名匠鋁窗工藝

【窗裡乾坤】專欄  作者：左大鈞

居家環境如為受風面，就必須考量鋁窗在颱風天候，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)。

• 一樘窗戶，玻璃約佔了70%以上的面積，而窗體愈大，玻璃面積相對愈高，也使得玻璃在大風壓天候時，成為最主要的受力體。

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；想當然耳，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。

• 風壓會造成玻璃出現明顯的撓曲現象，而玻璃面積愈大，撓曲變形量就愈大；當撓曲變形量愈大時，玻璃與鋁材間的擠迫效應也就愈顯著。

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，當物件長度愈長，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。因此，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。

• 由上圖可知，玻璃長度(L)愈長，玻璃的變形量(δ)就會增加，並使強化玻璃內部原本平衡的應力受到破壞，而容易發生破裂。

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