外墙瓷砖形式多样、颜色丰富，一直受人们的青睐和喜爱，但随着外墙瓷砖使用年限的增长，外墙瓷砖耐久性问题逐渐显露出来，外墙瓷砖开裂、起鼓、脱落的现象时有发生，严重危及过往行人与车辆安全。目前，多数学者从温度和施工质量等多个方面探讨瓷砖脱落原因，任玲玲等[1]对夏季极高温度下EPS保温系统性能进行研究，夏季极高温度是引起开裂或脱落的主要原因之一。但到目前为止几乎没有学者研究过混凝土收缩徐变对外墙瓷砖的性能影响，而事实上，外墙柱在外墙粘贴瓷砖前已受力，混凝土柱在使用过程中，混凝土收缩徐变伴随着柱子随着龄期的始终，此过程中混凝土收缩徐变带动外墙装饰层(砂浆+瓷砖)一起变形并使其受力，瓷砖受力是通过其粘结层以剪应力方式进行传递。一般徐变变形比瞬时弹性变形大1～3倍。混凝土徐变理论与方法主要有：有效模量法、老化理论、弹性徐变理论、弹性老化理论、继效流动理论和龄期调整有效模量法[2]。高岳权等按龄期调整的方法对混凝土徐变计算有效模量理论进行修正，提出混凝土等效模量计算公式，把徐变问题化成相当的弹性问题[3]。为了说明混凝土收缩徐变对外墙瓷砖性能有较大的影响，选取温度和混凝土的收缩徐变为影响外墙瓷砖性能的两大因素，采用大型通用有限元分析软件ANSYS模拟这两大因素对外墙瓷砖性能的影响并做比较，然后对瓷砖脱落的安全性进行评估。

1 温度模拟与实测

1.1 尺寸选择

选取湖南大学天马学生公寓园区内某房屋为研究对象，房屋周边空旷，每面墙在太阳直射时接收的太阳辐射不受周边房屋、树木遮挡的影响。采用ANSYS Workbench软件的Fluid Flow(Fluent)对夏季极端高温环境下外墙瓷砖温度进行模拟，选取大地、房屋及空气为研究对象，其中大气为流体域，大地及房屋为固体域，房屋实际三维尺寸约为16 m×15 m×14 m(长×宽×高)，考虑计算机计算效率与速度，按1∶3左右的比例对房屋三维尺寸进行缩小，有限元模型尺寸取值如下：大地计算区域尺寸为35 m×35 m×2 m(长×宽×高)，大气层计算区域尺寸为35 m×35 m×10 m(长×宽×高)，房屋计算区域为5 m×5 m×5 m(长×宽×高)。综合计算机计算速度以及计算精度要求，大地、房屋及空气网格尺寸为0.5 m，有限元模型网格划分示意图如图1和图2所示。

压力性尿失禁又称张力性尿失禁，是指当腹压突然增加时（如咳嗽、喷嚏、大笑、提取重物或体位改变时），排尿失去控制，尿液不自主地溢出。约有70%压力性尿失禁患者可以通过肛提肌锻炼，增强盆底及尿道周围肌肉的张力而使症状得到减轻或获得纠正，患者有意识地用力紧缩肛门及阴道，排尿时，有意中断尿流几次，可起同样作用。

  

图1 房屋+地面+空气网格划分示意图Fig.1 The diagram of meshing for house+ground+air

  

图2 房屋+地面网格划分示意图Fig.2 The diagram of meshing for house+ground

1.2 边界条件与加载

为了比较温度与混凝土两大因素对外墙瓷砖性能的影响，说明混凝土收缩徐变和夏季极端高温对外墙瓷砖性能均有较大的影响。根据文献[4]，房屋西墙接收的太阳辐射量最大且在下午4时达到最大。因此，只模拟长沙地区7月29日下午4时西墙的温度值，对模型边界条件设置如下。

