曲面玻璃:以新的可能性和前沿重塑建筑玻璃



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在过去的几年里,玻璃的新技术进步使曲面玻璃制造的复杂性和性能达到了不同的水平,并且设计继续进入新的领域。

曲面玻璃已经使用了几十年。现代建筑结合了更多的玻璃和有机形式,总是在突破可以完成的极限。在过去的几年里,玻璃的新技术进步使曲面玻璃制造的复杂性和性能达到了不同的水平,并且设计继续进入新的领域。

在曲面玻璃方面,要满足最现代的美学、结构、安全和性能要求一直非常具有挑战性。然而,新的建筑运动继续要求具有形式和形状的玻璃,因此产生了建筑曲面玻璃结构的增加。

以下展示的项目展示了如何在前端制造商、制造商、玻璃商,尤其是设计团队协同研究材料和最佳设计解决方案时,如何实现复杂的曲面玻璃应用。

介绍

近年来,现代建筑结构的设计围绕着各种严格的性能需求。其中一些建筑物需要在玻璃方面取得更大的进步才能满足这些标准,即曲面玻璃。

随着新的制造技术和市场上更广泛的低辐射涂层的可用性,存在一个机会之窗来促进具有有机形状、弯曲特征或立体立面表皮的建筑意图。这些类型的独特项目成功的关键是设计、建造和制造团队之间的合作。以下是更详细地呈现的示例。

公司总部 钻石或玻璃比萨片的切面?

密歇根州底特律一座新建的总部大楼的外墙旨在创造钻石的刻面。为了实现建筑师所需的大菱形刻面,玻璃需要九 (9.0) 米高,并分成大三角形。如图所示,玻璃需要非常紧凑的曲线半径和两条扁平的支腿(图 1)。

这种三角形的曲线创造了一个令人惊叹的钻石刻面星座,或者随后将单独的美味比萨片折叠成结构形状,让人们可以轻松地握住和折叠这种意大利美食。请参阅下面的形状和曲线轮廓以更好地理解:

底特律的这种全玻璃“纹理”外墙装置需要具有特定于其北部领土的特定热值和太阳能值。实现这些严格的值需要使用涂层的玻璃组合物。业内众所周知,玻璃涂层,主要是 Low E 涂层,不能承受小半径弯曲。

这家曲面玻璃制造商为建筑设计提供了解决方案,在六 (6) 个月的时间里开发了多种配置和试验,以制造具有最大可见光透射率、最中性颜色外观、最佳可能的太阳能和热性能,特别是在使用涂层的情况下获得一致的质量结果。

照片 1 和 2:全尺寸模型查看

照片 1 和 2:全尺寸模型查看

初步设计要求具有 8" 半径的独特形状和曲率。使用所需半径测试了各种涂层,包括硬涂层,试运行后涂层损坏是可见的。了解设计意图、建议的几何形状和制造挑战,曲面玻璃制造商的技术团队根据图纸布置了不同的曲线轮廓(图 2),其中半径可以更大以减少涂层上的应力,并且仍然可以实现设计意图。半径似乎有很大的变化,从 8 英寸到 16 英寸,几何形状的差异并没有对设计意图产生任何重大变化。

曲面玻璃制造商使用新半径进行了内部试验,以查看是否可以获得更好的结果。经过多次试验后,经过测试的硬涂层 Low E 使用 16 英寸半径显示出一致的结果,并且向设计团队提出了修改半径的建议,如照片(照片 1 和 2)所示。

成功试验中使用的低辐射涂层,来自 Pilkington 的 Energy Advantage,颜色非常清晰且中性,虽然它不能提供最佳的太阳能性能,但它有助于将夹层玻璃的 U 值从 1.01 降低到 0.72 BTU . 为了实现更好的太阳能性能和曲线要求,曲面玻璃制造商使用了伊士曼的 XIR® 中间膜,使玻璃具有高度透明性、外观非常中性,并实现了图表中所示的太阳能性能(表 1)。

表 1:企业总部绩效图表

表 1:企业总部绩效图表

玻璃安装细节仅由顶部和底部结构支撑组成,垂直边缘采用对接玻璃,避免了垂直结构元素的视觉障碍。形状和半径要求对玻璃进行退火处理。

考虑到这两 (2) 个元素,夹层提供额外的结构支撑并与薄膜夹层兼容是至关重要的。伊士曼的 DG41 被选中以增加结构强度并与提供太阳能性能的 XIR® 夹层兼容。

