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混凝土热工计算公式

冬季施工混凝土热工计算步骤

冬季施工混凝土热工计算步骤如下:

1、混凝土拌合物的理论温度:

T0=【0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2T(mw+wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)

-c2(wsamsa+wgmg)】÷【4.2mw+0.9(mce+msa+mg)】

式中T0——混凝土拌合物温度(℃)

mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量(kg)

T0、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的温度(℃)

wsa、wg——砂、石的含水率(%)

c1、c2——水的比热容【KJ/(KG*K)】及熔解热(kJ/kg)

当骨料温度>0℃时,c1=4.2,c2=0;

≤0℃时,c1=2.1,c2=335。

2、混凝土拌合物的出机温度:

T1=T0-0.16(T0-T1)

式中T1——混凝土拌合物的出机温度(℃)

T0——搅拌机棚内温度(℃)

3、混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度:

T2=T1-(at+0.032n)(T1-Ta)

式中T2——混凝土拌合物经运输到浇筑时的温度(℃);

tt——混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间;

a——温度损失系数

当搅拌车运输时,a=0.25

4、考虑模板及钢筋的吸收影响,混凝土浇筑成型时的温度:

T3=(CcT2+CfTs)/(Ccmc+Cfmf+Csms)

式中T3——考虑模板及钢筋的影响,混凝土成型完成时的温度(℃);

Cc、Cf、Cs——混凝土、模板、钢筋的比热容【kJ/(kg*k)】;

混凝土取1KJ/(kg*k);

钢材取0.48KJ/(kg*k);

mc——每立方米混凝土的重量(kg);

mf、mc——与每立方米混凝土相接触的模板、钢筋重量(kg);

Tf、Ts——模板、钢筋的温度未预热时可采用当时的环境温度(℃)。

根据现场实际情况,C30混凝土的配比如下:

水泥:

340kg,水:

180kg,砂:

719kg,石子:

1105kg。

砂含水率:

3%;石子含水率:

1%。

材料温度:

水泥:

10℃,水:

60℃,砂:

0℃,石子:

0℃。

搅拌楼内温度:

5℃

混凝土用搅拌车运输,运输自成型历时30分钟,时气温-5℃。

与每立方米混凝土接触的钢筋、钢模板的重量为450Kg,未预热。

那么,按以上各步计算如下:

1、T0=【0.9(340×10+719×0+1105×0)+4.2×60×(180-0.03×719-0.01×1105)+2.1×0.03×719×0+2.1×0.01×1105×0-335×(0.03×719+0.01×1105)】/【4.2×180+0.9(340+719+1105)】=13.87℃

2、T1=T0-0.16(T0-T1)=13.87-0.16×(13.78-5)=12.45℃

3、T2=12.45-(0.25×0.5+0.032×1)(12.45+5)=9.7℃

4、T3=(2400×1×9.7-450×0.48×5)/(2400×1+450×0.48)=8.5℃

以上为混凝土热工计算,以下资料公供参考:

谢谢

建筑热工设计计算公式及参数

  

(一)热阻的计算

  1.单一材料层的热阻应按下式计算:

  

  式中 R——材料层的热阻,㎡·K/W;

     δ——材料层的厚度,m;

     λc——材料的计算导热系数,W/(m·K),按附录三附表3.1及表注的规定采用。

  2.多层围护结构的热阻应按下列公式计算:

  R=R1+R2+……+Rn(1.2)

  式中 R1、R2……Rn——各材料层的热阻,㎡·K/W。

  3.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构(包括各种形式的空心砌块,以及填充保温材料的墙体等,但不包括多孔粘土空心砖),

   其平均热阻应按下式计算:

               (1.3)

  式中 ——平均热阻,㎡·K/W;

     Fo——与热流方向垂直的总传热面积,㎡;

     Fi——按平行于热流方向划分的各个传热面积,㎡;(参见图3.1);

     Roi——各个传热面上的总热阻,㎡·K/W

     Ri——内表面换热阻,通常取0.11㎡·K/W;

     Re——外表面换热阻,通常取0.04㎡·K/W;

     φ——修正系数,按本附录附表1.1采用。

  

  图3.1计算图式

    4.围护结构总热阻应按下式计算:

  Ro=Ri+R+Re(1.4)

  式中 Ro——围护结构总热阻,㎡·K/W;

     Ri——内表面换热阻,㎡·K/W;按本附录附表1.2采用;

     Re——外表面换热阻,㎡·K/W,按本附录附表1.3采用;

     r——围护结构热阻,㎡·K/W。

  内表面换热系数αi及内表面换热阻Ri值                                    附表1.2表面特性αi[W/(㎡·K)]Ri[(㎡·K/W)]

墙、地面;表面平整的顶棚、屋盖或楼板以及带肋的顶棚h/s≤0.38.720.11

有井形突出物的顶棚、屋盖或楼板h/s>0.37.560.13

  注:

表中h为肋高,s为肋间净距。

  5.空气间层热阻值的确定

  

(1)不带铝箔,单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻值应按附表1.4采用。

  

