集装箱围护墙板保温隔热及防火性能研究

摘要

集装箱房屋是利用集装箱组装、改造而成的一种绿色装配式建筑，对比传统建筑，具有工期短，建设效率高，节省资源和人力，环保等特点。但集装箱为全钢结构，箱体的保温隔热与防火性能很差，需要进行必要的改造以达到建筑物保温隔热和防火的要求。目前国内学者针对集装箱房屋该类建筑的研究大多集中在的整体力学性能的分析上，而对集装箱房屋的保温隔热性能，以及防火性能研究相对较少。针对此类问题本文做了以下研究： （1）通过有限元软件ABAQUS建立集装箱房屋保温夹芯板材模型，以不同材料，不同厚度的保温夹芯板材为研究对象，基于优先分析得到夹芯板材分别在夏热冬冷地区、寒冷地区、严寒地区的三种热工条件下板材的内部温度场，经过计算得到不同类型保温夹芯板材在不同热工条件地区的最佳使用厚度。如：严寒地区采用聚氨酯夹芯板材的最小芯层厚度为 60mm，采用岩棉夹芯板材的最小芯层厚度为100mm。 （2）运用周期性非稳定传热条件下的谐波法，以三种面层+两种芯层的不同组合的夹芯板为研究对象，计算不同组合的夹芯板的热惰性指标、衰减倍数以及延迟时间，分析不同组层的夹芯板的隔热性能。计算结果表明，三种面层夹芯板中，硅酸钙面层夹芯板的衰减倍数最大，隔热性能良好。面层组成不同时，夹芯板的衰减倍数变化有差异，隔热性能不能仅依靠热惰性指标来判断，还需考虑衰减倍数和延迟时间。 （3）考虑集装箱实际火灾情况与标准火灾相差较大，利用火灾模拟软件FDS建集装箱房屋火灾模型，得到集装箱房屋实际室内火灾升温曲线。分析结果表明，实际室内火灾升温曲线明显低于标准火灾升温曲线；突显了结构抗火设计中使用性能化防火设计的科学性和重要性。 （4）用有限元软件ABAQUS建立模型，以框架加防火保护、围护墙板结构不加防火保护的6层开洞集装箱房屋为研究对象，模拟集装箱房屋在竖向、水平向静力荷载作用下，由FDS软件模拟的实际室内火灾和国际标准火灾的两种火灾荷载时，结构的火灾热-力耦合响应结果；分析该6层开洞集装箱房屋在两种火灾条件下的应力及变形，得到6层集装箱房屋在底层发生火灾时，在标准火灾升温曲线下的耐火极限为40min，在实际升温曲线下的耐火极限可达1h以上。

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