СТЕКЛО КАК КОМПОНЕНТ СОВРЕМЕННОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Любин Н.С.

ORCID: 0000-0002-2196-7064, студент, Тульский государственный университет

СТЕКЛО КАК КОМПОНЕНТ СОВРЕМЕННОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Аннотация

В статье рассмотрено использование стекла, как материала для формирования нелинейных поверхностей в современной архитектуре. Здания с криволинейной поверхностью создают новые связи между геометрией и архитектурными материалами. В статье рассматриваются стратегии рационализации криволинейных поверхностей с использованием плоских и изгибаемых стеклянных панелей. Работа включает в себя анализ нескольких примеров, в том числе: Большой Двор (англ. The Great Court, 1998-2000) в Британском музее, Золотые террасы (польск. Złote Tarasy, 2000-2007), фасад железнодорожного вокзала Страсбурга (англ. Strasbourg Train Station Extension, 2007).

Ключевые слова: архитектура, стекло, геометрия, проект, поверхность.

Lyubin N.S.

ORCID: 0000-0002-2196-7064, Student, Tula State University

GLASS AS COMPONENT OF MODERN NONLINEAR ARCHITECTURE

Abstract

The article considers the use of glass as a material for the formation of nonlinear surfaces in modern architecture. Buildings with a curved surface create new connections between geometry and architectural materials. The strategies of rationalization of curvilinear surfaces with the use of flat and bent glass panels are considered in the article. The work includes the analysis of several examples, including: The Great Court (English: The Great Court, 1998-2000) in the British Museum, Golden Terraces (Polish: Złote Tarasy, 2000-2007), facade of the Strasbourg railway station (English: Strasbourg Train Station Extension, 2007).

Keywords: architecture, glass, geometry, design, surface.

Введение

Хрустальный дворец (англ. Crystal Palace, 1851) Джозефа Пакстона, сделанный из стекла и чугуна, воплощал технологический дух индустриальной эпохи [1]. После его постройки, стеклянные и стальные конструкции стали символом развития. Стекло в настоящее время является неотъемлемой частью многих фасадов и крыш. Однако, помимо эстетических соображений, современное здание должно соответствовать ряду критериев, которые необходимы для создания комфорта внутри него. Чтобы улучшить комфорт обитателей за счет повышения качества внутреннего пространства и оптимизации природных ресурсов, необходимо разработать сложную геометрию здания [2], [3]. В настоящее время современное программное обеспечение цифрового 3D-моделирования, основанное на параметрическом подходе, открыло новые пути к созданию сложных архитектурных форм.

Криволинейные стеклянные поверхности и плоские стеклянные панели

На технологическом уровне инженеры в области конструктивного проектирования куполов и навесов с открытой поверхностью сталкиваются со сложной геометрией. Стеклянные панели обеспечивают хорошее освещение, а также улучшают эстетическую составляющую здания. Основная работа инженеров состоит из двух этапов. Первый заключается в проектирование (структурный принцип и детализация, геометрическое описание и расчеты). Второй состоит из процесса строительства (изготовление и сборка) вместе с подрядчиком. В каждом из этих этапов придется столкнуться с новыми трудностями.

С появлением крупномасштабных поверхностей свободной формы в архитектуре возникает важный вопрос: как перейти от геометрически сложного проекта к осуществимому и простому с точки зрения строительства. Каркас для плоских участков автоматически создается с помощью программного обеспечения моделирования из заданной формы. Он может использоваться непосредственно для соединения элементов здания. Поперечные сечения каркаса могут быть дополнительно усилены для улучшения прочности [4]. В 1998 году фирма Foster and Partners использовала этот принцип при проектировании застекленных навесов, охватывающих входы станции Канэри-Уорф (англ. Canary Wharf Station). Компания Ove Arup and Partners разработала систему, состоящую из 96 отдельных плоских стеклянных секций (рис.1).

Рис. 1 – Станция Канэри-Уорф

 

Еще одним прекрасным примером является навес над Большим Двором (англ. The Great Court, 1998-2000) в Британском музее, спроектированный архитектурными компаниями Foster and Partners и Euro Happold [5]. Неравномерная и деформированная «нарезанная» форма тора крыши была спроектирована и построена как триангулированная каркасная сеть, состоящая из 4878 полых стержней и 1566 узлов соединителей. Затем рамка была заполнена 3312 стеклами, каждое из которых было уникальным из-за неправильной геометрии периметра крыши [2]. Аналогичная стратегия была использована в стеклянной крыше банка (англ. DG Bank, 1999-2001) в Берлине, который спроектировал архитектор Фрэнк Гери. Каркас был построен с помощью твердых стержней из нержавеющей стали, которые встречаются под разными углами в шестиногих звездообразных узловых соединителях. Триангулированная каркасная сеть была заполнена приблизительно 1500 треугольными панелями остекления. Однослойная полностью застекленная структурная сетка была также использована в Новой Торговой Ярмарке Милана (англ. New Milan Trade Fair, 2002-2005) Массимилиано Фуксаса [6].

Золотые террасы (польск. Złote Tarasy, 2000-2007) в Варшаве, спроектированные фирмой The Jerde Partnership, является крупнейшим в регионе архитектурным стеклянным сооружением. Стеклянная и стальная крыша, покрывающая центральную торговую площадь, была предложена фирмой Waagner-Biro. В результате получилась сплошная триангулированная сетка из стальных прямоугольных полых секций одного размера (рис. 2).