(2)通风良好的空气间层热阻,可不予考虑。

这种空气间层的间层温度可取进气温度,表面换热系数可取11.63W/(㎡·K)。

  外表面换热系数αe及外表面换热阻Re值                                  附表1.3外表面状况αe(W/㎡·K)Re(㎡·K/W)

与室外空气直接接触的表面23.260.04

不与室外空气直接接触的表面:

 阁楼楼板上表面

 不采暖地下室顶棚下表面

8.14

5.82

0.12

0.17

  

(二)围护结构热惰性指标D值的计算

  1.单一材料层的D值应按下式计算:

  D=R·S                (1.5)

  式中 R——材料层的热阻,㎡·K/W;

     S——材料的蓄热系数,W/(㎡·K);

  空气间层热阻值[㎡·K/W]                                          附表1.4位置、热流状况及材料特性冬季状况夏季状况

间层厚度[cm]间层厚度[cm]

0.5123456以上0.5123456以上

一般空气间层

热流向下(水平、倾斜)

热流向上(水平、倾斜)

垂直空气层0.10

  2.多层围护结构的D值应按下式计算:

  D=D1+D2+……+Dn

  =R1S1+R2S2+……+RnSn    (1.6)

  式中 R1,R2……Rn——分别为各层材料的热阻,㎡·K/W;

 

     S1,S2……Sn——分别为各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),空气间层的蓄热系数取S=O。

  注:

如某层有两种以上材料构成,则可按下式求得其平均导热系数:

  (1.7)

  然后按下式计算其平均热阻:

  

  该层的平均蓄热系数按下式计算:

           (1.8)

  式中 F1,F2……Fn——按平行于热流方向划分的各个传热面,㎡;

     λ1,λ2……λN——各个传热面积上材料的导热系数,W/(m·k)。

  (三)地面吸热指数B值的计算地面吸热指数B值,应根据地面中影响吸热的界面位置,按下列几种情况计算:

  1.影响吸热的界面在最上一层内,即当:

                  (1.9)

  式中 δ1——最上一层材料的厚度,m;

     α1——最上一层材料的导温系数,㎡/h;

     τ——人脚与地面接触的时间,取0.2H。

  这时,B值可按下式计算

          (1.10)

  式中 b1——最上一层材料的热渗透系数,W/(㎡··K);

     λ1——最上一层材料的导热系数。

W/(m·K);

     c1——最上一层材料的比热,W·h/(kg·K);

     

     1——最上一层材料的容重,kg/。

  2.影响吸热的界面在第二层内,即当:

          (1.11)

  式中δ2——第二层材料的厚度,m;

    α2——第二层材料的导温系数,㎡/h。

  这时,B值可按下式计算:

  B=b1(1+K1,2)                   (1.12)

  式中 K1,2——第1,2两层地面吸热计算系数,根据b2/b1和两值按附表1.5查得;

     b2——第2层材料的热渗透系数,W/㎡··K)。

  3.影响吸热的界面在第二层以下,即按(1.11)式求得的结果小于3.0,则影响吸热的界面位于第三层或更深处。

此时可仿照(1.12)式求出

   B2,3或B3,4等,然后按顺序依此求出B1,2值,这时式中的K1,2值应根据和值按附表1.5查得。

  太阳辐射吸收系数ρ值                                          (四)室外综合温度的计算

  1.室外综合温度各小时值按下式计算:

                         (1.13)

  式中 tsa——室外综合温度,℃;

     te——室外空气温度,℃;

     I——水平或垂直面上的太阳辐射强度,W/㎡

     ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;

     αe——外表面换热系数,通常取23.26W/(㎡·K)。

  注:

tsa计算式中未考虑外表面的长波辐射散热,它对顶层房间的降温是有一定作用的。

  2.室外综合温度平均值按下式计算:

                         (1.14)

  

  式中 ——室外综合温度平均值,℃;

 

     ——室外计算温度平均值,℃,按附录二附表2.2采用;

     _

     I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;

     ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;

     αe——外表面换热系数,W/(㎡·K)。

  3.室外综合温度波幅按下式计算:

  At·sa=(Ate+Ats)β                      (1.15)

  式中 At·sa——室外综合温度波幅,℃;

     Ate——室外计算温度波幅,℃,按附录二附表2.2采用;

     Ats——太阳辐射当量温度波幅,℃,按下式计算:

                     (1.16)

  Imax——水平或垂直面上太阳辐射强度最大值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;

  _

  I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;

  αe——外表面换热系数,W/(㎡·K);

  β——相位差修正系数,根据Ate与Ats的比值以及φte与φl之间的差值按附表1.7采用;

  φte——室外空气温度最大值出现时间,通常取15:

00;

  φl——太阳辐射强度最大值出现时间。

通常取:

水平及南向12:

00,东向8:

00,西向16:

00;

  ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用。

  (五)围护结构总衰减倍数和总延迟时间的计算

  1.多层围护结构的总衰减倍数按下式计算:

          (1.17)

  式中 νo——围护结构的总衰减倍数;

     ΣD——围护结构的热惰性指标,按本附录

(二)的规定计算;

     ai,ae——分别为内、外表面换热系数,W/(㎡·K),

  

