ガラスフィン

日付: 2023 年 3 月 27 日

著者: マルチン・ブレジツキ

ソース：IOP カンファレンス シリーズ: 材料科学と工学、第 603 巻、第 2 号

土井：10.1088/1757-899X/603/2/022040

ガラスフィンの使用は、ファサード業界で最近新たなトレンドとなっています。 フィン (リブ) は、ファサードの表面に垂直に取り付けられた長いガラス ストリップとして定義できます。 フィンは、ファサードの (i) 装飾要素 (ファサードの美的強化)、(ii) 機能要素 (日よけ)、および (iii) 構造要素 (強化および耐荷重) として使用されます。 ガラスフィンを使用する全体的な傾向は、適切な品質のガラスが豊富にある結果であり、これにより、ファサードの表面にポイントマウントまたは別の方法で固定された比較的小さな要素を安全に使用できます。 このグラスフィンのトレンドは、さまざまな応用分野を示す現場で撮影された写真で説明されているので、再検討する価値があります。 ガラスフィンの適用に関する所定のレビューは、著者が 2017 年から 2019 年にかけて実施した透明ファサードの一般的な形態研究に基づいており、フィンの位置、フィンの方向、およびガラスの透過特性が含まれます。フィン – 透明、半透明、スクリーン印刷。 フィンは、建物の建築形態の点から戦略的な正式な関節要素として扱うこともできます。

現代の建築の透明性（材料を通して光を透過する光学特性として理解される）は常に再定義されており、過去 10 年間に建築における透明なファサードに関連する新しいデザイン トレンドが開発されてきました。 これらの傾向は、ダイナミックな技術進歩と材料科学分野の進歩の結果です。 透明性はもはや特定の機能（例：内部の照明）に限定されるものではなく、それ自体が形式的な表現のツールとなっています。 ファサードデザインにおける光透過性素材の使用としての透明性の標準的な理解とは別に、他の革新的で創造的な解釈を見つけることができます。 グラスフィンは、1950 年代頃にこの豊富な透明度のトレンドの要素の 1 つとなり、現在急速に発展しています。

ガラスフィンの応用に関するこの簡単な概要は、著者が 2015 年から 2017 年にかけて実施し、2018 年に発表した透明ファサードの一般的な形態研究に基づいています [1]。 これにより、主要なトレンドの 1 つであるグラスフィンのトレンドを分離することができました。これは、著者が信じているように、より深い分析に値するものです。 この文書でのトレンドの説明の後には、完成した建物のさまざまな用途を示す現場で撮影された写真が続きます。

ガラス フィン (リブおよびラメラとも呼ばれる) は、ファサードの表面に取り付けられた長いガラス ストリップとして定義できます。 フィンは、水平位置と垂直位置の両方で、またファサードの表面に対して異なる角度 (通常は垂直) で取り付けられます。 フィンはファサードの構造的、機能的、装飾的な要素として使用されます。 グラスフィンのトレンドの発生は、明らかにガラスの取り付け、取り付け、およびラミネートの分野の発展に関連しています。 これにより、細いストリップを製造し、ファサードの高所にポイントまたはエッジで安全に取り付けることが可能になりました。

この短いプレビューでは、ガラス フィンの構造的特徴を詳細に説明するスペースはありませんが、少なくともいくつかの問題については議論される可能性があります。 構造ガラスフィンは、主に建築家とそのクライアントがいわゆるオールガラスのファサードを作ろうと努力した結果です。 このシステムの使用は 1950 年代に遡り、パリのラジオ局 (建築家、ヘンリー ベルナール、1952 ～ 1963 年) [2] で最初に適用されたものの 1 つで、店の窓を安定させるためにフィンが使用されました。 構造的な観点から見ると、ガラス フィンは、古典的なカーテンウォール ファサード システムの不透明な垂直マリオンに取って代わります。

