介绍一位玻璃幕墙行业的女性工程师



Sophie Pennetier

当我第一次见到 Sophie Pennetier 时,我被她所表达的影响和她非凡的经验血统所震惊。她引用了 Peter Rice 的杰出著作 An Engineer Imagines 作为她追求工程的灵感。

工程师的梦想

[1] 工程师的梦想

当我第一次见到 Sophie Pennetier 时,我被她所表达的影响和她非凡的经验血统所震惊。她引用了 Peter Rice 的精彩著作 An Engineer Imagines 作为她追求工程的灵感(我们分享的灵感来源)[1]。她将自己描述为工业设计、建筑和工程之间的平衡,我长期以来一直认为这种平衡是最佳选择。

早期,她曾在休·达顿 (Hugh Dutton) 的专业团队和赖斯 (Rice) 著名的巴黎公司 RFR (Rice, Francis & Ritchie) 实习。我会为那个机会给我的牙齿。她继续与领先的国际公司合作,包括 Arup、Guy Nordenson and Associates 和纽约的 SHoP Construction。在担任顾问期间,她曾与许多著名建筑师合作,包括 Diller Scofidio + Renfro (DSR)、BIG、SHoP、Fosters + Partners、Stanton Williams,参与了许多具有里程碑意义的项目,其中一些她将在下面讨论。出于好奇,索菲现在正与国家幕墙承包商 Enclos 在他们位于洛杉矶的先进技术工作室一起从事“建造”方面的工作。

我们也对玻璃有着长期而深刻的迷恋。

那么,您觉得玻璃如此引人注目的地方是什么?

玻璃是终极材料:它像钢一样坚固,像铝一样柔韧,几乎透明。这是一种细节复杂的材料,无情,因为它没有建筑金属的可塑性,但对于任何对特殊结构感兴趣的人来说都是非常有益的。今天,我正在研究超薄玻璃,这是一种目前用于内墙板和一些柔性电子应用的纸薄材料。我认为它在我们的行业中具有很大的潜力。在研究材料时,我于 2016 年向 Urban Glass Brooklyn 申请了资助,并获得了大都会当代玻璃集团的奖学金和“投资奥雅纳”研究预算。通过使用这种材料的雕塑探索,我调和了我的艺术和工程思维。

透明度,无论是字面上的还是比喻上的,在建筑中都有悠久的历史。透明度在您的工作中扮演什么角色?

Bistro de l'Arche,巴黎

[2] Bistro de l'Arche,巴黎

有透明的,也有看不见的。Marvin Mass 的“隐形建筑师”大约在 2014 年左右落到我手中。Marvin Mass 是 Cosentini Associates 的创始人,也是建筑机械工程领域的关键人物。

我们往往会忘记并有时贬低我们看不到或不知道如何看到的东西。设计过程不可见;玻璃几乎看不见。我的第一个建筑设计是巴黎的一个钢和玻璃盒子,照明、百叶窗机制和隐藏在薄钢梁内的排水沟 [2]。

超薄玻璃雕塑

[3] 超薄玻璃雕塑

我的第一个超薄玻璃雕塑对拍摄来说是一个挑战,因为它往往会作为图像消失!这可能是建筑特征中的一个属性,但在雕塑中却是一个两难选择。[3]

然后是表达的透明度;清晰的设计策略、用力图表示的负载路径、外露的钢结构 (AESS)、我们设计的珠宝盒的隐含碳。

满月剧场

[4] 满月剧场

使用超透明玻璃实现可见光谱的透明度,或者像 Peter Rice 的满月剧院镜子一样收集光线 [4],或者像我们的朋友 Philip Bompas 和 Mark Pauly 等人的作品那样扭曲光线。[5] 我们的外墙和结构的热学和声学透明度也是一个考虑因素。

焦散透镜

[5] 焦散透镜(Pauly、Bompas 等人)

告诉我们您对专业外墙和结构领域的许多主要贡献中的一些。你个人最喜欢什么?