(1)大气温度取7月29日下午4时气温实测值为40.5 ℃，大地底部设定为温度20 ℃的固定温度边界，其余四个侧面边界为对称边界；大气顶面及一对边界面设定为40.5 ℃的温定温度边界，另一对边界面为对流边界，气流入口流速1 m·s-1。

(2)大地、房屋及大气相互之间的界面为耦合界面。

综上所述，煤炭企业应全面实行人才战略，加强控制，建立健全奖惩制度，进一步优化限额设计，并采用科技信息化技术，实现工程造价网络化管理，使煤炭工业的工程造价管理工作提高到一个新水平，从而最终达到对投资的有效控制。

(3)采用DO太阳辐射模型，所有辐射参数均由Solar Calculator计算。

1.3 分析结果

房屋西墙瓷砖温度实测值在下午4时达到最大，为50.7 ℃；下午4时外墙瓷砖温度模拟值为50.1℃，有限元模拟值与实测值吻合较好，表明外墙温度实测值准确性较高，可将该温度作为后续热-结构耦合分析的温度荷载。

2 混凝土收缩徐变计算原理

2.1 混凝土收缩应变及徐变系数

混凝土收缩应变按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[5](JTG D62—2004)提供的公式计算，混凝土徐变系数计算采用CEB-FIP(MC 1990)模型[6]。

2.2 钢筋混凝土收缩徐变应变

改革开放之所以大大促进了中国经济发展，在于中国共产党和中国政府创造了一种前所未有的经济发展理论和模式，即社会主义市场经济。以前我们总认为社会主义就等同于计划经济，然而通过实践证明，市场经济也可以和社会主义结合在一起。将社会主义和市场经济结合起来，建立起社会主义市场经济，是人类历史上的一个伟大创举，是对马克思主义的真正继承和发展，也是历史智慧对现实的投射，因为历史上，中国也是一个有着发达市场经济的国家。本文从大历史的视角对市场经济在中国的发展进行回顾，进而揭示出中国通过改革开放建立起的社会主义市场经济是人类历史上的一个伟大创举，并对社会主义市场经济的未来发展提出建议。

 

(1)

式(3)中,u、v、w分别为x、y、z方向的位移分量。由第3节分析结果可知，模型C瓷砖层侧向变形值最大，因此本节瓷砖脱落安全性分析只考虑模型C瓷砖脱落情况，且忽略瓷砖y向的变形。根据第三节ANSYS分析结果，对瓷砖在夏季极端高温和混凝土收缩徐变作用下的侧向变形和轴向变形进行拟合，拟合方程如下：

第二，从研究机构图谱表明，参与政府机构改革的研究单位众多，呈现多点开花局面，并且涌现出如中国人民大学、中共中央党校等一些实力较强的科研团队，但机构之间的相互合作较少。作者数量逐年高增长，科研群体规模不断壮大，但高产作者之间合作仅限于团队内部，跨机构交流合作学者很少。研究成果存在的重叠，少量作者有盲从跟风现象，有深度的研究成果比例略少。因此建议科研单位在增加科研投入的同时，改进科研评价机制，保障科研人员研究专注度，积极广泛地开展科研交流活动，建立持续稳定的良好合作环境，避免重复劳动，共同把课题研究向纵深推进。

2.3 钢筋混凝土有效模量

有效模量法是一种近似的计算方法，将混凝土徐变归入弹性变形，即将徐变问题转换为弹性问题处理。所谓有效模量是构件总应力与总应变比值，现同时将混凝土收缩问题和徐变问题归入弹性变形，并进行构件的静力分析。认为钢筋混凝土柱收缩与徐变均从t0=7 d开始，外墙瓷砖于t=400 d时粘贴完成；认为瓷砖从t=400 d时开始受力，令t=400 d时外墙边柱混凝土初始应变为0，因此，t时刻钢筋混凝土有效模量计算公式为

傅学怡等[7]综合考虑纵向配筋率、柱尺寸、轴压比、混凝土强度等因素得出钢筋混凝土收缩徐变应变计算公式:

 

(2)

