《窗裡乾坤》專欄,撰文:左大鈞
居家環境如為受風面,就必須考量鋁窗在颱風天候時,玻璃在承受強烈風壓下所會出現的撓曲狀況;尤其面積愈大及狹長型式的玻璃,撓曲的變形幅度就愈顯著,一旦玻璃的撓曲度超過可承受的強度時,玻璃就會出現破裂。
一樘鋁窗,主要是由鋁材與玻璃所組成,而玻璃又佔了70%以上的面積,因此鋁窗的主要受力位置,就會落在玻璃身上;簡單的說,玻璃面積約是鋁材面積的四倍,所以玻璃承受的分佈風壓總體負荷,也會是鋁材的四倍。
舉例來說,如果窗體面積為三平方公尺,而風壓強度為256kgf/m2 (每一平方公尺面積,有256公斤力)時,則鋁材的總受力負荷概為153.6公斤力(3m2*0.2面積比*256kgf/m2=153.6 kgf/m2),而玻璃的總受力負荷卻達614.4公斤力(3m2*0.8積比*256kgf/m2=614.4 kgf/m2)。
由前可知,玻璃在大風壓狀況下所出現的形變狀況,一定會比鋁材更顯著,而鋁材的風壓負荷雖然比玻璃來得小,但由於鋁材與玻璃在完成組裝後,已成為同一個結構體,因此當玻璃出現明顯的撓曲時,就同時會迫使鋁材加大彎曲變形量。
這也是說,鋁材所產生的撓曲,除了來自本身所承受的風壓負荷外,另一個形變的主要因素,還是因為受到玻璃的連動效應而產生的形變;想當然爾,當受力物件所承受的負荷強度愈大時,撓曲產生的形變狀況,也會愈大。
值得注意的是,當玻璃與鋁材間的擠迫壓力過劇時,窗扇上的鋁材壓條就容易變形,並可能因為這樣的擠迫狀況,而出現喀、喀聲響;此外,玻璃因出現撓曲而壓迫至鋁材時,加壓點恰好是落在強化玻璃應力最脆弱的四個邊角上,所以玻璃也容易發生破裂的情形。
所謂的大風壓環境,包括有:面向東北、前為開闊地形、周遭建物零星等環境,或是位在七樓以上之樓層,而這些大風壓環境在選用玻璃時,最好能使用總厚度在10mm以上,且經過強化的膠合玻璃為宜;雖然再厚的玻璃多少還是會有撓曲現象,但畢竟較厚玻璃的撓曲率小,因此窗體受連動效應所產生的形變量也會跟著比較小,整體強度就相對比較高。
但使用較厚玻璃時也要特別注意,雖然撓度(變形量)與撓曲率(變形斜度)有關,但卻與物件的長度更為關係密切;物件長度愈長,則變形量就會愈大。
因此,玻璃愈厚,撓曲率固然較小,強度相對較佳,但一旦玻璃長度過長時,還是會增大玻璃的變形量,並使得強化玻璃內部原本的平衡應力,受到破壞(向外撐的引張應力與向內縮的壓縮應力失去均衡)而發生破裂。
當選用的玻璃愈厚時,就更要精算玻璃的面積大小,以控制引張應力與壓縮應力之間的平衡。
簡介:名匠鋁窗工藝有限公司總經理,曾任正新精品門窗行銷、客服與業務主管、News 98新聞台「居家達人到你家」節目企劃製作、萬能科大業師。
我常跟人說:「無限大乘上零,永遠等於零;所以再華麗的裝修、再名貴的傢俱,如果沒有好的窗戶把關,所有價值都會大打折扣」,想想這幾年風災,許多家戶飽受漏水之苦,不就是這個道理嗎?期望「窗裡乾坤」的推出,能包羅各種大家所關心的鋁窗問題,進而讓大家能夠體認:愛家,就從窗出發。
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