十多年来,我有机会在标志性建筑项目的钢结构上担任结构工程师,探索结构玻璃、冷弯玻璃的数值分析和超薄玻璃的结构用途。同时,我一直在多所大学和国际会议上讲学,参与各种协会、委员会、编辑和咨询委员会的工作。

美国奥林匹克和残奥会博物馆

[6] 美国奥林匹克和残奥会博物馆

与 Diller Scofidio + Renfro (DSR) 合作的一些最令人兴奋和个人回报的工作。我很幸运在 2015 年加入了 Dan Brodkin 在 Arup 的团队,他已经与 DSR 合作多年。被这种协同作用所吸引并在其中发挥关键作用真的很鼓舞人心。我工作的三个 DSR 项目中的第一个是美国奥林匹克和残奥会博物馆 (USOPM) [6]。

建筑结构围绕着一组螺旋式画廊地板,横跨四个中央核心和四个螺旋式立面桁架。

布罗德博物馆

[7] 布罗德博物馆

每个桁架的一端支撑在地面上,另一端支撑在相邻的桁架上,从而在预期结构消失的地方产生这些提升力矩——这是 DSR 架构的设计特征。您可以在洛杉矶的布罗德博物馆 [7] 看到这一点。这些提升和剥离时刻允许自然光流入建筑物。

告诉我们更多有关您的设计意图的信息。

结构载荷路径的清晰性是特殊结构和立面以及在更大程度上对玻璃必不可少的设计理念:它指的是所谓的“正载荷路径”和“等静压”系统。简而言之,均衡系统是可以通过抑制一个成员而受到损害的系统。三脚凳是等压的。如果你移开一条腿,凳子就会翻倒。如果你再增加一条腿,它就是“超静态”,这意味着它被过度约束:你真的不知道三个最长的腿中的哪一个承受负载,如果它们的长度完全相同,负载分布取决于相对刚度。

Le Nuage de l'Arche,巴黎

[8] Le Nuage de l'Arche,巴黎

取决于刚度的载荷路径对于装配式结构来说是一个挑战,其中更多的材料会吸引更多的载荷并导致需要更多的材料......(参考 Omer W. Blodgett 的“不要用心设计”)。事实是,复杂系统很少独立于刚度分布,这在一定程度上是不可避免的。然而,超静态系统本质上依赖于刚度,工程师有时无法预测每个负载下的确切负载路径(参考 Nuage the l'Arche de la Defense [8])。“正”负载路径是确保您至少拥有一个可行的系统解决方案。

描述一些例子。

在奥林匹克博物馆的屋顶,我调整了扭结梁的尺寸,以通过短的垂直天窗减少结构的视觉影响。梁扭结和腹板加劲肋导致复杂的载荷和刚度分布,需要高级有限元分析。扭结的光束在视觉上比带有短截线的直光束更可取,光束仍在光线中,您宁愿想要一束光......

茱莉亚音乐学院 Alice Tully Hall

[9] 茱莉亚音乐学院 Alice Tully Hall

我在早期设计的另一个戏剧性的升降角时刻是天津茱莉亚音乐学院音乐厅的东南角。这与纽约茱莉亚音乐学院大楼(爱丽丝塔利音乐厅 [9])的概念非常相似,角立面悬挂在大型架空桁架上,上方楼层的荷载由偏置斜柱承担.

新哥伦比亚商学院大楼的中庭上的姿态是相同的,这是另一个由 DSR 担任设计建筑师的项目。当然,我完全信任最终执行设计团队;在大多数项目中,我的贡献是专注于早期设计开发阶段 (DD) 并且对最终结果至关重要,但要实现这一概念还有很多工作要做。

处于行业之间的前沿一直是我专业实践的特点。将建筑意图转化为可行的结构解决方案,从多学科的角度协调其有效性,寻求跨项目解决方案或跨行业技术来破坏我们的实践;在我看来,这就是设计的艺术。它代表了一个“超越工程”的角色,一个战略和倡导的角色。

