象。它和暗柱联系到一起, 提升了它的整体特征, 能够增加它的抗震特点。除此之外, 因为有圈梁, 提升了强度稳定性。
3.6 连梁
连梁是对剪力墙结构抗震性能影响较大的构件, 为了使帮助支剪力墙形成强墙弱梁的效果, 以提高延性, 应使连梁早于空心剪力墙屈服。
3.7 保护层
混凝土保护层最小厚度的取值, 主要是按照耐久性和粘结锚固性能的要求而确定的。对于梁、板柱中受力主筋的保护层厚度, 在一些国家的规范中均有按粘结锚固要求而使保护层厚度不小于钢筋直径的规定。因此, 为保证钢筋与混凝土共同工作, 在原则上也要求混凝土保护层厚度不小于受力钢筋直径。
3.8 锚固长度
在混凝土结构构件中, 钢筋和混凝土两种材料能共同工作的基本前提是, 这两种材料之间能可靠的锚固。试验研究表明, 钢筋与混凝土中的粘结锚固作用有四个来源: (l) 钢筋与混凝土接触面上的胶结力; (2) 在已发生相对滑移区域仁的摩阻力。
4 关于其横向和竖向的钢筋设置
它的横向和竖向的钢筋设置有着以下的一些特征。第一, 确保墙具有优秀的延性特点, 在破坏之前的时候, 有着非常显著的位置的移动和一些前提性的反映, 避免了不利现象的发生。第二, 如果材料受到剪力而被影响的话, 其还是有优秀的抗剪特征, 墙体不会要塌陷。第三, 降低温度缝隙的出现几率。第四, 如果由于建设拆模或者是别的一些要素导致墙出现缝隙的话, 可以防止其扩张。
4.1 关于钢筋的设置规定
空心剪力墙中间有竖向孔洞, 为了加强剪力墙出平面的侧向受弯承载力及固定钢筋和孔洞的位置, 竖向和水平分布钢筋至少应双排布置。分布钢筋之间的拉接钢筋, 必须设置在孔洞之间, 间距不应大于500mm, 直径不应小于6mm, 拉筋与外皮水平钢筋钩牢。
4.2 分布钢筋的配置
剪力墙分布钢筋的作用是多方面的:抗剪、抗弯、减少收缩裂缝等。相关资料显示, 如果布局的钢筋太少的话, 墙会因为竖向的钢筋断裂而受到影响, 需要给出剪力墙分布钢筋最小配筋率。
5 结束语
诸多研究表明, 剪力墙的周期反复荷载作用下的塑性变形能力, 与截面纵向钢筋的配筋、端部边缘构件的范围、端部边缘构件内纵向钢筋及箍筋的配置, 以及截面形状、截面轴压比大小等因素有关, 而墙肢的轴压比则是更重要的影响因素。
参考文献
[1]王社良, 曹照平.双肢剪力墙结构弹塑性性能试验研究[J].工程力学, 1998 (2) .[1]王社良, 曹照平.双肢剪力墙结构弹塑性性能试验研究[J].工程力学, 1998 (2) .
[2]肖常安, 罗林.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题[J].工业建筑, 2002 (4) .[2]肖常安, 罗林.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题[J].工业建筑, 2002 (4) .
空心结构 篇2
是指以粘土、页岩、粉煤灰为主要原料，经成型、焙烧而成的多孔砖，孔洞率不小于15%~30%，孔型为圆孔或非圆孔，孔的尺寸小而数量多，主要适用于沉重墙体。
多孔砖主要适用于砖混结构的承重部位。
1.产品特点： 该产品是以水泥为胶结材料，与砂、石(轻集料)等经加水搅拌、成型和养护而制成的一种具有多排小孔的混凝土制品；是继普通与轻集料混凝土小型空心砌块之后又一个墙体材料新品种。产品具有生产能耗低、节土利废、施工方便和体轻、强度高、保温效果好、耐久、收缩变形小、外观规整等特点，是一种替代烧结粘土砖的理想材料。2.适用范围： 该产品兼具粘土砖和砼小砌块的特点，外形特征属于烧结多孔砖，材料与砼小砌块类同，符合砖砌体施工习惯，各项物理、力学和砌体性能均可具备烧结粘土砖的条件。其使用范围、设计方法、施工和工程验收等可参照现行砌体标准，可直接替代烧结粘土砖用于各类承重、保温承重和框架填充等不同建筑墙体结构中，具有广泛的推广应用前景。该产品的应用，将有助于减少和杜绝烧结粘土砖的生产使用，对于改善环境，保护土地资源和推进墙体材料革新与建筑节能，以及“禁实”工作的深入开展具有十分重要的社会和经济意义。3.产品主要规格、技术性能：
(1).产品规格尺寸： 产品主规格尺寸：240㎜×115㎜×90㎜； 砌筑时可配合使用半砖(120㎜×115㎜×90㎜)、七分砖(180㎜×115㎜×90㎜)或与主规格尺寸相同的实心砖等；(2).产品强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5.0、MU3.5；
烧结空心砖: 是一种烧结空心砖，由两两相对的顶面、大面及条面组成直角六面体，在烧结空心砖的中部开设有至少两个均匀排列的条孔，条孔之间由肋相隔，条孔与大面、条面平行，其间为外壁，条孔的两开口分别位于两顶面上，在所述的条孔与条面之间分别开设有若干孔径较小的边排孔，边排孔与其相邻的边排孔或相邻的条孔之间为 肋。该空心砖结构简单，制作方便；砌筑墙体后，能确保设置在这种墙面上的单点吊挂的承载能力，适用于非承重部位作墙体围护材料。
烧结多孔砖：
是以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成，孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖，简称多孔砖。目前烧结多孔砖分为P型砖和M型砖两种。烧结多孔砖除和普通粘土砖一样有较高的抗压强度、耐腐蚀性及耐久性外，还具有容重轻，保温性能好等特点。烧结多孔砖可广泛用于工业与民用建筑的承重墙体。
烧结多空砖
烧结多空砖简称多孔砖,是指以页岩,煤矸石或粉煤灰为主要原料,经焙烧而成的具有竖向孔洞(孔洞率不小于25%,孔的尺寸小而数量多)的砖.其外形尺寸,长度为290,240,190mm,宽度为240,190,180,175,140,115mm,高度为90mm.型号有KM1,KP1和KP2三种
P 型多孔砖一般是指KP1，它的尺寸接近原来的标准砖，现在还在广泛的应用。
M 型多孔砖的特点是:由主砖及少量配砖构成砌墙不砍砖基本墙厚为190mm，墙厚可根据结构抗震和热工要求按半模级差变化这无疑在节省墙体材料上比实心砖和P 型多孔砖更加合理其缺点是给施工带来不便。
目前是两种砖并存。
烧结多孔砖主要用于承重部位,其强度等级划分为MU30,MU25,MU20,MU15和MU
目前，辽宁省阜新市天合环保建筑材料厂采用隧道窑生产空心砖及多孔砖。以煤矸石、粉煤灰为原料，不掺粘土。产品的高保温性、高孔洞率，高强度特别适合当今高层建筑发展新型墙体材料的要求。
多孔砖
是指以粘土、页岩、粉煤灰为主要原料，经成型、焙烧而成的多孔砖，孔洞率不小于15%~30%，孔型为圆孔或非圆孔，孔的尺寸小而数量多，主要适用于承重墙体。
多孔砖主要适用于砖混结构的承重部位。
1.产品特点： 该产品是以水泥为胶结材料，与砂、石(轻集料)等经加水搅拌、成型和养护而制成的一种具有多排小孔的混凝土制品；是继普通与轻集料混凝土小型空心砌块之后又一个墙体材料新品种。产品具有生产能耗低、节土利废、施工方便和体轻、强度高、保温效果好、耐久、收缩变形小、外观规整等特点，是一种替代烧结粘土砖的理想材料。2.适用范围： 该产品兼具粘土砖和砼小砌块的特点，外形特征属于烧结多孔砖，材料与砼小砌块类同，符合砖砌体施工习惯，各项物理、力学和砌体性能均可具备烧结粘土砖的条件。其使用范围、设计方法、施工和工程验收等可参照现行砌体标准，可直接替代烧结粘土砖用于各类承重、保温承重和框架填充等不同建筑墙体结构中，具有广泛的推广应用前景。该产品的应用，将有助于减少和杜绝烧结粘土砖的生产使用，对于改善环境，保护土地资源和推进墙体材料革新与建
空心砖