式(2)中，εcr(t,7)为龄期为t时钢筋混凝土收缩徐变应变。

3 计算模型

3.1 尺寸选择

选取外墙边柱、粉刷及找平层砂浆层、瓷砖及胶粘材料层为研究对象，边柱尺寸分别为300 mm×300 mm和400 mm×400 mm，相应的选取20 mm、30 mm、40 mm三种厚度的粉刷及找平砂浆层，瓷砖及胶粘材料层为10 mm，柱高为3 m，柱尺寸和砂浆层厚度随机组合成的6种模型如表1所示。模型基本构造如图3所示，在建立有限元模型时，以墙体厚度方向为x轴方向，沿墙体方向为y轴方向，柱高方向为z轴方向。

 

表1 模型分组Table 1 Group of models

  

粉刷及找平层厚度/mm分组300 mm×300 mm400 mm×400 mm20AD30BE40CF

  

图3 模型基本构造Fig.3 Basic structure of model

3.2 材料参数

柱混凝土强度标号为C30，柱纵向钢筋采用HRB400钢筋，其他材料的参数如表2所示。表2中Ec为轴压比等于0.4时混凝土的有效模量，Ec由式(2)计算所得，不同截面尺寸和纵向配筋率混凝土柱的有效模量Ec具体数值如表3所示。

目前研究显示，GLP-2可抑制骨吸收，但对骨形成影响的仍不明确。与GLP-1不同，GLP-2并不能促进胰岛素分泌，但也有调节糖、脂代谢的功能。其抑制骨吸收的作用可能是通过增加营养物质的吸收、减弱循环炎症反应实现的。

3.3 基本假设

(1)各层材料为均匀连续材料、各向同性；各层材料之间采用接触单元，忽略材料之间的空隙；由于瓷砖胶粘材料相对粉刷及找平砂浆层较薄，将胶粘材料与瓷砖作为一个整体进行分析。

 

表2 材料性能参数Table 2 The properties of Various materials

  

参数混凝土粉刷及找平砂浆瓷砖导热系数/(W·m-1·K-1)1.70.931.1弹性模量/104 MPaEc0.490.35热膨胀系数/(10-5·K-1)1.01.20.5密度/(kg·m-3)2 5001 8002 100比热容/(J·kg-1·K-1)9601 050876泊松比0.20.280.25

 

表3 有效模量EcTable 3 Effective modulus of elasticity Ec

  

配筋率/%弹性模量/104 MPa300 mm×300 mm400 mm×400 mm0.01.201.080.51.401.251.01.631.432.02.121.803.02.642.184.03.192.595.03.773.02

(2)混凝土柱两侧填充墙与柱之间接触面光滑，忽略填充墙对混凝土柱的侧向约束作用。

(3)在夏季极端高温作用下柱混凝土的弹性模量与配筋率无关，且不考虑纵向钢筋对混凝土柱弹性模量的贡献。

(4)模拟外墙瓷砖在夏季极端高温作用下的温度效应时，忽略层间热阻。

3.4 边界条件及荷载施加

(1)在混凝土收缩徐变过程中，外墙瓷砖粘结层产生剪应力，模型A～F瓷砖粘结层剪应力变化幅度较大，介于0.115～0.403 MPa之间；由图6可知，混凝土柱配筋率和柱截面尺寸均是影响剪应力值的因素，随配筋率、柱截面尺寸增大，瓷砖粘结层内剪应力逐渐减少，当配筋率增加值5 %时，剪应力值已全部小于0.25 MPa；模型B瓷砖粘结层剪应力小于模型A和模型C，模型E瓷砖粘结层剪应力小于模型D和模型F，由此可见，当粉刷及找平砂浆层厚度控制在30 mm左右时，瓷砖粘结层剪应力最小，实际工程中过厚或过薄的粉刷及找平层砂浆都将导致瓷砖粘结层过大的剪应力，增大了瓷砖脱落的概率，因此外墙施工过程中减少砂浆层厚度偏差可减少瓷砖脱落事件的发生。

