XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

1. С чего начиналось фасадное и панорамное остекление.

Многие историки архитектуры говорят, что панорамные окна стали впервые делать во Франции. В XVII-XVIII веках там стали очень популярны замки с большими окнами от пола до самого потолка. Это решение было оправдано, так как улучшалась освещённость помещений, и свет проникал даже в коридоры. Именно так и появился известный французский балкон и знаменитое французское окно.

В середине ХIХ века панорамное остекление было использовано на Всемирной индустриальной выставке в Англии. Специально для этого мероприятия было построено сооружение из стекла и железа, впоследствии названное "Хрустальный дворец".

В Россию мода на использование панорамного остекления пришла в XIX веке, а в начале ХХ века начался бурный расцвет конструктивизма. Именно в этот период архитекторы оценили преимущества такого конструктивного решения. Такое остекление давало возможность максимально осветить помещения дневным светом и стало символом освобождения от условностей. В 60-е годы ХХ века на Западе при строительстве небоскрёбов уже использовались стеклянные фасады. Вскоре такой подход стали применять в проектировании кинотеатров и различных общественных зданий. В это время была построена Останкинская башня, обзорная площадка которой полностью сделана из стекла.

Архитекторы отмечают, что тенденцию панорамного остекления для современных проектов задали башни «Москва-Сити», идеологом постройки которых был Сергей Полонский.

2. Преимущество и недостатки применения панорамного остекления.

Множество "стеклянных" зданий появилось за последние десятилетия.

Панорамное остекление фасадов прочно вошло в практику строительства по всему миру зданий самого различного назначения. Изначально такие фасадные системы применялись в офисных зданиях, различных торговых центрах и автосалонах. Позже остекление фасадов появилось в жилых комплексах и загородных домах.

Основными преимуществами панорамного остекления являются:

Пропускание большого количества дневного света. Благодаря этому помещения становятся светлыми, более уютными и визуально кажутся больше, чем есть на самом деле;

Экономия на электроэнергии. Ввиду увеличения потока естественного света;

Возможность создавать огромное количество вариантов дизайна, конструкций и отделки. Таким образом каждый фасад становится индивидуальным. Меняется презентабельность и стиль внутри объёма;

Теплоизоляция. Современные конструкции рам позволяют максимально сохранять тепло в помещении зимой и прохладу летом;

Высокая звукоизоляция от внешнего шума;

Остекление проёмов больших размеров и разной формы;

Лёгкая замена повреждённых секций;

Долговечность;

Экологическая чистота;

Стойкость к химическим веществам.

Основными недостатками панорамного остекления являются:

Качественные материалы, грамотный монтаж, ремонт и обслуживание панорамных окон стоят значительно дороже обычных окон;

Расходы на установку тепловых конвекторов для обогрева и кондиционеров для охлаждения. Сложности с перемещением приборов отопления;

Более сложная очистка и мойка панорамных окон;

Чрезмерная открытость внутреннего помещения. Низкая приватность внутреннего пространства;

Ограничения в мебелировании помещения;

Ощущение недостаточной безопасности.

Делая выбор в пользу использования панорамного остекления необходимо взвесить все положительные и отрицательные стороны, а также тщательно продумать проектные и дизайнерские решения, чтобы добиться функционально оправданного решения.

3. Производство панорамных стёкол. Материалы для изготовления рам. Виды стекла. Виды витражных систем.

Панорамное остекление представляет собой большие окна, которые дают возможность свободного обзора и занимают всё пространство от пола до потолка. Слово "панорама" греческого происхождения и переводится как "всё вижу". При правильном монтаже такие конструкции очень надёжны и долговечны.

Панорамное остекление может быть произведено по разным технологиям: холодному и тёплому.

Холодный вид остекления не защищает помещение от низких температур и шума. Обычно применяется алюминиевый профиль.

Тёплый вид имеет высокий уровень удержания тепла. Обычно профиль выполняется из пластика, стеклокомпозита и дерева.