最初の建物、たとえばファサードの一部がガラスフィンを使用して上から吊り下げられている、フォスター・アンド・パートナーズによるウィリス・フェイバー＆デュマ本社などでのこのシステムの適用に成功したことにより、システムの普及が促進され、新しい建物の作成のための技術が推進されました。開発。 ガラスフィンは、パッチフィッティング、コーナー接続、またはポイントマウントフィッティングの手段によってファサードグレージングに接続されます。利用可能なシステムは多数あり、フィンの高さは最大 12 ～ 15 メートルで、18 メートルに達するものもあります [3]。 その後、パッチフィッティングとポイントマウントシステムが導入されました。 ガラスフィンを形成するガラスの層の間にも鋼板が積層されています。 プレートは後でファサードの要素を接続し、適切な荷重伝達を提供するために使用されます。

グラスフィン壁の最も困難な側面は、「スパンが大きすぎて単一ピースのフィンに対応できない場合に発生し、複数のガラス片で構成されるフィンを作成するにはスプライスの詳細を開発する必要がある」[4]。 当初は、より長いフィンをパッチプレートで接続して小さいフィンを固定する必要がありましたが、最新の積層強化ガラスフィン技術により、高さ 40 フィートを超える積層フィンを 1 つの部品で製造することも可能になりました (Sedak 製など)。

構造エンジニアは、構造を強化する手段としてガラスフィンを使用します。 それらの方向は通常、ガラス張りのファサードの表面に対して垂直です。 フィンは、ガラス張りの壁の剛性を高め、たわみを減らし、水平荷重の耐力を向上させるために使用されます。通常、フィンは「風の正の圧力と吸引力を伝えます」[5]。 Jan Wurm は、構造的な観点から、フィンは「通常は吊り下げられており、一次構造のあらゆる動きはフィンの底部サポートで調整される」と書いています [5]。

フィンは通常、合わせガラスで作られていますが、一体型の場合もあります。 構造的な違いに加えて、積層フィンの使用に関しては視覚的な制約がいくつかあります。「これらのシステムは、超透明な低鉄分ガラスを使用していても、内側から斜めまたは真後ろから見ると、一体型フィンよりも厚く見える可能性があります」[ 2]。 ガラスの貼り合わせに使用される中間膜が透明であっても、内側からは多少見えます。 この効果は、ボストンの Apple Store Boylston Street (アーチ、Bohlin Cywinski Jackson、2008) で見られます。そこでは、ガラスフィンが構造中間層材料を使用した 5 枚のガラスから製造されており、この要素の透明性に目に見えて影響を与えています (図 1 を参照)。 。 この特定のケースでは、フィンは梁にしっかりと接続されており、1 つの連続した要素 (門型フレーム) を形成しています。 ビームはフィンに似ていますが、曲げ力を受けて座屈が生じるため、異なる設計が必要になります。 要素は磨かれたステンレス鋼の継手によって接続されています。

機能性ガラスフィンを遮光要素として使用し、フィンがルーバーとなります。 通常は水平方向に設置され、太陽光を遮り、建物の利用者に遮るもののない外の景色を眺めることができます。 日よけとして使用されるルーバーは、水平に配置すると汚れが蓄積しやすくなるため、より多くのメンテナンスが必要になります。 場合によっては、水平ガラス ルーバーが電動で太陽光の角度に合わせて調整されます。 最も複雑な機械式ガラス ルーバー格納システムの 1 つは、1990 年代の終わりにチューリッヒの Tamedia Ernst-Nobs Platz 本社 (アーチ、Atelier WW、2001 年) で開発されました。 不透明なガラス ルーバーはパンタグラフ システムを使用して電動化され、スチール ケーブルの長さを調整することでルーバーを正しい位置に下げます。 本物のガラスの透明フィンは、光散乱システムの一部としてではなく、この機構のガイド レールのサポートとして使用されます (図 2 を参照)。

遮光用のフィンも垂直に配置されているため、汚れがつきにくくなっています。 外部の垂直ガラスフィンは光拡散要素としても使用されるため、バッフルと呼ばれます（いわゆる垂直ライトシェルフの機能を実行します）。 さらに効果的な光散乱垂直ガラスの場合、フィンは半透明の要素として製造され、たとえば「注入すると、光の総量を大幅に減らすことなく光を均一に分散させるのに役立ちます」 [4] ため、サンドブラストまたはフリット印刷されています。たとえば、カナリー ワーフのカナダ プレイス (建築、Zeidler Partnership Architects、2003 年) などのオフィス ルームの全体的な眩しさの軽減については、図 3 を参照してください。

