【技术实现步骤摘要】
考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法
[0001]本专利技术涉及工程建筑材料
，特别涉及一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法。
技术介绍
[0002]土木工程基础设施不仅承受着繁重的交通运载作用，还承受着恶劣的外界环境作用。外界环境作用包括环境温度、太阳辐射、风荷载、雨雪寒潮等气候现象、化学腐蚀和冻融循环等等，这些作用不仅导致结构材料的老化，也对结构的受力状态产生重大的影响。结构物的内外表面不断以对流、短波及长波辐射和热传导的形式与周围的空气介质进行热交换。近几十年来，国内外的大跨度空间钢结构与混凝土结构的实践证明，短时间内急剧变化的太阳辐射引起的结构物的温度变化，会使结构内部温度场与温度应力不均匀的现象加剧，甚至导致结构严重变形而引发工程事故。确定结构的温度场，是准确分析结构温度效应(由温度引起的结构力学性能变化)和评估结构状态的前提，直接影响后续分析结果的精度和可信度。对大跨度空间结构和桥梁结构而言，温度效应分析主要包括温度场计算和温度导致的结构力学响应分析两部分。研究表明，建筑材料...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将保温隔热箱包裹的建筑材料试件放置在四周空旷无遮挡的自然环境中，建筑材料试件仅上表面与周围环境相接触，根据建筑材料试件所处热环境中的热交换平衡状态，建立热边界平衡方程；步骤S2：记录周围环境的太阳直接辐射I
m
、太阳散射辐射I
r
及大气逆辐射量I
a
，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10
‑
20分钟为间隔计算及采集一次数据；步骤S3：在建筑材料试件持续升温或持续降温的时间区段内，选取某个时间段，计算建筑材料试件的热变化量Q
s
、对流换热量Q
c
和热辐射量I
sr
；步骤S4:在夜晚多云无雨且四周空旷无遮挡的自然环境下，无太阳辐射的影响，建筑材料试件的上表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直射与散射辐射的量为零，通过变换公式算出建筑材料试块外表面的长波辐射吸收系数；步骤S5:在白天晴朗且四周空旷无遮挡的自然环境下，选取某一个时间段的系统热交换，记录周围环境的太阳直接辐射I
m
、太阳散射辐射I
r
及大气逆辐射量I
a
，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10
‑
20分钟为间隔计算及采集一次数据，通过记录的相关数据计算建筑材料试件的短波辐射吸收系数；步骤S6：更换不同的建筑材料试件，重复步骤S1
‑
S5，计算出考虑短波和长波辐射差异性的各类建筑材料表面辐射系数，每种材料在进行辐射吸收系数计算时，需取多个时间段的数据进行计算并取平均值。2.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述步骤S1中建立热边界平衡方程的过程如下：热交换包括太阳辐射、对流热交换和辐射热交换，以热量从外界流入结构内部为正、流出为负；太阳辐射包括太阳直接辐射和太阳散射辐射；辐射热交换包括大气逆辐射和建筑材料试件自身热辐射，建立起建筑材料试件所处热环境中的热边界平衡方程如下：Q
s
+α(I
m
+I
r
)AΔ
t
+εI
a
AΔ
t
＝Q
c
+I
sr
AΔ
t
式中：Q
s
表示所选取时间段内建筑材料试件的热变化量；I
m
和I
r
分别表示太阳直接辐射和太阳散射辐射；α表示短波辐射吸收系数；I
a
表示大气逆辐射；ε表示长波辐射吸收系数；Q
c
表示建筑材料试件在所选时间段内的对流换热量；I
sr
表示所选取时间段内建筑材料试件向周围环境散发的热辐射；A为建筑材料试件的外表面面积；Δt表示计算热平衡选取的时间段，Δt为10
‑
20分钟。3.根据权利要求2所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，采用经验公式计算I
m
、I
r
和I
a
；对于太阳入射角为θ的结构表面直接辐射强度的经验公式为：式中：m＝1/sinβ，为光线路程；β为太阳高度角；I
o
为太阳常数，N为自1月1日算起的日序数；k
a
为大气相对气压；t
u
为林克氏浑浊度系数；太阳散射辐射可采取以下经验公式进行计算：
I
d
＝(0.271I
o
‑
0.294I
m
)sinβ周围环境中的大气对建筑材料试件的热辐射为I
a
，也称大气逆辐射，属于长波辐射，其经验公式为：I
a
＝E
a
C
s
(T
k
+T
a
)4式中：E
a
为大气辐射系数，E
a
＝1
‑
0.261exp(
‑
7.776
×
10
‑4T
a2
)，取近似值0....
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