空心砖是近年内建筑行业常用的墙体主材，由于质轻、消耗原材少等优势，已经成为国家建筑部门首先推荐的产品。与红砖一样，空心砖的常见制造原料是粘土和煤渣灰，一般规格是 390× 190×190mm.空心砖是以粘土、页岩等为主要原料，经过原料处理、成型、烧结制成。空心砖的孔洞总面积占其所在砖面积的百分率，称为空心砖的孔洞率，一般应在15%以上。空心砖和实心砖相比，可节省大量的土地用土和烧砖燃料，减轻运输重量；减轻制砖和砌筑时的劳动强度，加快施工进度；减轻建筑物自重，加高建筑层数，降低造价。
空心砖优点:质轻、强度高、保温、隔音降噪性能好。环保、无污染，是框架结构建筑物的理想填充材料。该砖的各项质量指标，经检验均符合国家标准
用空心砖，因为比较轻，不会造成楼板开裂。其实，还有许多其他的隔墙材料，包括轻钢龙骨石膏板、钢丝网等，既轻，还省空间。
不是一种砖，常说的烧结空心砖体积比较大，孔为长方孔，砖外观尺寸为240*115*190.用在不承重位置。
空心结构 篇3
摘要：本文主要针对实心楼板与空心楼盖结构应用的对比，空心楼盖结构具有自重轻、材料省、整体性能好、综合造价低和加快施工速度等特点，在建筑结构设计中广泛应用。
关键词：结构设计；空心楼盖
0 引言
随着空心楼盖结构的推广，其逐渐应用在高层结构设计当中。空心楼盖结构在高层建筑中优势明显：增加楼层净高，8m跨度的大空间现浇空心楼盖体系楼盖结构厚度250-500 mm，增加楼层净高250-700 mm；无需吊顶，室内结构顶棚平整美观，一般无需吊顶；室内空间高达舒展，经济跨度可达8-12m；可以建造更多的楼层，在保证楼层净高的前提下，通过压缩建筑层高，每隔10-20层可增加一个楼层；隔热隔音性能好，内置封闭的空腔提升了楼板的隔热性能，楼板的平均厚度比普通楼板大，提高了隔音效果。同时，空心楼盖在结构方面的特点是结构自重轻，钢筋用量少，施工方便；在经济方面的特点是节省钢筋、混凝土、模板用量和费用，节省基础造价，节省施工工期，节省空调运行维护费用等。
传统的高层结构采用实心楼板结构，由于实心楼板厚度相对小，平面外刚度有限，所以在进行受力分析的时候，只考虑楼板对框架或框剪结构中的梁有一定的约束和刚度贡献，而楼板与框架或框剪结构是相对独立进行受力分析的，不完全考虑两者之间的变形协调关系，楼板也不参与整体结构的受力分析。然而，空心楼盖结构的楼板虽然是空心的，但是厚度相对大，空心楼盖结构又以扁梁为主，有时甚至梁高与板厚相同，板对梁的影响相当之大，而且，空心楼板内模之间是肋梁，把这些肋梁都看作结构梁的话，空心楼盖结构可以类比为密肋梁结构体系。因此，空心楼盖结构和实心楼板结构之间存在比较大的差异，那么它们在高层结构设计计算中有何异同。本文以一算例，用广厦程序分别对高层建筑进行空心楼盖结构和实心楼板结构建模计算，根据计算数据，分析比较两种结构的整体性能。
1 算例说明
本算例为13层框剪结构，各层高为3.3 m，X向36 m，Y向27 m。结构安全等级为二级，结构设计基准期为50年，结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，基本风压为0.5 kN/m2，场地类别为11类，地震设计分组为一组，结构阻尼比0.05。荷载按GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》取值。空心楼盖结构的平面布置和实心楼板的平面布置分别如图1和图2所示。
图1空心楼盖结构平面布置
图2实心楼板结构平而布置
两种结构的混凝土等级均为C30，剪力墙和柱子的位置和尺寸均一样，柱子尺寸为900mm×900 mm，柱距均为9 m，剪力墙分布在四角，墙厚200 mm，长度为3m，不同之处仅仅是每一层的梁板。空心楼盖的扁梁尺寸为900 mm×300 mm，板厚300mm；实心楼板的主梁为250 mm×800 mm，井字梁为200mm×600 mm，板厚为100mm。两种结构经过广厦建筑结构CAD程序计算均满足各种安全规范。下面对两种结构的计算结果进行对比分析。
2 计算对比
2.1楼层侧向刚度对比
从图3可以看出：空心楼盖结构的各层侧向刚度仅为实心楼板结构的50%左右。高层结构的抗侧刚度取决于其竖向构件和竖向构件之间的联系，本文两种结构的竖向构件是完全一样的，因此造成两者侧向刚度的差异都缘于梁板。实心梁板结构的梁高远大于空心楼盖的扁梁，抗弯刚度较大，在竖向构件一样的情况下，实心梁板结构的抗侧刚度肯定是大于空心楼盖的，然而是否能够大一倍之多这是值得分析的地方。
图3 0°方向的楼层侧向刚度对比
因目前结构计算分析軟件的限制，楼板与结构梁独立计算，未能充分考虑到厚度大的空心楼板对整体结构的刚度贡献，故计算出来的侧向刚度会比实际的要小。如果按照实际情况分析，空心楼板里面大量的肋梁与扁梁整体浇筑，紧密相连，对整体刚度有一定的增大，应参与到整体的受力分析中。
2.2地震作用下最大层间位移对比
从图4可以看出：首层两种结构的最大层间位移几乎相等，随着楼层增加，空心楼盖结构的最大层间位移开始大于实心楼板结构，而且相差的幅度也随着楼层的增加而增大，在最高层的位置空心楼盖结构的最大层间位移是实心梁板的两倍多。首层的层间位移几乎相等是因为受到了基础的强约束，随着层数增，受到的约束越来越小，在地震作用下层间位移便越来越大了。在较高楼层，空心楼盖结构的最大层间位移之所以远大于实心楼板结构的两倍有余是因为上述的侧向刚度计算结果所导致的。值得注意的是，空心楼盖最大层间位移出现在楼层的位置与实心楼板的不一样。空心楼盖结构的最大层间位移出现在第7层附近，而实心楼板结构的出现在第5层附近。这说明空心楼盖结构最薄弱的位置比实心楼板结构的要高，应注意薄弱位置的加强。
图4 0°方向地震作用下最大层间位移对比
2.3最大层间位移角对比
由表1可以看出：空心楼盖结构的最大层间位移角都比实心楼板结构的要大，且最大层间位移角出现的位置也都比实心楼板结构的要高，与上述的计算结果保持一致。高层建筑最大层间位移角限值为1/800，两者均满足此限制，同时可以看出实心楼板结构的偏于安全，而空心楼盖结构偏于经济。这里还值得分析的地方是，风荷载导致空心楼盖结构的最大层间位移角大于实心楼板结构的两倍，而地震作用产生的最大层间位移角却少于实心楼板结构的两倍，这里的原因是空心楼盖结构的整体质量小于实心楼板结构，地震作用就会相对较小，因此两者地震作用下的最大层间位移角会相差得比较小。这里可以体现空心楼盖结构能够减小地震作用的特点。
表1 各种作用下最大层间位移角及其楼层对比
2.4前三振型的自振周期与振型参与质量对比
从表2可以看出：空心楼盖结构的前三个振型自振周期都比实心梁板的要大，比后者大30%左右，但是振型的参与质量比实心梁板的要小。自振周期长，说明空心楼盖结构的整体刚度较柔，与上述的计算数据是吻合的，实心梁板结构整体刚度大，较为吸收地震作用，产生的地震力大，为了保证结构安全会提高整体造价，这里再次体现空心楼盖减小地震作用，降低造价的特点。
表2 前三振型的自振周期与振型参与质量对比
2.5结构地震作用下地震力及地震剪力
从图5和图6可以看出：两种结构在底部3层的地震力相差无几，从第4层开始空心楼盖结构的地震力小于实心梁板结构，随着楼层增加，相差幅度越来越大，在第11层达到最大，然后两者的地震力又开始趋向一致。
结构顶层地震力突然增大，是鞭梢效应的影响导致地震力放大的结果。空心楼盖结构首层地震剪力比实心梁板结构小，相差幅度大约为28%。随着楼层增加，相差幅度逐渐减小，到顶层两者的地震剪力几乎相等。空心楼盖结构的地震力比实心梁板的小缘于其整体质量比较小，虽然前面其他数据分析这样会减小整体刚度，抵抗力会下降，位移会增大，但是地震力减小，能够大大提高结构的经济性，而且还能保持结构在规范的安全范围内，这是空心楼盖结构得以逐渐推广的重要原因之一。
