塑木形狀與結構強度的關係

塑木形狀與結構強度的關係

如果很簡略的將塑木分為實心、空心二類，然後，就說實心塑木比較堅固，空心塑木比較弱，但如果空心做得比實心厚一點，耐重能力極可能是空心彼實心高。其實，耐重主要是考材料剛性，以一樣多的材料做成不同形狀，耐重程度可能天差地遠。現在我們就以NewTechWood四個外部尺寸相同的塑木地板，來定量分析，形狀與耐重、材料的剛性效率比，作為選擇塑木時的參考。

依照斷面形狀分類

塑木地板的斷面形狀，主要分為三種：實心型、空心型和開口型，空心型又可分為圓孔及方孔，每種形狀在結構性能和應用場景上各有優劣。經常看到的塑木大都是方孔或是圓孔，而非實心，設計成各式的挖空結構，主要是經濟考量，既能減少材料、節省成本，也能減輕重量，便於運輸和安裝。在不影響結構強度很多的前提下，如何節省成本，也就有了圓孔、方孔、開口的各種設計。

1. 實心型：早期塑木通常採用實心斷面，結構簡單，有較高的強度，但材料使用量大，成本較高。
2. 圓孔型：圓孔型斷面，材料使用量較少，結構簡單，同時保持了良好的抗彎性能。
3. 開口型：開口型減少了一側材料，剛性減弱。但避免內孔積水問題，為彌補剛性需增加斷面。
4. 方孔型：方孔型斷面減少最多材料使用量，降低了成本，但抗彎性能相對折減較多。

空心圓孔及方孔塑木的基本比較：

抗變形能力指標：慣性矩

慣性矩（Moment of Inertia）是衡量物體抵抗彎曲或旋轉的能力的重要指標，尤其在結構設計和材料工程中具有關鍵作用，簡單的說，剛性就是抗變形能力，剛性愈好愈不容易發生變形。實心部分愈靠近邊緣，距離中性軸越遠，對於提升慣性矩的貢獻非常顯著(與距離三次方成正比)。慣性矩的計算通常與截面形狀密切相關，例如：矩形截面、圓形截面或空心截面等。不同形狀的截面會影響慣性矩的大小，進而影響構件的抗變形能力。

矩形慣性矩公式：

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• 抗變形能力：慣性矩越大，物體越能抵抗外力引起的彎曲或變形。結構設計都需計算慣性矩，以確保其在承受荷載時不會過度彎曲。
• 結構穩定性：慣性矩直接影響結構的穩定性。高慣性矩的結構能更有效地分散應力，減少局部應力集中，從而提高整體穩定性。
• 材料選擇與設計：在選擇材料或設計構件時，慣性矩是重要的參考指標。可以選擇適合的材料和截面形狀，以達到最佳的抗變形性能。

慣性矩與材料使用比較計算

以NewTechWood相同長寬、不同斷面的四個規格(US01、UH02、US94、UH06)為例，實際計算其材料使用比例以及慣性矩的變化，以瞭解不同截面對慣性矩的影響。在保持結構強度的前提下，合理分配材料以最大化慣性矩。

四種斷面之剛性比較表

四種斷面之經濟性比較表

「剛性效率 = 剛性比例 ÷ 材料比例」，越高代表以較少材料取得更高剛性。

建議：

US01材料單價較高，實心塑木適合是沒有預算限制，需求較長使用壽命、高強度和承載能力的場合，或是塑木側面會露出而不喜歡看到孔洞的場合。

一般的家用場所，可以價位適中的UH02、US94喜歡天然木紋質感的，則可以選擇UH02 圓孔板，紋路為Naturle二面仿真木紋、髮絲紋，也有較的顏色選擇；而US94則是結合經濟性和耐用性，單面的紋路處理、較少的顏色選擇，價格低於UH02，也不會有孔洞積水的疑慮，很推薦經濟型買家。

而方孔板以一點點的價格優勢換取使用壽命短的疑慮，我們不建議，已經先幫您過濾了。

結論：

🟡US01 實心：基準參考，用料最多，非經濟考量
‣ 剛性最佳，若重視結構強度、承載能力，則US01 實心為最佳選擇。
‣ 適合在高荷重或低撓度要求場域，如重型平台、樓梯等。

✅UH02 圓孔：剛性與用料平衡，應力分配合理
‣ 平衡性好，有不錯剛性、節省材料，適合多數一般場合。
‣ 圓形可分散應力，不易產生開裂，長期使用穩定。
‣ 若以節省材料成本、維持結構剛性、耐久為目標，UH02 是最理想選擇。

✅US94 開口：設計均衡合理，避免積水危害
‣ 採用開口型設計，最大的原因是能避免積水發生，圓孔、方孔的積水問題會是耐用性的隱患。
‣ 平均、設計合理，達到幾乎與UH02相同的剛性，只增加很少材料達到良好剛性。
‣ 平衡性，有不錯剛性、節省材料、避免積水問題，最大限度解決了塑木會遇到的問題。
‣ 以耐久為目標，US94 會是最均衡的選擇。

🟡UH100 方孔：最省材料，但剛性偏低
‣ 若以「性價比」、「節省材料」為主要考量，則UH100 方孔表現最優。
‣ 耐久性較差，方孔有應力集即中，長期使用有產生開裂的疑慮。
‣ 剛性偏低，僅建議用於不承重或鋪面支撐骨架加密的區域。