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曲面玻璃幕墻及曲面玻璃


2021-04-07 16:38:23


    

曲面玻璃幕墻

曲面玻璃幕墻的實現無非是兩種基本方式:
1.以小塊平板方式擬合曲面,常見以四邊形平板居多,這種方式較為適合彎曲半徑較大的曲面。除了四邊形外,以三角形面板(三點成面)結合網殼擬合曲面適應力最強,常用于復雜的、曲率大的形體。
這種多個平面組合以擬合曲面的方式簡單高效,常形成折面特有的光影效果。

英國Sage Gateshead音樂中心(2004)1.jpg

王曉川

英國Sage Gateshead音樂中心(2004)2.jpg
David Robson.(CC BY-NC-ND 2.0)
英國Sage Gateshead音樂中心(2004)
建筑師:Foster事務所
以平板的折面擬合曲面,簡單高效,同時在光線照射下形成特有的折面效果。
英國倫敦瑞士再保險大廈(2003)1.jpg
褚智勇

英國倫敦瑞士再保險大廈(2003)2.jpg

褚智勇

英國倫敦瑞士再保險大廈(2003)

建筑師:Foster事務所

以三角形、菱形平板擬合相對規則的曲面。

德國法蘭克福MyZeil購物中心(2009)1.jpg
褚智勇
德國法蘭克福MyZeil購物中心(2009)2.jpg
褚智勇

德國法蘭克福MyZeil購物中心(2009)

建筑師:fuksas事務所

三點一面,三角形平板是最容易擬合曲面的現狀,特別是復雜的、無規律的異形。

2.以多塊曲面玻璃組合形成整體的曲面形式,它整體柔順感更好,也更適合曲率大的曲面。

北京中國銀行大樓的球形雨棚.jpg

北京中國銀行大樓的球形雨棚    ? 鞏祎臨

采用弧形玻璃拼接而成的圓柱形幕墻1.jpg

tanakawho(CC BY-NC 2.0)

采用弧形玻璃拼接而成的圓柱形幕墻2.jpg
tanakawho(CC BY-NC 2.0)

采用弧形玻璃拼接而成的圓柱形幕墻,與平板玻璃折面擬合相比更為光滑柔順。

西班牙畢爾巴鄂的地鐵出入口(1995).jpg
jaime.silva(CC BY-NC-ND 2.0)
西班牙畢爾巴鄂的地鐵出入口(1995)
建筑師:Foster事務所
熱彎玻璃形成的圓潤形體。
曲面玻璃通長有兩種加工方式——熱彎曲面玻璃、冷彎曲面玻璃。
熱彎曲面玻璃
熱彎玻璃自19世紀以來一直在使用,但真正普遍使用是1990年代后。隨著自動化加工機械的發展,這種熱彎工藝操作也越來越簡單,加工成本也越來越低,但玻璃彎曲后的運輸無疑較平板玻璃成本更高。
熱彎曲面玻璃加工的基本原理如下:將裁切好的平板玻璃均勻加熱至550(熱彎退火)-650oC(熱彎鋼化)左右的溫度,在此溫度下玻璃變為粘塑性狀態,失去其脆性和剛度。軟化后的玻璃平板放在特定彎曲形式的模具上,通過重力變形后自然冷卻獲得退火曲面玻璃,或經(夾輥)機械壓力成形后并經快速冷卻形成鋼化曲面玻璃。退火玻璃光學質量更好,機械壓力成形的鋼化曲面玻璃的光學質量則對模具非常敏感。
熱彎工藝理論上來說可以通過特定的模具獲得各種曲面形式如常見的單曲圓弧形、S曲線形、球面形以及各種復雜的無規律的自由曲面。涂層、彩釉印刷的平板玻璃一般同樣可以熱彎,曲面玻璃也同樣可以組合為夾層玻璃、中空玻璃。
比利時安特衛普MAS博物館(河畔博物館,2011)1.jpg
?André Meyer-Vitali(CC BY 2.0)
比利時安特衛普MAS博物館(河畔博物館,2011)2.jpg
?Piet De Kersgieter(CC BY-NC-ND 2.0)
比利時安特衛普MAS博物館(河畔博物館,2011)3.jpg
?trevor.patt(CC BY-NC-SA 2.0)
比利時安特衛普MAS博物館(河畔博物館,2011)

建筑師:Neutelings Riedijk事務所

規則弧面玻璃幕墻形成的視覺效果。

法國巴黎La Samaritaine百貨公司更新(2020)1.jpg

?Arthur Weidmann(CC BY-NC-SA 2.0)