图5 0°地震作用下地震力比较
图6 0°地震作用下地震剪力比较
3 结论
1）目前广厦建筑结构CAD软件在空心楼盖结构体系方面的计算分析还不够完善，未能充分考虑到大厚度的空心楼板对整体结构的刚度影响。
2）空心楼盖结构由于结构梁数量减少和刚度降低，整体刚度比实心梁板要小，最大层间位移和位移角较大，且出现的位置较高。
3）空心楼盖结构的整体质量小于实心梁板结构，从而降低地震力，能够大大减小高层建筑的造价，提高高层建筑建造的经济性。
参考文献：
[1] JGJ/T 268-2012 现浇混凝土空心楼盖技术规程[S]
[2] GJBT--905 05SG343 现浇混凝土空心楼盖[S]
空心结构 篇4
目前的住宅工程, 框架结构中起围护作用的外墙砌体使用的基本上为非承重空心砖, 空心砖由于壁薄, 中间多为大孔洞, 空心率大 (最大达48%) 。工人在砌体施工中未严格按施工规范操作, 砌筑砂浆不饱满, 特别是竖缝砂浆不饱满, 甚至产生密缝、透缝。此外, 干砖上墙, 砂浆中的水份被砖吸收, 造成砂浆强度偏低, 砖与砂浆分离, 使砌体整体刚度下降, 灰缝砂浆产生裂缝, 水就易从砖缝间渗入, 这是造成外墙渗漏的原因之一。
各种原因造成的外墙墙体裂缝, 使雨水直接从裂缝处渗入室内, 也是造成渗水的重要原因。裂缝可以是由结构变形引起的或温度应力应变产生的。特别是在窗边、顶层墙体窗下和不同结构材料接触界面处, 如墙体与梁底、墙体与柱边等薄弱部位都是我们应重点防范的关键。
外墙装饰基层一次性打底太厚或为保证全高垂直度而使局部打底偏厚, 又未采取适当加强措施而产生基层裂缝;结构层表面太光滑, 如未采取措施, 使基层空鼓、龟裂、结合不良;外墙大面积打底而基层又未设置分格线, 使基层产生不规则收缩裂缝。上述原因均可能造成基层质量不过关, 直接影响了面层与结构层的结合, 从而造成面层、基层空鼓、龟裂、离析、脱落等质量问题。
窗台、遮阳板和雨篷等水平构件的表层施工中未找坡度, 甚至倒坡, 造成倒返水或积水, 也容易造成外墙面渗水。屋面女儿墙墙根留置施工缝 (特别是砖砌体女儿墙时) , 由于屋面温差大, 女儿墙与屋面板热胀冷缩率不同, 墙根难免存在微裂缝, 且屋面雨水又沿着墙根坡度方向流向水落管, 这样就会使女儿墙墙根渗漏, 影响建筑物的美观与质量。
2 外墙渗漏控制措施
外墙使用的砌体砖建议使用三排孔多孔或其它轻质实体砌块, 当使用空心砖或多孔砖砌筑外墙时, 为提高砌体防水能力, 砖之朝外面应选择棱角齐全的砖, 当墙的长度与砖模数不符时, 不足模数部分由实心砖或素砼调整。外墙砌体砌筑完毕应尽量避免凿打, 如有预埋暗管, 砌筑砌体时可事先于安装管道位置两侧留通缝, 缝间竖向每隔600mm留拉结钢筋, 拉结筋伸入墙内各250mm, 砌后浇C20细石混凝土;同时对诸如脚手架眼、缆绳孔等造成的墙体缺陷要先修补完成后方可打底粉刷, 不留隐患。砌到顶部时不好使线, 墙体容易里出外进, 应在梁底或板底弹出墙边线, 认真按线砌筑, 以保证墙体顶部平直通顺。门窗两侧砌实心砖, 便于埋设木砖或铁件, 固定门窗框, 并安放混凝土过梁。预留孔洞、预埋件应准备预留、预埋。防止后剔凿, 以免影响质量。混凝土墙、柱内预埋拉结筋经常不能与砖行灰缝吻合, 应预先计算砖行模数、位置、标高控制准确。
施工技术人员要对工人进行技术交底, 同时加强抽查、复核。严禁干砖上墙, 严格控制砂浆配合比, 保证砂浆饱满度, 水平缝要满铺砂浆, 同时以挤砌等方法来保证。竖缝不饱满处可用勾抹子仔细补喂灰浆勾填的方法来保证 (此法要求在外墙体内双面操作, 施工单位常因外墙外部施工操作麻烦且不易检查到而忽视, 从而造成隐患) 同时应注意的是外墙斜顶砌之上下灰缝, 应于抹灰前3天于外墙操作架上再检查一次, 遇有未勾又沉裂的应补勾填实, 沉裂缝应踢出宽度不小于10mm的大缝, 以保证重勾填实。接槎处砂浆密实, 缝砖平直, 接槎处水平灰缝小于5mm或有透亮缺陷。空心砖砌体水平灰缝砂浆饱满, 立缝填塞密实。对于各种裂缝而引起的墙体渗水, 解决的措施是彻底找出产生裂缝的根本原因并加以解决, 同时对于易产生裂缝的部位要采取防患补强措施。例如:顶层受温度变化影响大, 墙体与梁底、柱边等不同建筑材料接触界面由于温度应变不同造成的裂缝, 首先应把龟裂的打底层凿去, 加上钢丝网片, 再用高标号水泥砂浆分层抹实, 并且注意养护, 而后再进行面层施工, 就可有效防止裂缝的产生, 达到减少墙体渗漏的目的。
对于由于基层产生裂缝, 从而影响面层质量造成渗漏的, 我认为, 主要是要加强基层施工质量管理并采取有效的措施。首先要保证外墙打底不得太厚, 对局部太厚处要采用喷浆或加钢丝网 (特别在建筑设计要求有特殊造型的部位) 来加强, 其次外墙打底应分次、分层, 打底在终凝前要防止暴晒或雨淋, 并加强养护。做好分格线, 特别在装饰面层为无分格线的面砖、马赛克等外墙上打底也应在适当位置留置分格线, 用油膏填缝后, 方可上面层。第三对于混凝土柱、梁等较光滑的结构层, 宜用10%稀盐酸溶液洗刷面层的油污和隔离剂, 然后用清水冲洗, 随后用聚合物砂浆“毛化”处理 (聚合物砂浆配合比可为107胶∶水∶水泥∶砂=1∶4∶10∶10计量搅拌均匀) , 喷洒在光滑的面层上, 湿养护7d, 使之且砌筑过程不得打砖, “毛化”以增强粘结力, 而后再全面打底, 可避免空鼓、结合不良等缺陷。
3 对于外墙铺贴面砖的建筑物, 外墙施工前必须事先进行技术交底, 同时要强化工人的质量意识, 增强责任心。
在铺贴过程中一定要有挤浆工艺, 且在勾缝前要全面检查空鼓情况, 勾缝要保证密实度, 勾缝完毕后要注意湿润养护, 密缝擦缝不得遗漏, 勾缝深度建议要严格控制, 凹入度不宜太大, 最好勾成圆弧形平缝。质量管理要建立多级复查控制制度, 保证每道工序的质量。
目前建议优先考虑使用益胶泥新型高分子粘接材料代替传统水泥作为板材、块材的粘贴材料, 益胶泥具有用量少、本身厚度薄、施工工艺简单等优点, 避免了使用水泥等传统粘贴材料因浸砖、洒水不够而引起的空鼓、脱落等隐患。特别值得一提的是益胶泥所具有的另一些特性--作为界面剂时具有粘接强度高, 不需打毛就可在光滑基层面上使用的特性以及防水特性, 使用时薄薄一层 (仅1.5～2mm) 满涂于外墙基层面上, 即使个别处面层空鼓或勾缝质量不理想也多一道屏障防止雨水渗入外墙基层。
窗台、遮阳板、雨篷等水平构件应按要求进行找坡且找坡方向要正确, 与墙面接触部分应处理成泛水圆弧角。窗框周边应提位勾缝打胶, 窗后塞口要塞紧密, 窗顶做鹰嘴。屋面施工时应特别注意女儿墙墙根位置处砼应比屋面砼多浇注10～15mm, 保证屋面女儿墙墙根施工缝高于屋面板, 而后再砌筑女儿墙墙体, 这样即使施工缝处产生微小裂缝, 也不会造成女儿墙墙根渗水, 保证了建筑外观美观。在这里值得一提的是屋面女儿墙处渗水原因很多, 以东北地区为例, 室外气温冬夏温差很大, 由于热胀冷缩的影响, 尤其细石混凝土屋面找平层面积大, 膨胀和收缩变化很大, 如果不按规范要求留置伸缩缝隙, 极易使女儿墙涨裂, 而产生渗水现象。
4 结束语
空心树阅读答案 篇5
事实上，树木空心不止发生在北方我们所熟知的老槐树、大青树或常见的大树中，在水热丰沛地区，树木的空心现象也很严重。亚马孙热带雨林中的树木有37%的空心率;澳大利亚稀疏草原上66%~89%的物种会发生空心，在这里，有的树干空心直径达到整棵树木直径的50%。
从树木的生长环境与自身生长特征来看，潮湿的原始森林中空心数最多。那么，这些树木为什么会空心了呢?
