曲面和 3D 玻璃



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高端架构的新炒作——对最新产品开发和项目的审查

介绍

近年来,一些大学和少数玻璃制造商在所有安全领域和立面设计中使用钢化和热强化玻璃方面取得了重大进展。

另一方面,考虑到钢化和热强化玻璃在建筑中的视觉和表面质量,可以说在量产中,尤其是由于辊波畸变、整体和边缘弯曲、扭曲和各向异性导致的视觉质量。过去30年没有改善。这可能主要是由于市场上激烈的价格战以及对改进炉子和工艺技术的使用的无知。市民有时甚至认为外墙,如图 1 和图 2 所示,是有意设计的。

至少在各向异性领域,最近采取了一些措施来更好地评估它们并获得有关降低其可感知性的见解。然而,对于适当的回火炉的控制以及因此在产品中的实施,仍然缺少立即实施。

图 1:芝加哥和纽约外墙和钢化玻璃的不良视觉质量示例

图 1:芝加哥和纽约外墙和钢化玻璃的不良视觉质量示例

图 2:芝加哥外墙和钢化玻璃的不良视觉质量示例

图 2:芝加哥外墙和钢化玻璃的不良视觉质量示例

图 3:可见的各向异性

图 3:可见的各向异性

曲面和 3D 玻璃

越来越多的人要求同时增加更小和更宽半径的钢化双曲面 (3D) 玻璃。此外,棱镜玻璃和大尺寸3D钢化夹层玻璃也被应用于高端项目。本报告将介绍一些最新发展和观点的可行性和质量标准。

在过去的几年里,我们也一直在观察到壮观的曲面和 3D 眼镜的强烈建筑趋势。只有少数公司能够根据自己的质量标准提供优质玻璃。为什么?一切皆有可能,这一切都归功于为改进熔炉、设备、生产过程和质量控制设备和活动而进行的密集活动。

图4:“第五街707号”加拿大卡尔加里宏利地产写字楼(2),建筑师Skidmore、Owings和Merrill SOM纽约

图4:“第五街707号”加拿大卡尔加里宏利地产写字楼(2),建筑师Skidmore、Owings和Merrill SOM纽约

对于钢化玻璃,甚至热处理曲面钢化玻璃,这更加必要,但也只是开始。这主要是通过经验进化来完成的。这意味着所有操作和测试的高个人参与度和高成本。目标是很难识别出您使用的是钢化玻璃。即使在许多玩家的学习曲线之后,个人成本更高,它也可能更少。玻璃外壳的视觉质量和安全性能会有显着差异。

玻璃弯曲的原理在理论上很简单,但在实践中却极其复杂。许多参数对折弯过程的成功或失败至关重要。除了几何限制之外,所使用的涂层和基础玻璃(例如低铁玻璃=白色玻璃)会显着影响生产过程的关键阶段:加热和冷却。影响成品质量的其他因素是玻璃弯曲机构的经验和弯曲炉的技术特点。因此,所选玻璃结构(可能带有涂层)中设想的弯曲几何形状的可行性也取决于制造商。

这也反映在弯曲玻璃没有相应的标准和法规描述,并设置最低要求,难怪现有标准对弯曲玻璃没有太多说明。迄今为止,还没有针对曲面玻璃产品的 EN 标准。标准化工作在“最先进”的意义上并没有帮助提高水平,从而开辟进一步的应用。

EN 12150 建筑玻璃 - 热强化钠钙硅酸盐安全玻璃
EN 1863 建筑玻璃 - 热强化钠钙硅酸盐玻璃

DIN 18008 中的计算基础可与本指南表 1 中显示的值结合使用,用于弯曲玻璃板的初始尺寸。但是,DIN 18008 中用于计算气候负荷的简化程序不能用于弯曲的中空玻璃单元。对于个别特征弯曲拉伸强度值,需要向制造商索取特定产品的特定值。

表 1:特征弯曲拉伸强度 (1)