По конструкции витражное остекление можно разделить на рамное и безрамное. В безрамном типе полностью отсутствуют рамы и направляющие, окна единой цельной пластиной покрывают стену. Это делает стену невесомой и даже невидимой. Однако это очень дорогой вид остекления.

Материалы для изготовления рам:

Деревянный профиль. Рамы очень прочные, не изгибаются и выдерживают одинаковые нагрузки во всех направлениях. Срок использования достигает нескольких десятилетий. Однако материал дорогостоящий, поэтому применяется очень редко.

Алюминиевый профиль. Один из самых часто применяемых материалов, обладает высокими эксплуатационными свойствами. Поверхности могут покрываться декоративными плёнками.

Стеклопластиковый профиль. Один из самых дешёвых видов профилей. Используется для панорамных окон средних размеров.

Нержавеющий профиль. Самый долговечный вариант несущей рамы. Дорогой в сравнении с другими материалами, поэтому применяется редко.

Стеклокомпозитный профиль. Используется для создания окон небольших размеров.

Виды стекла для панорамных окон:

Бронированное стекло. Очень прочный материал, который состоит из нескольких слоёв прозрачных стёкол, которые склеены между собой полимерным материалом. Чем толще изделие, тем выше уровень защиты. Рама обычно выполняется из алюминиевого или стального профиля.

Ламинированное стекло (Триплекс). Несколько слоёв стекла соединены ламинированной плёнкой. Прочность ниже, чем у бронированного стекла. Но всё же противоударные свойства повышены. Ламинированная плёнка так же защищает от солнечных лучей. Многослойная конструкция снижает проникновение шума.

Солнцезащитное стекло. Имеет специальное покрытие, которое ограничивает поступление тепловой энергии. Чем толще стекло - тем больше поглощается солнечного света.

Энергосберегающее стекло. Является самой новой разработкой. Даёт возможность экономить значительное количество внутреннего тепла. Представляет собой металлическую плёнку толщиной в несколько микрон, которая наносится на стекло разными способами. Технология производства таких стёкол сложна, за счёт этого остекление имеет высокую стоимость.

Закалённое стекло. Создаётся за счёт нагревания до температуры 650-680 °С, а затем равномерного охлаждения воздухом. Материал прочный, безопасный и термостойкий. Универсален в использовании. Приемлемая цена. При повреждении распадается на миниатюрные кусочки, которые не способны поранить.

При организации панорамного остекления применяются различные виды витражных систем:

Стоечно-ригельная. Одна из самых распространённых систем, которая включает в себя несущий каркас из алюминия с профилем прижимного типа со специальными накладками. Между горизонтальными и вертикальными направляющими каркаса имеется пространство для вентилирования воздуха и отвода образовавшегося конденсата. Стеклопакет крепится на уплотнители между каркасом и профилем.

Структурная. Стеклопакет крепится с помощью структурных герметикой. Вследствие применяемой технологии внешняя сторона фасада выглядит монолитно-застеклённой, швов не видно.

Кассетная. На объекте устанавливают стойки и ригели. Кассета с заполнением из стеклопакета собирается на заводе и затем монтируется на фасад.

Спайдерная. Стеклопакет прикреплён с помощью кронштейнов (спайдеров), а стыки между стёклами закрываются герметиками.

При выборе материалов для изготовления панорамного остекления следует учитывать размеры и конструктивные особенности окна, параметры стеклопакетов и требования дизайнеров по оформлению.

4. Использование современного витражного остекления в высотных башнях "Москва-Сити".

Одной из самых привлекательных и необычных черт "Москва-Сити" является стекло. Небоскрёбы различных форм полностью состоят из стеклянных полотен. Панорамное остекление этого района Москвы считается ярким примером инновационного архитектурного подхода. Оно решает главную архитектурно-эстетическую задачу - объединяет в ансамбль небоскрёбы различных по этажности и форме. Комплекс выглядит гармоничным и современным, совмещает в себе аристократичность и футуризм. (рис. 1)

рис. 1 - 3D схема комплекса "Москва-Сити".

Рассмотрим наиболее интересные примеры применения панорамного остекления в "Москва-Сити".