1976年，生态学家丹尼尔·扎森发表了一篇名为《为什么热带树木的心会腐烂掉》的文章，提出了营养循环利用理论，认为空心现象是树木对生长环境采取的一种适应性策略，空心乃自然界“无用之用”的体现。树木因为闪电、火烧、真菌侵扰或动物啃噬之后，内心慢慢腐烂，营养物质逐步流到植物根部，被循环利用，树干形成空心。
扎森对树木空心“无用之用”的解释，听起来好像很合理，但细细思之，当树木中心在微生物或动物作用下慢慢腐烂的时候，营养首先被白蚁等昆虫大量获取。然后，腐烂的树心里面最重要的部分被雨水冲刷到地表的土壤里，这些到达地表的营养则会被浅根的草本植物获取，并不能到达大树的深根。此外，若树木空心是一种适应性策略，理论上，空心木应该能吸引很多分解者和啃噬者，但事实并非如此，那些倒下的非空心树木更受真菌和动物们的青睐。所以，从树木的生长环境方面考虑，营养循环利用的理论是站不住脚的。
最近，英国科学家在《生物学快报》上发表一篇名为《为什么那么多树是空心的》的文章，否定了扎森的营养循环利用理论，病人为树木在其生长过程中，为了节省能量而选择牺牲身体的一部分，从而造成了空心现象。对于一些粗矮的古树来说，保护树心可能并不是一种经济的选择。因为，树干外周的树皮是用来运输水分、矿物质的，对于较大的树木来说，要维持外周树皮的正常工作每年通常要耗费5%~13%光合获取的能量。为了节约能量，有些树木便舍“内”求“外”，树干中间因缺乏营养而形成实心，这样的`实心既不能储存能量也不能传输物质，化学防御物质也没法更新，因此抵抗能力降低了，自然容易受到真菌和动物的侵蚀而腐烂，造成树木空心。
此外，从树木物理稳定性考量，高大树木的水平侧枝通常比直立的主干更能忍受高强度的拉力。因此，水平侧枝通常生长更加强壮，更耐真菌和动物腐蚀一些，不易发生空心。硕大的侧枝同时会将拉力施加在空心树木的外周，树木空心的现象或许还能合理解释为什么树皮外周比树心结构复杂。
关于树木空心的谜题还有很多种解释，不过，至今仍然没有更权威的说法。有人可能还会问，为何有的植物(如伞树或竹子)的茎干生来便是空心的呢?想要回答这个问题，还得等待新的科研结果。
20、选文第2段画线句子使用了哪两种说明方法?有什么作用?(4分)
21、概括选文第4、5段的说明内容。(2分)
22、选文中关于树木空心之谜的两个理论，可以调换顺序吗?为什么?(3分)
23、说说选文第7段中加点的词语“或许”不能删掉的原因。(3分)
24、选出下列对选文内容的理解有误的一项(3分)
A、北方的老槐树、大青树或其他常见树种比较容易发生空心现象。
B、对于一些古树来说，保护树心比保护树皮更有价值。
C、树木会发生空心虽然可能是一种自我保护的方法，但也会威胁到大树的生长。
D、关于树木空心的谜题，人们还在期待更新的科研结果。
20、举例子，列数字(1分)。准确具体地说明了澳大利亚稀树草原上树木的空心率很高(或空心现象非常普遍)(1分)，空心的直径也很长(1分)，进而说明了水热丰沛地区的树木空心现象也很严重(1分)。
21、说明了扎森的营养循环利用理论(适应性策略理论)的内容(1分)，以及它站不住脚的原因(1分)。
22、不能。因为这两个理论是按照提出时间的先后顺序安排的(1分)。这两个理论分别从树木生长环境与自身生长特征这两个角度来解释树木空心之谜，与第3段相关内容照应(1分)，且后一个理论是对前一个理论的否定，所以不能调换(1分)。
空心结构 篇6
关键词 薄壁空心管；施工工艺；模板
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0138-01
1 薄壁空心管现浇楼盖的特点
薄壁空心管是一种新型的建筑材料，在现浇空心楼盖中的应用提高了混凝土的性能，这种施工工艺主要是通过非抽芯成孔工艺，从而实现了现浇钢筋混凝土板的使用效果，减轻了建筑物的自重，同时施工形成的楼盖具有隔音、隔热效果，施工工期明显缩短、综合造价降低，改善了建筑物的使用功能，下面从几个方面对薄壁空心管现浇的特点进行分析。
1）节约材料。与一般的大跨度空心楼盖施工相比，这种施工工艺可以有效的降低混凝土的使用量。通过调查发现，采用薄壁空心管施工可以降低混凝土造价5%，减少模板损耗50%，并能节省竖向水电、空调、内墙装饰等造价，具有低碳环保的效果。
2）提高楼层净高。采用薄壁空心管进行现浇混凝土施工，可以降低每层建筑高度0.4 m左右，提高净空高度，有利于水平管线、空调管线的安装；并且这种结构具有方便布置承载隔墙的效果，使得建筑设计更加灵活、美观，提高视觉效果。
3）使用效果好。施工过程中，薄壁空心现浇钢筋混凝土空心楼盖具有良好的使用效果，其封闭内体积可以减少楼层噪音的传递以及内外热量的传递，节约了空调使用频率，具有一定的节能效果。
4）火灾隐患小。在施工过程中，楼层底部没有梁穿越，顶部平整，没有吊顶施工环节，这样可以减少没有经过防火处理的顶棚装饰材料所带来的火灾隐患。
5）降低造价。在施工过程中，无梁的钢筋混凝土定额造价较低，只为有梁板混凝土定额的80%，减小的混凝土的造价；同时可以降低楼层中钢筋混凝土的总量使用，从而使支撑楼板的柱、墙和基础荷载也相应的减少，这样又可以减少构件截面，减少配筋，最终可以降低建筑总造价5%-20%。
6）缩短施工周期。与传统的楼盖施工相比，薄壁空心管现浇钢筋混凝土空心楼盖施工减少了模板支设、装饰部分的工序，有效的减少了施工周期，提高了施工进度，缩短了工期。
2 施工工艺流程及影响因素
1）施工工艺流程。薄壁空心管的施工工艺流程为：施工准备→测量放线→模板支设（梁模板和楼层模板）→薄壁空心管弹线→绑扎暗梁、底层钢筋→水电管线预埋→固定板底、支座钢筋→安装薄壁空心管→绑扎上层钢筋→隐蔽验收→浇筑混凝土→养护混凝土→模板拆除。
2）影响因素。在薄壁空心管施工过程中，由于施工技术比较新，可能出现一些难题，影响到施工的顺利进行。首先是材料因素，这是施工常常出现的通病，所采购的薄壁空心管应该满足质量要求，在运输、搬运过程中也要做好控制；其次是施工管理因素，在施工过程中，施工管理人员应该及时编制施工管理方案，建立健全质量控制制度；最后是施工工艺因素，薄壁空心管的安装和固定是施工质量控制的关键，避免在施工过程中出现楼盖整体上浮。
3 主要施工工序及其操作要点
1）施工准备。在施工开始前，施工技术人员应该熟悉施工图纸，要求明确薄壁箱体的规格、各项技术参数，根据柱网开间尺寸和预留预埋情况，从而确定预留埋设的位置；做好施工技术人员、班组长的技术交底工作；做好商品混凝土的订购工作，保证所使用的混凝土满足设计要求；做好现场平面布置工作，保证薄壁空心管堆放在易于取用的地方，同时做好防雨、防潮保护。
2）测量放线。测量施工人员应该做好测量工作，一般可以利用经纬仪或全站仪做引测轴线，从而为支设模板做好准备工作。
3）模板支设。施工人员应该严格按照GB50204-2002混凝土结构工程质量验收规范中的相关规定；模板按照设计要求起拱，在模板支设过程中，应该要有具体的施工方案，并附有计算书，经过审批后方可施工；在模板支设过程中应该做好支撑系统的施工。
4）薄壁空心管弹线。为了保证薄壁空心管的安装位置，同时也为了使肋梁位置准确，需要做好薄壁空心管的弹线，水电预留预埋管线不能影响到薄壁空心管的施工，当模板支设完成后，方可在模板上弹出薄壁空心管的位置线。
5）绑扎暗梁、底层钢筋。当薄壁空心管弹线完成后，方可进行暗梁、底层钢筋的绑扎，施工人员应该严格按照设计要求进行绑扎，绑扎底部钢筋时，应该先用粉笔画出分档线，顺着管道方向保证第一根钢筋的分档线距离梁边≤50 mm；绑扎的顺序为：先绑扎肋梁钢筋，再绑扎底部钢筋，且先绑扎短跨钢筋，再绑扎长跨钢筋，并按照设计要求设置好保护层垫块。
6）水电管线的预埋。在暗梁和底板钢板绑扎好以后，施工人员就可以进行各种管线的预留埋设工作了，如果没有在薄壁空心管安装之前做好预埋工作，将给施工带来很大的不便。当水平管线、线盒等无法避开时，应该采用1/2尺寸薄壁空心管进行避让，保证管道穿越楼盖时中心孔的偏差小于3 mm，钢套管与薄壁箱体的净距不小于50 mm，严禁事后凿墙。
7）支座钢筋的绑扎。在施工过程中，应该做好支座的绑扎工作，保证支架上端能够控制管径之间的距离，下部架在钢筋上，并根据管控制线将支座钢筋绑扎在底板钢筋上。
8）安装薄壁空心管。在梁底、底部钢筋绑扎和水电管线埋设完毕后，就要进行薄壁空心管的安装了，在施工过程中应该注意：做好薄壁空心管的质量控制，在堆放、吊运过程中应该小心轻放，严禁抛甩；做好施工技术控制，保证薄壁空心管在安装过程中位置准确和整体顺直，以保证空心楼盖梁肋的几何尺寸满足要求；在薄壁空心管下垫上
20 mm×20 mm的混凝土垫块。
9）混凝土浇筑。非冬期混凝土浇筑之前，应湿润模板和薄壁空心管。在混凝土浇筑时，应派专人对空心管进行观察、维护和修补，当其位置偏移时，应及时校正；混凝土浇筑宜采用泵送，一次浇筑成型，混凝土塌落度宜控制在160 mm-180 mm之间。混凝土卸料应均匀，严防堆积过高而压坏薄壁空心管；振捣混凝土时，混凝土宜为先后交替浇筑完成。应采用小振捣棒或高频振动片，利用其作用范围，使混凝土挤进空心管底部，严禁振动棒直接振动。
10）养护混凝土。宜采用毛毡、草帘或塑料薄膜覆盖，保持混凝土表面潮湿，如若环境干燥、气温较高应增加洒水次数。冬期施工，严禁洒水养护，注意采取保温措施，以免混凝土遭受冻害。
11）拆除模板。当混凝土的强度达到设计或规范要求的拆模强度后，模板及支架拆除的顺序及安全措施应按施工技术方案进行操作。
由于薄壁空心管现浇钢筋混凝土空心楼盖体系具有普通钢筋混凝土无法比拟的优点，能够有效地降低工程造价，施工简便，缩短施工工期，解决了楼层隔音的难题，使得该技术具有广泛的推广应用，在目前提倡降耗节能的建筑领域，作为一项新兴技术，该技术必将在我国的建设事业中发挥更大的作用。
参考文献
[1]陈礼飞.GBF管现浇混凝土空心楼盖施工质量控制[J].工业经纬,2008.