考虑选取对象为边柱，边柱轴压比一般不会太大，因此边柱轴压比取为0.4并按轴心受压构件考虑，竖向荷载只施加在混凝土柱截面上；混凝土柱约束边界按下端固定，上端滑动考虑，沿墙体厚度方向瓷砖边界取为对称边界。

(3)随着混凝土柱纵向配筋率、截面尺寸增大，瓷砖层因混凝土收缩徐变而产生的侧向变形逐渐变小，由图6可看出，纵向配筋率是影响瓷砖层侧向变形的主要因素，当柱纵向配筋率为0.5%时，瓷砖层侧向变形最大，为0.267 mm；当纵向配筋率增大至5%时，模型A～F侧向变形值趋于0.05 mm，此时继续增大混凝土柱的纵向配筋率，柱的增加配筋率对抑制瓷砖层侧向变形作用不大。

进行模型热-结构耦合分析时，温度边界条件取第1类边界条件，混凝土柱内侧取室内温度值20 ℃，瓷砖外表面温度取实测值50.7 ℃，上下两端固定，沿墙体厚度方向瓷砖边界取为对称边界。

3.5 有限元模型的建立

利用大型通用有限元程序ANSYS建立模型，采用solid5三维实体单元进行网格划分，solid5单元具有三维磁场、温度场、压电场和结构场之间有限耦合的功能，混凝土柱与砂浆、砂浆与瓷砖之间采用conta173接触单元，相应的采用targe170目标单元。采用体扫掠方式进行网格划分，网格划分示意图如图4所示，其中钢筋混凝土单元数为6 000个，粉刷及找平砂浆层单元数为2 400个，瓷砖及胶粘层单元数为1 200个。

  

图4 网格划分示意图Fig.4 The diagram of meshing

4 有限元结果分析

混凝土收缩徐变、夏季极端高温作用下，外墙瓷砖粘结层均会产生剪应力，同时瓷砖层会发生侧向变形；此过程瓷砖及粘结层产生一定的损伤，随着时间推移损伤会进一步发展最终导致瓷砖脱落事故的发生；现分析表1中A～F模型在轴压作用、夏季极端高温下外墙瓷砖粘结层剪应力值和侧向变形值。根据限元分析结果，得出以下结论。

经过几十年的发展，地下水监测工作取得了长足进步，积累了大量的监测数据，在社会经济发展中发挥了重要作用，主要体现在以下方面：为生态文明建设提供技术支撑[4]，为科学防治地质灾害提供决策依据[5]，为水资源开发利用与保护提供及时服务[6]，为地质勘查及地下水环境科学研究提供基础资料[7]，同时在矿产资源评价[8]、地质遗迹保护[9]、矿山水害防治[10]、土地利用与国土规划、城市地下水空间利用[11]等领域也发挥了不可替代的作用。

式中：第一部分表示有功负荷方差，其中平均负荷由式(9)计算；PL(t)和PAk(t)分别表示t时刻的常规负荷和电动汽车代理商k的计划充电等效负荷；T是参与调度范围内的时间间隔数，一天取24 h；K是电动汽车代理商的数量。第二部分为上级下达计划和下级实际充电方案产生偏差时引入的惩罚项，其中为电动汽车个体实际充电负荷；α是该项惩罚系数。

3.4.1 收缩徐变分析

在舒兰，像于小明一样的农民还有很多，他们都因受益于撒可富的产品和服务，而成为撒可富的忠实用户。姜友善告诉记者：“我经营撒可富以来，从来没有发生过一次肥料质量事故。农民一开始确实嫌贵，但是也都承认撒可富的肥料品质好，肥效高。时间久了，农民都把撒可富当成像阳光、雨露一样不可或缺的种植要素。”其实，中阿撒可富不仅是农民的阳光雨露，也是合作伙伴的坚实后盾。