您的经验将建筑和工程联系起来。告诉我们这件事。

NAICM 鸟瞰图

[10] NAICM 鸟瞰图 © Pardo /AFP

在我职业生涯的大部分时间里,我都在由建筑师和工程师组成的实践中工作,因此我涉足这两个领域,以对项目要求做出混合响应。例如,事实证明,3D 建模软件的知识对于协调、合理化、估计、结构有限元分析预处理和后处理、参数化设计和文档至关重要。如果没有 3D 建模环境,诸如奥林匹克博物馆或墨西哥城机场 (NAICM) 之类的项目将具有挑战性[10]。

事实上,我经常不得不“破解”抵制二维工作流程。例如,在 NAICM 上,我充当了上级和下级团队之间的基石,并开发了一个例程,将不断发展的几何和结构信息传输到土壤结构交互软件环境:Plaxis。在不深入(岩土)细节的情况下,机场下方土壤的性质对载荷幅度、地下室开挖深度和码头木筏的弯曲轮廓高度敏感,这是一个不同高度的拉伸“X” . 我能够建立一个迭代导出过程以定期更新模型,这极大地促进了项目工作流程。

NAICM 底板设计参数化工具

[11] NAICM 底板设计参数化工具(3 维容量包络)

在同一个项目中,我设置了一个脚本程序来自动化大约 4,000 次着陆在地下室混凝土筏上的航站楼钢结构 [11]。我在 SQL 数据库环境和 Rhino+Grassehopper 界面中编写的工具用于自动设计、分配、定位、径向定向、检测与相邻结构的冲突,并为超过 55,000 个组合条目绘制底板。

大型项目的典型方法是使用“一刀切”的方法,使用极少数基板类型的自定义目录。这不是 NAICM 的一个选项:设计需要针对多方向高地震载荷、建筑师布置的径向结构网格网络、需要结合碰撞检测的筏标高度的大变化进行优化。如果这些冲突检测迭代中的任何一个导致底板更改,脚本将针对每个负载组合再次验证它。

为什么这很重要?

通常,一组常量值阈值是分配基板类型的简单方法。在这里,阈值方法会导致明显的尺寸过大,这是抗震设计中的一个关注领域,因为过度设计的底板会吸引更多的负载(这里再次提到 Omer W. Blodgett),并且还可能对施工造成重大的成本和时间影响。

这对于解决组合的多方向伴随需求非常有帮助:虽然为了简单起见,我们经常在设计中使用非伴随载荷包络,但它们不仅会导致过度设计,如上所述,而且在某些情况下可能是不保守的。在我的脚本中,我为每种元素类型创建了一个自定义的 3D 容量边界几何,其中数据点被投影并自动迭代,直到找到控制极限状态几何,这将解析为底板分配。我还开发了我的脚本来为我们的结构协调和文档环境 (Revit) 生成 3D 文件。

这是令人着迷的东西。你现在在做什么?

现在使用 Enclos,我在外墙行业使用完全相同的 3D 建模和参数化设计环境。我不能在这里透露太多关于我过去几年参与的项目,主要是在销售和设计辅助阶段,但它一直沿着非常规材料、系统或几何形状的同一主线。

基于 Web 的玻璃设计工具

[12] 基于 Web 的玻璃设计工具(3 维玻璃化妆能力)

例如,我们使用 3D 参数化建模进行起飞、估算和设计,例如在立面上检测同一面板的多个实例、几何合理化等。

我们也用它来开发施工手段和方法程序。我最近开发了一种玻璃设计工具,就像我的底板一样:它使用相同的方法将需求投射到多种玻璃配置的容量自由曲面上,在 ASTM E1300 确定建筑物中玻璃的负载阻力的标准实践的背景下[12]。

你在你的艺术实践中使用过这些相当神秘的东西吗?