[2]张丽.GRF薄壁空心管钢筋混凝土空心楼盖施工技术[J].价值工程,2011.
[3]吴晗.GRF薄壁空心管现浇钢筋混凝土空心楼盖板施工技术应用[J].安徽建筑,2011.
空心结构 篇7
1 实验
1.1 ZnO纳米粒子的制备及其在不同条件下的硫化
取0.44g Zn(CH3COO)2·2H2O 溶于40mL去离子水中,完全溶解后加入1.0mL 4.0mol/L的NaOH溶液,立刻生成白色沉淀。调节其pH值到11.5,然后将此悬浮液密封于不锈钢水热釜中,180℃保温24h,即得到白色的ZnO纳米粒子。用去离子水洗涤3次后转移到烧杯中,加入40mL去离子水超声分散40min,然后加入20mL 0.3mol/L的Na2S溶液,密封于不锈钢水热釜中,在下列不同条件下进行硫化反应:(1)60℃、5h,(2)60℃、23h,(3)80℃、5h,(4)80℃、8h,(5)80℃、12h,(6)90℃、5h,(7)90℃、12h,(8)90℃、24h。
1.2 ZnO纳米棒的制备及其在不同条件下的硫化
取0.44g Zn(CH3COO)2·2H2O 溶于40mL去离子水中,完全溶解后加入1.0mL 4.0mol/L的NaOH溶液,立刻生成白色沉淀。然后向其中逐滴加入6.0mol/L的NaOH溶液,直到沉淀完全消失。其余实验步骤与1.1节中完全一致。ZnO纳米棒与Na2S溶液在下列条件下进行硫化反应:(1)60℃、8h,(2)80℃、8h,(3)80℃、18h,(4)80℃、44h,(5)90℃,30h。
1.3 样品表征
采用Shimadzu XRD-6000型全自动X射线衍射仪对样品进行物相分析,铜靶,Kα射线(0.15406nm);采用JEOL JEM-200CX型透射电子显微镜和FEI SIRTON-100型场发射扫描电镜观察样品的形貌。
2 结果与讨论
图1为ZnO纳米粒子和空心ZnS纳米粒子的X射线衍射图。从图1中可以看出,前驱体是六方晶系的ZnO(图1(a)JCPDS No.89-0510),空心产物是立方晶系的ZnS(图1(b)JCPDS No.80-0020)。
图2是ZnO纳米粒子在不同条件下硫化产物的透射电镜照片。从图2中可以看出,硫化产物的空心状况取决于反应温度和时间。在较低温度下,60℃反应5h(图2(b)),产物只出现了一点点空心。反应时间延长到23h(图2(c)),产物也没有变成完全空心,说明反应温度较低时,延长时间不能使反应完全进行。80℃分别反应5h和8h(图2(d)、(e))也没有生成完全空心的硫化产物;反应12h(图2(f)),大部分硫化产物出现完全空心的状况。90℃反应5h(图2(g)),产物的状况与图2(d)、(e)中的很相似。反应时间延长到12h(图2(h)),生成的几乎都是完全空心的纳米粒子。反应24h(图2(i)),产物也是完全空心的,但其中一些粒子分裂产生许多很微小的粒子,这是由于在较高温度下反应时间过长所致。以上结果表明,用这种方法制备空心ZnS纳米粒子的适宜条件是在80～90℃反应12h左右。
根据上述反应结果可以推测反应机理。反应首先是在ZnO纳米粒子的最外层进行,生成一层ZnS壳层,它对反应的持续进行起阻碍作用。溶液中的S2-向此壳层扩散,粒子内部的O原子和Zn原子通过壳层上的空洞向溶液扩散。不同种类的原子扩散速率是不同的。根据扩散系数的计算公式:
D=undefined
可知微粒的扩散系数与其半径成反比[19]。S2-的半径是184pm,远大于Zn原子的125pm和O原子的73pm[20],且S2-在溶液中是以水合离子的形式存在,半径会更大,所以难以通过空洞进入粒子内部,而O原子和Zn原子可以通过空洞扩散出来,在壳层的外部进行反应,并随反应的持续进行生成了空心结构。反应温度较低时,微粒的动能较低,反应进行到一定程度,壳层厚度增加,微粒不能扩散通过壳层,反应停止;反应温度较高时,微粒的动能较大,可以一直扩散通过壳层,反应完全进行。
图3是ZnO纳米棒及其在不同条件下硫化产物的透射电镜照片。从图3中可以看出,产物的空心状况与图2中的很相似,不同之处在于较细的纳米棒空心程度略大,较粗的纳米棒空心程度很小(图3(d)、(e))。原因是它们的体积较大,不能完全反应。同样,在高温下反应太长时间也会出现分裂产生微小粒子(图3(e)、(f))。
图4是硫化后的纳米棒经NaOH溶液处理后的照片。由图4中可以看出,粗纳米棒也变成了完全空心,但是壳层很薄(图4(a))。原因是其中剩余的ZnO与NaOH溶液反应完全,剩下外面的ZnS壳层。另外,经NaOH溶液处理后,一些纳米棒断裂,出现了开口(图4(c))。
3 结论
以ZnO纳米粒子和纳米棒为前驱体,在水热体系中制备空心ZnS纳米粒子和纳米管。空心结构的生成机理与本体材料中的Kirkendall效应比较类似,是由不同组分的不同扩散速率所导致的。反应温度是决定产物形貌的关键因素,其次是反应时间。
摘要：以ZnO纳米粒子和纳米棒为前驱体制备出空心ZnS纳米粒子和纳米管,详细研究了反应温度和时间对产物形貌的影响。结果表明,反应温度是决定产物空心状况的最重要因素,其次是反应时间。生成空心产物的机理与产生Kirkendall效应的原理相似,是由参与反应的微观粒子的扩散速率不同而导致的。
混凝土空心楼板结构的施工技术 篇8
关键词：混凝土空心楼板,薄壁方箱,质量控制,抗浮,绿色节能
1 工程概况
广州市电视台新址工程总建筑面积约30万m2, 由两层地下室和两层裙楼连接东、西两座主塔楼而成。东塔楼20层、西塔楼19层, 与广州新电视塔形成综合性、多功能的现代化电视中心, 极具时代影响力。本建筑物地下负一层、±0.00层以及裙楼二层的大部分区域均采用现浇砼空心楼板结构, 其厚度主要有350mm和500mm两种规格, 所采用的薄壁方箱尺寸为:长×宽×高=600mm×600mm×200 (或300) mm, 箱体周边采用C30混凝土包裹。本工程空心板区域总面积达到5.5万㎡。现本人结合工程实际, 阐述施工空心楼板的技术特点、工艺流程和质量监控制。
2 主要工艺流程
薄壁方箱空心楼板结构主要工艺流程图见图1。
3 工程重点与难点
工期短、质量要求高、且空心薄壁方箱需求量大、箱体原材易损坏、浇筑混凝土时箱体容易上浮、箱体底部混凝土难振捣密实等。
4 混凝土空心楼板施工
4.1 材料控制
薄壁方箱内膜的质量是保证混凝土浇筑后楼盖空心率大小和结构受力性能的重要因素, 所以必须严格检查控制内膜质量。
⑴箱体由快硬水泥砂浆结合高强玻璃纤维网利用模具制作而成, 出厂前养护时间不少于7天, 故需要提前选取优质箱体原材供应商预先生产, 避免养护时间不足。
⑵薄壁方箱到达施工现场时立即检查产品合格证、出厂检验报告, 抽检材料外观质量、尺寸偏差、重量、抗压荷载, 必要时可增加其他检验项目。
⑶根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》 (CECS175:2004) , 应按同一生产厂, 同一材料, 同一生产工艺、同一规格, 且连续进场不超过5000件为一个检验批, 当连续3批一次检验合格时, 可改为每10000件为一个检验批。对每个检验批内模的外观质量应全数目测检查, 箱体应具有可靠的密封性, 箱体外表面不得有空洞和影响混凝土形成空腔的其他缺陷。每检验批随机抽取20件内模箱体试件尺寸检测, 合格率不少于80%, 其允许偏差值如表1。
⑷每检验批随机抽取3件薄壁方箱进行重量检验和抗压荷载试验, 检验项目要求箱体的竖向抗压荷载不应小于1000N, 侧向不少于800N。
4.2 主要工序控制
