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日志

 
 

点式玻璃在国外当代建筑中的应用  

2007-09-09 14:03:43|  分类: AT |  标签: |举报 |字号 订阅

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吕富珣 陈神周
Point-Supported Glass in Contemporary Western Architecture

吕富珣 陈神周
Lu Fuxun Chen Shenzhou

摘 要 通过实例分析的方法,对西方当代建筑中点式玻璃作建筑局部构件、建筑小品以及其他的应用实践进行研究,并对其应用前景进行了展望。

关键词 点式玻璃 结构 构件

ABSTRACT Based upon case studies, this paper discusses the using of point supported glass in building components, elements and other free standing structures in contemporary western architecture. It also discusses the future trend of point-supported glass in architecture.

KEY WORDS point-supported glass, structure, component

中图分类号 TU-86   文献标识码 B   文章编号 1000-3959(2004)06-00-00

  点式玻璃技术作为一种新兴的建造技术,已经日益广泛地被应用到各种类型的建筑之中。点式玻璃可以作幕墙和屋顶等围护结构,具有明显的结构性功能。此外,点式玻璃也可以应用于建筑局部、各种室内外的构筑物、建筑小品,如楼梯、电梯、遮阳板、栏杆扶手、公共汽车站等设施,甚至还可以作为雕塑,这些应用,没有太多结构性的功能,更多的是为了追求装饰性的效果。因为点式玻璃的透明性和精细性在某种程度上代表着时代感、技术的进步、独特的艺术品位以及昂贵的身份,并且能够极大地吸引来访者和使用者的注意力,提高城市、建筑乃至业主的地位,因而受到广泛关注。本文试图通过实例分析的方法,对点式玻璃技术在上述领域的应用现状进行客观的研究,以期归纳出一般性的应用规律,进而为点式玻璃在国内的应用提供借鉴与参考,以促进点式玻璃技术在我国的健康发展。

  一 点式玻璃作建筑局部构件

  1 点式玻璃作楼梯

  点式玻璃的装饰效果极强,常常被一些商店用来作室内楼梯,以吸引购物者的注意并显示商店与众不同的品味。例如,伦敦约瑟夫服装店便设有一部通向新开的地下一层柜台的楼梯。楼梯共15级,高2.5m,钢制桁架架设在一层地坪和地下一层地坪之间,并通过拉索保持稳定。通过点式紧固件在踏步的两端和中间支撑玻璃。每隔两级踏步,设有交叉的钢索连接地下一层地坪与楼梯踏步,以保持楼梯的稳定。这是点式玻璃作楼梯应用的典型实例,通过桁架和点式构件连接并支撑玻璃踏步。但令人遗憾的是,尽管构件都施加了预应力,并且还有钢拉索作稳定结构,但走上去还是会有轻微晃动的感觉(图1)。

  其他点式玻璃作楼梯的例子还有德国弗莱堡某商店。楼梯是旋转楼梯,从首层通向二层和地下一层。依靠从上到下的一根钢柱作为主体支撑结构,从钢柱上伸出桁架体系作为楼梯踏步的承重结构,但是没有拉索作稳定结构(图2)。

  2 点式玻璃作遮阳板

  皮阿诺(Renzo Piano)在瑞士巴塞尔设计的比叶勒基金会(Fondation Beyeler),用白色钢梁作支撑,架起经过特殊处理的白色夹层安全玻璃作为整座建筑的遮阳系统和屋顶,不但使整个建筑显得典雅出众,而且满足了美术馆内既要自然采光又不能让阳光直射画面的要求(图3)。

  点式玻璃作遮阳板在发挥遮阳效果的同时,还可以为建筑增添几分精致与典雅的气氛,使建筑具有更多的亲合性,因而在一些文化、商业建筑中得到广泛应用。由于一般点式玻璃遮阳板的规模都较为适中,没有大跨度的要求,所以结构形式都较为简单,不会像点式玻璃屋顶那样复杂多变。

  3 点式玻璃作电梯

  点式玻璃作电梯墙可以有多种结构支撑形式。或用刚架支撑,从刚架上伸出点式构件悬挂玻璃,如巴黎贝西(Bercy)地铁站电梯(图4);或用拉索体系支撑玻璃,如伦敦威斯敏斯特(Westminster)地铁站电梯(图5);或是像劳埃德大厦室外电梯一样,用全玻璃结构支撑,点式构件充当其中的连接体(图6);还可以像巴黎拉维莱特公园的露天电梯那样,用桁架体系支撑(图7)。

  点式玻璃作电梯墙,使传统概念上封闭、阴暗的电梯井形象得到了极大的改观,并使以往的观景电梯在某种意义上得到了进一步的飞跃发展。乘坐在这样的电梯中,枯燥乏味的上下运动可以变成一种愉悦的享受,进而充分体验到技术进步所带来的生活品质的提高。

  4 点式玻璃作扶手、栏杆

  在西方当代建筑中,用点式玻璃作栏杆、扶手的现象是十分普遍的。这种应用在技术上没有什么困难,结构也很简单。一般情况下都是用玻璃作挡板,金属栏杆同时兼作玻璃的支撑构件,用来连接点式构件和玻璃。

