之前讲了很多关于断桥铝性能、加工等方面的内容，对于实际应用说的不多，今天泰叔讲个实例。

众所周知，隔热断桥型材是由隔热条和铝合金型材复合而成的。隔热条和铝合金型材的线性膨胀系数虽然比较接近，但是还是有差异的。铝合金的线膨胀系数是α=2.35 X10^-5K^-1,隔热条的线性膨胀系数为2.3-3.5X10^-5K^-1。

举个我们自己隔热条的例子算一算就明白了。隔热条的线性膨胀系数为α=2.8X10^-5K^-1，取L₀=1.5m的杆件长度，温差变化取∆T= 30℃，可以分别计算在没有约束的情况下两种材质的温度热变形量：

对于门窗而言，1.5m的杆件在温差30℃的情况下，隔热条和铝合金型材的温度变形量仅仅相差0.2mm，大概占到杆件长度的0.01%，加上约束这个变形是可以吸收的。所以隔热断桥型材的温度变形基本是同步的，不会产生型材内部使用上的问题。

那温差比较大的地区热变形会不会产生使用的问题？

发现问题

客户发邮件来和我们反映在美洲项目上提升推拉门启闭发现异常，大概是这么个情况：

1. 被投诉的10樘推拉门，分布在不同楼层和不同立面。现场的阵风风压没有实测过，现场的人表示体感风压时大时小。

2. 外扇变形朝室外拱，中间鼓起约4-5mm。内扇几乎没有变形，1-2mm变向朝室内拱，出现的季节集中在冬天，有8樘，还有1樘在春天，1樘在夏天。关不上的情况都是变形引起。据总包反馈，冬天发生问题的时候，稍微出现点太阳，门就又可以关上了。最冷的时候因为太冷没有人开门，所以也没有数据。

3. 勾起没有变形，关不上的情况非持续性，是偶发且短暂发生。

4. 多伦多所有使用此提升推拉门的工程，相隔距离不超过5公里。其他工程没有出现过类似情况。详见图1所示：

图1 变形的推拉门型材

到底哪里出了问题？

当地的气候条件如下：多伦多地区冬季温度在-10℃左右，体感温度-16-17℃。最冷的时候可以达到-30℃，体感温度可以达到-40℃。室内温度为20-25℃。基本风压设计值为2.5KN/m²，门的尺寸为2.0*1.0m。出现变形的门基本都处在转角位置。客户使用的设计方案如下图2所示：

图2

温度分析：根据现场反馈可知，室内外温差最高可达55℃。而勾起的线性膨胀系数为2.8x10^-5K^-1。简化的计算模型如下图3所示：

图3

由温度引起的变形量为：=55×2.8×10^-5×2.0×1000=3.08mm。

由软件计算可得如图4所示：

图4

由上图计算软件得出计算数据挠度的值为48.074mm！！

对于型材而言：线性膨胀系数为2.35x10-5K-1，由温度引起的变形量为：=55×2.35×10^-5×2.0×1000=2.585mm。由软件计算可得：

图5

由上图计算软件得出计算数据挠度的值为44.04mm！！

如果是由温度引起的变形室外侧为低温，室内侧为高温，变形应该是向室内侧弯曲（热胀冷缩原理），而不是现场反馈的向室外侧弯曲。由以上两点可知，此变形不是因为温差造成的。

不是温差？难道是风压？

来分析下：

图6

图7

图8

图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

图10

==69.2N/mm²<85.5N/mm² 

强度满足设计要求。

Y_max=5ql⁴/(384EI)

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

=9mm

允许的挠度限值是 L/180=11mm>9mm。满足挠度限值要求。

实际使用中的5mm<9mm，即满足设计要求。温度变形和风压变形二者叠加后的变形为：44.04-9=35.04mm，不满足实际使用要求。

“真凶”就抓出来了，这是由温度变形引起的变形方向与实际出现的方向不符，因而不是由于温度变形引起的过度变形。而强度设计满足设计要求。挠度虽满足限值要求，但是不满足实际的使用要求。

怎么解决？

针对以上容易出现的问题，我们综合考虑了当地的环境温度的特殊性，以及较大风压的情况，建议可以采取以下两种方案来解决和改善这种问题的发生。

1.可以将勾起与型材固定位置的开孔由圆孔改为长圆孔,这样有利于勾起在温差下的变形伸缩。

2.增强型材的断面设计，从而增加型材的强度和有效惯性矩，进而控制型材的挠度和温度变形。如下图11所示：

图11

对于复杂环境的区域，建议我们做好强度，挠度相关的力学计算，从而减少或者规避因为方案不足而带来的使用问题。除此之外我们建议对于门上用隔热条可以选择防拱型隔热条，以20mm宽隔热条为例试验数据如下图12所示：

图12

结论如下：

a.常规隔热条温差变形比防拱隔热条要大

b.随着温差的不断增大，防拱型隔热条的形变率比常规条要低。

所以防拱隔热条的应用也会降低温差变形对隔热断桥门窗的影响。

通过上面这么一堆数据、实验分析，我们可以发现，温度引起的热变形也是不能被忽略的一种现象。对于复杂气候条件的地区，即温差变化比较大的地区，或者湿度比较大的地区要尤其慎重考虑隔热断桥型材的热变形。

发生这种情况，不要慌，先确定是力学因素还是温度因素。如果是力学因素，我们可以选择增加型材断面、加强刚度。如果是温度因素可以考虑选择具有防拱功能的隔热条。如此一来，我们能够实现一些复杂区域的隔热断桥型材的设计，可以解决一些不必要问题的发生。

 热变形的问题并不仅于此，泰叔此例抛砖引玉，如有经典案例，欢迎来扩展素材库。