法國巴黎La Samaritaine百貨公司更新(2020)2.jpg
?Arthur Weidmann(CC BY-NC-SA 2.0)
法國巴黎La Samaritaine百貨公司更新(2020)
建筑師:SANAA 事務所
以波浪形玻璃面板完全覆蓋建筑立面,形成雙層幕墻的構造。
日本東京PRADA專賣店(2003).jpg
日本東京PRADA專賣店(2003)       ?褚智勇
建筑師:Herzog & de Meuron事務所
局部菱形的魚眼狀熱彎玻璃讓單一的幕墻分塊有了點變化。

考慮到加工成本、效率,早期應用于建筑中的曲面玻璃大多采用單一的曲面形式。隨著建筑設計中無規律的異形形體越來越多,曲面玻璃也呈現出少量、互有差異、定制化的趨勢。

法國巴黎路易威登基金會藝術中心(2014)1.jpg
?Ninara(CC BY 2.0)
法國巴黎路易威登基金會藝術中心(2014)2.jpg
?Jacqueline ter Haar(CC BY 2.0)

法國巴黎路易威登基金會藝術中心(2014)

建筑師:弗蘭克·蓋里(Frank Owen Gehry)

帆狀曲面由3584塊夾層玻璃制成,每塊均是經過熱彎的獨特形狀,以適應整體曲面。曲面整體圓潤,無任何頓挫感。

奧地利Innsbruck nordpark電纜火車站(2007)1.jpg
?Mariano Mantel(CC BY-NC 2.0)
奧地利Innsbruck nordpark電纜火車站(2007)2.jpg
?wsifrancis(CC BY-NC-ND 2.0)

奧地利Innsbruck nordpark電纜火車站(2007)3.jpg

?Ruud van Eck(CC BY-NC-ND 2.0)

奧地利Innsbruck nordpark電纜火車站(2007)

建筑師:Zaha Hadid事務所

典型的扎哈式建筑,采用熱彎玻璃拼接而成。無疑,這種無規律的曲面形式使每塊玻璃都呈現出不一樣的形式,對熱彎模具的組合控制要求更高。

冷彎玻璃

冷彎玻璃,顧名思義即是在常規溫度下制成的曲面玻璃,它利用平板玻璃一定的可變形能力,將玻璃平板彎曲并用夾具或結構膠固定在非平面的剛性框架上進而形成一定的曲面,這是一種較為經濟的形成曲面玻璃的方法。

冷彎玻璃原片一般采用鋼化玻璃。鑒于玻璃材料的脆性,冷彎玻璃適應的曲率較小,一般來講,最小冷彎半徑約為玻璃厚度的1500倍(如10mm 玻璃的彎曲半徑15m;而與之相對應的,10mm玻璃熱彎半徑可達250-300mm。),因此冷彎玻璃適合曲線變化平緩的玻璃幕墻。

夾層玻璃特別適合冷彎,其冷彎半徑相對也可以小一些。

中空玻璃也可以采用冷彎的方式形成曲面,但由于增加了間隔條、密封膠及空腔,相對面臨的問題更多,這需要更為專業的顧問去解決。

冷彎玻璃示意圖.jpg

冷彎玻璃示意圖  ?Jürgen Neugebauer(CC BY-NC 4.0)

冷彎玻璃的獨特優勢主要是由于較少的扭曲和反射,因此具有更好的光學質量。同時,冷彎工序可以直接在工地現場完成,因而其運輸更為方便。

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?Коля СанычCC BY-ND 2.0

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?Marko Polo(CC BY-SA 2.0)
俄羅斯莫斯科進化塔
建筑師:RMJM+Karen Forbes+Philipp Nikandrov (GORPROJECT)

扭轉的建筑形體看似變化很大,但具體分格到每個幕墻面板單元實則變形很小,采用冷彎方式也是適得其所。

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?褚智勇

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美國紐約IAC大樓(2007)  ?褚智勇

建筑師:Frank Gehry事務所
12'x5'中空玻璃面板,現場冷彎以擬合曲面形式。體塊形式看似復雜,但分開到每一塊面板,變形較小,實際效果與早期平板擬合曲面差異不大。

法國斯特拉斯堡火車站(2006).jpg

?Monika Neumann(CC0,Pixabay.com)

法國斯特拉斯堡火車站(2006)2.jpg
?Patrick Müller(CC BY-NC-ND 2.0)
法國斯特拉斯堡火車站(2006)
建筑師:AREP(Jean-Marie Duthilleul)
固定在曲面較為平緩圓滑的剛性骨架上的冷彎夾層玻璃(6mm鋼化絲網印刷超白玻璃+膠片+6mm low-e鋼化玻璃)。
冷彎玻璃通俗的理解就是“硬掰”。玻璃能夠在安全范圍內變形到什么程度?對于復雜、無規則曲面體如何劃分面板網格以適應冷彎玻璃?一些科研機構根據冷彎玻璃的特點專門研發了相應的軟件使這些工作變得更為簡單。

予人玫瑰,手有余香……

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