Башня "Федерация - Восток" (Год постройки - 2016 год)

рис.2 - Вид на башню "Федераций" комплекса "Москва-Сити"

Фасад сооружения выполнен из высокопрочных стальных конструкций, которые остеклены по новейшей технологии. Ограждающие конструкции имеют сплошное остекление, преимущественно без открывания окон. Применяются высококачественные витражные стальные конструкции.

Термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций принято: для наружных стен высотной части - 2,69 м2•°C/Вт, для витражей - 0,65 м2•°C/Вт

Опытные специалисты применили при строительстве однокамерный стеклопакет: наружное стекло - триплекс 12 мм , внутреннее - закалённое стекло 8 мм.

Триплекс включает в себя обычное стекло и низкоэмиссионное по 6 мм толщиной. Этот материал обеспечивает низкую теплопроводность, надёжно противостоит ударам и давлению. Благодаря чему выпадение каких-либо предметов из здания при разбивании становится невозможности.

Внутреннее закалённое стекло способно выдержать удар тела массой 75 кг, движущегося со скоростью 18 км/ч.

Пространство внутри оконных блоков заполнено инертным газом. Это обеспечивает энергоэффективность конструкции.

рис.3 - Стеклянный фасад башни "Федераций"

Витражные конструкции решены без видимых импостов, чтобы подчеркнуть однородный фасад объёма. (рис.3) На стёкла, прикрывающие торцы плит перекрытий, полихромной печатью нанесены мотивы "неба в облаках". К тому же стеклопакеты имеют особое покрытие, которое отражает солнечные лучи. За счёт этого в здании сохраняется комфортная температура даже в самые жаркие дни. Поверхность стёкол слегка закруглена для создания необходимой формы башни.

Верхняя часть башни образована наклонными и вертикальными светопрозрачными конструкциями. Стеклопакеты наклонного фасада верхней части здания выполнены из однокамерных стеклопакетов с электрическим обогревом с системой автоматики. Это обеспечивает таяние снега и отсутствие обледенения в зимний период.

Интересной разработкой в башне "Федераций" также является установка гидравлических механизмов на 62-ом этаже. Благодаря им осуществляется подъем окон в ресторане и посетители могут смотреть на Москву с открытой площадки на высоте 200 метров.

Обслуживание и чистка фасада осуществляется с помощью телескопического крана, расположенного под крышей. Такая система обеспечивает доступ оборудования в любую точку стеклянного фасада. (рис.4)

рис.4 - Элемент системы очистки фасадов башни "Федераций"

Башня «Эволюция» ( Год постройки - 2014 год)

рис.5 - Вид на башню "Эволюция" комплекса "Москва-Сити"

Фасад здания выполнен из холодногнутого остекления. Абсолютно плоские стеклопакеты были уложены в горизонтально расположенные рамы из нержавеющей стали. Под собственным весом стекло деформируется ,принимая форму рамы без какого-либо термического воздействия. Деформация угла стеклопакета при таком монтаже составляет не более 0,5 см. Таким образом получается поверхность двоякой кривизны с уникальным оптическим эффектом. Эта ограждающая конструкция башни «Эволюция» является самым большим в мире фасадом, созданным по холодногнутой технологии.

Общая площадь фасадов башни равна 40500 м², включая 34500 м² типизированных витражей с 3 по 51 этаж. Для него использованы средней зеркальности стеклопакеты немецкой фирмы Guardian.

Это однокамерные стеклопакеты (рис.6) , состоящие из:

Внешней части - триплекса толщиной 8 + 6 мм;

Внутренней из 8-ми миллиметрового закаленного стекла, покрытое напылением двух типов (энергосберегающий слой зимой снижает теплопотери на 35 %; солнцезащитный пропускает 36 % жары).

рис.6 - Устройство стеклопакета в башне "Эволюция"

Использование стекла SunGuard HP Neutral 60/40 позволило решить проблемы энергосбережения и солнцезащиты здания. Благодаря применению триплекса фасад приобретает дополнительные звукоизолирующие характеристики. Магнетронное покрытие компании Guardian обладает цветом снаружи, но при не искажает цветопередачу изнутри и прозрачно.