我真的知道!2017 年,我的第一个超薄玻璃雕塑的几何形状由螺旋状的玻璃条组成,连接起来形成相互的波纹结构。该雕塑利用了我在欧洲深入研究的冷弯玻璃研究。

雕塑原型(胶带激光切割塑料)

[13] 雕塑原型(胶带激光切割塑料)

当时,我对冷弯和暖弯层压板进行了瞬态分析。由于较厚的层压板会产生很大的力,因此我研究了较薄的系统和技术,并利用了我的优势使用了几何形状。

从纸模型和塑料模型开始,我开发了结构概念:可展开几何、相互等静压系统、铰链连接等。 [13] 然后我使用 Grasshopper 生成几何并预处理我的有限元分析。由于薄如纸的玻璃是冷弯的,我需要在每块玻璃连接并分担负载之前对它们的内部冷弯力进行建模。

Sculpture 有限元分析概念

[14] Sculpture 有限元分析概念

弯曲阶段的强加位移由面板节点合并之前的起点和终点定义,这是参数化工具必不可少的地方 [14]。

在建筑物中,玻璃元件是弯曲的,上部结构支撑玻璃。在我的雕塑弯板支撑弯板中,每一块都有自己的加载历史,每一块都在其容量范围内相互支撑。从一组玻璃条中可以学到很多东西!

业界有很多关于创新的讨论。作为一个拥抱我们行业跨学科方面的人,创新对您意味着什么?

我们的特殊结构和外墙领域有相当大的创新,包括新颖的设计、材料的进步、跨行业的技术转移;你从你与 ASI 的合作中就知道了!但真正的创新在于重新思考整个范式:这个领域将越来越少地受到材料和制造力学的影响。真正的创新在于整合关键考虑因素,例如我们系统的生命周期、现有元素的升级回收、隐性碳减排、减少废物、延长使用寿命以及增强建筑物及其幕墙系统的适应性。

这真的是一个激动人心的时刻:你不仅为酷(鼓舞人心的建筑、人类体验)工作,你还在为社会公益工作,不是在几个项目中,而是在每个项目中。

我知道您非常支持我们的社区并参与其中。告诉我们其中的一些。

我尝试在委员会工作和指导之间平衡我在这里投入的时间。作为 ASTM E06.52 委员会的一员,我负责 ASTM E1300 确定建筑物中玻璃的负载阻力的标准实践,我带来了欧洲的参考资料和案例研究,参与了美欧规范研讨会,并支持了第一个美国结构玻璃设计标准 (WK37764)。

我还是编辑委员会和协会的成员(外墙构造研究所:特别咨询委员会、ASCE 建筑工程研究所:期刊和幕墙小组委员会、玻璃技术协会等)。最有收获的可能是指导了 2018/19 年度 USC 学生关于超薄玻璃的硕士论文,Josephine Stoddard:一位才华横溢、勤奋努力的年轻女性,现在在纽约一飞冲天。

作为 AEC 行业的女工程师,您只是少数。这对你来说如何?

同时又有趣又复杂:我将永远记得我在 2008 年的第一次实地考察。男人无法理解我和我的女同事可以成为管理员或客户之外的任何其他人。他们认为我们失去了一些办公室工作。当我开始指出偏心混凝土锚或质疑索结构后张拉顺序时,工人们会感到震惊。

南加州大学讲座

[15] 南加州大学讲座(2017)

对于女工程师来说,建筑行业并不是最轻松的环境。我很幸运被专业结构和外墙领域所接受,但我经常被提醒,从咨询到承包,从办公室到现场,该行业对女性的态度还有很大的改进空间。

我试图通过在大学 [15] 和在线教学、参加国际会议 [16] 以及在行业讨论小组中代表女性,分享我的经验,为学生和年轻工人提供知名度和视角,让更多女性加入该领域.

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[16] GPD会议(2019)希望我们能够联合起来发展一个我们都受到鼓励和充分授权的领域。女性带来了不同的视角,对工作的不同感受。劳动力多样性的增加肯定会使我们的行业受益。

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