之前講了很多關于斷橋鋁性能、加工等方面的內容，對于實際應用說的不多，今天泰叔講個實例。

眾所周知，隔熱斷橋型材是由隔熱條和鋁合金型材復合而成的。隔熱條和鋁合金型材的線性膨脹系數雖然比較接近，但是還是有差異的。鋁合金的線膨脹系數是α=2.35 X10^-5K^-1,隔熱條的線性膨脹系數為2.3-3.5X10^-5K^-1。

舉個我們自己隔熱條的例子算一算就明白了。隔熱條的線性膨脹系數為α=2.8X10^-5K^-1，取L₀=1.5m的桿件長度，溫差變化取?T= 30℃，可以分別計算在沒有約束的情況下兩種材質的溫度熱變形量：

對于門窗而言，1.5m的桿件在溫差30℃的情況下，隔熱條和鋁合金型材的溫度變形量僅僅相差0.2mm，大概占到桿件長度的0.01%，加上約束這個變形是可以吸收的。所以隔熱斷橋型材的溫度變形基本是同步的，不會產生型材內部使用上的問題。

那溫差比較大的地區熱變形會不會產生使用的問題？

發現問題

客戶發郵件來和我們反映在美洲項目上提升推拉門啟閉發現異常，大概是這么個情況：

1. 被投訴的10樘推拉門，分布在不同樓層和不同立面?，F場的陣風風壓沒有實測過，現場的人表示體感風壓時大時小。

2. 外扇變形朝室外拱，中間鼓起約4-5mm。內扇幾乎沒有變形，1-2mm變向朝室內拱，出現的季節集中在冬天，有8樘，還有1樘在春天，1樘在夏天。關不上的情況都是變形引起。據總包反饋，冬天發生問題的時候，稍微出現點太陽，門就又可以關上了。最冷的時候因為太冷沒有人開門，所以也沒有數據。

3. 勾起沒有變形，關不上的情況非持續性，是偶發且短暫發生。

4. 多倫多所有使用此提升推拉門的工程，相隔距離不超過5公里。其他工程沒有出現過類似情況。詳見圖1所示：

圖1 變形的推拉門型材

到底哪里出了問題？

當地的氣候條件如下：多倫多地區冬季溫度在-10℃左右，體感溫度-16-17℃。最冷的時候可以達到-30℃，體感溫度可以達到-40℃。室內溫度為20-25℃?；撅L壓設計值為2.5KN/m²，門的尺寸為2.0*1.0m。出現變形的門基本都處在轉角位置?？蛻羰褂玫脑O計方案如下圖2所示：

圖2

溫度分析：根據現場反饋可知，室內外溫差最高可達55℃。而勾起的線性膨脹系數為2.8x10^-5K^-1。簡化的計算模型如下圖3所示：

圖3

由溫度引起的變形量為：=55×2.8×10^-5×2.0×1000=3.08mm。

由軟件計算可得如圖4所示：

圖4

由上圖計算軟件得出計算數據撓度的值為48.074mm??！

對于型材而言：線性膨脹系數為2.35x10-5K-1，由溫度引起的變形量為：=55×2.35×10^-5×2.0×1000=2.585mm。由軟件計算可得：

圖5

由上圖計算軟件得出計算數據撓度的值為44.04mm??！

如果是由溫度引起的變形室外側為低溫，室內側為高溫，變形應該是向室內側彎曲（熱脹冷縮原理），而不是現場反饋的向室外側彎曲。由以上兩點可知，此變形不是因為溫差造成的。

不是溫差？難道是風壓？

來分析下：

圖6

圖7

圖8

圖9

 ==0.48

==17.9

=0.97

I_ef = I_S * { (1 - v) / (1 - v*β) }  =43*{ (1 - 0.48) / (1 - 0.48*0.97 ) }=41.84cm⁴

w_k=β_gzμ_sμ_zw₀=2.5 KN/m²

q= w_kB/2=2.5*0.5=1.25 KN/m

M=ql²/8= 1.25*2²/8=0.625KN.m

N=Gg?H?B=0.31*2*0.5=0.31KN

圖10

==69.2N/mm²<85.5N/mm² 

強度滿足設計要求。

Y_max=5ql⁴/(384EI)

=5*1.25*（2*1000）⁴/(384*70000*41.84*10⁴)

=9mm

允許的撓度限值是 L/180=11mm>9mm。滿足撓度限值要求。

實際使用中的5mm<9mm，即滿足設計要求。溫度變形和風壓變形二者疊加后的變形為：44.04-9=35.04mm，不滿足實際使用要求。

“真兇”就抓出來了，這是由溫度變形引起的變形方向與實際出現的方向不符，因而不是由于溫度變形引起的過度變形。而強度設計滿足設計要求。撓度雖滿足限值要求，但是不滿足實際的使用要求。

怎么解決？

針對以上容易出現的問題，我們綜合考慮了當地的環境溫度的特殊性，以及較大風壓的情況，建議可以采取以下兩種方案來解決和改善這種問題的發生。

1.可以將勾起與型材固定位置的開孔由圓孔改為長圓孔,這樣有利于勾起在溫差下的變形伸縮。

2.增強型材的斷面設計，從而增加型材的強度和有效慣性矩，進而控制型材的撓度和溫度變形。如下圖11所示：

圖11

對于復雜環境的區域，建議我們做好強度，撓度相關的力學計算，從而減少或者規避因為方案不足而帶來的使用問題。除此之外我們建議對于門上用隔熱條可以選擇防拱型隔熱條，以20mm寬隔熱條為例試驗數據如下圖12所示：

圖12

結論如下：

a.常規隔熱條溫差變形比防拱隔熱條要大

b.隨著溫差的不斷增大，防拱型隔熱條的形變率比常規條要低。

所以防拱隔熱條的應用也會降低溫差變形對隔熱斷橋門窗的影響。

通過上面這么一堆數據、實驗分析，我們可以發現，溫度引起的熱變形也是不能被忽略的一種現象。對于復雜氣候條件的地區，即溫差變化比較大的地區，或者濕度比較大的地區要尤其慎重考慮隔熱斷橋型材的熱變形。

發生這種情況，不要慌，先確定是力學因素還是溫度因素。如果是力學因素，我們可以選擇增加型材斷面、加強剛度。如果是溫度因素可以考慮選擇具有防拱功能的隔熱條。如此一來，我們能夠實現一些復雜區域的隔熱斷橋型材的設計，可以解決一些不必要問題的發生。

 熱變形的問題并不僅于此，泰叔此例拋磚引玉，如有經典案例，歡迎來擴展素材庫。