⑴空心楼板模板支撑按一般楼板支撑方案的要求布置, 先安装框架梁模板, 最后铺设空心楼板底模, 并按2‰~3‰进行双向起拱。
⑵当模板制安完成后, 在模板面上按图纸要求, 明确弹出薄壁方箱具体安放位置控制线, 然后按跳跃一个箱体为原则, 在箱体十字交叉位置对角钻穿模板, 为绑扎底部抗浮钢筋做准备。
⑶在楼板底钢筋绑扎完成后, 先做好电气管线、盒的预留、预留洞模板安装, 这样可以尽量减少对箱体的损坏。同时用14#或16#铁线穿过模板, 将模板与底板钢筋牢固地连在一起, 减少了模板开空数量, 是箱体抗浮的重要措施。
⑷在箱体的四角放置φ80×90mm砼预制垫块, 采用该圆形垫块具有接触面较大、易于控制箱体高度、保证箱体下方混凝土厚度的作用。
⑸在完成垫块安放后开始按图纸要求安放薄壁方箱箱体, 当排列到楼板转交和空心楼板周边位置时, 经常会出现200~550mm不等的剩余空间, 不能满足安放600mm×600mm×200 (或300) mm的标准箱体。经与设计、业主和监理各主管单位共同商议, 决定该部位采用预制φ150mm×200 mm的异型薄壁筒体, 以满足现场实际施工要求。
⑹箱体抗浮, 主要利用在箱顶设置两条Φ12抗浮钢筋, 再用14#或16#铁丝将压在箱顶的两条抗浮钢筋于板底钢筋连接, 每隔680 (700) mm锚固拉结一处。
⑺在箱体与箱体之间放置φ8钢筋制作的马凳, 按围绕箱体周边设置, 每边设置不少于两个, 位置在离开箱体边角不大于100mm处设置, 马凳绑扎固定在板底钢筋面上。同时马凳必须高于箱顶20mm, 以避免板面钢筋直接压在箱体上造成箱体破裂。
⑻当空心楼板施工至后浇带时, 先绑扎“S”型钢筋以固定上、下两层钢筋, 两边每隔500㎝设置一道, 再采用刚性金属收口网将后浇带分隔, 金属收口网用绑扎固定在“S”型钢筋上, 并在离模板底部1/3处设置橡胶止水带, 后浇带钢筋通长, 两边交叉搭接长度大于45d。
⑼由于空心楼板结构只有一次浇筑成型方可保证工程质量, 故浇筑前必须通过班组自检→责任管理人员100%自检→质量工程师100%专检→监理工程师100%专检等层层严格验收程序, 确保每个节点锚固牢固。
⑽最后是浇筑混凝土, 混凝土坍落度宜控制在160~200mm之间, 骨料颗径不宜大于空心箱体之间暗肋宽度的50%和箱体与板底钢筋之间空隙的50%。混凝土浇筑前再次清理板面垃圾, 浇水湿润箱体与模板, 用模板在主梁位置铺设架空马道, 严禁将施工机具直接放置在内模上。混凝土浇筑时, 一次浇筑成型可保证工程质量, 宜顺沿箱芯或筒芯单向推进, 不宜沿垂直箱体方向做多点合围式浇筑。混凝土应均匀泵送之楼面, 避免堆积过高损坏内膜;内膜之间的肋宽较小, 可采用小型振动棒或高频振动片, 每台混凝土输送泵宜配三台振动棒, 振动棒应避免触碰内膜和定位马凳, 同时每个内膜交叉节点必需振捣。
5 结语
通过空心楼板施工技术的总结, 对薄壁方箱现浇混凝土空心楼板在施工前的材料控制和施工过程中的质量控制措施作了阐述, 特别是空心楼板在施工过程中的抗浮和箱体水平位移措施, 解决了薄壁方箱之间的定位问题, 使空心楼板薄壁方箱之间形成肋梁, 保证了空心楼板的实际受力与设计计算一致, 确保了工程质量, 加快了施工进度, 提高了经济效益。
参考文献
[1]《广州市电视台新址工程图纸》:广州珠江外资建筑设计院有限公司, 2009.
空心结构 篇9
空心板桥在辽宁省高等级公路中应用非常广泛, 原先的空心板结构一般都采用先简支后桥面连续的设计方法, 这种设计方式也符合现行桥梁规范的要求, 但有空心板桥面连续寿命短、易损坏和维护困难问题, 这些问题降低了高速公路行车的舒适性和运营效率, 增加了桥梁的维护费用。基于此类问题结合凌源 (蒙辽界) 至建昌高速公路施工图设计, 通过收集业主、设计代表及省外空心板桥的先进设计理念, 结合部颁通用图的设计思想, 通过对比、研究总结, 此次空心板桥标准化设计提出在保证省内原有板断面外形及尺寸基本不变的原则下, 优化空心板桥断面、采用先简支后结构连续的方式。
2 结构连续形式的选取
空心板桥的结构连续方式有双排支座的连续和单排支座的连续, 其中双排支座的连续上部一期恒载按照简支计算, 二期恒载和活载按连续结构计算, 双排支座连续具有施工方便, 湿接缝处剪力小等优点, 但是体系转换不够彻底, 结构受力不够明确, 支座也易脱空, 湿接缝底部易产生拉应力等缺点;单排支座的先简支后结构连续施工需增加临时支座, 接缝处剪力大, 但其结构体系转换彻底, 结构受力明确, 支座不易脱空等优点。
考虑到结构连续空心板桥的结构受力、构造处理等诸多因素, 16m、20m跨径采用单排支座的连续方式;结合省内原设计的简支空心板桥设计采用的是先张法, 此次设计湿接段采用普通钢筋的连接方式。即推荐空心板桥采用单排支座, 湿接缝普通钢筋连续的结构连续桥方式。
16m、20m空心板结构连续湿接头设计如图1。
3 结构设计及内力分析
3.1 断面形式的选取
结合省内空心板断面及部颁结构连续空心板桥通用图, 16m、20m板断面高度均增加5cm, 外形尺寸及内腔尺寸与原简支板相同, 这样最大限度保证了原施工单位的施工模板利用。24.5m整体式路基空心板采取断面形式如图2。
3.2 结构内力分析计算
(1) 路基宽度24.5m, 桥面净宽10.5m (采用外包式防撞墙) 。
(2) 结构体系为先简支后结构连续, 其中预制空心板采用部分预应力混凝土A类构件设计, 现浇连续段按钢筋混凝土构件设计。
(3) 采用平面杆系结构计算软件进行设计计算, 部分桥面现浇层参与结构受力, 荷载横向分配系数采用铰接板法计算。
(4) 支座不均匀沉降:Δ=5mm。
(5) 竖向梯度温度效应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004) 规定取值:
竖向日照正温差 T1=15.8℃, T2=5.86℃, A=300 mm
竖向日照反温差 T1=-7.9℃, T2=-2.93℃, A=300 mm
(6) 梁板冲击系数按照结构基频计算。
(7) 设计安全等级:一级
结构计算模型如图3。
4 施工要点
(1) 空心板安装施工顺序:
空心板预制→空心板吊装就位→铰缝封底缝, 砂浆强度达到设计强度的50%后→浇注墩顶现浇连续段及铰缝, 形成连续体系→焊接连接钢板→浇筑桥面现浇层→浇筑沥青混凝土铺装及附属设施→成桥。
(2) 对梁板安装就位要求:
为确保墩顶现浇连续段内预制空心板之间预埋钢筋的顺利连接, 落梁时需严格对中, 应严格控制相对梁板的中心偏差。
(3) 墩顶连接钢筋的连接:
设计时采用湿接段每侧宽30cm, 两侧共宽60cm, 设计时为了保证板预埋钢筋的连接质量, 要求墩顶现浇段上缘钢筋采用双面焊方式进行连接, 墩顶现浇段下缘钢筋考虑到施工作业面要求采用单面焊连接, 应严格控制此处的钢筋焊接质量, 杜绝漏焊、焊接长度不足及焊缝不饱满情况, 若焊接时永久支座已安装则应对永久支座采取覆盖措施, 避免烧伤支座。
(4) 连接面处理:
预制空心板结构连续端断面应全断面凿毛成凹凸不小于6mm的粗糙面, 用清水冲洗干净, 浇注混凝土前应洒水湿润并涂刷一层水泥净浆, 以利于新旧混凝土良好结合。
(5) 连续墩墩顶现浇连续段的浇注:
可考虑连续墩墩顶两侧各1.5m范围桥面铺装和湿接头一起浇注, 并在桥面铺装中设置墩顶现浇段加强钢筋;同时浇注时机应选择在日温最低时进行浇注接头混凝土, 并要求混凝土石子粒径不宜大于2cm。
(6) 临时支座的拆除时机:
应在行成连续体系后, 待桥面现浇层混凝土达到设计强度后才能拆除。
5 设计体会
