内外保温墙体温度应力分析
王斌
【摘要】本文系统介绍了保温墙体的温度分布形式的基础上，对内外保温墙体的温度应力情况进行了分析，希望通过本文的介绍能够为改善内外保温墙体的耐久性提供参考，延长建筑结构寿命。
【关键词】内外墙保温；保温形式；温度应力
保温层在建筑物不同的构造位置，能够形成不同的温度应力，同时对建筑结构的运动状态影响巨大。选择合理的稳定的保温构造形式，减少温度应力对结构的影响，能够有效延长结构寿命，这也是本文研究的主要目的。
一、保温墙体的不同温度分布
不同的保温墙体一年四季的温度变化差异非常大。一般来说，外保温做法的结构墙体温度变化较小，而内保温、自保温以及夹芯保温的结构墙体温度变化较大，相应的会产生较大的温度应力，这些结构墙体会形成终生不稳定的运动状态，不利于建筑物的正常使用。根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的条例说明，当温度在0～100℃范围内，所产生的混凝土线膨胀系数为1×10-5/℃。换而言之，当混凝土墙体处于温差在90℃变化的过程中，在没有其他外在因素的影响下，所产生的变形量高达9mm，而在外在因素影响的情况下，混凝土内部会产生大量的温度应力，当温度应力过大会使得混凝土产生裂缝，对建筑物的结构安全带来影响。
对于采用外保温形式的墙体，温度变化幅度非常小，通常来说温差不会超过10℃，但是对于内保温形式的墙体来说，温度变化幅度会非常明显，温差会达到50℃，可见内保温形式墙体所产生的温差是外保温墙体的5倍，内保温构造的墙体会缩短建筑结构的寿命。
对于加气混凝土自保温墙体，在冬季和夏季温度逐渐稳定后，内外墙体的温差会逐渐显现出来，一般来说自保温墙体内侧的温差会在10℃以内，而外侧温差则达到了65℃，墙体内外侧的温差十分明显，这也可以说明内侧变形应力小，而外侧变形应力很大，这样一来会致使墙体收缩膨胀不一致，导致出现较大的温度应力，会影响到墙体的稳定性。
对于岩棉夹芯保温墙体，在夏季和冬季温度逐渐达到峰值的时候，外表面温度最高，温差达到65℃，而处于结构内侧的墙体，温度变化会不超过10℃，墙体内外侧的温差十分明显。
对比上述三种墙体，冬季与夏季的昼夜温差相似，但是冬季内外温度环境变化要小于夏季，由此所产生的昼夜温差也相对较小。因此，可以得知不管出于何种温度环境下，结构墙体内表面和外表面的温差都会存在，尤其是在夏季和冬季温度达到峰值的时候，保温墙体内外表面的温差最为明显。
二、保温墙体温度应力分析
在进行墙体温度分析的过程中，本文选择了具有代表性的多层复合墙板为例进行论述。对于这类保温墙体，墙体材料沿板厚方向为复合材料，主要的功能层有内外装饰层、结构层、保温层及保温功能附加层这四个方面。根据平截面进行假设，每层的应变如下：
根据保温墙体的形式分析得知，有保温层的墙体，根据实际应用情况可以将其分为混凝土或者砌块为主的结构层，保温层设置其中主要起到保温隔热效果，另外还有一层防护构造形成的墙面。由于最外层的墙面不承担上部荷载，所受到的约束主要来自于墙体底层之间锚固的粘结手段。不同于结构层，两者在力学性能上所表现出来的差异十分大，对于最外层设置为保温层的墙体，一方面没有强固的约束作用，在结构层发生形变时，保温层也会随之发生变化。除此之外，最外层墙面的体积比较小，自身的弹性模量等力学性能往往低于以混凝土为主的结构层，两者差异非常明显。可见结构层对于墙面的影响非常明显，而反过来分析，墙面层对于结构层的影响是微乎其微的，建筑结构对结构层的约束非常复杂，常见的来源于楼板、梁柱等诸多构部件，这也是一般情况下建筑结构内部应力难以确定的主要原因。总的来说墙面层的约束主要来自于结构层，而导致出现墙面层温度应力最主要的原因则来源于结构层与最外层墙面的温度差异所产生的形变。
三、结束语
综上所述，处于不同的温度环境下，保温墙体内外的温差始终存在，并且在不同的温度环境下所表现出来的温差存在较大的差异，在实际的应用过程中，外保温形式对于建筑物墙体基层有良好的保护作用。保温墙体的保温隔热效果，会使得保温层意外的各功能层温度变化十分明显，所产生的温度应力也会非常明显，甚至会引发墙体开裂、空鼓等现象发生，这是今后保温材料和施工工艺发展亟待解决的问题。
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