在室内，屋面板表面与气温对流换热是造成其温度变化的主因，本文忽略室内辐射作用所造成的屋面板表面换热作用。在计算屋面板内表面综合热交换系数时只考虑对流作用。有计算表明，这样简化对混凝土结构的温度场计算结果影响很小，具有足够的精度。混凝土表面温度在计算时间内的变化幅度对综合热交换系数的影响很小，计算下一个时刻的综合热交换系数时直接采用上一个时刻的混凝土表面温度［7］。根据混凝土同外界环境进行热量传递的有关理论以及上述的假定，制定的屋面板温度场分析的边界条件如下:(1)混凝土各表面的太阳辐射热流密度qsH表示流入屋面板上表面的太阳辐射热流密度;qH表示屋面板上表面的太阳辐射强度;As为屋面板表面的短波辐射吸收率;ID和IdH分别为地面上垂直于太阳射线表面的太阳辐射强度和水平面上的太阳散射强度;βs为太阳高度角。假设太阳光线可直射屋面板，不会被其他建筑物遮挡。(2)屋面板表面同周围环境辐射换热的热流密度qrH表示流入屋面板表面的辐射换热热流密度;hr为辐射热交换系数，与气温和混凝土表面温度有关，不同的混凝土表面hr取值不同;Ta和T分别为气温和屋面板表面温度;εa和ε分别为大气和混凝土表面的长波发射率;C0为斯蒂芬－玻尔兹曼常数。(3)屋面板表面的对流换热热流密度qc和hc分别为流入混凝土表面的对流换热热流密度和对流换热系数，hc与气温、风速和屋面板表面温度有关，混凝土各个表面的hc取值不同。本文采用ANSYS11．0的ANSYSMechanical模块进行热分析，选用PLANE77热分析单元，该单元具有8个节点，适合于进行二维稳态或瞬态热分析。屋面板自外表面向内依次为:20mm厚1∶3水泥砂浆面层，防水层，20mm厚1∶3水泥砂浆找平层，40mm厚挤塑聚苯乙烯塑料板，30mm粉煤灰陶粒混凝土找坡层以及100mm钢筋混凝土屋面板。不考虑屋面防水层对屋面板温度场的影响。反映上述材料热学性能的三个基本参数，即导热系数、比热容和密度，均选自民用建筑热工设计规范［10］。屋面板材料属性及网格划分见图1。对于无保温层的屋面，仅略去上述的40mm厚挤塑聚苯乙烯塑料板，其屋面板材料属性及网格划分见图2。首先分析有保温层屋面板的结果。计算完成后，提取屋面板从外向内各材料交界面上的温度值(TEMP1～TEMP5)，如图3所示。由于保温层的作用，屋面板结构层的上下表面温度值(TEMP4和TEMP5)随时间波动很小，且同一时刻两者之间温差不超过1℃。因此，不必考虑屋面板中温度梯度引起的温度效应。钢筋混凝土结构板由于置于保温层下，其日照最大均匀温度较室内温度仅高约2℃，差别不大，在考虑其屋面均匀变温引起的效应时，可近似取室温。在保温层上部，水泥砂浆接受的太阳辐射能量无法顺利通过保温层传热，导致热量在砂浆中积聚，屋面板面层的最高温度达到了62．5℃(发生在14:00时刻)，此时保温层上下表面的温差也达到了最大值，为32℃。如此大的温差作用下，保温层会产生很大的挠曲变形，当这种变形受到上下层材料的限制时，会对屋面，尤其是保温层以上的面层产生较大的作用力。此外，由于温度变化剧烈，保温层及其以上面层的耐久性问题比较突出。无保温层屋面板从外向内各材料交界面上的温度值(TEMP1～TEMP4)变化如图4所示。由于无保温层，屋面板结构层的上下表面温度值(TEMP3和TEMP4)随时间波动较大，且两者之间温差最大约为6℃，发生在14:30，此时截面上的温度场如图5所示，温度梯度近似一条直线，可忽略自约束应力作用。无保温层时钢筋混凝土结构板的均匀温度变化很大，其日照最大均匀温度为38℃，较室内温度高约12℃，发生在18:00，此时截面上的温度场如图6所示。屋面板面层的最高温度为53．8℃，发生在14:00，低于有保温层的结果。钢筋混凝土屋面板上设保温层的屋面，若保温层设置得当，其日照温度梯度很小，可忽略不计。其均匀温度也接近室内温度，但保温层及其上部材料温差变化剧烈，温度作用显著，应采取适当措施保证其耐久性能。无保温层屋面板，即便其屋面板有一定厚度的保护面层，混凝土板在一天内的温度变化依然剧烈，在设计中必须考虑其日照温度作用。更多关于建筑行业独家信息，敬请实时关注
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