帷幕牆鋁料計算強度比較

賴映宇結構技師

帷幕牆除承擔本身重量及其所受之地震力、風力外，不再承載或傳導其他載重，然而卻最直接影響建築物的外觀、耗能等。帷幕牆種類繁多，舉凡石材、陶板、預鑄板、鈦鋅鋁板、玻璃等，雖然面材種類眾多，然而支撐面材的骨架，絕大部分由鋁合金製成。鋁合金質輕、強度高、不易腐蝕、可塑性高，適合用於直接受氣候侵襲的建築外牆。

帷幕外牆常用的鋁合金為3xxx系列的鋁錳(Al-Mn)合金與6xxx系列的鋁鎂矽(Al-Mg-Si)合金。3xxx系列大部分用在板片，如鋁板面材、背襯板等；6xxx系列則作為帷幕主要骨架的直料(Mullion)、橫料(Transom)之用。

帷幕牆在建築結構中扮演外觀的腳色，卻由於屬於次結構或附屬結構，重要性較低，很少受到相關從業人員的重視，筆者近年在帷幕牆行業鑽研，對於帷幕牆的力學行為與設計稍有涉獵，以下將鋁料強度計算方式做一整理，若有錯誤希望先進不吝賜教。

Aluminum Design Manual 2005^[2](以下簡稱ADM05)中，針對不同的鋁合金，不同受力狀況下的容許應力有完整的表格可供工程師參考查詢，此處擷取外牆骨架計算上最常使用之撓曲強度作說明。首先計算出斷面的細長比，Lb為斷面無側撐長度，ry為斷面迴轉半徑，Cb為無側撐段彎矩調整係數，可直接取1.0。判斷斷面細長比屬於哪一個區域，再依據相關公式(3.4.11) ^[2]計算斷面容許應力強度，如下表所示。

ADM05中直接將上表公式簡化如下(以6105-T5為例，詳^[2] Table 2-2~2-26)

ADM05 3.4.7.2節另有單對稱或雙對稱斷面考慮扭轉挫曲之應力檢核式，