Стекло присутствует на Земле более 5000 лет. Самое раннее его существование было замечено в Египте и восточной Месопотамии, где оно существовало в виде бус. Позже мастера по всему миру научились выдувать его в разные формы и цвета, чтобы создавать уникальные артефакты. Первые образцы стекла в архитектуре появились в римских цивилизациях, где стекло было помещено в деревянные и бронзовые рамы, чтобы открывать здания во внешнюю среду. Стекло дало возможность ощутить внешнюю среду и свет, находясь в помещении. Поэтому стекло стало благоприятным материалом для облицовки зданий архитекторами.
Многие инновации произошли в производстве и производстве стекла, но основной сдвиг в производстве стекла стал результатом изобретения британского ученого Аластера Пилкингтона. Компания Pilkington разработала процесс производства флоат-стекла путем литья на более плотный слой жидкого олова. Этот процесс позволил изготавливать стекло больших размеров с меньшим количеством дефектов, что делало его подходящим для архитектурных применений.
Вскоре после того, как флоат-стекло было обнаружено вместе с герметиками, стекло начали использовать в качестве фасадного материала в виде навесных стен. Некоторыми первыми примерами были здание из стекла и стали Иллинойского технологического института в Чикаго (1940), здание Seagram в Нью-Йорке (1958) и технический центр General Motors в Детройте (1955).
Развитие процесса параметрического проектирования стеклянных фасадов
Последние технологии и разработки в 21 веке открывают бесчисленные возможности для инноваций в строительстве стеклянных фасадов. Сегодня архитекторы и инженеры могут использовать вычислительные инструменты для проектирования и производства архитектурных стеклянных фасадов. Некоторые аспекты, которые можно улучшить с помощью параметрических инструментов в стеклянных фасадах, включают их экологические характеристики, их размер и ориентацию на поверхности здания, а также их трехмерную геометрию для достижения конкретной цели проектирования.
Сосредоточившись на оптимизации геометрии и формовании стекла произвольной формы, можно заметить, что стекло с двойным изгибом, сферизацией и сложной кривизной — это некоторые из новых продуктов, которые сегодня выражают особый архитектурный язык в области стеклянных фасадов. Архитекторы создают фасады, которые больше не являются плоскими или состоят из простого листа стекла.
В таких фасадах первые идеи отдельных стеклянных компонентов моделируются в цифровой среде с использованием инструментов параметрического проектирования вместе с инструкциями по их сборке. В конце концов, эти трехмерные цифровые дизайнерские модели реализуются с помощью новейших технологий формования стекла, используемых в отрасли. В этой статье рассказывается о процессе, который используется с техникой формообразования для создания фасадов произвольной формы, извилистых и волнистых фасадов на примере здания, построенного в Германии. Но перед тем, как перечислить детали этого здания, мы неизбежно познакомимся с современными технологиями формования стекла.
Процессы формовки стекла для фасадов зданий
В общем, существует два типа процесса, с помощью которого стеклу можно придать определенную форму. Первый метод — это горячая гибка, при которой стекло нагревают до высокой температуры, а затем формуют в желаемую форму.
В этом процессе лист флоат-стекла помещается на стальной каркас Img 2 — Emporia Mall — Malmo или на исходную форму желаемой формы и постепенно нагревается до температуры до 650 ° C. Это приводит к тому, что стекло теряет свою пластичность и хрупкость для достижения формы формы. Интересно, что стекло с радиусом 2 м и более само принимает форму, провисая под собственным весом под действием силы тяжести.
Примером таких зданий является железнодорожный вокзал Нордпарк Захи Хадид и фасад здания Эльбской филармонии в Гамбурге. Другая техника называется техникой холодного изгиба. При холодной гибке стекло изгибается для придания формы на месте во время сборки фасада.
Внешнее давление используется для придания формы стеклу вместе с прижимными планками, чтобы сохранить форму стекла. Этот метод использовался для изгиба очков до 10 метров в радиусе. К зданиям с холодным гнутым стеклом относятся павильон Jinso в Амстердаме и штаб-квартира IAC в Нью-Йорке.