图 3:定制金属釉面轮廓

图 3:定制金属釉面轮廓

照片3:玻璃检查

照片3:玻璃检查

一百零二 (102) 块面板的生产在所需的时间内完成,初始试验中获得的结果在整个制造过程中都是一致的。为了协助安装过程,重型定制金属型材被成型并运送到曲面玻璃制造商进行上釉。结构性能需要 4 1/2 英寸厚的有机硅层,必须按照严格的质量准则和每个数字的复杂性进行应用(图 3)。

在玻璃弯曲的同一家工厂进行玻璃到金属的组装过程,确保所有的 lites 与金属结构的形状完美对齐,并简化了外墙的玻璃安装。

图 4:玻璃“披萨片”板条箱

图 4:玻璃“披萨片”板条箱

设计和建造团队参观了弧形玻璃制造工厂,审查了制造过程,并参与了 100% 的单元检查。

图5:企业总部安装进度

图5:企业总部安装进度

该项目的制造体现了现代建筑对玻璃的严格设计要求,同时必须满足安全和热里程碑。曲面玻璃的工艺为可用的涂层和夹层增加了许多变量和复杂性,并带来了安装挑战。

然而,通过广泛的项目前研究和开发以及建设方面的共同努力,大多数障碍都可以克服,提出当今世界范围内可用的许多不同产品,偶尔也会对提议的初始设计做出让步。弯曲的制造技术和专业知识可以使一些最重要的建筑设计成为可能。

爱荷华大学斯特德家庭儿童医院用抗龙卷风玻璃保护治愈气氛

这座由 Foster and Partners 设计的特殊建筑是爱荷华州爱荷华市的一家儿童医院。最终客户寻求在曲线医疗设施的围墙内为患者和家属提供安全的环境,并在恶劣的天气条件下(尤其是龙卷风)提供增强的保护。除了客户、夹层制造商 (Kuraray) 和曲面玻璃制造商之间的密切合作之外,测试以找到能够抵御龙卷风的精确玻璃配方需要大量的时间和广泛的研究。不同的玻璃配置在经过认证的实验室进行了测试,以承受冲击和高风速。一旦确定了满足安全和阻力要求的特定玻璃结构,

图 4:UICH,玻璃化妆

图 4:UICH,玻璃化妆

图 6:UICH,玻璃检测

图 6:UICH,玻璃检测

图 7:UICH,玻璃检测

图 7:UICH,玻璃检测

图8:UICH,讲台

图8:UICH,讲台

曲面玻璃制造的最初挑战之一是需要 2 英寸深度的二次密封胶,以承受龙卷风的强度。

图 9:UICH,安装

图 9:UICH,安装

具有如此深的硅胶填充物的曲面玻璃和平板玻璃都需要能够注入大量硅胶的特殊工具设备。因此,这项技术需要额外的勘探和投资,而这可以通过玻璃承包商和建筑团队的联合工作来完成。

设计和建造团队审查并检查了许多模型,以确定满足安全、结构和美学要求的最佳玻璃构成。这个过程对于确保作业成功执行具有重要意义。

为窗户制造的玻璃不仅尺寸大,尺寸为 141" x 90",能够抵御龙卷风,而且还符合能源规范。玻璃尺寸、体积、质量、性能、平面表 2:爱荷华大学儿童医院性能图表以及弯曲和龙卷风安全要求的组合构成了巨大的玻璃制造挑战。

表 2:爱荷华大学儿童医院绩效图表

表 2:爱荷华大学儿童医院绩效图表

建筑业主、设计团队、玻璃承包商和玻璃制造商之间密切合​​作的重要性,使这个具有非常复杂玻璃构成的复杂项目能够按时无缝地执行。

结论

除了本文讨论的两个主要展示之外,还有许多现有项目,在这些项目中,性能和美学在曲面玻璃应用中扮演着同等重要的角色。曲面玻璃为建筑师和建筑用户提供的设计和性能可能性非常广泛。曲面玻璃不是制造简单的产品;先进的技术与深入的专业知识相结合,对于解决许多特殊设计功能至关重要。

使用这些独一无二的弧形玻璃创作取得成功的一个基本要素是开发正确的玻璃配置的时间,而这些配置只能从项目关键参与者之间的密切合作中获得。

为了实现一个良好执行的项目,可能需要一个扩展的开发过程,因此,建筑团队、曲面玻璃制造商、玻璃承包商甚至其他关键部件制造商在设计阶段就开始合作例如夹层或涂层对于将足迹塑造成带有曲面玻璃的新建筑前沿至关重要。

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