曲面玻璃幕墙的实现无非是两种基本方式
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以小块平板方式拟合曲面,常见以四边形平板居多,这种方式较为适合弯曲半径较大的曲面。除了四边形外,以三角形面板(三点成面)结合网壳拟合曲面适应力最强,常用于复杂的、曲率大的形体。
这种多个平面组合以拟合曲面的方式简单高效,常形成折面特有的光影效果。
© 王晓川
© 褚智勇
英国伦敦瑞士再保险大厦(2003)
建筑师:Foster事务所
以三角形、菱形平板拟合相对规则的曲面。
德国法兰克福MyZeil购物中心(2009)
建筑师:fuksas事务所
三点一面,三角形平板是最容易拟合曲面的现状,特别是复杂的、无规律的异形。
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以多块曲面玻璃组合形成整体的曲面形式,它整体柔顺感更好,也更适合曲率大的曲面。
北京中国银行大楼的球形雨棚 © 巩祎临
© tanakawho(CC BY-NC 2.0)
曲面玻璃通常有两种加工方式——热弯曲面玻璃、冷弯曲面玻璃。
热弯曲面玻璃
热弯玻璃自19世纪以来一直在使用,但真正普遍使用是1990年代后。随着自动化加工机械的发展,这种热弯工艺操作也越来越简单,加工成本也越来越低,但玻璃弯曲后的运输无疑较平板玻璃成本更高。
建筑师:Neutelings Riedijk事务所
规则弧面玻璃幕墙形成的视觉效果。
©Arthur Weidmann(CC BY-NC-SA 2.0)
考虑到加工成本、效率,早期应用于建筑中的曲面玻璃大多采用单一的曲面形式。随着建筑设计中无规律的异形形体越来越多,曲面玻璃也呈现出少量、互有差异、定制化的趋势。
法国巴黎路易威登基金会艺术中心(2014)
建筑师:弗兰克·盖里(Frank Owen Gehry)
帆状曲面由3584块夹层玻璃制成,每块均是经过热弯的独特形状,以适应整体曲面。曲面整体圆润,无任何顿挫感。
©Ruud van Eck(CC BY-NC-ND 2.0)
奥地利Innsbruck nordpark电缆火车站(2007)
建筑师:Zaha Hadid事务所
典型的扎哈式建筑,采用热弯玻璃拼接而成。无疑,这种无规律的曲面形式使每块玻璃都呈现出不一样的形式,对热弯模具的组合控制要求更高。
冷弯玻璃
冷弯玻璃,顾名思义即是在常规温度下制成的曲面玻璃,它利用平板玻璃一定的可变形能力,将玻璃平板弯曲并用夹具或结构胶固定在非平面的刚性框架上进而形成一定的曲面,这是一种较为经济的形成曲面玻璃的方法。
冷弯玻璃原片一般采用钢化玻璃。鉴于玻璃材料的脆性,冷弯玻璃适应的曲率较小,一般来讲,最小冷弯半径约为玻璃厚度的1500倍(如10mm 玻璃的弯曲半径15m;而与之相对应的,10mm玻璃热弯半径可达250-300mm。),因此冷弯玻璃适合曲线变化平缓的玻璃幕墙。夹层玻璃特别适合冷弯,其冷弯半径相对也可以小一些。中空玻璃也可以采用冷弯的方式形成曲面,但由于增加了间隔条、密封胶及空腔,相对面临的问题更多,这需要更为专业的顾问去解决。
冷弯玻璃通俗的理解就是“硬掰”。玻璃能够在安全范围内变形到什么程度?对于复杂、无规则曲面体如何划分面板网格以适应冷弯玻璃?一些科研机构根据冷弯玻璃的特点专门研发了相应的软件使这些工作变得更为简单。
冷弯玻璃示意图 ©Jürgen Neugebauer(CC BY-NC 4.0)
©Коля СанычCC BY-ND 2.0
扭转的建筑形体看似变化很大,但具体分格到每个幕墙面板单元实则变形很小,采用冷弯方式也是适得其所。
©褚智勇
©Monika Neumann(CC0,Pixabay.com)