Техники формования стекла в сочетании с параметрической дизайнерской моделью произвольной формы превращаются в захватывающие стеклянные фасады. Чтобы засвидетельствовать использование этих вычислительных инструментов вместе с этими методами формования, интересным примером для изучения может быть фасад здания Эльбской филармонии в Германии, спроектированный архитекторами Herzog & de Meuron.
Пример кейса Фасад здания Эльбфилармонии Германия
Здание Elbphilharmonie в Гамбурге — это здание смешанного использования, в котором находится концертный зал, а также гостиница и роскошные жилые апартаменты. Это яркий пример инженерии стекла в сочетании с использованием средств вычислительного проектирования. Это здание состоит из стеклопакетов произвольной формы, спроектированных и собранных с использованием технологий архитектурного дизайна.
Для этого проекта архитекторы создали отдельную цифровую команду, которая разработала инструменты параметрического проектирования с использованием компьютерных алгоритмов для исследования геометрии стекла. Параметрические инструменты — это набор систем, предназначенных для получения результатов проектирования на основе различных параметров, указанных дизайнером. Таким образом, такие инструменты упростили этот сложный проект с произвольной геометрией стекла и большим набором проектных данных, связанных с вариантами каждого фасадного модуля.
Концепция и дизайн фасада
Концепция фасада этого здания включает в себя два стеклянных модуля, которые собираются различным образом в зависимости от функции, стоящей за ним. Это привело к созданию единого стеклянного фасада, который придал зданию кристаллический характер.
Каждый модуль был разработан и смоделирован с использованием поверхностей NURBS в цифровом параметрическом программном обеспечении, где они изгибаются и деформируются, чтобы создать форму стеклянных модулей, открывающих вид, воздух и запах окружающей среды порта. В конце концов, все модули были параметрически расположены на фасаде, чтобы создать подходящие проемы и эстетику.
Фасадный стеклянный модуль 1 был смоделирован путем деформации одного края, чтобы можно было вставить черное алюминиевое овальное окно для вентиляции. Эти модули в основном используются на территории отеля для открытия отверстий. Эти модули используются в различных конфигурациях во всем фасаде за счет поворота их ориентации или чередования сторон деформации.
В то время как модуль два выполнен в виде Y-образного блока, состоящего из деформированных стекол, покрытых пластиком, армированным стекловолокном. Модуль типа 2 используется в фойе, а также на лоджиях, где можно наслаждаться свежим воздухом и видами. Эти стеклянные модули были изготовлены методом горячей гибки с использованием форм, в которых после нагрева стекло прогибалось под собственным весом, чтобы получить желаемую форму формы в печи.
Технические детали и структура
Модуль с двойным остеклением типа 1 состоит из двух слоев стекла, каждый из которых состоит из трех слоев стекла, тогда как модуль типа 2 представляет собой единый стеклопакет с двумя слоями ламинированного стекла, сформированными вместе.
Шаблон из хромированных точек был разработан и напечатан на каждом стеклянном модуле с использованием параметрического алгоритма для улучшения значения g для стекла на 25%. В конце концов, все стекла были покрыты солнцезащитными и теплоизоляционными покрытиями, чтобы добиться устойчивого стеклянного фасада.
Наконец, из приведенной выше статьи и примера очевидно, что стеклянные фасады в эпоху параметрического дизайна привели к новой эре стеклянных форм и конфигураций фасадов. Эти фасады могут быть более свободными по форме, перформативными, устойчивыми и совместными на этапе разработки концепции.
Дальнейшие достижения в области стеклянных фасадов демонстрируют интригующую возможность полностью автоматизированного файла для заводских цифровых производственных систем. Эти системы позволят архитекторам лучше контролировать производственный процесс, что приведет к увеличению количества стеклянных фасадов такой произвольной формы.