直立锁缝铝合金屋面系统日照温度场研究

聂立功; 高峰; 刘伯奇; 张浩; 王书鹏; 肖煜

doi:10.3724/j.gyjzG23101614

直立锁缝铝合金屋面系统日照温度场研究

doi: 10.3724/j.gyjzG23101614

聂立功¹,
高峰²,
刘伯奇³,
张浩⁴,
王书鹏⁴,
肖煜⁴

1. 石家庄铁道大学土木工程学院, 石家庄 050043;
2. 中国铁路广州局集团有限公司站房建设指挥部, 广州 510000;
3. 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究院, 北京 100081;
3. 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院, 石家庄 050043

基金项目:

高速铁路轨道技术国家重点实验室开放基金项目（2022YJ104-1）。

详细信息

作者简介:
聂立功,硕士研究生,主要从事大型结构健康监测。Email:1823311501@qq.com

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出版历程
- 收稿日期: 2023-10-16
- 网络出版日期: 2026-06-06
- 刊出日期: 2026-04-20

Analysis of Temperature Field of Vertical Lock Joint Metal Roofing System

1. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China;
2. Station Building Construction Headquarters, China Railway Guangzhou Group Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;
3. Railway Architecture Research Institute of China Academy of Railway Sciences Group Co., Ltd., Beijing 100081, China;
3. School of Safety Engineering and Emergency Management, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China

摘要

摘要: 日照作用下太阳辐射对大跨度金属屋面系统的温度效应非常显著。以直立锁缝铝合金屋面为对象，研究其屋面板的温度场及其变化规律。考虑了不同水平倾角和面板朝向对屋面板温度的影响，利用ANSYS热分析模块对直立锁缝屋面系统的屋面板面板建立有限元模型，考虑空气对流换热、环境长波辐射换热、太阳辐射等因素的影响，分析了屋面各个位置在太阳照射下的温度分布规律，同时开展试验验证数值仿真结果，详细分析了自然环境条件下屋面板的温度场和变化规律，试验结果验证了仿真方法的可行性。结果表明：铝合金屋面板是热敏构件，在日照作用下极短时间内快速升温，无太阳辐射时屋面温度快速下降，故太阳直接辐射是温度升高的主要影响因素；同一时刻屋面板温度场趋于一致，分布较为均匀；屋面板最高温度达66.93 ℃，与环境温差最大达32.93 ℃，且在实际大跨度铝合金屋面系统中，这种差距会更加明显。
- 数值仿真 /
- 温度场 /
- 太阳辐射 /
- 金属屋面板
Abstract: The temperature effect of solar radiation on a large-span metal roofing system under insolation is very significant. In this paper， the temperature field of the roof panel and its changing law were studied by taking a vertical locking seam aluminium alloy roof as the object. Considering the influence of different horizontal inclination angles and panel orientation on the temperature of the roof panel， ANSYS thermal analysis module was used for upright lock seam roof system roof panel to establish a finite element model considering the air convection heat transfer， ambient long-wave radiation heat transfer， solar radiation and other factors， analysed the roof of the various positions in the solar irradiation of the temperature distribution law. At the same time， to carry out tests to verify the results of numerical simulation， according to the test results， a detailed analysis of the temperature field and the change rule of the roof panel under natural environmental conditions， the test results verify the feasibility of the simulation method. The results show that the aluminium alloy roof panel is a heat-sensitive component， in the sunshine under the action of a very short period of time rapid warming， no solar radiation when the roof temperature drops rapidly， the sun direct radiation is the main influence of the temperature rise， the same moment the roof temperature field tends to be consistent distribution is more uniform. The maximum temperature of the roof panel reaches 66.93 ℃， and the temperature difference with the environment reaches 33.93 ℃. It will be more obvious in the actual large-span aluminium alloy roofing system.
- numerical simulation /
- temperature field /
- solar radiation /
- metal roof panels

HTML全文

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