直橫料式系統之耐風結構設計原則

壹、 構件組成及相關圖形

直橫料式系統之構件分別為直料、橫料、繫件以及面材，直料、橫料以及繫 件定義如 AAMA(2005)，面材包括內嵌玻璃及層間板，如圖 5- 1，其中直料和橫 料同時承受風壓。

圖 5- 1 直橫料式系統構件位置 (資料來源：圖形修改自 AAMA CW-DG-1-96)

26

貳、 面材、直料及橫料所受設計風壓(風力)之決定

各構件設計風壓之決定請參照第四章帷幕牆系統各構件設計風壓之決定，詳 細計算可參照第六、七及八章帷幕牆計算例。

參、 直料之耐風設計(含檢核)

直料之長度可能橫跨一個或多個樓層，但作變形或應力分析時通常只取幾個 樓層(例如可能為 1 層(陳郁潔，2017)、2 層(林士秀，2017)或 4 層(Wong，2007))，

其中由彈性梁理論公式得知，在多跨連續梁受均佈載重時，三跨連續梁具有最大 變形量(AISC，2011)，故本文後續分析直料時將採用此一假設。

直料系統邊界條件設置上，不論直料長度為樓層高或橫跨多層樓之設計，皆 將繫件處視為鉸支承(Hinge)；而直料以套筒連接處雖近似剛性連接，但國內實 務上為了使設計更保守，假設此處無法傳遞彎矩，將其視為銷釘(Pin)，本文後續 之計算範例將採用此一假設。圖 5- 2 為直橫料式系統直料結構分析示意圖。

圖 5- 2 直橫料式系統直料結構分析示意圖 (資料來源：圖形修改自 AAMA CW-DG-1-96)

鉸支承(Hinge) 銷釘(Pin)

27 Design Manual(AA，2005)。

表 5- 1 直料變形檢核

資料來源 設計風壓所造成直料側向變形之上限

中華民國國家標準(CNS)(2006) L/175 (L<4115mm)

L/240 + 6.4 mm (4115mm<L<12200mm) International Building Code(2012) min[L/175，19 mm]

American Society for Testing and Materials (2012)

L/175 American Architectural Manufacturers

Association (2015)

L/175 (L<4110mm)

L/240 + 6.35 mm (1/4 in) (L>4110mm) 金屬帷幕牆手冊(2003) min[L/175，19 mm]

參考案例(陳郁潔，2017) L/175 (L<4.115m) L/240+6mm(L>4.115m)

min[L/360，12.7mm] (框架內嵌石材，非 玻璃)

參考案例(賴映宇，2017) L/240 + 0.63cm 參考案例(林士秀，2017) L/175(L<4115mm)

L/240 + 0.635cm (L>4115mm) 2L/175(Cantilever arm)

(資料來源：AAMA TIR-A11-15；金屬帷幕牆手冊，2003；陳郁潔，2017；賴映 宇，2017；林士秀，2017)

肆、 橫料之耐風設計(含檢核)

橫料分析上，可視為單一簡支梁，其結構圖如下圖 5- 3。橫料不僅受風壓影 響，亦需承載上方玻璃以及自身重量。

28

圖 5- 3 直橫料式系統橫料結構分析示意圖 (資料來源：圖形修改自 AAMA CW-DG-1-96)

橫料構件檢核中，除了須滿足變形需求外，亦需檢核撓曲應力。其中撓曲應 力分為強軸撓曲應力以及弱軸撓曲應力，強軸為風載方向，弱軸為自重方向。現 今已有一些建築規範及標準來檢核橫料之變形量列於表 5- 2，本研究中橫料設計 風壓檢核將採用 AAMA 之標準；靜載重檢核將採用金屬帷幕牆手冊之標準；應 力檢核標準可參照 Aluminum Design Manual(AA，2005)。。

表 5- 2 橫料變形檢核

資料來源 設計風壓所造成側向變形之上限 靜載重所造成側向變形之上限

International Building Code(2012)

min[L/175，19 mm]

American Society for Testing and Materials (2012)

L/175 American Architectural

Manufacturers Association (2015)

L/175 (L<4110mm) L/240 + 6.35 mm (1/4 in) (L>4110mm)

金屬帷幕牆手冊(2003) L/240 L/360 或 3.2 mm

參考案例(陳郁潔，2017) L/240 3mm

參考案例(賴映宇，2017) L/240 + 0.63cm 3.2 mm

滾支承(Roller) 鉸支承(Hinge)

29 體分析，或參閱 ASTM E1300(2016)，依照設計風壓、玻璃面積及長短邊比對應 出玻璃變形，其值需小於容許變形。其中變形檢核標準列於表 5- 3，本研究中面

30

L/90 or 25mm (100%設計風壓)

參考案例(林士秀，2017)

玻璃：

L/90 or 25mm (50%設計風壓) 35mm (100%設計風壓)

鋁板：

L/60

(資料來源：金屬帷幕牆手冊，(2003)；陳郁潔，2017；林士秀，2017)

31