表 1:特征弯曲拉伸强度 (1)

因此,曲面玻璃产品符合国家建筑规范的适用性证据只能以国家技术批准或项目相关批准的形式提供 - 未来:与项目相关的建筑产品批准。

图5:凸弯新技术(2)

图5:凸弯新技术(2

图5:凸弯新技术(2)

曲面玻璃

在本文中,我考虑了以下类型的弯曲玻璃:

  1. 完美的凹凸钢化Low-E 玻璃
  2. 超高和小半径钢化曲面玻璃
  3. 超弧长和小半径钢化曲面玻璃
  4. 多曲面钢化玻璃和退火曲面玻璃
  5. 棱镜技术的完美结合
  6. 多重曲面滑落玻璃,具有惊人的透光和反射效果

1.完美的凹凸回火Low-E

越来越多的人也越来越需要同时增加更小和更宽半径的钢化双曲面 (3D) 玻璃。在制造曲面玻璃时,主要区别在于

  • 曲率半径 > 2 米的轻微弯曲玻璃和
  • 曲率半径 < 曲率半径的强烈弯曲玻璃。

进一步区分了单轴曲面玻璃、圆柱形、圆锥形和多轴 = 球形曲面玻璃。通过热弯曲工艺,可以实现非常小的弯曲半径。

熔炉建造、过程控制和玻璃加工知识之间的相互作用是必不可少的。此外,ao还有非常必要的玻璃静力学知识,FEM计算以及所需的玻璃幕墙构造的深厚知识。

这可以带来什么,您可以在图 4 中看到:位于加拿大艾伯塔省卡尔加里的宏利办公楼。8mm 低铁热强化玻璃 + 1.52PVB + 8mm 低铁热强化玻璃 OPTISOLAR US50II Low-E 表面镀膜 4 + 12Ar + 8mm 低铁热强化玻璃 + 12Ar + 8mm 低铁热强化玻璃 + 8 毫米低铁回火 Optilite US83 Low-E 涂层在表面 7,总面积为 20.000 平方米。

好处

  1. 滚波应控制在0.125mm / 300 mm 内,使用滚波特殊钢化性能
  2. 不规则曲面玻璃,最小半径1530 mm,最大高度4500 mm
  3. 高反射涂层要求变形极小

请参阅建筑物上特殊的“W”形角落。当你看角落时,你会看到角落的中间和两侧都选择了弧形玻璃,但整个建筑保持了相同的玻璃颜色。

众所周知,Low-E玻璃无论是从玻璃表面还是镀膜表面看,都有不同的颜色。此外,Low-E 涂层相对较软,这意味着当玻璃弯曲时,涂层表面不能接触炉辊。为此开发了一项新技术:凹凸弯曲。

基于这样的凹凸弯曲炉,既可以保持表面2的Low-E面,也可以凹凸交替弯曲玻璃!与此同时,像超维度一样,越来越多地进入不同弯曲形状到球形弯曲形状的领域。

在经历了冷弯领域的经验之后,近年来热弯领域有了巨大的发展。从定性上讲,这仅限于全球最多六家公司。它们的共同点是,进步通常是通过经验发展和大量“试错”或更好的“边做边学”来实现的。标准市场不使用它。这是一个遗憾,因为更广泛的应用可以更经济有效地和系统地创造必要的条件。

2.超高小半径钢化曲面玻璃

回到2010年,钢化弧形玻璃的高度限制是5 m高,这意味着这个项目必须基于3块独立的玻璃进行设计。一个转折点是 James O'Callaghan 先生的要求。

图 6:来自 TNG 的 400 平方米的曼彻斯特市政厅 (2)

图 6:来自 TNG 的 400 平方米的曼彻斯特市政厅 (2)