Конструкции снабжены электрообогревом, что исключает образование наледи, конденсата. Кроме того, планарное остекление использовано при оформлении колонн и потолков, создании прозрачных и матированных перегородок и лестниц.

Эти две башни являются яркими примерами современного панорамного остекления. Но поскольку строительство делового квартала Москвы еще не завершено, можно ждать и новые интересные архитектурные решения остекления «Москва-Сити».

5. Панорамное остекление БЦ "Пять морей" г. Ростов-на-Дону.

В городе Ростов-на-Дону одним из зданий, определяющим архитектурный облик городского центра, является бизнес-центр "Пять морей". Автором проекта является Сергей Чобан - известный немецкий архитектор. Здание возведено на высоком правом берегу реки Дон , в самом центре города. Оно выполняет роль доминанты и отмечает начало Ворошиловского проспекта.

В реферате я ссылаюсь на материалы из своей публикации на X Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум», где рассматривалась тема перспектив использования панорамного (витражного) остекления на примере бизнес- центра "Пять морей" в г. Ростов-на-Дону.

Сергей Чобан сделал здание полностью стеклянным и при этом принял за основу ту форму, которую ему продиктовала природа. Архитектор сразу понял, что здание должно быть эллипсной формы. Есть такой закон, что "чем больше здание, тем проще должна быть его форма". БЦ "Пять морей" напоминает ракушку, одна сторона которой – обращенная в город –имеет гладкую обтекаемую поверхность, а другая – обращенная к реке – образована рядом кругленных выступов, напоминающих волны. Благодаря эллипсной форме здания свет проникает буквально на каждый витраж и каждый фрагмент получает освещённость.

Здание делалось по принципу "подводной лодки". Здесь абсолютно автономные инженерные системы. Нет никакой воздушной связи с внешним миром.

Рис. 7- Фрагмент фасада БЦ "Пять морей".Фото автора.

Фасад здания выполнен с помощью панорамного остекления. Весь фасад по кольцу разделён на приемлемые по размеру модули, последний фрагмент остекления делался по индивидуальным размерам, приближенным к модульному (Рис. 7).

В здании использовались две системы остекления фасадов: стоечно- ригельная и кассетная. Первый этаж не требовал нестандартных архитектурных решений, поэтому остекление проводили по стоечно-ригельной системе. А вот на остальных этажах была использована кассетная система остекления фасадов, на тот момент впервые применённая в г. Ростов-на-Дону. Каждая кассета собиралась на заводе в городе Москва. Перевозка последовательно осуществлялась грузовыми машинами, которые вмещали в себя пять кассет. Монтаж остекления производился снизу-вверх и справа- налево.

Сложность остекления заключалась в том, что в виду формы на фасаде появились фрагменты, которые необходимо было выполнить из гнутого стекла. Для получения выразительных архитектурных и дизайнерских решение стекло было подвергнуто моллированию - изгибу. Такое стекло получается путём равномерного нагрева плоского стекла и доведения его до температуры размягчения, далее стекло принимает форму заложенную в программе специальной печи по изготовлению моллированного стекла. Когда процесс получения формы закончен, стекло контролируемо охлаждается для того, чтобы конечный продукт не имел внутренних напряжений. Такой вид стекла изготавливается по окончательным размерам и спецификациям, так как после процесса моллирования не может быть подвергнуто дополнительной обработке.

Остальные витражи сделаны по принципу "гранённого стакана". Они все прямые, а поворот осуществляется за счёт гибкой связи внутри.

Фасад разделён по вертикали ленточными элементами с цифровой печатью в виде орнаментальных мотивов.

Художественное оформление выполнялось специально для этого проекта художником Вадимом Махницким. Художник выполнил пять рисунков на пять разных тем - "воздух", "вода", "земля", "огонь" и "любовь". Эти фрагменты на фасаде идут непрерывно. Чтобы темы не повторялись сделали сдвижку на два элемента в сторону.