サンフランシスコの連邦庁舎の北側ファサードにあるサンドブラスト加工されたフィン (arch. Morphosis、2007) は、光の方向転換デバイスとして使用されています (図 4a を参照)。一方、フランス国立太陽エネルギー研究所 INES の西側ファサードにあるスクリーン印刷されたフィンは ( Atelier Michel Rémon + Agence Frédéric Nicolas、2013）は、光の方向転換（日中のピーク時間帯）とシェーディング装置（午後 - 図 4b を参照）の両方として使用されます。 INES のガラス フィンは、電動アクチュエータによって垂直軸を中心に回転できます (1 つのアクチュエータが 1 つの床の高さで 4 つのフィンを制御します)。 同様のシステムが、ドイツの都市メッツィンゲンにあるガリツィア ファッション プラザの建物にも適用されました。

ガラスフィンは、いわゆる陰起電力要素を生成する太陽電池キャリアとしても使用されます。 太陽電池は通常、製造プロセスを容易にし、天候の影響から電池を保護するために 2 枚のガラスの間に積層されています。 設置方向は、予想される結果に応じて異なる場合があります。 スイス テック コンベンション センター (アーチ、リヒター ダール ロシャ & アソシエ、2014 年) では、染色された透明なセルが垂直方向にわずかに斜めの角度で傾斜したガラス薄板の形で設置されており、空気の流れが容易でありながら、屋外から見えるままになっています。建物の内部 (図 5 を参照)。

換気が良好な場合、太陽電池の表面温度が低下し、エネルギー生産の効率が高まります[6]。 ダルムシュタットのメルクのイノベーション センター (ヘン アーキテクテン、2015 年) に、コルト社は電気エネルギーを生成するために合計 74 枚の太陽光発電フィンを設置しました。 それらの一部は固定されており、ファサードの表面に対して垂直に配置されていますが、17 個のフィンは垂直に回転して太陽に追従し、エネルギー利得を増加させます [7]。 回転可能な太陽電池は電気を生成すると同時に、日よけと熱の反射を提供します。

12% を超える効率は実験室で再現可能ですが、大規模アプリケーションでは 2 ～ 3% の範囲が達成可能です。 同様のガラスフィンの適用は、トレントのル・アルベーレ地区にあるプライベート・エクイティ会社 Istituto Atesino di Sviluppo の本社 (2013 年、レンツォ・ピアノ建築ワークショップで建築) でも観察できました。 この場合、ガラスの間に積層された PV 素子が水平ルーバーを形成し、建物を太陽光から保護すると同時に発電します (図 6 を参照)。

ガラスフィンも目を引く要素として使用されています。 ファサードに垂直に配置されたフィン (この場合、通常はラメラと呼ばれます) により、観察者の位置に応じてファサードの外観を変更できます。 建物は斜めから見ると巨大で、正面から見ると明るく風通しが良いように見えます。 これは、材料自体を使った実験ともよく関係しています。 装飾フィンは、ニューヨークのダイクロイック ライト フィールドと呼ばれるアート インスタレーション (アーチ、ジェームス カーペンター、1995 年) のように、サンドブラストされ、模様が装飾され、塗装され、特殊なコーティング (スペクトル選択コーティングなど) でコーティングされています。図 7a を参照してください。 G フィンは、平坦なガラス張りのファサードにはない彫刻装飾の代替としてもよく使用されます。

この分野における多くの努力により、ガラスフィンを厳密に装飾要素として使用する非常に印象的な事例が生まれました。 装飾フィンの最も印象的な事例の 1 つは、ブリュッセルの W16 ビル (アーチ。Conix RDBM Architects、2009 年) です。この建物では、ガラスのフィンが垂直軸の周りにねじれ、エッジが建物から突き出た床板に取り付けられています。 フィンのガラスはコールドベンド加工されており、斜めの角度から見ると前例のない量の歪んだ反射が発生します (図 7b を参照)。