     S1,s2……Sn——由内到外各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),这气间层取S=O;

     y1,y2……yn——由内到外各层材料外表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)1的规定计算。

  2.多层围护结构总延迟时间按下式计算:

              (1.18)

  式中 ξo——围护结构的总延迟时间,h;

     ye——围护结构外表面(亦即最后一层外表面)蓄热系数,W/(㎡·K);

     yi——围护结构内表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)2的规定计算。

  (六)室内空气到内表面的衰减倍数及延迟时间的计算

  1.室内空气到内表面的衰减倍数按下式计算:

                    (1.19)

  2.室内空气到内表面的延迟时间按下式计算:

                   (1.20)

  式中 νi——内表面衰减倍数;

     ξi——内表面延迟时间,h;

     αi——内表面换热系数,W/(㎡·K);

     yi——内表面蓄热系数,W/(㎡·K)。

  (七)表面蓄热系数的计算

  1.多层围护结构各层的外表面蓄热系数,按下列规定由内到外逐层进行计算:

  如果任何一层的D≥1,则y=S,即为该层材料的蓄热系数。

  如果第一层的D1<1,则:

  

  如果第二层的D2<1,则:

  

  余类推,直到最后一层(第n层):

  

  式中 S1,S2…Sn——各层材料的蓄热系数,W/(m·K);

  

     R1,R2…Rn——各层材料的热阻,㎡·K/W;

     y1,y2…yn——各层外表面蓄热系数,W/(㎡·K);

     α——内表面换热系数,W/(㎡·K)。

  2.多层围护结构内表面蓄热系数按下列规定计算:

  如果多层围护结构中的第一层(即紧接内表面的一层)D1≥1,则取围护结构内表面蓄热系数yi=Si。

  如果多层结构中最接近内表面的第m层,其Dm≥1,则取ym=Sm,然后从第m-1层开始,由外向内逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围

  护结构内表面蓄热系数。

  如果多层结构中的每一层D值均小于1,则计算应从最后一层(第n层)开始,然后由外向内逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围护结构内表面蓄热系数。

  (八)内表面最高温度的计算

  1.非通风围护结构内表面最高温度按下式计算:

          (1.21)

  内表面平均温度按下式计算:

             (1.22)

  式中 θimax——内表面最高温度,℃;

     θi——内表面平均温度,℃;

                     _ _

     ti——室内计算温度平均值,℃,取t=te+1.5℃

     te——室外计算温度平均值,按附录二附表2.2采用;

     Ati——室内计算温度波幅,℃,取Ati=Ate-1.5℃,(Ate为室外计算温度波幅,按附录二附表2.2采用);

     tse——室外综合温度平均值,℃,按本附录(1.14)式计算;

     Atsα——室外综合温度波幅,℃,按本附录(1.15)式计算;

     νo——围护结构总衰减倍数,按本附录(1.17)式计算;

     ξo——围护结构总延迟时间,按本附录(1.18)式计算;

     νi——室内空气至内表面的衰减倍数,按本附录(1.19)式计算;

     ξi——室内空气至内表面的延迟时间,按本附录(1.20)式计算;

     β——相位差修正系数,根据与的比值及(φtsa+ξo)与(φti+ξi)的差值,按本附录附表1.7采用;

     φtsa——室外综合温度最大值出现时间,取值见本附录附表1.7;

     φti——室内空气温度最大值出现时间,通常取16:

00。

  2.通风屋顶内表面最高温度的计算

  对于薄型面层(如混凝土薄板、大阶砖等),厚型基层(如混凝土实心板、空心板等)、间层高度为20cm左右的通风屋顶,其内表面最高温度可近似地按下列规定计算:

  

(1)面层下表面温度的最大值、平均值及波幅可分别按下列三式计算:

  θ1·max=0.8tsα·max      (1.23)

  _

  θ1=0.54tsα·max        (1.24)

  Aθ1=0.26tsα·max       (1.25)

  式中 θ1·max——面层下表面温度最大值,℃;

     _

     θ1——面层下表面温度平均值,℃;

     Aθ1——面层下表面温度波幅,℃;

     tsα·max——室外综合温度最大值,℃。

  

(2)间层综合温度(作为基层上表面的热作用)的平均值及波幅可分别按下列二式计算:

  _      _  _

  tvcsy=0.5(tvc+θ1)               (1.26)

  Atvcsy=0.5(Atvc+Aθ1)              (1.27)

     _

  式中 tvcsy——间层综合温度平均值,℃;

     Atvcsy——间层综合温度波幅,℃;

     _                _    _  _

     tvc——间层空气温度平均值,℃,取tvc=1.06teo;tt6为室外计算温度平均值。

     _                    _  _

     Atvc——间层空气温度波幅,℃,取Atvc=1.3At6;At6为室外计算温度波幅。

     _

     θ——面层下表面温度平均值,℃;

     Ao1——面层下表面温度波幅,℃。

  (3)在求得间层综合温度后,即可按本附录(八)1同样的方法计算基层内表面(即下表面)最高温度。

计算中间层综合温度最大值出现时间取φtvcsy=13:

30。

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