第一步是开始与工程师和设计团队合作,如果可以确认的话。经过8个月的努力,第一块玻璃出来了!这是用于著名的上海浦东项目(2):15 毫米低铁曲面玻璃 + 2.28 SGP + 15 毫米低铁曲面玻璃,尺寸:12.800 毫米 x 2.600 毫米,半径:5000 毫米,重量:约。2.5 吨/件。

南京的另一个项目设计成功。这家店可能拥有当时世界上最大的弧形钢化玻璃:IGU 2 x 12毫米低铁弧形钢化玻璃+16毫米气隙+2 x12毫米低铁弧形钢化玻璃,热浸,14.500 x 2.450平方毫米,半径:21 m;鳍片玻璃:5 倍 12 毫米低铁热强化 +4 x 1.52 毫米 SGP,14.200 x 600 平方毫米。

曼彻斯特市政厅的玻璃不仅是幕墙,更是结构的支撑。不锈钢屋顶直接放置在玻璃上。视觉质量非常出色。

  1. 玻璃构成:3 x 12 mm 低铁玻璃 + 2 x 1.52 SGP
  2. 高度:8 m
  3. 半径:5 m
  4. 无翅片,顶部和底部使用巨型钢鞋处理结构
  5. 这个项目是由支撑巨大重量的不锈钢屋顶的结构玻璃设计的

3.超弧长小半径钢化曲面玻璃

图 7:使用一块曲面玻璃查看

图 7:使用一块曲面玻璃查看

采用最新的超长弧长技术,意味着一块玻璃作为主窗口。能看到这样的景色真是太棒了。

图 8:超长弧长曲面钢化玻璃

图 8:超长弧长曲面钢化玻璃

该玻璃的弧长为 8 m,高度为 4 m,基于此尺寸的最小半径为 4 m。

说到超弧长曲面玻璃,大家可能会联想到广角玻璃。然而,在第一次兴奋之后,头痛很快就来了。很多建筑师、顾问都在询问熔炉的最佳宽度是多少,图 6:来自 TNG (2) 建筑商和浮法玻璃供应商(在中国)的 400 平方米的曼彻斯特市政厅。

最后决定:炉宽4000mm,弧长8000mm。做出这个决定有两个原因:

  • 一个是因为大多数房子的屋顶都高于3300 毫米,而入口大厅高达4000 毫米甚至更高
  • 第二个原因是可以在中国采购最大4000 毫米宽的浮法玻璃!

图 9:阿姆斯特丹梵高博物馆,入口区,(2)建筑师 Kishō Kurokawa,3x12 或 15 毫米低铁 FT HST+ 2x1.78SGP,250 平方米,12 米高玻璃

图 9:阿姆斯特丹梵高博物馆,入口区,(2)建筑师 Kishō Kurokawa,3x12 或 15 毫米低铁 FT HST+
2x1.78SGP,250 平方米,12 米高玻璃

4.3D 退火玻璃和钢化玻璃

为确保玻璃质量,天津北玻为上海耐克与中国建筑材料科学研究院和中国建筑科学研究院进行技术交流,在生产初期进行了大量的测试和准备工作。在生产过程中,北玻技术人员严格按照各个阶段,认真细致地进行大量的玻璃检测工作,确保每一块玻璃板在出厂前的所有数据均符合客户的设计要求。

表 2:Nike Store 的产品比较

表 2:Nike Store 的产品比较

为了让纽约耐克旗舰店 (3) 赋予玻璃形状,模块被缓慢加热到软化点,大约 1000 华氏度,在那里材料坍塌成定制的模具。

图10:2018年南京路耐克店“上海001”(2)

图10:2018年南京路耐克店“上海001”(2)

一旦玻璃面板达到其所需的几何形状,它们就会在退火过程中缓慢冷却。安装为带有 2 Low E 的双层玻璃幕墙。

在入口向上逐渐变细的地方,他们制作了三种不同的梯形面板和一个单一的三角形面板。在建筑应用方面,凹陷玻璃也采用了 CNC 技术,以 23.5 度角的方式雕刻了一系列条纹,采用耐克标志性的 Swoosh 标志风格。