Горизонтальные пояса идут в местах междуэтажных перекрытий и выполнены из закалённого стекла. Рисунки, напечатанные в большом разрешении на специальной японской плёнке, зажимались между двумя стёклами. Потом проводились испытания на устойчивость к солнечному свету. Никаких замечаний в ходе испытаний не обнаружили. Эта технология позволяет решить любую композиционную задачу в рамках стеклянного фасада.

Внутри здания располагается большой атриум (Рис. 8,9). Он является одним из главных достоинств бизнес - центра и имеет остекление. По проекту внутреннее остекление атриума предполагалось сделать прозрачным, чтобы с любого этажа человек видел атриум, а через витражи виднелся левый берег Дона. Однако по пожарным нормам архитекторам нужно было сделать пожарную отсечку. Необходимо было использование специального стекла, которое бы стоило заказчику огромных денег. Поэтому применили обычное стекло, за ним сделали два слоя гипсокартона и специальную противопожарную изоляцию. Эффект прозрачности атриума был потерян, все стёкла стали глухие.

Рис. 8 - Большой стеклянный атриум. Вид снизу -вверх. Фото автора.

Рис. 9 -Внутреннее крепление витража. Колонны несущие витраж. Фото автора.

В ходе проектирования возникали трудности из-за использования панорамного остекления. В здании два ядра жёсткости, в которых размещаются лестницы и лифты. Перед архитекторами встала проблема эвакуации людей. В каждом ядре жёсткости находится две незадымляемые лестницы. Вытащить лестницы во вне было невозможно, так как сразу был бы потерян концепт единой стеклянной оболочки. Поэтому эти четыре эвакуационные лестницы проектировались с внутренним подпором воздуха и системой тамбуров двух дверей.

6. Перспективы использования панорамного остекления.

Панорамное остекление - это довольно распространённое решение для фасадов современных зданий, которое имеет свои преимущества и недостатки. На примере комплекса "Москва-Сити" и БЦ "Пять морей" мы видим, как использование такой технологии позволяет создавать уникальные здания и сооружения, которые становятся знаковыми в истории архитектуры.

Здания с панорамным остеклением требуют качественных и продуманных инженерно-технических систем. Особенно продумываются системы вентиляции и кондиционирования.

Оттенки и радужные переливы стекла, использованные на фасадах, вызывают множество ассоциаций и помогают передать задумку архитектора.

7. Список используемых источников.

Сытникова Д.В. "Перспективы использования панорамного (витражного) остекления на примере бизнес -центра "Пять морей" в г. Ростов-на-Дону" // Материалы X Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» [Электронный ресурс].: https://scienceforum.ru/2018/article/2018001767. https://scienceforum.ru/2018/article/2018001767 (дата обращения: 04.12.2019 ).

Панорамные окна. [Электронный ресурс].: https://stroy-podskazka.ru/okna/panoramnye/#h2_271205 (Дата обращения: 05.12.19)

Панорамные окна. [Электронный ресурс].: https://fasad-exp.ru/osteklenie-steklyannye-fasady/panoramnye-okna.html (Дата обращения: 05.12.19)

Виды стёкол для стеклопакетов. [Электронный ресурс].: https://azaoknom.ru/tipy-populyarnyh-stekol-dlya-steklopaketov.html (Дата обращения: 05.12.19)

Панорамное и фасадное остекление. [Электронный ресурс].: http://okna-systems.pro/articles/poleznoe/panoramnoe-osteklenie-fasadov (Дата обращения: 05.12.19)

Высотное остекление башен "Москва-Сити"[Электронный ресурс].: https://priorglass.ru/stat-i/vysotnoe-osteklenie-bashen-moskva-siti/(Дата обращения: 06.12.19)

Инновации использованные в башне "Эволюция " в "Москва-Сити" [Электронный ресурс].: http://fasad-rus.ru/articles_end_new.php?id=1414 (Дата обращения: 06.12.19)

Комплекс "Федерация". Инженерные решения башни "Восток"[Электронный ресурс].: http://zvt.abok.ru/upload/pdf_articles/331.pdf (Дата обращения: 06.12.19)

Код для цитирования: Скопировать