  由于栏杆、扶手本身使用功能的特殊要求,决定了应用点式玻璃时不得不选用较厚的安全玻璃,或者加强紧固件与玻璃以及地面之间的联系,以确保使用上的安全(图8)。同时,鉴于栏杆、扶手的功能较为单纯,所以人们一般较少对它们的艺术造型进行深入的推敲,从而造成了有些点式玻璃栏杆、扶手艺术形象上的简陋与单调。不过近年来随着玻璃制造工艺的不断发展,玻璃的加工技术不断得到提高,有些点式玻璃栏杆、扶手已经开始选用曲面玻璃作挡板,从而丰富了它们的艺术形象,如伦敦的伦敦桥(London Bridg)e地铁车站内的栏杆(图9)。

  二 点式玻璃作建筑小品

  点式玻璃也可以用来作公共汽车站、电话厅和其他一些小型露天设施。由于这些小品总体体量很小,因而所采用的结构形式都较为简单,有玻璃作主承重结构的,也有玻璃作辅助结构、钢构件作主要承重结构的。总之,要比点式玻璃作幕墙或屋顶应用的情况简单得多。

  在欧洲一些城市的街头,甚至在罗马那样古色古香的历史文化名城,我们都可以看到大量的用点式玻璃建造的建筑小品,其中以电话厅和公共交通车站为主。这些小型点式玻璃建筑的出现,充分发挥了点式玻璃建筑所特有的可以大规模工业化生产、精密性高、安装施工周期短的优点,满足了上述需要大量性建造建筑类型的现实建设要求。与此同时,这些造型精巧、别致、时尚的建筑小品,以其技术进步的魅力,装点着城市的街道、广场、公园、绿地,令人们时时刻刻感受到时代进步的脉搏(图10~13)。

  三 点式玻璃在其他方面的应用

  玻璃在其他方面,如雕塑、博物馆设施、音乐厅反射板等非建筑功能方面也可以发挥自己独特的功效。在这些情况下,人们或是利用光线的折射和反射,或是利用玻璃的通透性,或是通过镀膜玻璃的滤光性,总之,出发点都是充分利用点式玻璃在光线处理上所具有的独到之处。

  1 点式玻璃作雕塑

  点式玻璃作雕塑的代表作是慕尼黑机场大厅的室内雕塑。机场入口大厅的屋顶悬挂着两个由镀膜玻璃构成的直径达7m的环形雕塑,在大厅里折射出绚丽的光彩,十分引人注目。设计者是以玻璃设计享誉世界的詹姆斯·卡彭特,结构设计是著名的阿洛普公司(Ove Arup)。雕塑整体于1992年完成。玻璃环的结构形式采用了美国著名结构工程师富勒所提出的空间支撑体系,即最少在三个方向上设三根压杆,通过拉索的连接,构成一个空间稳定结构。这种结构中的压杆和拉索数量可以根据结构体的大小而增加。雕塑利用玻璃抗压强度较高的特点,将玻璃作为富勒设想的空间支撑体系中的压杆部分,和拉索联系在一起,形成稳定结构。光线经过镀膜玻璃不同角度的折射和反射,形成独具特色的时刻都在随着光线起舞的玻璃动态雕塑(图14)。

  在巴黎,在著名的埃菲尔铁塔下面的法国军事学院前所矗立的“和平”主题雕塑,也是用点式玻璃完成的室外雕塑作品。“和平”主题雕塑以埃菲尔铁塔为背景,希望能透过玻璃以及玻璃上用各种语言文字镌刻的“和平”两字,表达对世界和平的期望。设计者不想用花哨的结构喧宾夺主,故支撑体系只采用了简单的梁柱式结构。从梁上伸出X形爪件,悬挂固定玻璃。在这里,只有点式玻璃才能达到的最大透明度,充分表达出了设计者的全部设计理念。(图15)

  2 点式玻璃作博物馆展品的维护构件及其他

  全玻璃结构点式玻璃体系的钢构件少而精细,整体透明度高,能获得最大的观察视角和清晰的视线。同时,装配维护简单,造型丰富多变。因此,常常被博物馆用来作展箱和展品维护的构件,从小的单件展品到大空间展台的布置,均可使用(图16)。另外,在许多商品展销会、临时展览、博览会设施的建设中,点式玻璃由于具有设计施工时间短、可以拆卸重复使用、建筑亲和性好等优点而受到广泛青睐。

  此外,点式玻璃还可以应用在其他建筑装饰领域,如在著名的伦敦泰特(Tate)现代美术馆改建工程中,设计师就利用装配式点式玻璃设计了许多灯箱,从而使原本空旷巨大的室内空间平添了几分迷幻幽远的气氛(图17)。

