3D打印混凝土墙体构件空腔形态设计及热工性能模拟研究

摘要

3D打印混凝土(3DPC)技术不仅实现了快速高效的建筑构件制造，还能通过优化设计提高建筑墙体的热工性能。3DPC使用层叠打印工艺，墙体内部会产生空腔，但3DPC墙体的空腔形态通常设计为简单几何形状，缺乏对空腔形态与墙体热工性能之间关系的考虑。采用泰森多边形算法、L-system算法设计墙体构件的空腔形态，并进行热工性能模拟，研究了壁厚、空腔体积比、空腔密度分布、空腔体积极差、空腔排布等因素对热工性能的作用规律。结果表明，不同的空腔形态会影响墙体构件的热工性能，随着空腔体积比的增大，墙体构件的导热系数逐渐变小；空腔密度越大，导热系数越大；空腔体积的极差越小，构件导热系数越大；空腔排布方式为由密到疏的构件导热系数比由疏到密的构件更小。

关键词

3D打印混凝土(3DPC) / 算法生形设计 / 墙体空腔形态 / 墙体热工性能