(2)A～F模型在轴压力作用下瓷砖及粘结层因混凝土边柱收缩徐变产生的侧向变形值介于0.032～0.267 mm之间；模型A～C和模型D～F随着砂浆层厚度的增加，瓷砖侧向变形逐渐增大，由图5可看出，相同柱尺寸的模型A和模型C侧向变形值相差最大，约为0.1 mm，可见在实际工程中，通过局部加厚找平砂浆层来减小混凝土柱过大的偏差对外墙平整度的影响将使外墙产生更大的侧向变形。

3.4.2 热-结构耦合分析

(4)在夏季极端高温作用下，模型C瓷砖层侧向变形约1.05 mm，瓷砖粘结层剪应力约为0.201 MPa，而收缩徐变产生的最大侧向变形值为0.267 mm，瓷砖粘结层最大剪应力值为0.403 MPa；瓷砖层在夏季极端高温和混凝土收缩徐变作用下侧向变形值和剪应力值相差不大，设计时必须考虑这两大因素。

  

图5 轴压下各模型瓷砖层剪应力Fig.5 Shearing stress of ceramic tiles under axial compression

  

图6 轴压下各模型瓷砖侧向变形Fig.6 Lateral deformation of ceramic tiles under axial compression

5 瓷砖脱落安全性分析

286.4z3-57.3z4)×10-6 m

Vc=

 

 

(3)

式(1)中,ρ=As/A；n=Es/Ec；χ为混凝土老化系数，取0.8；ε为混凝土弹性应变，φ为混凝土徐变系数，εcs为混凝土收缩应变。

u(z)=(10.88+1 807z-944.9z2+

通过第4节可知，外墙瓷砖在夏季极端高温和混凝土收缩徐变作用下瓷砖粘结层剪应力及侧向变形均较大，瓷砖极易发生脱落。瓷砖连同混凝土柱、砂浆层一起发生侧向变形，侧向变形过程伴随着能量的积累，此过程中当瓷砖层剪应力增加到一定数值时，外墙瓷砖开始脱落，瓷砖层所积累的形变势能瞬间得到释放，瓷砖发生水平漂移。长沙市住房与城乡建设委员会曾委托湖南大学对长沙市外墙瓷砖脱落情况进行调研，在调研过程中发现数栋建筑外墙瓷砖存在横向偏移现象，脱落的尺寸约0.25 m×0.85 m，最大水平漂移值达8.5 m左右。根据弹性力学[8]，形变势能可表示为

在其他调味品应用上，Nisin主要是与其他防腐剂进行复配使用，而非单一添加应用，因此后续在开发Nisin防腐效果上，应采用复配型防腐剂。

(4)

w(z)=(27.23+757.48z-46.94z2)×10-6 m

成品过筛率也可称为一次过筛率。由图6可以看出，试验工艺②的钼粉一次过筛率整体低于试验工艺①。试验工艺②工艺温度高，但粒度小，K相对低，同时一次过筛率也低。试验工艺②所出钼粉中小颗粒更多，团聚颗粒也较严重,(如图4观察更直观)，导致钼粉筛分难度增大，表现为一次过筛率低。

(5)

在实际中，柱外侧边缘混凝土较大的温度梯度和混凝土柱不可避免地施工尺寸偏差均会导致的柱外边缘受拉，严重者可致柱外侧混凝土开裂，相应的混凝土裂缝处的砂浆层和瓷砖也更容易开裂，因此认为沿柱高度方向上裂缝之间的瓷砖会一起脱落。根据文献[9]，混凝土构件平均裂缝间距为

 

(6)

式(6)中，deq为受拉区纵向钢筋的等效直径；ρte为有效配筋率；cs为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离，取25 mm；考虑钢筋混凝土柱最小配筋率及构造措施的要求，外墙边柱布置810纵向钢筋，由式(6)得lcr=0.2 m，综合考虑实际工程中瓷砖脱落的尺寸，瓷砖脱落的尺寸可取为0.2 m×0.8 m。假设脱落瞬间形变势能全部转换成动能，由式(3)～式(6)可得瓷砖在脱落瞬间获得的速度v=5.24 m·s-1。不考虑空气阻力，按平抛运动计算：当脱落处高度为10 m时，瓷砖飘移掉落范围为0～7.49 m；当脱落处高度为20 m时，漂移掉落范围为0～10.5 m，均超过《城市居住区规划设计规范》GB 50180—93[10]对道路至建、构筑物最小距离。