最も一般的な配置パターンはフィンの機能によって決まります。構造用フィンは最も一般的に内側に配置され、遮光フィンは建物内部への太陽光の侵入を防ぐために外側に配置されます。 このような外部の場所は、通常、汚れの増加、汚れの蓄積、およびメンテナンスの労力の増加を引き起こしますが、同時に、これらのフィンの一部はファサードの装飾要素として頻繁に使用されます。 構造フィンは通常垂直ですが、機能フィンは太陽の軌道や建物の形状に応じて調整されます。 南向きのファサードでは、フィンの位置は水平ですが、サンフランシスコの連邦庁舎の場合のように、東と西のファサードは垂直フィンによって最も効果的に日陰になります (arch. Morphosis、2007)。

適応型ファサードの選択されたケースでは、ガラスフィンを電動化して太陽の経路を追跡したり、ユーザーの要求に応じて日陰や日光の散乱を提供したりすることができます。 このように、適応型ファサードは、単一の要素を調整することで「一時的なパフォーマンス要件や境界条件に応じて、時間の経過とともにその機能、特徴、または動作を変更する」ことができます [8]。 このようにして、ケルンの大統領執務室 (arch. Sauerbruch and Hutton、2010) の場合のように、フィンは内部の過熱を回避し、まぶしさからユーザーを保護するのに役立ちます – 図 8 を参照 – ここでは、漆塗りのガラスフィンが電動で駆動されています。建物の使用者に日光の規制を提供します。

フィンは間違いなく現代のガラス張りのファサードの一部となり、多くの機能を果たし、複数の視覚効果を提供します。 それらは構造的、機能的、装飾的な要素として使用できます。 時間の経過とともに構造ガラスが発達するにつれて、フィンは耐荷重要素としてファサードに系統的に組み込まれ、不透明マリオンの交換が可能になります。 同時に、フィンはシェーディングとエネルギーハーベスティングの要素でもあり、同時に興味深い光学的結果を生み出します。 フィンはファサードの彫刻要素として頻繁に使用され、そのリズムを強調し、プロポーションを定義するため、ガラスフィンの美的役割を過小評価することはできません。

この論文は、「透明なファサードの建築における新しい傾向 – 形式的な実験、技術革新」と題されたポーランド国立科学センターの助成金によって資金提供されました。 いいえ。 2014/15/B/ST8/00191 および助成金による「ガラス張りのファサードの装飾および構造要素としてのガラスフィン (リブ)。ケーススタディ分析」、参照。 番号: S80401-0067-10-K0106。

[1] M. Brzezicki、ガラス ファサード形態学に関する研究、人工透明性 2018: 建築および構造工学におけるガラス、編集: Jens Schneider、Bernhard Weller。 ベルリン・ワイリー・ブラックウェル/エルンスト＆ソーン、警官。 2018.153-160ページ。 [2] C. Hein、『The Capital of Europe: Architecture and Urban Planning for the European Union』、Greenwood Publishing Group、2004 年。 [3] J. Kooymans、J. Schneider、H. Techen、ロング スパン ガラス フィンの設計、Challenging Glass : ガラスの建築および構造への応用に関する会議; 編 F. ボス、Ch. ルーター。 F. Veer、デルフト工科大学建築学部、IOS Press、2008 年。[4] Enclos Corp、Glass Fin [オンライン] Service and Technology、2019 [2019 年 3 月 1 日にアクセス]、http://www. enclos.com/service-and-technology/technology/structural-glassfacades/facade-structions/glass-fin/。 [5] J. Wurm、「Glass Structures: Design and Construction of Self-supporting Skins」、Springer Science & Business Media、2007。 [6] 合わせガラスフィンと強化モノリシックフィン: 点支持ガラスアプリケーションのガイドライン、2015 [ 2019 年 3 月 1 日にアクセス]、http://www.wwglass.com/blog/post/laminated-glass-fins-vs-tempered-monolithic-glassfins/ で入手可能です。 [7] M. Muszynska-Lanowy、「太陽光発電システム」、Swiat Szkla、3、10-14 ページ、2011 年 (ポーランド語) [8] RCGM Loonen、JM Rico-Martinez、F. Favoino、M. Brzezicki 、Ch. Menezo、G. La Ferla、LL Aelenei「ファサードの適応性のためのデザイン: 統一的で体系的な特徴付けに向けて」。 10th Conference on Advanced Building Skins、2015 年 11 月 3 ～ 4 日、スイス、ベルン、1284 ～ 1294 ページ、ミュンヘン：経済フォーラム、2015 年。