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超级间隔条在卡塔尔国家图书馆的应用

卡塔尔新闻 2022-01-14 65 卡华网

0 引言   

    卡塔尔国家图书馆包含了多哈国立图书馆、公共图书馆和大学图书馆,同时馆内藏有和阿拉伯·伊斯兰文化相关的珍贵的文献和手稿。届时公共图书馆将馆藏超过十万本书籍,为成千上万的读者提供超过42000 平方米的阅读场所。该图书馆是教育城的一部分——在教育城中分布着世界顶尖知名院校的研究所分部。

    由于卡塔尔属于热带沙漠气候,出于各方面的考虑,超级间隔条作为暖边产品也被应用在多哈的卡塔尔国家图书馆项目上。该项目于2018 年建造,采用了5.5 米高的玻璃幕墙。

1 超级间隔条的应用优势

1.1提升玻璃耐久性

    该项目的玻璃制造商——CRICURSA长期以来一直采用SuperSpacer®超级间隔条生产超大板面的弯弧中空玻璃,其呈现出独特精致的外观。对于暖边间隔条,CRICURSA选择了超级间隔条产品TriSeal™ Flex。根据CRICURSA的研究,Edgetech/Quanex专门为曲面玻璃开发的特殊产品是沙漠极端气候的理想选择。在沙漠地区,昼夜温差极大,温度的变化会导致玻璃产生不断的“呼吸效应”(泵效应),因此周边密封系统要承受相当大的机械应力。而超级间隔条由于具备弹性微孔结构,能够在泵效应作用下始终贴合玻璃,防止密封失效,从而保持中空玻璃的长期密封耐久性。

1.2 满足复杂曲面玻璃结构

     结构力学专家、荷兰ABTArnhem工程公司前合伙人Rob Nijsse教授和ABT建筑承重顾问Ronald Wenting同时作为结构设计师参与了Rem Koolhaas和CRICURS合作的第一个项目——波尔图CasadaMúsica音乐厅。在过去的15年里,著名建筑师Rem Koolhaas和他在鹿特丹的建筑事务所OMAArchitekten一直将波浪形的玻璃幕墙作为其商标。

    在Rob Njisse和Roland Wenting所撰写的文章《设计和构建波形玻璃立面》中提到:“如果可以用一张纸做出想要的波浪形状,那么现在玻璃也能做到”。

    波形立面的静态优势是显而易见的,静止的折叠纸本质上提供了比平板更好的刚性,这也适用于玻璃立面。然而,这句话说起来容易,但做起来并没有那么轻松。

    这两位结构设计师也是从实践中认识到,世界上只有屈指可数的几家弯弧玻璃制造公司能够生产出符合质量要求的大板面弯弧玻璃产品。

    此外,为了使玻璃立面同时作为荷载传输和结构支撑部件,设计团队开始了全新的探索,对于波尔图的项目来说,雷姆·库尔哈斯期望建成没有钢结构的玻璃立面,如果可能的话,也同时舍弃繁琐的柱子、横梁、钢缆或框架,这是一个巨大的挑战。得益于玻璃制造商,这个挑战最终被突破了。超大板的弯曲玻璃没有垂直框架,以波形起伏的方式排列,彼此支撑,共同承担负载。

    同样,在位于多哈教育新城的卡塔尔国家图书馆的建筑中,Rem Koolhaas也选择了波浪形的玻璃外立面。

    该项目的弯弧玻璃呈Ω形状的排列,玻璃立面呈钻石形,好似盒子的四角向上折叠。通过过滤阳光,用柔和的自然光线来照亮图书馆。白色的铝罩将光线反射到房间,游客还可以从中发觉因反射或折射而产生的不同图案。同时,玻璃立面所产生的通透感,还会给游客以开阔的空间感。

    这个138 米长的图书馆的入口不是在侧面,而是在建筑支撑角下的一个三角形房间的中心,这个房间被三个露台包围,露台上放满了书籍。卡塔尔国家图书馆占地50 万平方米,藏书100 多万册,电子版本约42000 册。在一座几乎悬着整个房间的悬吊桥上,中间层设有阅览室、多媒体房间、自习室和一个大礼堂。那些历史珍藏,包括那些记载着阿拉伯——伊斯兰文明的具有特殊价值的文本和手稿,希望以永久展览的形式来呈现。OMA Architekten Rotterdam找到了一个相当独特的解决方案——建造一个6 米深的房间,类似于一个地下迷宫,覆盖着米黄色的洞石,并隐藏在一个玻璃盖下,表达的信息相当清楚:书籍是值得珍视的宝藏,如图7 所示。

1.3 优异的节能特性和强度表现

    卡塔尔国家图书馆不含金属部件的玻璃外立面提供了一个关键性的节能优势,采用暖边制造且内部填充氩气的弯弧中空玻璃在最大程度上减少了热桥,从而大幅降低了热量传入室内。卡塔尔是受气候变化导致平均气温上升影响最大的地区之一,夏天室外的温度超过40℃,但图书馆里面一定要保持20℃的宜人温度。因此,在设计师及业主不愿配备机械遮阳装置的情况下,玻璃幕墙带来的节能要求和生产技术挑战相当大。

     由于弯弧玻璃的自我支撑特性,其立面抵抗风荷载能力非常强,“同样的原理也被Antoni Gaudí用于著名的悬链线拱门的使用。”Joan Tarrus说。与同等厚度的平板玻璃相比,波浪形玻璃允许更大的垂直传输载荷。根据Rob Nijsse 和RolandWeining的说法,波浪形玻璃的承载力增加了1000%,为了使建筑更加稳定,玻璃之间的金属支架与内部支柱相连,如图8 所示。

      Joan Tarrus 补充道:“当我们在OMA Architekten分析弯弧双层玻璃立面的结构时,在重力作用下弯曲似乎是我们前进的唯一道路。尽管多哈的极端气候条件带来了真正的技术挑战,但弯曲浮法玻璃是在几何形状、镀膜和尺寸方面实现统一解决方案的唯一方法。玻璃弯曲半径为550 毫米,使我们在设计时有了更多的自由,”如图9所示。

    该项目高达5.5 米的弯曲夹胶玻璃属于双层中空结构,并结合了Low-E 膜层、遮阳层过滤和反射太阳光,为了进一步限制热量辐射的传输,在玻璃上每隔6mm印刷有一个3mm的网格,考虑到非常有限的半径和相当大的尺寸,这在技术上是一个创举,如图10所示。

2 结语

    卡塔尔国家图书馆的案例表明,采用超级(柔性)暖边间隔条可缓解玻璃“呼吸作用”,提高了中空腔内氩气的保持率,保障了低辐射镀膜玻璃及中空玻璃的使用寿命,并且能够适用于各类复杂曲面玻璃结构。在节能性方面,能够改善中空玻璃的边缘线性传热系数,减少玻璃周边的热传递及边部冷凝,有效降低整窗K 值,未来应用前景将会越来越广泛。

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