作为一个重新覆层的项目,外墙的组装相对简单。根据该项目的立面顾问的说法,“玻璃立面悬挂在现有的屋顶水平面上,带有定制形状的钢竖框和横梁的网格,在第 5 层和第 3 层固定在地面上方以承受横向载荷。

图 11:耐克专卖店“上海 001”起伏的玻璃幕墙(4)

图 11:耐克专卖店“上海 001”起伏的玻璃幕墙(4)

上海方案(2):1500 x 3600 mm²,8mm低铁坍落度折弯玻璃+2.28SGP+8mm低铁坍落度折弯玻璃+20mm气隙+8mm Low Iron高透光镀膜Low-E。弯曲高度50mm,回火强度600MPa。棱镜技术与多重弧形滑落玻璃的完美结合,创造出惊人的透光和反射效果。

图12:尤伦斯当代艺术中心尤伦斯当代艺术中心,北京,798艺术区(二),2019; 建筑师 Rem Koolhaas 和他的荷兰公司 OMA

图12:尤伦斯当代艺术中心尤伦斯当代艺术中心,北京,798艺术区(二),2019;建筑师 Rem Koolhaas 和他的荷兰公司 OMA

建筑物前面所谓的“楼板”已经用鲜红色的灰泥和黑色网格窗户重新装饰。一楼的墙壁被拆除,只留下支撑柱。根据重新设计的一份声明,“这座建筑似乎漂浮在周围街道的上方,仿佛悬浮在玻璃立面上,玻璃立面优雅地弯曲和折叠在柱子周围。” 结果,出席人数和会员人数“急剧增加”。

玻璃作为建筑外壳元素越来越受到规划者和业主的欢迎。近几十年来玻璃的发展表明,在使用玻璃作为建筑材料时,创造力几乎没有限制。

事实上,玻璃为规划者和业主提供了广泛的设计选择。这是曲面玻璃面临的挑战。它使他们能够创建多功能、几何复杂的外墙。

图 13:多曲面钢化玻璃 (2)

图 13:多曲面钢化玻璃 (2)

未来发展

图 14:曲面玻璃选项 (2)

图 14:曲面玻璃选项 (2)

• 3300 x 12000 mm 多曲面玻璃 组成可以是复合结构节能玻璃,也可以是定制的扭曲形状,360度旋转螺旋形状,类似于马鞍形,也可以是球形达到了。

最深拱高预计可达1000毫米。玻璃还可以采用DIP技术印刷各种图案,实现各种逼真的建筑风格。多曲面钢化玻璃还可搭配双银、三银、增透膜,实现多种性能需求。

• 3m半径3D曲面玻璃目前直径3m,半径25m,拱高45mm。预计直径达到4米,拱高达到1000或实现半圆弧形玻璃。玻璃还可以采用DIP技术印刷各种图案,实现各种逼真的建筑风格。多曲面钢化玻璃还可搭配双银、三银、增透膜,实现多种性能需求。

图 15:半径为 3m 的 3D 曲面玻璃 (2)
图 15:半径为 3m 的 3D 曲面玻璃 (2)

参考

(1) Bucak, O., Feldmann, M., Kasper, R., Bues, M.Illguth, M.: The building product “Thermally curved glass”: testing procedures, consistencies, and quality assurance, Special Edition on Steel Constructions (2009)
(2) TNG Tianjin Northglass Industrial Technical Co., Ltd., 20 Baozhong Road, Tianbao Industrial Park, Baodi District, Tianjin, P.R. China, 301823
(3) Cricursa C/Cami de Can Ferran s/n, Pol. Ind. Coll de la Manya, 08403 Granollers, Barcelona
(4) Heintges Building Envelope & Curtain Wall Consultants, 440 Park Avenue South, 15th Floor, New York, NY 10016 and 101 Second Street, Suite 325, San Francisco

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