6 结论

考虑钢筋混凝土柱龄期内收缩徐变和夏季极端高温对外墙瓷砖性能及安全性的影响，得出如下结论。

(1)龄期内混凝土收缩徐变与夏季极端高温都是瓷砖层产生侧向变形及剪切应力的主要原因，不能忽略混凝土收缩徐变的影响。

(2)外墙边柱纵向配筋率是影响瓷砖侧向变形与瓷砖层内剪应力的主要因素，配筋率越大，剪应力值与侧向变形值越小；当配筋率为增加至5%时，各模型瓷砖层侧向变形值趋于0.05 mm，剪应力均已小于0.25 MPa。

(3)粉刷及找平砂浆层厚度也是影响瓷砖性能及安全性主要原因之一，实际工程中要严格控制砂浆层厚度尺寸偏差，且将其厚度控制在30 mm较为合理。

(4)夏季极端高温和龄期内混凝土收缩徐变作用瓷砖会发生水平漂移，房屋周边道路位于其掉落范围之内，极易造成安全事故。

参考文献

1 任玲玲, 童丽萍. 夏季极端环境下住宅墙体EPS保温体系热结构耦合分析. 郑州大学学报(工学版), 2010; 31(4): 15—18，72

Ren Lingling, Tong Liping. Thermal-structure analysis of external insulation systems extreme environment in summer. Journal of Zhengzhou University (Engineering Science), 2010; 31(4): 15—18，72

2 黄国兴, 惠荣炎. 混凝土的徐变. 北京: 中国铁道出版社, 1998: 193—200

Huang Guoxing, Hui Rongyan. Concrete creep. Beijing: China Railway Press, 1998: 193—200

3 高岳权, 黄浩良, 王 佶, 等. 基于等效模量法与ANSYS计算混凝土徐变. 武汉理工大学学报, 2010; 32(3): 13—15

Gao Yuequan, Huang Haoliang, Wang Jie, et al. Caluculation of concrete creep based on the equivaleng modulus and ANSYS. Journal of Wuhan University of Technology, 2010; 32(3): 13—15

4 屈睿瑰. 建筑节能中太阳辐射量的分析与确定. 广西轻工业, 2007; (6): 81—82

Qu Ruigui. Analysis and determination of solar radiation in building energy efficiency. Guangxi Journal of Light Industry, 2007; (6): 81—82

5 中华人民共和国交通部. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范: JTGD 62—2004. 北京: 人民交通出版社, 2004

Ministry of Transport of the People’s Republic of China. Code for design of Highway Reinforced Concrete and Prestressed Concrete Bridges and Culverts：JTGD 62—2004.Beijing: China Communication Press, 2004

6 Comite Euro-International du Beton.CEB-FIP(CMC 1990). London: Thomas Telford, 1993

7 傅学怡, 高 洪. 钢筋混凝土柱收缩徐变分析. 建筑结构学报, 2009; 30(增刊1): 191—194,199

Fu Xueyi, Gao Hong. Analysis on shrinkage and creep for reinforced concrete column. Journal of Building Structure, 2009; 30(S1): 191—194,199

8 徐芝纶. 弹性力学.4版. 北京: 高等教育出版社, 2006: 257—259

Xu Zhilun. Elastic mechanics. 4th ed. Beijing: Higher Education Press, 2006: 257—259

9 沈蒲生. 混凝土结构设计原理.4版. 北京: 高等教育出版社, 2012: 210—213

Shen Pusheng. Design principle of concrete structure.4th ed. Beijing: Higher Education Press, 2012: 210—213

10 中华人民共和国建设部.城市居住区规划设计规范: GB 50180—2016. 北京: 中国工业出版社， 2016

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People Republic of China. Code of urban residential areas planning & design:GB 50180—2016. Beijing: China Industry Press, 2016