  四 点式玻璃技术发展展望

  通过对点式玻璃技术在国外发展和应用现状的研究总结,我们可以看到,点式玻璃不仅可以应用到建筑的玻璃幕墙、玻璃屋顶雨篷结构,还可以应用到建筑的局部构件设计、建筑小品以及城市雕塑设计等方面。由于点式玻璃特有的高透明性,它还被一些博物馆用于文物和展品的保护。总之,无论被应用在哪些方面,点式玻璃技术都鲜明地体现出建筑美与结构美的和谐统一。

  点式玻璃在给建筑带来巨大的透明性的同时,也将建筑的部分结构暴露出来。在点式玻璃体系中,结构已经不只是传统意义上的支撑体系,同时也是建筑空间重要的组成元素。因此,我们不但要合理有效地利用现有的建筑结构体系作为点式玻璃的支撑结构,而且还要根据各种材料的不同物理特性和力学特点,不断创造新的结构体系,使之与点式玻璃相匹配,共同创造出更符合点式玻璃建筑特性的空间环境。

  由于点式玻璃系统中所有构件和节点都是可见的,所以每个节点细部的构造、外形设计以及它们不断叠加后的效果都将直接影响到整个建筑的空间感觉。因此,在考虑结构体系对建筑影响的同时,也要充分考虑为数众多的节点设计对整个结构、玻璃,乃至建筑空间的影响。因此,可以推断,结构设计和细部节点的构造设计将是推动点式玻璃技术不断发展的主要动力,并进而将推动点式玻璃建筑的发展和成熟。

  点式玻璃体系主要由钢和玻璃两种特性不同的材料组成。通常认为,玻璃的特征是高脆性,力学性能较差。但经过测试表明,玻璃的抗拉性能虽然较弱,但仍能承受一定的拉力和弯距,同时抗压能力很强。因此,玻璃在点式玻璃体系中可以承担一部分荷载,特别是压力荷载。与此同时,钢材的抗压和抗拉性能都很好。因此,我们在进行点式玻璃设计时,可以依据它们各自不同的物理和力学特点,发挥各自的优势,共同组成合理有效的结构体系,以达到最大的通透性和精细性。鉴于此,我们可以预计,点式玻璃体系的未来发展必将在玻璃作为承重结构、尤其是玻璃作为主承重结构的道路上越走越远,也就是说,全玻璃结构的点式玻璃体系是未来点式玻璃建筑发展的一个重要方向。目前,在全玻璃结构的点式玻璃体系中承重的玻璃一般都是以“玻璃肋”的形式出现的。但是,全玻璃结构与其他结构联合应用的尝试已经开始了。其他结构类型的点式玻璃体系也将会朝着更多地利用玻璃作受压构件、减少钢构件的数量、增加玻璃结构的透明性和精细性的方向前进。

  在我国点式玻璃技术的发展还很不完善,但点式玻璃建筑的建设确如在弦之箭,大有跃跃欲试的势态。尤其是20世纪90年代以来,我国的一些大型公共建筑,如北京远洋大厦、北京植物园展览温室、上海大剧院、深圳康佳展览馆等建筑,都应用点式玻璃技术设计建造出面积较大的玻璃幕墙或屋顶结构。但是,目前国内对点式玻璃技术的研究主要还局限在结构与施工方面,从建筑师的角度出发进行的研究还处于起步阶段。由于各种条件的局限,国内的多数建筑师对这种新兴的建筑设计与建造技术还缺乏系统的了解,对点式玻璃技术对建筑设计的巨大影响认识不足,一般只是把点式玻璃仅仅作为一种新的建筑维护方式,盲目地应用到建筑的立面或屋顶,与结构的结合也显得捉襟见肘,顾此失彼。因此,西方先进国家数10年来在点式玻璃领域所积累的先进经验,无疑是我们所迫切需要的文化财富。他山之石,可以攻玉。如果我们能够深入研究、学习国外先进的设计方法和设计手段,扬弃他们的不足之处,必将使点式玻璃技术在我国得到进一步的健康发展。□

*研究基金资助项目

收稿日期 2003-06-27

1 伦敦约瑟夫服装店
  a 楼梯全景
  b 桁架体系和稳定索
  c 楼梯踏步
2 德国弗莱堡某商店
  a 支撑钢柱和楼梯
  b 楼梯与扶手
  c 踏步细部
3 瑞士巴塞尔比叶勒基金会
  a 建筑屋顶
  b 屋顶细部
  c 室内
4 巴黎贝西地铁站电梯
5 伦敦威斯敏斯特地铁站电梯
6 伦敦劳埃德大厦室外电梯
7 巴黎拉维莱特公园露天电梯
8 伦敦威斯敏斯特地铁站的内的栏杆
9 伦敦伦敦桥地铁站内的栏杆
10 巴黎某电话亭
11 伦敦加拿大海汽车站
12 巴黎某汽车站
13 巴黎凯旋门平台出口
14 德国慕尼黑机场
  a 大厅上空的雕塑
  b 结构体系
  c 细部
15 巴黎“和平”雕塑
  a 外观
  b 细部
16 点式玻璃作维护构件
  a 巴黎凡尔赛宫
  b 伦敦大英博物馆
  c 伦敦自然博物馆
17 伦敦泰特现代美术馆,点式玻璃作灯箱

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