Рис. 2 – Золотые террасы в Варшаве

 

В результате, каждый узел, каждый элемент сетки и каждая стеклянная панель имеет уникальную геометрию. Крыша состоит из волнообразной геометрически сложной сетки, которая в свою очередь состоит из стальных элементов, поддерживающих треугольные стеклянные панели (Рис. 2).

Одна, из самых известных в мире, изогнутая стеклянная конструкция – это новый фасад железнодорожного вокзала Страсбурга (англ. Strasbourg Train Station Extension, 2007), выполненный фирмой Seele. Стеклянная конструкция представляет собой гладкую двойную изогнутую оболочку. Как гигантский кокон, новая стеклянная оболочка покрывает историческое здание станции (рис. 3).

Рис. 3 – фасад железнодорожного вокзала Страсбурга

 

В 2008 году Фрэнк Гери был одним из первых, кто применил процесс «холодного изгиба». Он преобразовал художественную галерею Онтарио (англ. Art Gallery of Ontario) в городе Торонто, создав новый выпуклый стеклянный фасад. Позже архитектор использовал тот же подход для проекта фонда Луи Виттон (англ. Fondation Louis Vuitton, 2012-2015) в Париже. Он предложил согнуть плоские панели и покрыть конструкцию энергосберегающим высокоэффективным архитектурным стеклом [7], [8] (Рис. 4).

Рис. 4 – фонд Луи Виттон

 

Существуют проекты, которые включают изгиб вдоль нескольких осей, а не цилиндрический изгиб с одним радиусом. Например, железнодорожные станции Нордпарк (англ. Nordpark Railway Stations, 2004-2007) в Инсбруке, спроектированные архитекторами Захой Хадид и Патриком Шумахером. В этом проекте были использованы методы горячего изгиба для достижения двойной кривизны (Рис. 5).

Рис. 5 – Железнодорожные станции Нордпарк

 

Заключение и выводы

За последнее десятилетие практика архитектуры стала свидетелем широкого внедрения новых программ моделирования, которые облегчают быструю концептуализацию сложной криволинейной геометрии зданий. Тем не менее, дизайнеры не могут скрыть сталь под стеклом, потому что оно не обеспечивает непрозрачность металлической облицовки. Стальная несущая конструкция полностью открыта и должна сочетаться со стеклянным покрытием, чтобы создать красивую архитектурную форму [7]. В менее значительных проектах изогнутое стекло представляет собой простой компонент, который может оказать глубокое влияние на общий вид здания [9]. Архитекторы и инженеры все чаще используют различные формы стекла в своих проектах. Это расширяет границы дизайна и создает новые возможности для реализации новых интересных проектов.

В XXI веке новые геометрические формы в архитектуре вызвали поиск новых материалов и новых структурных решений. Современные технологии позволяют производить изогнутое стекло более экономично, одновременно расширяя возможности его дизайна. Использование изделий из стекла с покрытием и изоляционного стекла может оказать существенное влияние на энергопотребление в коммерческих зданиях. В качестве строительного компонента плоское и изогнутое стекло включает в себя новые технологии цифровой тектоники и материалов [10]. Технологические разработки по-прежнему будут способствовать повышению энергоэффективности и производительности стеклопакетов со стеклянными солнечными батареями. В связи с этим, стекло будет чаще использоваться для реализации сложных архитектурных проектов, в качестве одного из главных материалов.

Список литературы / References

1. Chadwick G. Works of Sir Joseph Paxton / George Chadwick. Architectural Press, 1961. – 280 p.
2. Baldassini N. Hidden and Expressed Geometry of Glass / N. Baldassini // Challenging Glass Conference on Architectural and Structural Applications of Glass. – Amsterdam, 2008. – P. 9-18.
3. Oxman R. The New Structuralism: Design, Engineering and Architectural Technologies / R. Oxman. – John Wiley & Sons, 2010. – 20 p.
4. Kolarevic B. Architecture in the Digital Age / B. Kolarevic. – Taylor & Francis, 2005. – P. 33-42.
5. Stonehouse R. Colin St John Wilson: Buildings and Projects / R. Stonehouse. –London: Black Dog Publishing, 2007. – 455 p.
6. Mukerji S. Drapes of glazing: New Milan Trade Fair [Electronic resource] / S. Mukerji // URL: http://glassmagazine.com/article/commercial/drapes-glazing-new-milan-trade-fair (accessed: 20.10.2017).
7. Millard B. Bending Glass in the Parametric Age [Electronic resource] / B. Millard // URL: http://www.enclos.com/site- info/news/bending-glass-in-the-parametric-age (accessed 20.10.2017).
8. Behr R. A. Architectural glass to resist seismic and extreme climatic events / R. A. Behr. – Woodhead Publishing Limited,  2009. –260 p.
9. Vakar L. Cold Bendable, Laminated Glass – New Possibilities in Design / L. Vakar, M. Gaal // Structural Engineering International – 2004. – Vol. 14(2) – P. 95-97. doi.org/10.2749/101686604777963946
10. Leach N. Digital Tectonics / N. Leach, D. Turnbul, Ch. Williams. Academy Editions, 2004. – 152 p.