(1) 空心板桥的布板方式:空心板桥在布板时应尽可能缩小墩顶连续段处两侧错缝, 布板方式宜采取以每幅桥梁的行车中心线作为基线向两侧折现布板, 控制错缝;对于斜交角大于35°、曲线半径小于1000m的桥梁, 若采用空心板结构则建议采用桥面连续方式进行连接。
(2) 当桥梁设计横坡变化段的曲线段即需设置超高的小半径平曲线内时, 梁板的布置会造成横向的错位, 不利于进行结构连续, 超高渐变通过平均横坡和桥面铺装共同调整, 相邻跨对应梁板易错开, 此种情况不适合采用先简支后结构连续。
(3) 由于采用结构连续, 连续段支座型号的变化设计时注意板支座的横向间距调整, 同时应注意角度过大时梁底预埋钢板及现浇连续段底板钢板的设置, 应控制钢板的大小, 及时切除多余钢板。
(4) 位于曲线上的桥梁可通过变化预制板长来适应梁长变化, 本次设计适用于预制板长变化范围在±25cm范围内, 若板长变化超过此范围需根据情况调整计算;对于变宽桥是通过变翼缘尺寸来实现的, 此次设计配束及翼缘板配筋适用于翼缘长度不大于60cm, 超出此范围时需另行计算配筋。
(5) 此次标准化设计对空心板的普通钢筋的配置形式也有较大变化, 设计者设计时应认真核实标准图的钢筋配筋选取, 理解优化的配筋意图, 全面理解结构连续空心板设计要点。
6 总结
先简支后结构连续空心板桥既保持了简支梁板预制施工简便的优点, 又吸取了连续结构的优点, 行车平稳舒适, 值得推广使用。
摘要：空心板桥广泛应用于高等级公路的桥梁结构中, 着重介绍了辽宁省高速公路桥梁标准化设计空心板桥采用结构连续时的设计要点和施工难点, 可供设计施工人员参考使用。
关键词：结构连续空心板桥,桥梁结构设计,桥梁内力分析
参考文献
[1]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[2]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].
[3]JTG B01-2003, 公路工程技术标准[S].
空心结构 篇10
空心球节点钢结构栈桥材料入库后, 材料采用气割进行栈桥各杆件规格的下料, 气割下料的各种规格杆件每端需留出10mm的机加工余量, 杆件进行机加工切除气割下料后杆件端头部不少于5mm, 再进行坡口加工, 坡口形式单边V型坡口, 坡口角度30°+1°, 纯边1~1.5m m, 杆件机加工后尺寸误差±1m m, 杆件加工完成检验合格后, 进行喷砂处理、刷漆, 分类进行编号, 上弦杆件用字母“S”表示, 下弦杆件用字母“X”表示, 腹杆用字母“F”表示, 字母后用数字杆的杆件尺寸, 加衬套的杆件在数字后加“Δ”。
2 空心球节点网架拼装
空心球节点钢结构栈桥的拼装在施工现场的地面进行, 材料进入施工现场后进行分类摆放整齐, 拼装场地要求平整, 进行测量, 放线各个节点定位, 每个节点定位点用砂浆和砖砌成, 高度不低于600mm, 便于焊工焊接操作, 用水平仪测量所有定位点的高度保持一致, 定位点砌成后上部放300×300×10钢板, 再顺序从结构中心向两端对称摆放计算好的起拱管座, 测量符合要求后, 进行结构的拼装, 栈桥结构拼装先拼装下弦, 上弦拼装搭设脚手架, 脚手架搭设需牢固, 木板摆放平整, 操作周围设防护栏杆, 栈桥结构在拼装中, 每根杆件的坡口处内外30m m, 清除铁锈及其杂质, 杆件和球的吻合度中心保持一致, 确保结构的整体尺寸和质量, 栈桥结构在拼装过程中, 不得强拉硬砸, 。结构进行定位点固时, 焊条采用E4303φ3.2mm, 使用前进行烘干处理, 大直径杆件采用四点定位, 小直径杆件采用三点定位, 定位焊长度20~30m m, 厚度不超过杆件厚度的三分之二, 焊接电流:120A~140A。栈桥结构整体拼装完成后河图纸进行每根杆件的核对, 并测量结构的长度、宽度、对角尺寸, 起拱高度和焊缝收缩预留量, 监理单位复验后, 进行栈桥结构的焊接。
3 空心球节点网架焊接
空心球节点钢结构栈桥的焊接, 焊接设备BX-400, 焊条采用E4303φ3.2m m, 焊接电流:120A~130A, 焊条进行烘干处理, 烘干温度80℃~120℃, 时间1.5小时, 恒温后随用随取, 焊条放至保温桶内, 焊缝接头形式, 对接接头, 全焊透, 焊缝质量为二级焊缝。焊接前用角向磨光机将点固的焊缝始终端修磨成斜坡, 并清理焊部位置的杂质, 栈桥结构的小直径杆件采用打底、盖面二道焊缝, 大直径杆件采用打底、填充、盖面三道焊缝, 焊接人员必须经国家职业技能鉴定电焊工中级以上技能证焊工, 栈桥结构焊接时从中心对称向两端间隔跳跃进行焊接, 起焊时要用长电弧对木材进行充分预热, 保证填充金属和母材的溶合性, 每层的焊接厚度不超过4mm, 层间熔渣要清理干净, 层间温度要控制适当, 引弧时要坡口内进行, 不得在母材上随意引弧, 焊接过程中, 运条要均匀, 焊条角度掌握合适, 盖面层焊接电弧在两侧稍作停留, 避免产生咬边现象, 焊缝的仰位焊、平焊接头处应平滑过渡, 焊缝应均匀整齐。
4 空心球节点网架检测
空心球节点钢结构栈桥焊接完成后, 结构进行长度、宽度、对角尺寸和拱度的测量, 长度与设计长度尺寸误差±10mm, 拱度与设计拱度不小于5mm, 所有焊缝表面的熔渣、飞溅物去除干净, 焊缝外观检查, 不得有气孔、夹渣、焊瘤, 咬边深度不大于0.5mm, 咬边长度不大于焊缝总长度三分之一, 超声波探伤检验按受力杆件的20%抽查探伤, 焊缝等级为二级焊缝。
5 空心球节点网架探讨
在空心球节点钢结构栈桥的施工中, 也采用了一些新的方法, 如栈桥在设计上, 下弦宽度上采用H型钢与球连接的方法, 由于H型钢与球吻合有两个吻合面, 和以往设计的管与球的圆周吻合不同, 在按样板进行H型下料后, 与空心球进行了试装配, 发现吻合尺寸误差很大, 装配间隙大, 直接影响栈桥的整体尺寸和装备质量, 针对于这个问题, 采用了制作专用的胎膜平台, 计算出H型钢和球的中心尺寸, 在胎膜平台上进行H型钢与球的吻合处理, 达到标准要求后, 进行坡口的加工和清理, 和球进行点固, 在地面采用平焊焊接完成, 既保证了结构的装配尺寸和质量, 又提高了生产效率。在栈桥的拼装和焊接过程中, 采用水平仪进行拱度测量, 每天开工前和收工后各测量一次, 并做好记录, 确保栈桥的拱度达到设计要求, 在近年来的空心球钢结构栈桥施工中, 栈桥整体测评达到了优良。
6 特点及适用范围
6.1 特点
1) 该施工方法具有施工简单, 便于操作安装。2) 在工期要求非常紧的情况下时, 最大限度的缩短了工期。3) 减少了高空作业的工作量, 提高了施工效率, 确保了安全施工。4) 节省了钢管、扣件、木架板等周转材料, 降低了劳动强度。5) 有效的控制了网架施工质量, 达到了预期效果。6) 利于各专业施工队伍的交叉作业。
6.2 适用范围
空心球节点网架施工方法主要适用于建筑结构地形复杂, 场地狭小的场地的网架安装。
7 空心球节点网架探讨
在空心球节点钢结构栈桥的施工中, 也采用了一些新的方法, 如栈桥在设计上, 下弦宽度上采用H型钢与球连接的方法, 由于H型钢与球吻合有两个吻合面, 和以往设计的管与球的圆周吻合不同, 在按样板进行H型下料后, 与空心球进行了试装配, 发现吻合尺寸误差很大, 装配间隙大, 直接影响栈桥的整体尺寸和装备质量, 针对于这个问题, 采用了制作专用的胎膜平台, 计算出H型钢和球的中心尺寸, 在胎膜平台上进行H型钢与球的吻合处理, 达到标准要求后, 进行坡口的加工和清理, 和球进行点固, 在地面采用平焊焊接完成, 既保证了结构的装配尺寸和质量, 又提高了生产效率。在栈桥的拼装和焊接过程中, 采用水平仪进行拱度测量, 每天开工前和收工后各测量一次, 并做好记录, 确保栈桥的拱度达到设计要求, 在近年来的空心球钢结构栈桥施工中, 栈桥整体测评达到了优良。
8 结语
通过多年来在空心球节点钢结构栈桥的制作安装工程中, 摸索和总结了一些施工经验, 今年来先后组织和施工了西山煤电西铭矿选煤厂、官地选煤厂大跨度空心球节点钢结构栈桥的制作安装工程, 取得了良好的效果。在今后的栈桥网架施工中具有良好的。
摘要：空心球节点钢结构栈桥以其强度高、重量轻、塑韧性好、经济性优良, 施工速度快, 因此空心球节点钢结构栈桥在建筑施工中得到广泛应用, 如选煤厂、焦化厂的大跨度输煤栈桥等。空心球节点钢结构栈桥连接采用焊接来完成, 因此焊接技术在结构的施工安装中占有重要的地位。
空心结构 篇11
当前,在全球电动汽车竞争中,电池的研发和应用是核心技术,现有的且应用广泛的锂离子电池由于能量密度、安全性以及成本等问题,仍然不能完全满足电动车用电池的需求。因此,开发具有高能量密度的新型电池体系具有十分重要的意义。
金属空气电池是使用金属代替氢而形成的一种燃料电池,将锌、铝等金属像氢气一样提供到电池中的反应位置,与氧气一起构成一个连续的电能产生装置,具有能量密度高、放电电压平稳、无污染、价格相对较低等优点。金属空气电池既有丰富且廉价的原料,又可以再生利用,而且比氢燃料电池结构简单,是很有发展和应用前景的新能源储能装置。目前,国内外很多学者都在进行金属空气电池在电动车上的尝试[1,2],国外锌空气电池和铝空气电池已经进入电动车应用阶段[3]。
但是,目前金属空气电池仍有几个较为棘手的问题需要解决,如金属阳极自腐蚀、电解液中毒及空气阴极反应效率较低等问题。其中,空气阴极反应效率低是制约金属空气电池应用的最重要因素,这导致金属空气电池在实际应用时的功率密度不足,影响动力电池大电流放电能力。 这是因为,空气阴极通过催化剂对空气中的氧气进行催化还原,使其转化成电解液中的氢氧根离子,从而参与电池的放电反应。因此,如果空气阴极的供氧量不足,必然会导致电池反应能力下降,影响电池功率的输出。实际应用时,通常在电池外部采用鼓风泵或类似风扇的装置来提高空气阴极的进气量,但使用这些辅助装置后,进入电池内部的气体利用率并不高,且容易出现扰流现象。鉴于此,本文通过在两个金属空气单体的空气阴极之间添加空心导流板,以改变进入电池内部气体的流速和流向,从而提高空气阴极表面的空气利用率。通过理论数值模拟的方法,分析未添加空心导流板和添加空心导流板后空气阴极表面气体的流量,最终筛选出具有最优结构的空心导流板。
2试验方法
本试验通过对未添加空心导流板(模型A)、添加初型空心导流板(模型B)以及改进空心导流板 (模型C)的3种情况进行CFD数值模拟,考察空气导流板对空气阴极表面气体流量的影响。计算模型基于以下几点假设,描述整个模拟过程的所有具体方程参见文献4。
a.气体流动处于稳态;
b.采用标准k-ε紊流模型;
c.空气为流动介质,空心导流板为铝质;
d.不存在温差的影响。
2.1物理模型设计
试验的物理模型分为两种:一种为没有加空心导流板的物理模型,设计两空气阴极之间间距20 mm,称为模型A,如图1a;另一种物理模型是在两个空气阴极之间加入空心导流板,宽度为10 mm,与两侧空气阴极都有5 mm间隙,长度及高度与空气阴极相同,如图1b。
同时设计了两种空心导流板,一种为初型空心导流板(模型B),另一种是改进的空心导流板 (模型C),如图2。两种模型的外观尺寸相同,都为长100 mm、宽20 mm、厚10 mm的空心长方体板,壁厚2 mm;一个小端面开口,作为进气口,在电池中空气由该口进入,两侧壁面开出Φ5 mm的通孔作为出气孔。在模型B中,通孔为阵列式均匀分布,通孔之间间距为10 mm;在模型C中,相邻两排的通孔交错排布,每一排中相邻通孔之间的间距为10 mm,同时空心导流板内壁从进气口处向内逐渐增厚,使空心导流板内腔的横截面积由进气口的6 mm×76 mm逐渐减小至2 mm×76 mm,所有通孔轴线方向垂直于内表面。
2.2计算区域及边界条件
在计算时,将空气阴极看做平面,模型A模拟的流体范围为两个空气阴极之间,即在100 mm× 80 mm×20 mm的矩形空间内,一个80 mm×20mm的面为进气口,与其相对的另一面为空气出口,其它面视为壁面,如图3a。B模型和C模型中的流体范围是两个空气阴极之间100 mm×80 mm×20 mm的矩形空间内除去空心导流板的所有范围,空气出入口如图3b所示,其它面视为壁面。
在用Fluent软件进行CFD模拟过程中,气体选用空 气(密度为1.225 kg/cm3,粘度为1.7894× 10-5kg/m·s),空心板选用铝质。入口的空气流速为0.5 m/s,出口设为压力出口,壁面选用无滑移边界,默认壁面粗糙度0.5,对近壁区域采用壁面函数法进行处理。
3结果与讨论
本文的讨论方向是导流板的不同结构对金属空气电池的空气阴极表面空气流量的影响。由于在同一个时间内单位面积的空气流量与其流速成正比,因此,模拟后的观察对象为空气阴极表面的空气流速。
图4给出了各物理模型经过CFD数值计算后得出的空气阴极表面的空气流速分布图。从图中看出,在A模型中,由于空气阴极壁对气流的影响,空气阴极表面的空气流速在0.25~0.38 m/s之间。B模型有了较大的改善,空气流速在0.39~ 0.50 m/s之间;但在出口位置,由于空心板最后端有挡板,气流大量从最后两排通孔流出,因此在气流出口处流速较大,在0.70~0.85 m/s之间;同时由于孔为均匀分布,两列孔之间空气流动集中,气流不够均匀。为了修正上述气流不均的问题,并且进一步提高气体流速,提出经过改进的C模型。C模型由于内壁向尾端逐渐收紧,因此在每排孔内都有一部分空气流出,对整个极板表面空气的流速都有提升,流速在0.63~0.92 m/s之间;同时由于出气孔错排,使得流速的分布更加均匀。因此,导流板结构的改进对空气阴极表面空气流量的大小及分布方面起到了明显的积极作用。
在气流方向上,各模型最靠近中心的一排气孔取气流速度值,经过绘图得到图5的曲线。图5a的流速曲线也验证了上面的分析:改进空心板的加入,大大提高了空气阴极表面的空气流速,从而增大了经过该表面的空气流量。图5b给出了垂直于空气阴极表面的气体流速曲线,该方向上的气体流速可以增加空气在阴极表面的分压,从而提高空气阴极的反应速度。从图中可以看出,未加空心导流板的A模型在此方向上的空气流速几乎为0 m/s;B模型在排气孔的位置有一定的流速,直到接近气体出口的位置有明显的峰值,流速不均; 经过改进后的C模型在每个排气孔的位置都有较大的流速,并且流速均匀,有利于空气阴极效率的整体发挥。
4结论
a.将数值模拟技术应用到金属空气电池结构优化的研究中,在结构上提高空气阴极表面的空气流量;
b.提出在金属空气电池的空气阴极之间加入空心导流板来增加空气阴极表面气体流量的目的,并进行CFD模拟,优化设计;
c.通过对两种不同的空心导流板模型以及未加空心导流板的结构进行对比,空心导流板的加入可以在很大程度上增加空气阴极表面的空气流量。 经过优化设计,将空心导流板的空腔横截面积由入口处的6 mm×76 mm逐渐缩小为2 mm×76 mm,并且孔道交错排列后,空气阴极表面的气体流量大大增加并且更加均匀。
摘要：通过CFD数值模拟研究了在车用金属空气电池两个阴极之间加入空心导流板对阴极表面空气流量的影响,并对空心导流板的结构进行优化改进。结果表明,加入空心导流板可以增大空气阴极表面的空气流量。经过优化,将空心导流板的内壁制作成向电池内部逐渐增厚的倾斜设计,并且将通孔交错排列后,空气阴极表面的气体流量得到进一步提高并且更加均匀。从而提高了金属空气电池的阴极反应效率。